3-3 SVT Organisation du monde vivant

 SCIENCES DE LA VIE ET DE LA TERRE

Organisation du monde vivant

Cours complet — Cycle 4 (collège)

Chapitre 1 — Organisation et fonctionnement des animaux

Chapitre 2 — Organisation et fonctionnement des végétaux

Chapitre 3 — Reproduction sexuée et diversité génétique des êtres vivants

+ Fiche de révision express  •  Quiz de 50 questions  •  Exercice guidé façon brevet

 

Sommaire

Chapitre 1 — Organisation et fonctionnement des animaux................................................................. 3

Exercice résolu — La digestion des nutriments et le rôle du rumen....................................................... 5

Chapitre 2 — Organisation et fonctionnement des végétaux................................................................ 7

Exercice résolu — La composition des sèves d'un végétal....................................................................... 9

Chapitre 3 — Reproduction sexuée et diversité génétique des êtres vivants................................... 11

Exercice résolu — Le tableau de croisement des gamètes................................................................... 12

Révision express................................................... 14

Quiz — 50 questions (avec corrigé)........................ 16

Exercice guidé façon brevet (avec corrigé)............. 24

 

 

CHAPITRE 1

Organisation et fonctionnement des animaux

Comme tous les êtres vivants, les animaux sont des organismes complexes construits selon une organisation très ordonnée. Pour bien fonctionner, un animal doit à la fois se procurer de la matière et de l'énergie (nutrition), et faire circuler ce dont ses organes ont besoin. Ce chapitre présente comment le corps animal est organisé en niveaux emboîtés, comment les nutriments et le dioxygène sont distribués dans tout l'organisme, et comment certains animaux s'associent à des micro-organismes pour digérer leur nourriture.

1. Un niveau d'organisation emboîtés les uns dans les autres

Le corps d'un animal n'est pas une masse uniforme : il est construit comme des poupées russes, où chaque niveau d'organisation est composé d'unités du niveau immédiatement inférieur.

Figure 1 — Les niveaux d'organisation emboîtés, de la cellule à l'organisme.

À retenir — Les 5 niveaux d'organisation •     La cellule : unité de base, la plus petite structure vivante (invisible à l'œil nu). •     Le tissu : ensemble de cellules identiques assurant une même fonction (ex. : tissu musculaire, tissu nerveux). •     L'organe : ensemble de plusieurs tissus assurant une fonction précise (ex. : l'estomac, le cœur, un poumon). •     L'appareil (ou système) : ensemble d'organes qui coopèrent pour une grande fonction (ex. : l'appareil digestif, l'appareil circulatoire). •     L'organisme : l'être vivant entier, formé de tous ses appareils qui fonctionnent ensemble.

 

Exemple filé : chez le mouton, l'organisme est constitué de plusieurs appareils, dont l'appareil digestif. Celui-ci comprend plusieurs organes, dont l'estomac. La paroi de l'estomac est elle-même composée de plusieurs tissus, comme le tissu musculaire qui permet le brassage des aliments. Enfin, ce tissu musculaire est constitué de nombreuses cellules musculaires.

2. Deux systèmes assurent le transport des nutriments dans l'organisme

Pour vivre, grandir et fonctionner, les cellules de tous les organes ont besoin en permanence de nutriments et de dioxygène. Deux appareils coopèrent pour satisfaire ce besoin : l'appareil digestif, qui produit les nutriments, et l'appareil circulatoire, qui les distribue jusqu'à chaque cellule.

a) L'appareil digestif transforme les aliments en nutriments

Les aliments consommés (végétaux, proies, etc.) sont complexes et ne peuvent pas être utilisés directement par les cellules. Le long du tube digestif (bouche, œsophage, estomac, intestin grêle, gros intestin), les aliments sont découpés mécaniquement puis dégradés chimiquement par des sucs digestifs (salive, suc gastrique, suc intestinal...). Cette double action transforme les aliments en nutriments : de petites molécules solubles (sucres simples, acides aminés, acides gras...) capables de traverser la paroi de l'intestin grêle pour passer dans le sang. Les résidus non digérés (comme certaines fibres) sont éliminés par l'anus sous forme d'excréments.

b) L'appareil circulatoire distribue les nutriments à tous les organes

Une fois dans le sang, au niveau de l'intestin grêle, les nutriments doivent encore parvenir à chaque cellule du corps, parfois très loin de l'intestin. C'est le rôle de l'appareil circulatoire, formé du cœur (une pompe musculaire) et d'un réseau de vaisseaux sanguins (artères, veines, capillaires) qui parcourent tout l'organisme. Le cœur propulse le sang dans les vaisseaux : le sang chargé en nutriments et en dioxygène est distribué à tous les organes, où les cellules prélèvent ce dont elles ont besoin ; en retour, le sang récupère le dioxyde de carbone et les déchets produits par les cellules, qui seront éliminés par d'autres organes (poumons, reins).

À retenir •     L'appareil digestif transforme les aliments en nutriments et les fait passer dans le sang au niveau de l'intestin grêle. •     L'appareil circulatoire (cœur + vaisseaux sanguins) transporte ensuite ces nutriments, ainsi que le dioxygène, jusqu'à toutes les cellules de l'organisme. •     Ces deux appareils sont complémentaires : sans digestion, rien à transporter ; sans circulation, les nutriments resteraient bloqués près de l'intestin.

3. Une nutrition assistée par des micro-organismes

Certains aliments sont très difficiles, voire impossibles, à digérer pour les seules cellules animales. C'est le cas de la cellulose, la molécule qui constitue la paroi des cellules végétales et qui forme l'essentiel de l'herbe, des feuilles et du bois. Aucun appareil digestif animal ne fabrique à lui seul les enzymes capables de « casser » la cellulose. De nombreux animaux herbivores vivent donc en symbiose avec des milliards de micro-organismes (bactéries, protozoaires, champignons microscopiques) hébergés dans une partie de leur tube digestif.

Cette collaboration est un exemple de symbiose : les micro-organismes trouvent un abri et de la nourriture en abondance dans le tube digestif de l'animal, et en échange ils digèrent la cellulose à sa place, la transformant en nutriments simples que l'animal peut ensuite absorber. C'est le cas du rumen chez les ruminants (vache, mouton, chèvre, cerf...), mais aussi de l'intestin des termites (qui digèrent le bois grâce à des protozoaires symbiotiques) ou du gros intestin de nombreux mammifères herbivores non ruminants, comme le lapin ou le cheval, qui possèdent un cæcum très développé jouant un rôle comparable.

Vocabulaire Symbiose : association durable et bénéfique entre deux êtres vivants d'espèces différentes. Microbiote (ou flore) digestif : ensemble des micro-organismes qui vivent naturellement dans le tube digestif d'un animal.

 

Exercice résolu — La digestion des nutriments : le rôle des différents estomacs, dont le rumen

Énoncé Les vaches, comme les moutons ou les chèvres, sont des ruminants : leur estomac est divisé en quatre compartiments successifs (rumen, réseau, feuillet, caillette) avant l'intestin grêle. Ces animaux passent une grande partie de la journée à brouter de l'herbe, puis à « ruminer », c'est-à-dire à mâcher longuement des aliments déjà avalés qui remontent de l'estomac vers la bouche. Question 1 : Que se passe-t-il dans le rumen, et pourquoi cette étape est-elle indispensable pour un animal qui se nourrit d'herbe ? Question 2 : Quel est le rôle du réseau et du comportement de rumination ? Question 3 : En quoi la caillette ressemble-t-elle à l'estomac d'un être humain ? Question 4 : Où et comment les nutriments produits sont-ils finalement absorbés par l'organisme de la vache ?

 

Figure 2 — Le trajet des aliments chez un ruminant : 4 compartiments avant l'intestin.

Corrigé 1. Dans le rumen (la « panse »), la plus grande poche de l'estomac, l'herbe avalée est stockée et brassée. Elle y est digérée non pas par la vache elle-même, mais par des milliards de micro-organismes (bactéries, protozoaires) qui y vivent en symbiose. Ces micro-organismes possèdent les enzymes capables de dégrader la cellulose, ce que les cellules de la vache ne savent pas faire seules. Cette étape est indispensable, car sans elle, la cellulose de l'herbe — l'essentiel de la nourriture — ne pourrait pas être transformée en nutriments utilisables. 2. Le réseau (le « bonnet ») trie les aliments : les plus gros morceaux, encore mal fragmentés, sont renvoyés vers la bouche par régurgitation. La vache les remâche longuement (la rumination), ce qui réduit leur taille et augmente la surface accessible aux micro-organismes lorsqu'ils redescendent dans le rumen. La rumination améliore ainsi l'efficacité de la digestion microbienne. 3. La caillette est qualifiée de « vrai estomac » car, comme l'estomac humain, elle sécrète des sucs gastriques acides qui digèrent chimiquement les aliments — y compris une partie des micro-organismes eux-mêmes, qui constituent alors une source de nutriments (protéines) pour la vache. C'est le seul des quatre compartiments qui fonctionne comme l'estomac d'un animal non ruminant. 4. Comme chez tous les animaux, c'est au niveau de l'intestin grêle que les nutriments (issus de la digestion chimique et de la digestion microbienne) traversent la paroi du tube digestif pour passer dans le sang. Le sang les distribue ensuite, grâce à l'appareil circulatoire, à toutes les cellules de l'organisme de la vache. Les résidus non digérés poursuivent leur trajet dans le gros intestin avant d'être rejetés.

 

 

CHAPITRE 2

Organisation et fonctionnement des végétaux

Contrairement aux animaux, les plantes vertes ne se nourrissent pas d'autres êtres vivants : elles fabriquent elles-mêmes leur propre matière organique à partir d'éléments minéraux très simples. Ce chapitre montre comment une plante prélève les ressources dont elle a besoin dans son environnement, comment elle produit sa matière organique grâce à la lumière, puis comment elle transporte, utilise et stocke cette matière dans ses différents organes.

1. Des organes spécialisés dans le prélèvement des ressources

Une plante est fixée au sol et ne peut donc pas se déplacer pour chercher sa nourriture. Elle prélève ce dont elle a besoin directement dans son environnement, grâce à deux types d'organes spécialisés situés aux deux extrémités de son corps.

Figure 3 — Les organes de prélèvement des ressources chez une plante à fleurs.

a) Les racines prélèvent l'eau et les sels minéraux du sol

Les racines forment un vaste réseau souterrain qui ancre la plante au sol et absorbe l'eau et les sels minéraux qui y sont dissous. Cette absorption se fait principalement grâce aux poils absorbants, de fines extensions des cellules situées à l'extrémité des jeunes racines, qui augmentent considérablement la surface de contact avec le sol.

b) Les feuilles prélèvent le dioxyde de carbone et captent la lumière

Les feuilles sont les organes de prélèvement des ressources aériennes. Leur face, souvent large et plate, offre une grande surface exposée à la lumière du Soleil. Leur épiderme est percé de très nombreuses ouvertures microscopiques, les stomates, qui permettent au dioxyde de carbone (CO2) de l'air d'entrer dans la feuille et de rejoindre les cellules chlorophylliennes.

À retenir •     Les racines (et leurs poils absorbants) prélèvent l'eau et les sels minéraux du sol : c'est la sève brute. •     Les feuilles (grâce aux stomates) prélèvent le dioxyde de carbone de l'air et captent la lumière. •     Ces deux organes, éloignés l'un de l'autre, prélèvent des ressources complémentaires et indispensables à la plante.

2. La production de matière végétale

Grâce à la lumière, les cellules chlorophylliennes des feuilles (celles qui contiennent de la chlorophylle, le pigment vert) réalisent la photosynthèse : elles combinent l'eau apportée par la sève brute et le dioxyde de carbone prélevé dans l'air pour fabriquer de la matière organique (des sucres), tout en rejetant du dioxygène (O2) dans l'atmosphère.

L'équation de la photosynthèse dioxyde de carbone  +  eau   —(lumière, chlorophylle)→   matière organique (sucres)  +  dioxygène CO2  +  H2O   —(lumière)→   matière organique  +  O2

La photosynthèse nécessite donc quatre conditions réunies : de la lumière (l'énergie), du dioxyde de carbone (prélevé dans l'air par les feuilles), de l'eau (apportée par les racines) et de la chlorophylle (présente dans les cellules vertes). C'est pourquoi la photosynthèse a lieu uniquement le jour, et uniquement dans les parties vertes de la plante.

3. Le transport, l'utilisation et le stockage de la matière végétale

La matière organique produite dans les feuilles doit être acheminée vers tous les autres organes de la plante, y compris ceux qui ne réalisent pas la photosynthèse (racines, fleurs, fruits, graines). Ce transport se fait grâce à deux réseaux de vaisseaux conducteurs, présents notamment dans la tige, que l'on appelle les sèves.

Figure 4 — Circulation de la sève brute (xylème) et de la sève élaborée (phloème).

La matière organique transportée par la sève élaborée est utilisée par les cellules des organes pour respirer, grandir et se multiplier ; l'excédent est stocké sous forme de réserves dans des organes de stockage : racines et tubercules (pomme de terre, carotte), tiges (canne à sucre), fruits, ou graines (blé, haricot). Ces réserves peuvent ensuite être utilisées par la plante elle-même — par exemple pour permettre à une graine de germer avant même d'avoir des feuilles — ou consommées par les êtres vivants qui s'en nourrissent, dont l'être humain.

À retenir •     La sève brute (eau + sels minéraux) circule dans le xylème, des racines vers les feuilles, en sens unique. •     La sève élaborée (eau + matière organique dissoute) circule dans le phloème, des feuilles vers tous les organes de la plante. •     La matière organique excédentaire est stockée dans des organes de réserve (racines, tiges, fruits, graines).

 

Exercice résolu — Comprendre la composition des sèves d'un végétal

Énoncé Un·e élève a réalisé deux prélèvements sur une tige de tomate à l'aide d'un dispositif de mesure : un premier prélèvement dans les vaisseaux situés du côté interne de la tige, un second dans les vaisseaux situés du côté externe, juste sous l'écorce. Les analyses ont donné les résultats suivants. Substance dosée Prélèvement A (interne) Prélèvement B (externe) Eau présente présente Sels minéraux abondants traces Sucres (matière organique) traces abondants   Question 1 : Identifiez la sève présente dans le prélèvement A, puis dans le prélèvement B. Justifiez à l'aide du tableau. Question 2 : Le prélèvement A a-t-il été réalisé dans le xylème ou dans le phloème ? Expliquez. Question 3 : D'où vient la sève du prélèvement B, et vers quels organes se dirige-t-elle ?

 

Corrigé 1. Le prélèvement A, riche en eau et en sels minéraux mais presque dépourvu de sucres, correspond à la sève brute. Le prélèvement B, riche en sucres (matière organique) et contenant de l'eau, correspond à la sève élaborée. C'est bien la teneur en matière organique (sucres) qui permet de distinguer les deux sèves : la sève brute n'en contient quasiment pas, car elle n'a pas encore traversé de cellules chlorophylliennes réalisant la photosynthèse. 2. Le prélèvement A a été réalisé dans le xylème, le tissu conducteur qui transporte la sève brute depuis les racines jusqu'aux feuilles. Sa composition (eau + sels minéraux, sans sucres) correspond exactement à ce que les racines absorbent dans le sol. 3. La sève élaborée du prélèvement B provient des feuilles, où la photosynthèse a produit la matière organique (les sucres) à partir de l'eau, du CO2 et de la lumière. Elle circule ensuite dans le phloème vers tous les organes qui en ont besoin pour se développer ou qui la stockent en réserve : les racines, la tige, les fruits en formation et les graines.

 

 

CHAPITRE 3

Reproduction sexuée et diversité génétique des êtres vivants

Chez la grande majorité des animaux et des végétaux, un nouvel individu naît de la rencontre entre deux cellules particulières, appelées gamètes, apportées chacune par un parent. Ce mode de reproduction, appelé reproduction sexuée, est à l'origine d'une immense diversité génétique au sein des espèces : deux enfants d'un même couple ne sont jamais génétiquement identiques (sauf cas des vrais jumeaux). Ce chapitre explique pourquoi.

1. Les gamètes chez les animaux et les végétaux

Un gamète est une cellule reproductrice, produite par un organe reproducteur, et qui ne contient que la moitié de l'information génétique de l'individu qui la produit. Il existe toujours deux types de gamètes, mâles et femelles, produits par des individus ou des organes différents.

Figure 5 — Des gamètes à la fécondation, chez les animaux et chez les plantes à fleurs.

	Gamète mâle	Gamète femelle	Lieu de production
Animaux	spermatozoïde (mobile)	ovule	testicules / ovaires
Plantes à fleurs	contenu dans le grain de pollen	contenu dans l'ovule (dans le pistil)	étamines / pistil

 

Chez les animaux, le rapprochement des gamètes se fait le plus souvent directement (fécondation interne ou externe dans l'eau). Chez les plantes à fleurs, le grain de pollen doit d'abord être transporté jusqu'au pistil d'une fleur (par le vent, l'eau ou des animaux pollinisateurs comme les insectes) : c'est la pollinisation. Un tube pollinique se développe alors et permet au gamète mâle d'atteindre le gamète femelle contenu dans l'ovule.

2. Diversité génétique des gamètes

Les gamètes se forment à partir de cellules reproductrices, au cours d'une division cellulaire particulière. À cette occasion, l'information génétique du parent est mélangée (« brassée ») avant d'être répartie, pour moitié seulement, dans chaque gamète. Ce mélange fait qu'aucun gamète produit par un même individu n'est génétiquement identique à un autre : un même père ou une même mère produit des millions de gamètes tous génétiquement différents les uns des autres.

À retenir •     Un gamète ne contient que la moitié de l'information génétique de l'individu qui l'a produit. •     Chaque gamète produit par un individu est génétiquement unique, différent de tous les autres gamètes du même individu. •     Cette diversité des gamètes est la première source de diversité génétique de la reproduction sexuée.

3. Fécondation et loterie génétique

La fécondation est la fusion d'un gamète mâle et d'un gamète femelle, qui forme une cellule-œuf (ou zygote). Cette cellule-œuf réunit alors la moitié de l'information génétique venue du parent mâle et la moitié venue du parent femelle : elle possède donc une combinaison génétique complète et totalement nouvelle, différente de celle de ses deux parents.

Parmi les millions de gamètes mâles et de gamètes femelles produits, tous différents, un seul gamète mâle et un seul gamète femelle fusionnent au hasard lors de la fécondation. On parle de « loterie génétique » car, un peu comme un tirage au sort, c'est le hasard de la rencontre entre un gamète mâle particulier et un gamète femelle particulier, parmi des millions de combinaisons possibles, qui détermine les caractéristiques génétiques du nouvel individu. C'est pourquoi deux frères et sœurs (hors vrais jumeaux) ne sont jamais génétiquement identiques, même s'ils partagent les deux mêmes parents.

À retenir •     La fécondation est la fusion d'un gamète mâle et d'un gamète femelle, qui forme une cellule-œuf. •     Le hasard de la rencontre entre gamètes (« loterie génétique »), combiné à la diversité des gamètes, explique la diversité génétique de la descendance. •     Cette diversité génétique est précieuse pour une espèce : elle augmente ses chances de survie et d'adaptation face à des changements du milieu (maladies, climat...).

 

Exercice résolu — Savoir utiliser un tableau de croisement des gamètes

Énoncé Chez une espèce imaginaire de papillon, un individu mâle produit, en proportions égales, trois types de gamètes génétiquement différents, notés G1, G2 et G3. Un individu femelle produit, en proportions égales, deux types de gamètes génétiquement différents, notés Ga et Gb. Question 1 : Construisez un tableau de croisement à double entrée présentant toutes les combinaisons possibles entre les gamètes du mâle et les gamètes de la femelle lors de la fécondation. Question 2 : Combien de combinaisons génétiques différentes de cellules-œufs sont possibles pour ce couple ? Question 3 : Un seul de ces papillons est né du croisement de ce couple : peut-on prévoir, avant sa naissance, quelle combinaison précise il aura reçue ? Justifiez en utilisant le mot « hasard ».

 

Corrigé 1. Pour construire le tableau de croisement, on place les gamètes d'un parent en colonnes et les gamètes de l'autre parent en lignes. Chaque case du tableau, à l'intersection d'une ligne et d'une colonne, représente une combinaison possible (une cellule-œuf possible) issue de la fécondation entre le gamète de la colonne et le gamète de la ligne.

 

Gamètes femelle \ mâle	G1	G2	G3
Ga	G1 × Ga	G2 × Ga	G3 × Ga
Gb	G1 × Gb	G2 × Gb	G3 × Gb

 

2. Le tableau comporte 3 colonnes (gamètes mâles) × 2 lignes (gamètes femelles) = 6 cases, donc 6 combinaisons génétiques différentes de cellules-œufs sont possibles pour ce couple (G1×Ga, G1×Gb, G2×Ga, G2×Gb, G3×Ga, G3×Gb). 3. Non, on ne peut pas prévoir à l'avance quelle combinaison précise sera obtenue. Parmi les millions de gamètes réellement produits par les deux parents, un seul gamète mâle et un seul gamète femelle fusionnent au moment de la fécondation, et rien ne permet de savoir lesquels avant que cela ne se produise : c'est le hasard de la rencontre entre les gamètes qui détermine la combinaison obtenue, comme dans une loterie. Seul le tableau de croisement permet de lister à l'avance toutes les combinaisons possibles — mais pas de dire laquelle se produira réellement.

 

Méthode à retenir •     On place les gamètes d'un parent en colonnes, ceux de l'autre parent en lignes. •     Le nombre total de combinaisons possibles = (nombre de types de gamètes du père) × (nombre de types de gamètes de la mère). •     Chaque case du tableau correspond à une cellule-œuf génétiquement différente, possible mais non certaine : la fécondation réelle ne réalise qu'une seule de ces combinaisons, au hasard.

 

 

SYNTHÈSE

Révision express

Cette fiche rassemble, chapitre par chapitre, les points essentiels à connaître par cœur avant une évaluation ou le brevet.

Chapitre 1 — Organisation et fonctionnement des animaux •     5 niveaux d'organisation emboîtés : cellule → tissu → organe → appareil → organisme. •     L'appareil digestif transforme les aliments en nutriments (absorbés dans le sang au niveau de l'intestin grêle). •     L'appareil circulatoire (cœur + vaisseaux sanguins) distribue les nutriments et le dioxygène à toutes les cellules. •     Certains animaux (ruminants, termites...) vivent en symbiose avec des micro-organismes qui digèrent la cellulose à leur place. •     Chez les ruminants, l'estomac a 4 compartiments : rumen (digestion microbienne) → réseau (tri, rumination) → feuillet (absorption d'eau) → caillette (« vrai estomac », digestion chimique).

 

Chapitre 2 — Organisation et fonctionnement des végétaux •     Les racines (poils absorbants) prélèvent l'eau et les sels minéraux du sol. •     Les feuilles (stomates) prélèvent le CO2 de l'air et captent la lumière. •     Photosynthèse : CO2 + eau + lumière → matière organique + O2 (dans les cellules chlorophylliennes, le jour uniquement). •     Sève brute (eau + sels minéraux) : circule dans le xylème, des racines vers les feuilles. •     Sève élaborée (eau + matière organique) : circule dans le phloème, des feuilles vers tous les organes. •     La matière organique excédentaire est stockée dans des organes de réserve (racines, tiges, fruits, graines).

 

Chapitre 3 — Reproduction sexuée et diversité génétique •     Un gamète est une cellule reproductrice qui contient la moitié de l'information génétique du parent. •     Animaux : spermatozoïde (mâle) et ovule (femelle). Plantes à fleurs : gamète du pollen (mâle) et gamète de l'ovule (femelle, dans le pistil). •     Chaque gamète produit par un individu est génétiquement unique (brassage génétique). •     Fécondation = fusion d'un gamète mâle et d'un gamète femelle → cellule-œuf, génétiquement nouvelle. •     « Loterie génétique » : le hasard de la rencontre entre gamètes explique la diversité génétique de la descendance. •     Tableau de croisement : nombre de combinaisons possibles = (types de gamètes mâles) × (types de gamètes femelles).

 

Le fil conducteur du chapitre 1 à 3 Un organisme animal ou végétal est organisé en niveaux emboîtés (chapitre 1). Pour fonctionner, il doit se procurer de la matière et de l'énergie dans son environnement — les animaux la digèrent, parfois avec l'aide de microbes, les plantes la fabriquent par photosynthèse (chapitres 1 et 2) — puis la transporter (sang chez l'animal, sèves chez la plante). Enfin, la reproduction sexuée permet à chaque espèce de se perpétuer tout en générant, grâce au hasard de la fécondation, une diversité génétique essentielle à son adaptation (chapitre 3).

 

 

ÉVALUATION

Quiz — 50 questions

Ce quiz de 50 questions permet de vérifier les connaissances acquises sur les trois chapitres. Pour chaque question à choix multiples, une seule réponse est correcte. Le corrigé complet se trouve à la fin de cette section.

Questions 1 à 17 — Organisation et fonctionnement des animaux

1. Quel est l'ordre correct des niveaux d'organisation, du plus petit au plus grand ?

a) organisme > appareil > organe > tissu > cellule

b) cellule > tissu > organe > appareil > organisme

c) tissu > cellule > appareil > organe > organisme

2. L'estomac est un exemple de :

a) cellule

b) tissu

c) organe

3. Le tissu musculaire est composé de :

a) plusieurs organes

b) plusieurs cellules musculaires

c) plusieurs appareils

4. Quel appareil transforme les aliments en nutriments ?

a) l'appareil circulatoire

b) l'appareil digestif

c) l'appareil respiratoire

5. Quel appareil transporte les nutriments jusqu'à toutes les cellules ?

a) l'appareil digestif

b) l'appareil circulatoire

c) l'appareil nerveux

6. Les nutriments sont :

a) des aliments non digérés

b) de petites molécules issues de la digestion, absorbables par le sang

c) des déchets rejetés par les cellules

7. Les nutriments passent dans le sang principalement au niveau :

a) de l'estomac

b) de l'intestin grêle

c) du gros intestin

8. Vrai ou faux : le sang transporte à la fois les nutriments et le dioxygène.

a) Vrai

b) Faux

9. Quel est le rôle du cœur ?

a) digérer les aliments

b) pomper le sang dans les vaisseaux

c) filtrer l'air respiré

10. Le réseau de vaisseaux sanguins parcourt :

a) seulement le cœur

b) seulement l'intestin grêle

c) tout l'organisme

11. Une symbiose digestive est :

a) une maladie de l'appareil digestif

b) une association bénéfique entre un animal et des micro-organismes

c) un régime alimentaire à base de viande

12. Chez un ruminant, dans quel compartiment vivent principalement les micro-organismes symbiotiques ?

a) la caillette

b) le rumen

c) l'intestin grêle

13. Que digèrent les micro-organismes du rumen, que la vache ne peut pas digérer seule ?

a) les protéines animales

b) les sucres simples

c) la cellulose de l'herbe

14. Combien de compartiments comporte l'estomac d'un ruminant ?

a) deux

b) trois

c) quatre

15. Quel compartiment de l'estomac du ruminant fonctionne comme un estomac humain ?

a) le rumen

b) le réseau

c) la caillette

16. La rumination consiste à :

a) avaler l'herbe sans la mâcher

b) remâcher des aliments déjà avalés, remontés depuis l'estomac

c) digérer les aliments dans le gros intestin

17. Quel autre animal digère le bois grâce à des micro-organismes symbiotiques de son tube digestif ?

a) le termite

b) le moineau

c) la grenouille

Questions 18 à 34 — Organisation et fonctionnement des végétaux

18. Quel organe végétal prélève l'eau et les sels minéraux du sol ?

a) la feuille

b) la racine

c) la fleur

19. Quel organe végétal prélève le dioxyde de carbone de l'air ?

a) la racine

b) la tige

c) la feuille

20. Les stomates sont :

a) de petites ouvertures de l'épiderme des feuilles

b) des cellules racinaires

c) des vaisseaux conducteurs de la tige

21. Quels sont les réactifs (éléments consommés) de la photosynthèse ?

a) dioxygène et matière organique

b) dioxyde de carbone, eau et lumière

c) sels minéraux et dioxygène

22. Quels sont les produits fabriqués par la photosynthèse ?

a) matière organique et dioxygène

b) eau et sels minéraux

c) dioxyde de carbone et eau

23. La photosynthèse a lieu :

a) dans les racines, la nuit

b) dans les cellules chlorophylliennes, à la lumière

c) dans le sol, en permanence

24. La sève brute est composée de :

a) eau et sels minéraux

b) eau et sucres

c) sucres et sels minéraux

25. La sève élaborée est composée de :

a) eau et sels minéraux seulement

b) eau et matière organique (sucres)

c) uniquement de dioxyde de carbone

26. Dans quel tissu conducteur circule la sève brute ?

a) le xylème

b) le phloème

c) l'épiderme

27. Dans quel tissu conducteur circule la sève élaborée ?

a) le xylème

b) le phloème

c) les stomates

28. Dans quel sens circule la sève brute ?

a) des feuilles vers les racines

b) des racines vers les feuilles

c) elle ne circule pas

29. Dans quel sens circule la sève élaborée ?

a) des feuilles vers tous les organes

b) uniquement vers les racines

c) uniquement vers les fleurs

30. Citez un organe de stockage de matière organique chez une plante :

a) le stomate

b) le tubercule (ex. : pomme de terre)

c) le pistil

31. Pourquoi une plante a-t-elle besoin de lumière ?

a) pour absorber les sels minéraux

b) pour réaliser la photosynthèse

c) pour se reproduire uniquement

32. Vrai ou faux : la chlorophylle est le pigment responsable de la couleur verte des plantes.

a) Vrai

b) Faux

33. Une plante peut-elle réaliser la photosynthèse sans dioxyde de carbone ?

a) oui, sans problème

b) non, le CO2 est indispensable

c) seulement la nuit

34. La pomme de terre est un exemple d'organe de stockage situé :

a) dans une feuille modifiée

b) dans une tige souterraine (tubercule)

c) dans une fleur

Questions 35 à 50 — Reproduction sexuée et diversité génétique

35. Un gamète est :

a) une cellule reproductrice contenant la moitié de l'information génétique

b) un organe reproducteur complet

c) un déchet cellulaire

36. Chez les animaux, comment s'appellent les gamètes mâle et femelle ?

a) pollen et ovule

b) spermatozoïde et ovule

c) graine et fruit

37. Chez les plantes à fleurs, où se trouve le gamète mâle ?

a) dans le grain de pollen

b) dans la racine

c) dans le fruit mûr

38. Chez les plantes à fleurs, où se trouve le gamète femelle ?

a) dans l'étamine

b) dans l'ovule, au sein du pistil

c) dans la tige

39. La fécondation est :

a) la fusion d'un gamète mâle et d'un gamète femelle

b) la formation d'un gamète

c) la germination d'une graine

40. Le résultat direct de la fécondation s'appelle :

a) un tissu

b) une cellule-œuf (zygote)

c) un organe

41. Pourquoi les gamètes d'un même individu sont-ils tous génétiquement différents les uns des autres ?

a) à cause d'un brassage génétique lors de leur formation

b) parce qu'ils viennent d'organes différents

c) ce n'est pas le cas, ils sont identiques

42. Vrai ou faux : deux gamètes produits par le même individu peuvent être génétiquement identiques.

a) Vrai, c'est même la règle

b) Faux, chaque gamète est génétiquement unique

43. On parle de « loterie génétique » pour désigner :

a) le tri des aliments dans l'estomac

b) le hasard de la rencontre entre les gamètes lors de la fécondation

c) le classement des espèces animales

44. Un mâle produisant 4 types de gamètes et une femelle 3 types de gamètes : combien de combinaisons génétiques de cellules-œufs sont possibles ?

a) 7

b) 12

c) 4

45. Dans un tableau de croisement des gamètes, chaque case représente :

a) un individu adulte

b) une combinaison possible de cellule-œuf

c) un organe reproducteur

46. La pollinisation est :

a) le transport du pollen jusqu'au pistil d'une fleur

b) la formation du fruit

c) la digestion du nectar par les insectes

47. Citez un agent de pollinisation possible :

a) un insecte (ex. : abeille)

b) un ver de terre

c) une bactérie du sol

48. Pourquoi la diversité génétique est-elle importante pour une espèce ?

a) elle n'a aucune utilité particulière

b) elle augmente les chances d'adaptation et de survie face aux changements du milieu

c) elle empêche la reproduction

49. Vrai ou faux : dans la reproduction sexuée, tous les descendants d'un couple sont génétiquement identiques.

a) Vrai

b) Faux, sauf cas particulier des vrais jumeaux

50. Quelle est la différence majeure entre reproduction sexuée et reproduction asexuée (ex. : bouturage) ?

a) la reproduction sexuée implique la fusion de deux gamètes et crée de la diversité génétique, contrairement à la reproduction asexuée

b) il n'y a aucune différence

c) la reproduction asexuée nécessite toujours deux parents

 

Corrigé du quiz

N°	Bonne réponse	Justification express
1	b) cellule > tissu > organe > appareil > organisme	Du plus petit au plus grand : cellule, tissu, organe, appareil, organisme.
2	c) organe	L'estomac est un organe, composé de plusieurs tissus.
3	b) plusieurs cellules musculaires	Un tissu est un ensemble de cellules identiques.
4	b) l'appareil digestif	C'est le rôle de l'appareil digestif.
5	b) l'appareil circulatoire	L'appareil circulatoire (cœur + vaisseaux) transporte les nutriments.
6	b) de petites molécules issues de la digestion, absorbables par le sang	Les nutriments sont de petites molécules solubles issues de la digestion.
7	b) de l'intestin grêle	L'absorption des nutriments a lieu dans l'intestin grêle.
8	a) Vrai	Le sang transporte nutriments et dioxygène vers les cellules.
9	b) pomper le sang dans les vaisseaux	Le cœur est une pompe musculaire qui propulse le sang.
10	c) tout l'organisme	Les vaisseaux sanguins irriguent tous les organes.
11	b) une association bénéfique entre un animal et des micro-organismes	La symbiose est une association durable et bénéfique entre deux espèces.
12	b) le rumen	Le rumen héberge les micro-organismes qui digèrent la cellulose.
13	c) la cellulose de l'herbe	La cellulose n'est digérée que grâce aux micro-organismes.
14	c) quatre	L'estomac d'un ruminant comporte 4 compartiments : rumen, réseau, feuillet, caillette.
15	c) la caillette	La caillette sécrète des sucs gastriques comme l'estomac humain.
16	b) remâcher des aliments déjà avalés, remontés depuis l'estomac	La rumination est le remâchage d'aliments régurgités depuis le réseau.
17	a) le termite	Le termite digère le bois grâce à des protozoaires symbiotiques de son intestin.
18	b) la racine	Les racines (avec leurs poils absorbants) prélèvent eau et sels minéraux.
19	c) la feuille	Les feuilles prélèvent le CO2 grâce aux stomates.
20	a) de petites ouvertures de l'épiderme des feuilles	Les stomates sont de petites ouvertures qui laissent entrer le CO2.
21	b) dioxyde de carbone, eau et lumière	La photosynthèse consomme CO2, eau, avec l'énergie de la lumière.
22	a) matière organique et dioxygène	La photosynthèse produit de la matière organique et rejette de l'O2.
23	b) dans les cellules chlorophylliennes, à la lumière	Elle a lieu dans les cellules vertes, uniquement à la lumière.
24	a) eau et sels minéraux	La sève brute contient de l'eau et des sels minéraux, sans sucres.
25	b) eau et matière organique (sucres)	La sève élaborée contient de l'eau et de la matière organique produite par photosynthèse.
26	a) le xylème	La sève brute circule dans le xylème.
27	b) le phloème	La sève élaborée circule dans le phloème.
28	b) des racines vers les feuilles	La sève brute monte des racines vers les feuilles.
29	a) des feuilles vers tous les organes	La sève élaborée part des feuilles vers tous les organes.
30	b) le tubercule (ex. : pomme de terre)	Le tubercule est un organe de réserve de matière organique.
31	b) pour réaliser la photosynthèse	La lumière fournit l'énergie nécessaire à la photosynthèse.
32	a) Vrai	La chlorophylle donne leur couleur verte aux plantes.
33	b) non, le CO2 est indispensable	Le CO2 est l'un des réactifs indispensables de la photosynthèse.
34	b) dans une tige souterraine (tubercule)	La pomme de terre est un tubercule, une tige souterraine de réserve.
35	a) une cellule reproductrice contenant la moitié de l'information génétique	Le gamète contient la moitié de l'information génétique du parent.
36	b) spermatozoïde et ovule	Spermatozoïde (mâle) et ovule (femelle) chez les animaux.
37	a) dans le grain de pollen	Le gamète mâle est contenu dans le grain de pollen.
38	b) dans l'ovule, au sein du pistil	Le gamète femelle est dans l'ovule, situé dans le pistil.
39	a) la fusion d'un gamète mâle et d'un gamète femelle	La fécondation est la fusion des deux gamètes.
40	b) une cellule-œuf (zygote)	La fécondation produit une cellule-œuf, aussi appelée zygote.
41	a) à cause d'un brassage génétique lors de leur formation	Un brassage génétique a lieu lors de la formation des gamètes.
42	b) Faux, chaque gamète est génétiquement unique	Chaque gamète est génétiquement unique (brassage génétique).
43	b) le hasard de la rencontre entre les gamètes lors de la fécondation	C'est le hasard de la rencontre des gamètes lors de la fécondation.
44	b) 12	4 × 3 = 12 combinaisons possibles (tableau de croisement).
45	b) une combinaison possible de cellule-œuf	Chaque case = une combinaison possible entre un gamète mâle et un gamète femelle.
46	a) le transport du pollen jusqu'au pistil d'une fleur	La pollinisation transporte le pollen vers le pistil.
47	a) un insecte (ex. : abeille)	Le vent, l'eau, ou des animaux comme les insectes assurent la pollinisation.
48	b) elle augmente les chances d'adaptation et de survie face aux changements du milieu	Plus une espèce est génétiquement diverse, mieux elle peut s'adapter.
49	b) Faux, sauf cas particulier des vrais jumeaux	Chaque fécondation produit une combinaison génétique différente.
50	a) la reproduction sexuée implique la fusion de deux gamètes et crée de la diversité génétique, contrairement à la reproduction asexuée	Seule la reproduction sexuée (fusion de gamètes) génère de la diversité génétique.

 

 

ENTRAÎNEMENT BREVET

Exercice guidé façon brevet

Cet exercice guidé, de type brevet des collèges (DNB), reprend et croise les notions des trois appareils qui participent à la nutrition d'un organisme animal : l'appareil digestif, l'appareil respiratoire et l'appareil circulatoire. Il est noté sur 20 points, à réaliser en environ 30 minutes.

Contexte Un randonneur en montagne ressent une accélération de son rythme cardiaque et de sa respiration pendant l'effort. On cherche à expliquer, à l'aide de trois schémas fonctionnels, comment les appareils digestif, respiratoire et circulatoire coopèrent pour fournir à ses muscles ce dont ils ont besoin pendant l'effort.

 

Figure 6 — Schémas fonctionnels des appareils digestif, respiratoire et circulatoire.

Partie 1 — Légender et décrire les schémas (8 points)

Question 1 (2 points) : Sur le schéma de l'appareil digestif, citez dans l'ordre les organes traversés par les aliments, de la bouche à l'anus.

Question 2 (2 points) : Sur le schéma de l'appareil respiratoire, nommez l'organe où se déroulent les échanges gazeux, et précisez quels gaz y sont échangés.

Question 3 (2 points) : Sur le schéma de l'appareil circulatoire, indiquez le nom de l'organe qui joue le rôle de pompe, et le nom des deux types d'organes entre lesquels il fait circuler le sang.

Question 4 (2 points) : En une phrase pour chaque appareil, donnez son rôle général dans l'organisme.

Partie 2 — Comprendre la coopération des trois appareils (8 points)

Question 5 (2 points) : Quel appareil fournit les nutriments au sang, et à quel endroit précis ?

Question 6 (2 points) : Quel appareil fournit le dioxygène au sang, et à quel endroit précis ?

Question 7 (2 points) : Quel appareil est chargé de transporter à la fois les nutriments et le dioxygène jusqu'aux muscles du randonneur ?

Question 8 (2 points) : Pendant l'effort physique, les muscles consomment davantage de nutriments et de dioxygène. Expliquez pourquoi le cœur et la respiration s'accélèrent alors tous les deux.

Partie 3 — Synthèse rédigée (4 points)

Question 9 (4 points) : En une dizaine de lignes, et en utilisant les mots « nutriments », « dioxygène », « sang » et « organes », expliquez comment les trois appareils digestif, respiratoire et circulatoire coopèrent pour assurer la nutrition de l'organisme du randonneur.

 

Corrigé détaillé

Partie 1 1. Bouche → œsophage → estomac → intestin grêle → gros intestin → anus. 2. Les échanges gazeux ont lieu dans les alvéoles pulmonaires, situées au bout des bronches, dans les poumons. On y échange le dioxygène (O2), qui entre dans le sang, et le dioxyde de carbone (CO2), qui en sort. 3. L'organe-pompe est le cœur. Il fait circuler le sang entre les poumons (où le sang se charge en O2) et les organes du corps, dont les muscles (où le sang délivre nutriments et O2, et se charge en CO2). 4. L'appareil digestif transforme les aliments en nutriments absorbables par le sang. L'appareil respiratoire apporte le dioxygène au sang et rejette le dioxyde de carbone. L'appareil circulatoire transporte le sang, donc les nutriments et le dioxygène, jusqu'à toutes les cellules de l'organisme.

 

Partie 2 5. C'est l'appareil digestif qui fournit les nutriments au sang, précisément au niveau de la paroi de l'intestin grêle, où ils traversent la paroi pour passer dans les vaisseaux sanguins. 6. C'est l'appareil respiratoire qui fournit le dioxygène au sang, précisément au niveau des alvéoles pulmonaires dans les poumons. 7. C'est l'appareil circulatoire (le cœur et les vaisseaux sanguins) qui transporte le sang chargé en nutriments et en dioxygène depuis l'intestin et les poumons jusqu'aux muscles. 8. Pendant l'effort, les muscles consomment plus vite leurs réserves de nutriments et de dioxygène : la respiration s'accélère pour apporter davantage de dioxygène au sang, et le cœur bat plus vite pour faire circuler ce sang plus rapidement jusqu'aux muscles qui en ont besoin. Les deux phénomènes sont liés, car ils permettent ensemble d'augmenter l'apport de nutriments et de dioxygène aux muscles actifs.

 

Partie 3 — Exemple de synthèse attendue L'appareil digestif transforme les aliments consommés par le randonneur en nutriments, qui passent dans le sang au niveau de l'intestin grêle. Parallèlement, l'appareil respiratoire fait entrer de l'air dans les poumons, où le dioxygène traverse la paroi des alvéoles pulmonaires pour rejoindre lui aussi le sang. L'appareil circulatoire, grâce au cœur qui pompe le sang dans les vaisseaux sanguins, transporte alors ce sang chargé en nutriments et en dioxygène jusqu'à tous les organes du corps, en particulier les muscles sollicités pendant l'effort. Les cellules musculaires utilisent ces nutriments et ce dioxygène pour fonctionner, ce qui produit du dioxyde de carbone : celui-ci est récupéré par le sang, ramené jusqu'aux poumons par l'appareil circulatoire, puis rejeté dans l'air par l'appareil respiratoire. Les trois appareils coopèrent donc en permanence pour assurer la nutrition de l'organisme.

 

Barème indicatif Partie Points Compétence évaluée Partie 1 — Légender et décrire 8 Restituer des connaissances, lire un schéma Partie 2 — Coopération des appareils 8 Mettre en relation des informations Partie 3 — Synthèse rédigée 4 Rédiger un raisonnement scientifique argumenté Total 20