I – Des molécules du vivant à la cellule : organisation fonctionnelle
II – L'organisme : un système en interaction avec son environnement IntroII – L'organisme : un système en interaction avec son environnement

Cette partie aborde le vivant sous l'angle de l'organisme en s'appuyant sur des organismes animaux, puis en élargissant les exemples : son enseignement doit être relié aux autres parties de ce programme aussi explicitement que possible, pour éviter une vision « isolée » de l'organisme.
La première année identifie les différentes fonctions et appréhende leurs interrelations au sein d'un organisme. L'exemple d'un ruminant permet d'aborder les relations inter- et intra-spécifiques, prépare la place de cet organisme dans le fonctionnement des écosystèmes (§ III-B), et montre les interactions entre objectifs sociétaux (agronomie et technologie) et études scientifiques.
Le programme aborde la réalisation des fonctions à travers plusieurs exemples.
En première année, la reproduction aborde une première fonction ; elle prépare le lien avec d'autres échelles d'étude (§ III-A, IV-C…) et débouche sur le développement, qui relie le plan d'organisation à sa mise en place.
En seconde année, l'étude de la respiration exemplifie les mécanismes réalisant une fonction à différentes échelles d'étude et montre les relations entre organisation anatomique, fonction biologique et milieu de vie. Puis le contrôle du débit sanguin offre un exemple d'interrelations entre plusieurs systèmes de contrôle et de régulation au sein de l'organisme ; il montre comment l'intégration des diverses réactions autorise l'adaptation physiologique aux variations d'activité de l'organisme ou aux variations de milieu.
Les concepts des chapitres précédents sont ensuite généralisés à d'autres types d'organismes dont les Angiospermes. Plusieurs autres modèles, uni- ou pluricellulaires, montrent finalement la diversité des organismes, en préparant les aspects d'écologie (§ III-B) ou de phylogénie (§ IV-E) du programme.
II-A L'organisme vivant : un système physico-chimique en interaction avec son environnement (1e année)
II-B Exemple d'une fonction en interaction directe avec l'environnement : la respiration (2e année)
Connaissances clés à construire : Commentaires, capacités exigibles :



Les échanges respiratoires reposent exclusivement sur une diffusion des gaz et par conséquent suivent la loi de Fick.
L'organisation des surfaces d’échange respiratoires tout comme les dispositifs de renouvellement des fluides dans lesquelles elles s'intègrent contribuent à l'efficacité des échanges.

Selon les plans d'organisation, des dispositifs différents réalisent la même fonction.
Dans le même milieu, pour des plans d'organisation différents, des convergences fonctionnelles peuvent être détectées et reliées aux contraintes physico-chimiques du milieu de vie (aquatique ou aérien).

La convection externe et la convection interne des fluides maintiennent les gradients de pression partielle à travers l'échangeur.




Les caractéristiques de molécules à fonction de transport conditionnent les capacités d'échange au niveau de l'échangeur et au niveau des tissus.



La quantité de transporteurs limite aussi la quantité de dioxygène transportée et l'activité de l'organisme.




La modulation de la quantité de gaz échangés passe essentiellement par des variations contrôlées de la convection.
Le paramètre limitant de la respiration dépend de la solubilité différentielle du dioxygène et du dioxyde de carbone en milieu aquatique et aérien ; le stimulus du contrôle de la respiration est différent dans l'air et dans l'eau.


L'argumentation est mémorisée sur un nombre réduit d'exemples : mammifère, poisson téléostéen, crustacé, insecte et s'appuie sur les observations faites en travaux pratiques.

- relier les dispositifs observés aux différentes échelles :
. aux contraintes fonctionnelles (diffusion – loi de Fick) ;
. aux contraintes du milieu de vie (densité, viscosité, richesse en eau, en dioxygène).


- identifier et énoncer des convergences anatomiques ou fonctionnelles ;





- analyser la convection externe sur deux exemples : un téléostéen pour la convection externe en milieu aquatique et un mammifère pour la ventilation pulmonaire ;
- expliquer l'optimisation des gradients de pression partielle sur un exemple d'échange à contre-courant ;

- relier les conditions locales de la fixation et du relargage du dioxygène aux propriétés de l'hémoglobine et au fonctionnement de l'hématie.
L'hémoglobine humaine de l'adulte sera le seul exemple abordé ;


Les mécanismes de l'érythropoïèse et de son contrôle sont hors programme.





Les mécanismes de contrôle de la ventilation ne sont pas au programme.




Liens :
§ I-A-2 (protéines), § I-C-3 (respiration)
TP première et seconde année
Travaux pratiques (2 séances)
II-C Exemple d'intégration d'une fonction à l'échelle de l'organisme (2e année)
II-D Ontogenèse et reproduction (1e année)
II-E Diversité morpho-fonctionnelle des Angiospermes (2e année)
II-F Diversité morpho-fonctionnelle des organismes (2e année)
III – Populations, écosystèmes, biosphère
IV – La biodiversité et sa dynamique




Consulter le programme BCPST1-2 Géologie