Neurophysiologie

Sciences exp. — Régulation nerveuse de la pression artérielle : réflexe correcteur d'une hypotension

Idée directrice

Sciences expérimentales seulement. L'énoncé part d'une variation de la pression (hémorragie, ligature ou pincement des carotides) et donne des enregistrements dans les nerfs de Hering, X et orthosympathiques, la fréquence cardiaque, le diamètre des artérioles ou l'adrénaline. La trajectoire : décrire chaque variation avec ses valeurs, relier la baisse de fréquence des PA des barorécepteurs aux centres bulbaires, puis expliquer la correction par cardioaccélération, vasoconstriction et adrénaline.

Ce qui aide à reconnaître la démarche

« Relevez les variations… » ; « Précisez le rôle du sinus carotidien » ; « Expliquez le mécanisme nerveux de la régulation de la pression artérielle » ; « Déduisez la conséquence sur la pression artérielle »

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Relever chaque paramètre avec ses deux valeurs et son unité, sans interpréter dans le relevé.
Barorécepteurs : fréquence des PA dans Hering / Cyon ∝ pression (modulation de fréquence).
Hypotension : X moins actif + orthosympathique plus actif + adrénaline → cardioaccélération + vasoconstriction.
Nommer les centres : bulbaire sensitif, cardiomodérateur (noyau du X), vasomoteur, médullaire cardioaccélérateur, et les deux interneurones.

Les pièges à vérifier dans ta démarche

Dire que les nerfs de Hering « ralentissent le cœur » : ils sont sensitifs, l'effet passe par le bulbe.
Oublier la voie hormonale (nerf splanchnique → médullosurrénale → adrénaline).
Confondre la pression locale du sinus et la pression artérielle générale.

Sujet principal

Exercice — dans l'esprit des sujets du bac

4 questionsCorrigé masqué

Chez un chien, on pose des ligatures sur les deux carotides communes, en amont des sinus carotidiens. On mesure les paramètres suivants avant et 2 min après la pose (données construites pour l'exercice).

paramètre	avant	après
pression dans le sinus carotidien (cm Hg)	12	7
fréquence des PA sur une fibre du nerf de Hering (PA/s)	140	70
fréquence des PA sur une fibre du nerf X (PA/s)	120	60
fréquence des PA sur une fibre orthosympathique cardiaque (PA/s)	25	90
adrénaline plasmatique (unités arbitraires)	1	3
fréquence cardiaque (battements/min)	75	115
diamètre d'une artériole (µm)	90	50

Relever les variations provoquées par la pose des ligatures.
Préciser le rôle du sinus carotidien et le mode de codage du message dans le nerf de Hering.
Déduire la conséquence des variations cardiaques et artériolaires sur la pression artérielle générale.
Expliquer, en précisant les centres nerveux et les voies mis en jeu, le mécanisme nerveux et hormonal de cette correction.

Voir la correction commentéeAprès avoir posé votre démarche

1. Idée : relever avec les valeurs. Après la pose des ligatures : la pression dans le sinus baisse de 12 à 7 cm Hg ; la fréquence des PA diminue sur le nerf de Hering (140 → 70 PA/s) et sur le nerf X (120 → 60 PA/s) ; elle augmente sur la fibre orthosympathique (25 → 90 PA/s) ; l'adrénaline plasmatique triple (1 → 3 unités arbitraires) ; le cœur accélère (75 → 115 battements/min) ; l'artériole se contracte (90 → 50 µm). 2. Le sinus carotidien contient des barorécepteurs qui traduisent la pression en PA ; la fréquence des PA dans le nerf de Hering varie dans le même sens que la pression : codage en modulation de fréquence. 3. La cardioaccélération augmente le débit cardiaque et la vasoconstriction augmente la résistance des artérioles : la pression artérielle générale augmente et revient vers sa valeur normale. 4. Idée : dérouler l'arc réflexe. L'hypotension au niveau des sinus carotidiens (et de la crosse aortique) diminue la fréquence des PA dans les nerfs sensitifs de Hering et de Cyon. Le centre bulbaire sensitif excite moins, par l'interneurone excitateur, le centre cardiomodérateur : moins de PA sur le nerf X, moins d'acétylcholine, le cœur accélère. Il inhibe moins, par l'interneurone inhibiteur, le centre vasomoteur, qui active le centre médullaire cardioaccélérateur : plus de PA sur les fibres orthosympathiques (noradrénaline), d'où cardioaccélération et vasoconstriction ; par le nerf splanchnique, la médullosurrénale libère de l'adrénaline, qui renforce ces deux effets. La pression artérielle est ainsi corrigée.

Changer d’énoncé, garder le raisonnement

Choisis un seul transfert après le sujet principal. Qu’est-ce qui change ? Quel résultat ou quelle méthode peux-tu réutiliser ? Les autres exercices restent disponibles pour une prochaine séance.

Variantes rencontrées : hypertension locale (injection de liquide dans le sinus isolé) ; sections et stimulations des bouts central et périphérique des nerfs ; liaison sanguine entre deux chiens (adrénaline) ; expérience de Loewi ; voie rénine–angiotensine–aldostérone signalée.

Exercices d'entraînement — une nuance à la fois

1 Sciences exp. — Arc réflexe barorécepteur : que prouvent les sections et les stimulations ?

Entraînement 01 / 02

Sciences exp. — Arc réflexe barorécepteur : que prouvent les sections et les stimulations ?

8 questionsCorrigé masquéEn cours de relecture

Exercice du programme de Sciences expérimentales (régulation de la pression artérielle). Chez un chien anesthésié, la pression artérielle moyenne est de 12 cm Hg et la fréquence cardiaque de 90 battements/min. On réalise les expériences suivantes (données construites pour l'exercice). • Expérience 1 — On isole par des ligatures la région du sinus carotidien et on y élève la pression de 12 à 20 cm Hg. Sur une fibre du nerf de Hering, la fréquence des potentiels d'action passe de 60 à 140 PA/s ; la fréquence cardiaque tombe à 65 battements/min, les artérioles se dilatent et la pression artérielle générale descend à 10 cm Hg. • Expérience 2 — Après section des deux nerfs de Hering et des deux nerfs de Cyon : fréquence cardiaque 125 battements/min, vasoconstriction, pression artérielle 17 cm Hg. • Expérience 3 — Chez le même animal, la stimulation du bout central d'un nerf de Hering sectionné ramène la fréquence cardiaque à 70 battements/min avec vasodilatation ; la stimulation de son bout périphérique est sans effet. • Expérience 4 — Chez un autre chien, la section des deux nerfs X (pneumogastriques) porte la fréquence cardiaque à 130 battements/min et la pression à 16 cm Hg. La stimulation du bout périphérique d'un nerf X sectionné abaisse la fréquence à 50 battements/min ; celle du bout central est sans effet. 1. Exploiter l'expérience 1 : que contient la paroi du sinus carotidien, et comment l'information « pression » est-elle codée dans le nerf de Hering ? 2. Interpréter les expériences 2 et 3 : préciser le sens du message conduit par les nerfs de Hering et de Cyon et leur rôle permanent. 3. Interpréter l'expérience 4 : préciser le sens du message conduit par le nerf X et son effet sur le cœur. 4. En déduire, sous forme d'une chaîne, les éléments du réflexe qui corrige une hypertension (récepteur, voie afférente, centre, voie efférente, effecteurs).

Cet exercice et sa correction sont en cours de relecture. Tu peux les consulter ; l’exercice n’est pas encore proposé en séance.

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1. Idée : décrire, puis nommer le récepteur et le codage. D'après l'expérience 1, une élévation locale de la pression dans le sinus (12 → 20 cm Hg) fait passer la fréquence des PA du nerf de Hering de 60 à 140 PA/s et s'accompagne d'une baisse de la fréquence cardiaque (90 → 65 battements/min), d'une vasodilatation et d'une baisse de la pression générale (12 → 10 cm Hg). La paroi du sinus contient donc des barorécepteurs, sensibles à l'étirement dû à la pression ; ils traduisent la pression en PA dont la fréquence augmente avec la pression (modulation de fréquence). Cette hypertension locale déclenche une correction réflexe. 2. Idée : une section révèle une action permanente ; le bout efficace indique le sens. Après section des nerfs de Hering et de Cyon, le cœur s'accélère (125 battements/min), les artérioles se contractent et la pression monte à 17 cm Hg : ces nerfs exercent en permanence un effet cardiomodérateur et vasodilatateur. Seule la stimulation du bout central agit (retour à 70 battements/min, vasodilatation) : le message va de la périphérie vers les centres nerveux. Les nerfs de Hering et de Cyon sont des nerfs sensitifs (afférents), dits dépresseurs ; leur action sur le cœur passe par les centres bulbaires. 3. Même raisonnement. La section des nerfs X accélère le cœur (130 battements/min) : ils freinent le cœur en permanence. Seule la stimulation du bout périphérique ralentit le cœur (50 battements/min) : le message va des centres vers le cœur. Le nerf X est un nerf moteur (efférent) parasympathique cardiomodérateur. 4. Idée : ordonner les cinq éléments. Hypertension → barorécepteurs du sinus carotidien et de la crosse aortique (fréquence des PA augmente) → nerfs de Hering et de Cyon → centre bulbaire sensitif, qui excite par un interneurone excitateur le centre cardiomodérateur (noyau du X) et inhibe par un interneurone inhibiteur le centre vasomoteur → nerfs X plus actifs (acétylcholine) et nerfs orthosympathiques moins actifs → cœur ralenti et artérioles dilatées → la pression revient à sa valeur normale.

2 Sciences exp. — Expériences de Loewi : la commande nerveuse du cœur est-elle chimique ?

Entraînement 02 / 02

Sciences exp. — Expériences de Loewi : la commande nerveuse du cœur est-elle chimique ?

8 questionsCorrigé masquéEn cours de relecture

Exercice du programme de Sciences expérimentales. Deux cœurs isolés de grenouille, C1 et C2, battent à 40 battements/min. Un liquide physiologique perfuse C1 puis s'écoule vers C2. C1 a conservé son nerf vagosympathique, qui contient des fibres parasympathiques et orthosympathiques (données construites pour l'exercice). • Expérience 1 — Stimulation efficace des fibres parasympathiques de C1 : C1 ralentit aussitôt à 20 battements/min ; C2 ralentit à 30 battements/min, 5 s plus tard. • Expérience 2 — Même stimulation, mais le liquide sortant de C1 est jeté et C2 reçoit un liquide neuf : C1 ralentit, C2 reste à 40 battements/min. • Expérience 3 — Même montage qu'en 1, mais on ajoute au liquide qui arrive sur C2 de l'atropine, substance qui occupe les récepteurs de l'acétylcholine du cœur : C1 ralentit, C2 reste à 40 battements/min. De l'acétylcholine déposée directement sur C2 sans atropine le ralentit. • Expérience 4 — Après section des fibres parasympathiques, stimulation des fibres orthosympathiques de C1 : C1 accélère à 60 battements/min ; C2 accélère à 50 battements/min, avec retard. 1. Comparer les réponses de C1 et de C2 dans l'expérience 1. 2. Montrer, à l'aide des expériences 1 et 2, que la commande de C1 par ses fibres parasympathiques passe par une substance chimique. Justifier le retard et la plus faible réponse de C2. 3. Exploiter l'expérience 3 pour identifier cette substance et préciser où elle agit. 4. Que montre l'expérience 4 ? Nommer la substance qu'on attend, et conclure sur le mode de transmission entre les nerfs cardiaques et le cœur.

Cet exercice et sa correction sont en cours de relecture. Tu peux les consulter ; l’exercice n’est pas encore proposé en séance.

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1. Décrire en comparant. Les deux cœurs ralentissent : C1 immédiatement, de 40 à 20 battements/min ; C2 avec un retard de 5 s et moins fortement, de 40 à 30 battements/min. 2. Idée : isoler ce que transporte le liquide. C2 n'est pas innervé ; il ne ralentit que s'il reçoit le liquide qui a baigné C1 (expérience 1), pas un liquide neuf (expérience 2). La stimulation parasympathique a donc fait libérer dans C1 une substance chimique, transportée par le liquide jusqu'à C2. Le retard correspond au trajet du liquide ; la réponse plus faible, à la dilution de la substance (et à sa dégradation en chemin). 3. Idée : un bloqueur de récepteur identifie la molécule. Quand les récepteurs de l'acétylcholine de C2 sont occupés par l'atropine, le liquide venu de C1 n'a plus d'effet, alors que l'acétylcholine seule ralentit C2 : la substance libérée est l'acétylcholine, et elle agit en se fixant sur des récepteurs spécifiques des cellules cardiaques. 4. L'accélération se transmet elle aussi par le liquide : les fibres orthosympathiques libèrent une autre substance, cardioaccélératrice, la noradrénaline. La transmission entre les nerfs cardiaques et le cœur est donc chimique : acétylcholine pour le parasympathique (nerf X), noradrénaline pour l'orthosympathique. C'est ainsi que le nerf X ralentit le cœur dans le réflexe correcteur d'une hypertension.

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