Expérience de Loewi sur la transmission synaptique

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Annales corrigées
Classe(s) : Tle S | Thème(s) : La communication nerveuse
Type : Pratique du raisonnement scientifique 1 | Année : 2013 | Académie : Amérique du Nord
Unit 1 - | Corpus Sujets - 1 Sujet
 
Expérience de Loewi sur la transmission synaptique

La communication nerveuse

Corrigé

39

Ens. spécifique

svtT_1305_02_02C

Amérique du Nord • Mai 2013

pratique du raisonnement scientifique Exercice 1 • 3 points

> À partir de l’exploitation du document, répondez au QCM en choisissant la bonne réponse.

Ce sujet permet d’utiliser les connaissances acquises sur la communication nerveuse et le fonctionnement des synapses. Aucune connaissance sur le fonctionnement cardiaque n’est nécessaire pour répondre au sujet.

Document

Expérience de Loewi

En 1921, Otto Loewi a réalisé une expérience célèbre sur le contrôle du cœur par le système nerveux. Il a prélevé les cœurs de deux grenouilles :

  • le cœur de la grenouille 1 est prélevé avec l’un des nerfs cardiaques ;
  • le cœur de la grenouille 2 est prélevé sans aucun nerf.

Lorsque l’on prélève le cœur d’une grenouille, celui-ci peut continuer à battre plusieurs minutes lorsqu’il est placé dans un liquide convenable (automatisme cardiaque).

Loewi a placé les deux cœurs dans deux béchers reliés entre eux. Le dispositif expérimental utilisé est conçu de manière à permettre au liquide dans lequel baigne le cœur de la grenouille 1 d’être transféré au cœur de la grenouille 2. Au cours de l’expérience, il a stimulé électriquement le nerf associé au cœur de la grenouille 1 et a enregistré la fréquence cardiaque des deux cœurs : chaque contraction cardiaque est représentée sur l’enregistrement par une barre verticale. Les deux enregistrements sont réalisés en même temps.


1. La stimulation du nerf cardiaque du cœur 1 entraîne :

a) un ralentissement de la fréquence cardiaque du cœur 1

b) une augmentation de la fréquence cardiaque du cœur 1

c) aucune modification de la fréquence cardiaque du cœur 1

d) une augmentation de la fréquence cardiaque du cœur 2

2. La stimulation du nerf cardiaque du cœur 1 entraîne :

a) aucune modification de la fréquence cardiaque du cœur 2, le cœur 2 étant isolé du stimulateur

b) un ralentissement de la fréquence cardiaque du cœur 2 provoqué directement par le nerf cardiaque

c) un ralentissement de la fréquence cardiaque du cœur 2 provoqué indirectement par le liquide

d) une accélération de la fréquence cardiaque du cœur 2 provoquée indirectement par le liquide

3. Le liquide baignant les cœurs propage l’information :

a) en transmettant les potentiels d’action issus des neurones du nerf cardiaque

b) en transmettant des molécules d’eau du liquide

c) en transmettant des molécules libérées par les fibres nerveuses du nerf cardiaque

d) en transmettant des molécules libérées par le cœur de la grenouille 2

4. Ces expériences ont montré la nature de la transmission du message nerveux au niveau des synapses :

a) la transmission s’effectue par un mécanisme de nature électrique

b) la transmission s’effectue par libération de molécules appelées neurotransmetteurs

c) la transmission s’effectue par libération de molécules d’eau

d) la transmission s’effectue par libération de cellules nerveuses

Comprendre le sujet

  • Le sujet peut surprendre au premier abord car le document est basé sur l’enregistrement de l’activité cardiaque, qui n’est pas au programme de terminale mais de seconde. Cependant, les deux phrases d’introduction rassurent immédiatement et indiquent que le questionnement ne porte pas sur le cœur mais sur le fonctionnement des synapses. Il faut donc lire le document en repérant la synapse à l’étude, celle entre les fibres du nerf cardiaque et les fibres musculaires du cœur. D’autre part, le cœur a un fonctionnement automatique de sorte que le fonctionnement de ces synapses a pour effet, non pas de déclencher la contraction du cœur, mais de modifier la fréquence des contractions.
  • Il faut bien voir que les enregistrements des contractions des cœurs 1 et 2 ont lieu en même temps et, donc, que l’enregistrement relatif au cœur 2 n’est pas la suite de celui du cœur 1. Autrement dit, vous pouvez situer, sur l’enregistrement du cœur 2, le moment où on a stimulé le nerf cardiaque du cœur 1, ce qui vous aide à résoudre les questions 1 et 2 du QCM.
  • Les questions 3 et 4 impliquent de bien saisir le dispositif expérimental (le fluide comme seul lien entre les deux cœurs), mais font surtout appel à vos connaissances sur le fonctionnement des synapses. Lors du fonctionnement de la synapse entre une fibre nerveuse motrice d’un nerf musculaire et une fibre musculaire striée d’un muscle squelettique (synapse citée par le programme) le neuromédiateur libéré, l’acétylcholine, déclenche la contraction de la fibre musculaire. Mais un neuromédiateur n’a pas toujours une activité stimulatrice ; à certaines synapses, le neuromédiateur est inhibiteur. C’est le cas de la synapse entre une fibre nerveuse du nerf cardiaque (nerf pneumogastrique) et une fibre musculaire du cœur.

Mobiliser ses connaissances

Une synapse est polarisée : à son niveau, le message nerveux codé en fréquence de potentiels d’action est traduit en un message chimique codé en quantité de neuromédiateur, sécrété par la région pré-synaptique. Le neuromédiateur est le stimulus chimique de l’élément post-synaptique.

Corrigé

1.a)Exact : chaque contraction cardiaque étant représentée par une barre verticale, on constate qu’après la stimulation du nerf cardiaque du cœur 1, la fréquence cardiaque des deux cœurs diminue.

2.c)Exact : la seule communication entre les deux cœurs est assurée par le transfert de fluide du bécher 1 au bécher 2.

Info

Le neuromédiateur est, ici, l’acétylcholine.

3.c)Exact : les potentiels d’action propagés par un nerf moteur (nerf efférent) agissent sur un effecteur par l’intermédiaire d’un neuromédiateur libéré à l’extrémité de ce nerf. Dans le cas considéré ici, le neuromédiateur libéré provoque le ralentissement du cœur.

4.b)Exact : Comme indiqué en 3, ce ne sont pas les potentiels d’action qui se transmettent au niveau des synapses – mais un neuromédiateur.