Préambule
Objectifs
L'enseignement de biologie et physiopathologie humaines donne au lycéen ayant choisi la série « Sciences et technologies de la santé et du social » les connaissances permettant de comprendre l'organisation générale de l'être humain et d'appréhender son fonctionnement intégré. L'étude des grandes fonctions, caractéristique de la formation en biologie humaine de cette série, ancre sa spécificité dans une approche contextualisée de l'enseignement par une étude de certaines pathologies.
Ainsi, cet enseignement permet de conduire une analyse des interactions de l'organisme avec l'environnement dans ses dimensions biologiques et médico-sociales.
Il permet de faire émerger des savoirs et compétences en biologie et physiopathologie humaines, déterminants notamment pour la poursuite d'études supérieures dans les secteurs paramédical et social. Il contribue au développement des compétences orales à travers notamment la pratique de l'argumentation. Celle-ci conduit à préciser sa pensée et à expliciter son raisonnement de manière à convaincre.
Compétences visées
La formation en biologie et physiopathologie humaines repose sur une approche technologique alliant une démarche expérimentale et une analyse du fonctionnement normal et pathologique de l'individu. Cette pédagogie permet de :
- construire une démarche d'analyse ;
- développer esprit critique et raisonnement scientifique ;
- conforter et renforcer les capacités d'expression écrite et orale ;
- acquérir un vocabulaire scientifique et médical et le mobiliser ;
- appréhender le fonctionnement de l'organisme humain dans son environnement, échangeant matière et information ;
- comprendre les mécanismes d'apparition de pathologies majeures et aborder des éléments de leur diagnostic et de leurs traitements.
Présentation du programme du cycle terminal
Les programmes des classes de première et terminale traitent de grandes fonctions physiologiques et permettent d'aborder des problèmes actuels de santé publique :
- « Motricité de l'organisme », traité en classe de première, permet d'appréhender l'appareil locomoteur et ses affections ;
- « Fonctions de nutrition », traité en classe de première, présente les fonctions digestives, respiratoires et circulatoires ainsi que quelques dysfonctionnements (déséquilibres alimentaires, asthme, pathologies cardiovasculaires, etc.) ;
- « Transmission de la vie et hérédité », traité en classe terminale, trouve une cohérence dans l'étude des caractères héréditaires et des mécanismes assurant leur transmission ;
- « Défense de l'organisme », traité en classe terminale, permet de comprendre les mécanismes immunitaires mis en œuvre par l'organisme. Il permet une ouverture à des problèmes sanitaires et sociaux de dimension internationale (épidémie, accès aux médicaments, vaccination, etc.) ;
- « Fonctionnement intégré et Homéostasie », traité en classes de première et terminale, permet de comprendre l'organisation hiérarchisée de l'organisme, son fonctionnement intégré ouvert sur son environnement et la nécessité de régulation.
Chaque partie est introduite par un questionnement ; le développement permet de replacer la biologie dans ses aspects fondamentaux afin de mieux appréhender les problèmes de santé. Certaines des pathologies étudiées représentent un enjeu de santé publique : ainsi chaque partie offre des possibilités de réflexion en association avec l'enseignement de spécialité « Sciences et techniques sanitaires et sociales ».
Le programme est structuré en deux colonnes respectivement intitulées :
- « Notions et contenus » : cette colonne présente les connaissances et les principales notions qu'il s'agit de faire acquérir aux élèves. Les notions sont citées en lien avec un point particulier du programme même si elles peuvent être mobilisées à différents moments du traitement du programme. Ainsi, selon sa progression, le professeur peut choisir le moment qu'il juge pertinent pour l'acquisition de cette notion.
- « Capacités exigibles » : cette colonne présente les savoirs et savoir-faire que l'élève doit maîtriser et pouvoir mobiliser en fin de cycle. Au sein des différentes parties, une approche technologique est privilégiée : observation et analyse de faits concrets, conduisant à l'émergence de savoirs et savoir-faire qui peuvent être transposés dans d'autres situations concrètes. Ainsi, des exemples d'activités technologiques, supports de la formation (dissections, analyses biochimiques, observations microscopiques, analyse de clichés d'imagerie médicale, utilisation de ressources numériques, expérimentation assistée par ordinateur (EXAO)) sont proposés en italiques. Ces activités se déroulent en laboratoire spécialisé en tenant compte de sa capacité d'accueil et du respect des règles de sécurité.
Dans chaque partie, la démarche médicale (étude clinique et paraclinique aboutissant au diagnostic, traitement, suivi) sert de trame à l'étude de la pathologie. Celle-ci s'effectue notamment grâce aux techniques actuelles d'imagerie médicale et d'exploration fonctionnelle. Ce choix n'exclut pas le fait que d'autres techniques, puissent être abordées, en particulier pour prendre en compte les évolutions dans les techniques, la compréhension des pathologies, les méthodes de diagnostic. Les principes des techniques sont abordés en liaison avec l'enseignement de spécialité de première « Physique-chimie pour la santé » et leurs applications sont développées dans le cadre de cet enseignement.
Pour chaque partie, des éléments de terminologie sont recensés : leur étude et leur utilisation favorisent l'appropriation des termes essentiels du vocabulaire médical et scientifique relatif à chaque fonction physiologique ou pathologie.
Au terme de chaque partie, figurent les racines liées à la terminologie relative aux organes, fonctions ou pathologies, associés. L'étude de la terminologie intègre l'analyse de la construction des termes médicaux à partir de leurs racines. Elle ne se limite pas à la seule connaissance de la signification d'une liste de termes, mais vise à faire comprendre le mécanisme de leur construction.
L'étude de la terminologie, s'appuie sur la liste suivante des principaux préfixes et suffixes. Des termes médicaux supplémentaires exigibles figurent à la fin de chaque partie.
Préfixes : a, anti, brady, dys, en, endo, eu, exo, hémi, hyper, hypo, macro, micro, oligo, poly, tachy.
Suffixes : algie, centèse, cide, cyte, ectasie, ectomie, émie, gène, gramme, graphie, ite, logie, lyse, mégalie, ome, ose, pathie, pénie, plastie, plégie, rragie, rrhée, scopie, stomie, thérapie, tomie, trophie, urie.
Programme de première
Le programme de la classe de première s'organise en cinq parties articulées entre elles.
Une première partie, introductive, permet de comprendre l'organisation hiérarchisée de l'organisme et son fonctionnement intégré.
Les quatre autres parties : appareil locomoteur et motricité, appareil digestif et nutrition, appareil cardio-vasculaire et circulation sanguine, appareil respiratoire et échanges gazeux, sont construites selon la même logique. L'étude de l'anatomie et de la physiologie est étroitement associée à celle de quelques pathologies dont la présentation permet de mieux appréhender le fonctionnement de l'organisme. Cette étude intègre celle des principales techniques de diagnostic ou d'exploration fonctionnelle, donnant ainsi une dimension concrète à cet enseignement.
Organisation et fonctionnement intégré de l'être humain
Comment l'être humain est-il organisé ? Comment les différents appareils assurent-ils ensemble le bon fonctionnement de l'organisme ?
De l'appareil à la molécule
Notions et contenus :
- Niveaux d'organisation
- Coupes et orientation dans l'espace
- Cavités et organes
- Tissus
- Cellules
- Ultrastructures
- Molécules
Capacités exigibles :
- Caractériser et identifier les différents niveaux d'organisation : appareil ou système, organe, tissu, cellule, ultrastructure cellulaire, molécule.
- Orienter des clichés ou des schémas anatomiques.
- Différencier coupes sagittale, frontale et transversale. Activité technologique : étude de clichés d'imagerie médicale.
- Localiser les organes des cavités crânienne et rachidienne, thoracique, abdominale et pelvienne. Activités technologiques : dissection d'organe ou d'animal dans le cadre de la réglementation en vigueur ; manipulation d'un écorché ou des modèles anatomiques.
- Comparer tissu épithélial et tissu conjonctif.
- Relier les caractéristiques structurales d'un tissu à sa fonction. Activité technologique : observations microscopiques de coupes histologiques.
- Repérer la diversité structurale et fonctionnelle des cellules. Activité technologique : observations microscopiques de cellules.
- Identifier les différentes ultrastructures cellulaires et citer leur rôle principal. Activité technologique : utilisation de logiciels de modélisation 3D.
- Repérer les molécules impliquées dans l'organisation des ultrastructures cellulaires.
Techniques d'exploration
Notions et contenus :
- Imagerie médicale, microscopie, analyse biochimique
Capacités exigibles :
- Relier les techniques d'exploration au niveau d'organisation étudiée.
Interdépendance des systèmes ou appareils
Capacités exigibles :
- Repérer les échanges de matière et d'information au sein de l'organisme entre les différents systèmes.
Racines : cyt(o), hist(o).
Appareil locomoteur et motricité
Comment les mouvements sont-ils générés et effectués ? Comment certaines pathologies limitent-elles la mobilité de l'organisme ?
Anatomie et physiologie de l'appareil locomoteur
Notions et contenus :
- Organisation du squelette
- Organisation des systèmes nerveux central et périphérique
- Organisation du nerf
- Structure du neurone
- Circulation de l'influx nerveux
- Structure du muscle strié
- Mécanisme de la contraction musculaire
- La jonction neuromusculaire
Capacités exigibles :
- Identifier les principaux éléments des squelettes axial et appendiculaire.
- Identifier les constituants d'une articulation mobile. Activité technologique : manipulation de modèles anatomiques.
- Identifier les principaux éléments constitutifs des systèmes nerveux central et périphérique. Activité technologique : dissection d'un encéphale et de la moelle épinière dans le cadre de la réglementation en vigueur.
- Décrire l'organisation d'un nerf. Activités technologiques : observations microscopiques de coupes histologiques ; dilacération de nerfs.
- Schématiser, annoter et orienter un neurone.
- Caractériser l'influx nerveux (potentiel de repos et potentiel d'action).
- Analyser des expériences mettant en évidence les propriétés de l'influx nerveux au niveau du neurone et du nerf. Activité technologique : expérimentation in silico (effectuée au moyen d'ordinateurs) de la stimulation d'un neurone et d'un nerf.
- Identifier les éléments constitutifs du muscle strié squelettique et décrire l'organisation hiérarchisée du muscle à la myofibrille. Activités technologiques : dilacération de muscle et coloration de fibres musculaires ; observations microscopiques de coupes histologiques.
- Schématiser un sarcomère.
- Présenter simplement le glissement des myofilaments.
- Identifier les constituants d'une jonction neuromusculaire et expliquer son fonctionnement.
Technique d'exploration de l'appareil locomoteur
Notions et contenus :
- Radiographie
- Tomodensitométrie (TDM) ou scanographie
- Imagerie par Résonance Magnétique (IRM)
Capacités exigibles :
- Expliquer le principe de la radiographie.
- Présenter ses intérêts médicaux, ses dangers et les contre-indications qui en découlent.
- Repérer des atteintes ou anomalies osseuses.
- Comparer scanographie et radiographie.
- En déduire les intérêts diagnostiques de la scanographie.
- Citer les signaux utilisés en IRM.
- Présenter l'intérêt diagnostique de l'IRM. Activité technologique : exploitation de clichés de techniques d'imagerie médicale.
Atteintes de l'appareil locomoteur : un exemple de pathologie
Capacités exigibles :
- Repérer les signes cliniques et paracliniques.
- Identifier les facteurs de risques.
- Associer les symptômes au dysfonctionnement physiologique.
- Justifier les traitements.
Atteintes du système nerveux central
Notions et contenus :
- Lésion de la moelle épinière
- Lésion de l'encéphale : accident vasculaire cérébral
Capacités exigibles :
- Expliquer les conséquences d'une lésion de la moelle épinière en fonction de sa gravité et de sa localisation.
- Comparer les conséquences d'une atteinte de l'encéphale en fonction de sa localisation. Activité technologique : exploitation de clichés de techniques d'imagerie médicale.
Racines : arthr(o), cérébr(o), cervic(o), chondr(o), cost(o), cox(o), gon(o), médull(o), myél(o), my(o), névr(o), neur(o), osté(o), rachi, rachid(o), tendin(o), thorac(o).
Termes médicaux : aphasie, amnésie, paraplégie, tétraplégie, paresthésie.
Appareil digestif et nutrition
Comment les aliments sont-ils transformés pour être assimilés par l'organisme ? En quoi l'alimentation est-elle un facteur de développement et de santé ?
Nutrition et équilibre alimentaire
Notions et contenus :
- Composition des aliments
- Notion de nutriments
- Équilibre alimentaire
- Déséquilibres alimentaires
- Un exemple de malnutrition par excès d'apport : l'obésité
- Un exemple de malnutrition par carence
Capacités exigibles :
- Différencier aliments et nutriments.
- Classer les nutriments en macronutriments et micronutriments, en molécules organiques et minérales.
- Associer protides, glucides, lipides, vitamines et minéraux à leurs rôles principaux : énergétiques, structuraux, fonctionnels.
- Distinguer parmi les biomolécules polymères, dimères et monomères.
- Exposer l'importance de l'eau dans l'organisme. Activité technologique : étude expérimentale de la composition d'un aliment à l'aide de tests d'identification.
- Distinguer les notions de besoins quantitatifs et qualitatifs.
- Identifier des facteurs de variations des besoins quantitatifs et qualitatifs.
- Établir un bilan énergétique à partir des dépenses et des apports.
- Comparer une ration alimentaire à des valeurs de référence.
- Calculer et interpréter l'IMC.
- Identifier les facteurs de risques.
- Identifier les conséquences pathologiques.
- Présenter les traitements. Activité technologique : utilisation de logiciels permettant l'étude de différents régimes alimentaires.
- Repérer les signes cliniques et paracliniques.
- Identifier les facteurs de risques.
- Identifier l'origine qualitative ou quantitative de la carence.
Anatomie et physiologie de l'appareil digestif
Notions et contenus :
- Organisation de l'appareil digestif
- Histologie du tube digestif
- Phénomènes mécaniques et chimiques
- Enzymes digestives
- Absorption des nutriments et de l'eau
Capacités exigibles :
- Identifier les différents organes de l'appareil digestif.
- Distinguer glandes annexes et tube digestif. Activité technologique : manipulation d'un écorché ou des modèles anatomiques.
- Comparer l'histologie de différents organes du tube digestif et relier la structure à la fonction. Activité technologique : observation microscopique des tuniques du tube digestif.
- Exposer les phénomènes mécaniques de la digestion.
- Présenter et localiser les étapes de la digestion des différentes biomolécules.
- Déduire de l'analyse d'expériences les conditions d'action des enzymes digestives et le rôle de la bile.
- Montrer l'importance de l'association des phénomènes mécaniques et biochimiques dans l'efficacité de la digestion.
- Relever l'implication du microbiote intestinal dans la digestion. Activité technologique : réalisation d'expériences de digestion enzymatique.
- Relier les caractéristiques structurales de la muqueuse intestinale à sa fonction d'absorption.
- Expliquer l'absorption de l'eau par osmose.
- Présenter les voies d'absorption sanguine et lymphatique.
- Relier les voies d'absorption aux propriétés hydrophobes ou d'hydrophiles des nutriments. Activités technologiques : réalisation d'expériences de dialyse ; observations microscopiques.
Technique d'exploration de l'appareil digestif : la fibroscopie
Capacités exigibles :
- Présenter le principe de la fibroscopie.
- Montrer ses intérêts dans l'exploration digestive.
- Identifier les risques liés à la technique.
Un exemple de pathologie digestive : la malabsorption
Capacités exigibles :
- Repérer les signes cliniques.
- Associer les symptômes au dysfonctionnement physiologique.
Racines : adip(o), appendic(o), bucc(o), chol(é), cholécyst(o), col(o), duodén(o), entér(o), gastr(o), hépat(o), jéjun(o), ilé(o), odont(o), oesophag(o), pharyng(o), rect(o), stomat(o).
Termes médicaux : anorexie, cachexie, diarrhée, hématémèse, polype, polyphagie, rectorragie, ulcère.
Liens avec l'enseignement de physique-chimie pour la santé : l'analyse chimique pour le contrôle de la composition des milieux biologiques, l'analyse des besoins énergétiques pour une alimentation réfléchie, le rôle des biomolécules dans l'organisme pour une bonne prévention sanitaire.
Appareil cardio-vasculaire et circulation sanguine
Comment l'appareil cardiovasculaire irrigue-t-il les organes en fonction des besoins ? Quelle est la principale origine d'un dysfonctionnement de l'appareil cardiovasculaire et ses conséquences sur l'organisme ?
Anatomie et physiologie de l'appareil cardiovasculaire
Notions et contenus :
- Anatomie du cœur
- Aspect mécanique de la révolution cardiaque
- Automatisme cardiaque
- Organisation générale du système circulatoire
- Histologie et propriétés hémodynamiques des vaisseaux
- Mesure de la tension artérielle
- Tensions artérielles systolique et diastolique
- Régulation cardiaque
- Un exemple de régulation du rythme cardiaque : cas d'une hémorragie
Capacités exigibles :
- Identifier les principaux éléments constitutifs du cœur.
- Caractériser les différentes structures du cœur et les relier à leur fonction. Activité technologique : réalisation d'une dissection du cœur.
- Analyser des enregistrements de l'activité cardiaque et identifier les différentes phases de la révolution cardiaque.
- Déterminer le volume d'éjection systolique (VES), calculer fréquence cardiaque (fC) et débit cardiaque (DC).
- Identifier les différentes parties du tissu nodal.
- Analyser des résultats expérimentaux présentant les propriétés du tissu nodal.
- Schématiser le système circulatoire.
- Comparer la structure des parois des artères, des veines et des capillaires et établir un lien avec leur fonction. Activité technologique : observations microscopiques de coupes histologiques.
- Présenter la méthode de la mesure de la tension artérielle.
- Repérer une hypertension ou une hypotension.
- Identifier les éléments de l'arc réflexe.
- Analyser des expériences mettant en évidence les rôles des différents éléments de l'arc réflexe cardiaque. Activité technologique : expériences de régulation cardiaque in silico (au moyen d'ordinateurs).
- Construire un arc réflexe.
Techniques d'exploration de l'appareil cardiovasculaire
Notions et contenus :
- Angiographie, échographie, Doppler, scintigraphie, électrocardiographie
Capacités exigibles :
- Expliquer le principe de l'échographie, la scintigraphie et l'angiographie.
- Repérer l'intérêt diagnostique de l'angiographie, de l'échographie, du Doppler et de la scintigraphie.
- Identifier les différentes ondes sur le tracé d'un électrocardiogramme (ECG) normal et les relier aux phases électriques et mécaniques du cycle cardiaque.
- Calculer la fréquence cardiaque à partir d'un ECG.
- Comparer l'allure d'un ECG normal à celle d'ECG pathologiques. Activité technologique : exploitation de résultats issus des techniques d'imagerie médicale.
Exemples de pathologies de l'appareil cardiovasculaire
Notions et contenus :
- Athérosclérose
- Infarctus du myocarde et angor : deux pathologies des vaisseaux coronaires
Capacités exigibles :
- Identifier les phases d'évolution de la pathogénie.
- Associer les principales conséquences physiopathologiques au vaisseau atteint et à l'importance de l'obstruction.
- Repérer les facteurs de pathogénicité et en déduire des mesures de prévention.
- Comparer les signes cliniques de l'angor et de l'infarctus du myocarde (IDM).
- Relever l'intérêt de l'ECG et du dosage des enzymes cardiaques dans le diagnostic de l'IDM.
- Expliquer les rôles des différents traitements possibles.
Racines : angi(o), artéri(o), athéro, bar(o), cardi(o), coronar(o), hém(o), ox(o), nécr(o), phléb(o), thromb(o), valvul(o), vascul(o), vas(o).
Termes médicaux : arythmie, anévrisme, embolie, fibrose, ischémie, nécrose, sclérose, sténose, thrombose.
Liens avec l'enseignement de physique-chimie pour la santé : les propriétés des fluides dans l'analyse de la pression sanguine.
Appareil respiratoire et échanges gazeux
Comment les échanges gazeux sont-ils assurés dans l'organisme ? Comment la composition de l'air affecte-t-elle la fonction respiratoire ?
Anatomie et histologie de l'appareil respiratoire
Notions et contenus :
- Organisation de l'appareil respiratoire
- Histologie de la trachée, bronches, bronchioles
- Barrière alvéolo-capillaire
Capacités exigibles :
- Identifier les organes dans la cavité thoracique et préciser leurs relations avec l'appareil cardio-vasculaire. Activité technologique : observation d'un bloc poumons-cœur.
- Relier la composition tissulaire des organes et leurs fonctions.
- Identifier les éléments constituant la barrière alvéolo-capillaire.
- Relier la structure de la barrière à sa fonction. Activité technologique : observations microscopiques de coupes histologiques.
Transport et échanges des gaz respiratoires
Notions et contenus :
- Nature et sens des échanges gazeux
- Transport du dioxygène dans le sang
- Facteurs modulant l'affinité de l'hémoglobine pour le dioxygène
- Transport du dioxyde de carbone
Capacités exigibles :
- Justifier le sens de la diffusion des gaz : entre l'air alvéolaire et le sang ; entre le sang et les tissus.
- Citer les différentes formes de transport du dioxygène.
- Schématiser la structure moléculaire de l'hémoglobine et indiquer le site de fixation du dioxygène.
- Déduire des courbes de saturation de l'hémoglobine, la quantité de dioxygène fixée au niveau des poumons et celle libérée au niveau des tissus dans différentes conditions.
- Interpréter l'influence du pH, du CO2 ou de la température sur le pourcentage de saturation de l'hémoglobine.
- Justifier l'intérêt de ces modulations lors de l'activité musculaire.
- Comparer les formes de transport du dioxyde de carbone à celles de l'oxygène.
Respiration cellulaire
Notions et contenus :
- Production d'énergie
- Mitochondrie
Capacités exigibles :
- Repérer les molécules consommées et produites lors de la respiration cellulaire.
- Préciser la localisation du processus.
Techniques d'exploration de l'appareil respiratoire
Notions et contenus :
- Radiographie, fibroscopie, scanographie, spirométrie
Capacités exigibles :
- Présenter la technique de spirométrie.
- Déterminer les volumes et capacités pulmonaires à partir d'un spirogramme.
- Montrer l'intérêt des différentes techniques pour le diagnostic des pathologies respiratoires. Activité technologique : utilisation de logiciels dédiés.
Exemples de pathologie
Notions et contenus :
- Asthme
- Tabagisme
Capacités exigibles :
- Repérer les signes cliniques.
- Identifier les facteurs de risques.
- Mettre en relation les mécanismes physiopathologiques avec les traitements et la prévention associée.
- Citer les principaux constituants de la fumée du tabac et préciser leurs effets physiopathologiques.
Racines : bronch(o), laryng(o), nas(o), ox(o), -pnée, pneum(o), pulm(o), rhin(o), spir(o), traché(o).
Termes médicaux : cyanose, expectorations, hémoptysie.