Modèle anatomique

Au cours de cette activité, les élèves et vous utiliserez un modèle anatomique pour réaliser une série de mini-activités et de démonstrations sur le corps humain. Cette activité peut être liée à de multiples aspects du curriculum.

Vous pouvez réaliser les activités soit en utilisant un modèle anatomique imprimé en 3D, soit en visualisant le modèle 3D à l’aide d’un logiciel. N’hésitez pas à y ajouter des éléments ni à explorer des parties du modèle qui ne sont pas abordées dans ce document.

Si vous avez de la difficulté à assembler le modèle anatomique, vous trouverez ci-dessous une vidéo et une série de diagrammes qui devraient vous aider. Ces images contiennent le nom des parties qui seront utilisées dans l’activité.

Remarque : Pour fixer ensemble les différentes parties, vous pouvez utiliser une substance comme de la gomme adhésive réutilisable.

Parties du modèle requises

• Cerveau 1, cerveau 2, cerveau 3, cerveau 4, cerveau 5

Renseignements généraux

Le cerveau est en quelque sorte le centre de contrôle de l’organisme. Il dirige les mouvements volontaires et involontaires, et il permet d’avoir des pensées et des émotions, ainsi que de faire des projets. Les humains ont un cerveau très complexe. C’est l’une des principales caractéristiques qui les distinguent des autres organismes vivants.

La surface du cerveau humain semble constituée de plis et replis (voir l’image ci-dessous). En réalité, il n’y a que les deux ou trois millimètres de la couche extérieure du cerveau qui est ainsi formée. Cette partie du cerveau est appelée « cortex cérébral ». Chez les humains, les plis et replis permettent au cortex d’effectuer un grand nombre d’activités complexes, comme la planification stratégique et la réalisation de plusieurs tâches simultanément. On trouve des plis et replis semblables dans le cortex d’autres mammifères, comme les porcs et les dauphins. La démonstration suivante vous permettra de découvrir toute leur étendue.

Activité/démonstration

Instructions

1. Montrez à la classe les 4 feuilles de papier réunies au moyen de ruban adhésif.
2. Indiquez à la classe que, s’il était déplié, le cortex cérébral humain occuperait la même superficie que les 4 feuilles (soit environ 2 322 cm2).
3. Demandez aux élèves de regarder le modèle 3D du cerveau et de deviner quelle serait la superficie du cortex cérébral de ce modèle s’il était déplié. Elle serait d’environ 514 cm2, soit un peu moins que celle d’une feuille de papier de format commercial.

Parties du modèle requises

• Cœur 1, cœur 2, cœur 3, cœur 4

Renseignements généraux

Le cœur est l’organe responsable de la circulation sanguine dans l’organisme. Sans cette circulation, des substances utiles (comme l’oxygène et les nutriments) ne pourraient atteindre toutes les parties du corps, et les déchets produits par les cellules (comme le dioxyde de carbone) ne pourraient être éliminés.

Pour assurer la circulation sanguine, le cœur humain est divisé en côté droit et côté gauche. Chaque côté est divisé en deux cavités (oreillette et ventricule), qui, ensemble, agissent comme une pompe. Par conséquent, le cœur compte au total quatre cavités formant deux pompes : une à gauche et une à droite. Les quatre cavités sont indiquées dans l’image de la partie « cœur 1 », ci-dessous.

Fonctionnement du cœur : Le sang désoxygéné (appauvri en oxygène) pénètre dans l’oreillette droite, entre ensuite dans le ventricule droit, puis est pompé vers les poumons. Une fois dans les poumons, il est oxygéné (rempli d’oxygène), puis il retourne au cœur, dans l’oreillette gauche. Il passe ensuite dans le ventricule gauche, puis est pompé vers le reste de l’organisme. Parce qu’il faut une grande force pour pomper le sang vers la totalité du corps, le ventricule gauche est généralement plus puissant que le ventricule droit.
Pour maintenir un organisme en vie et en santé, le cœur doit pomper une très grande quantité de sang. Quelle est cette quantité ? Vous pouvez le déterminer avec votre classe en réalisant l’activité suivante.

Activité/démonstration

Instructions

1. Vérifiez si un élève peut deviner la quantité de sang que le cœur pompe par jour. Au repos, un cœur humain adulte en santé effectue environ 70 battements par minute, ce qui lui permet de pomper 7 200 litres de sang par jour.
2. Montrez à la classe le modèle 3D du cœur. Quelqu’un peut-il deviner la quantité de sang que ce modèle pourrait pomper ? Il pourrait pomper environ 1 300 litres de sang par jour, soit environ 900 ml par minute.
3. Versez 900 ml d’eau dans un des bols pour montrer à la classe ce que cette quantité représente. Si un cœur bat 70 fois à la minute, à chaque battement, le modèle 3D du cœur transporterait environ 13 ml de sang. Donnez la cuillère à soupe (15 ml) à un élève et voyez si, en une minute, il peut transférer les 900 ml d’eau dans le deuxième bol, qui est vide.

Parties du modèle requises

• Poumon droit 1, poumon droit 2, poumon gauche 1, poumon gauche 2
• Diaphragme

Renseignements généraux

Les poumons sont responsables de l’oxygénation du sang. Cette fonction est très importante étant donné que nous avons besoin d’oxygène pour survivre. En gros, les poumons se remplissent d’air (qui contient de l’oxygène) et transfèrent l’oxygène au sang désoxygéné (sang contenant très peu d’oxygène). Pour comprendre ce processus, commençons par examiner le diaphragme. Le diaphragme est un muscle plat en forme de dôme situé juste sous les poumons (voir l’image ci-dessous). Lorsqu’il se contracte, il s’aplatit, ce qui produit l’expansion de la cage thoracique et l’entrée d’air dans les poumons (inspiration). Lorsqu’il se relâche, le contraire se produit, et il y a sortie d’air des poumons (expiration).

Quand on inspire, de l’air pénètre dans les poumons par diverses voies et termine sa course dans un grand nombre de petits sacs à paroi mince appelé alvéoles (voir l’image ci-dessus). La surface de chaque alvéole est couverte de vaisseaux sanguins. L’oxygène de l’air contenu dans les alvéoles passe dans les vaisseaux sanguins, et le dioxyde de carbone contenu dans le sang passe dans l’air. C’est de cette façon que le sang est oxygéné et qu’il est débarrassé du dioxyde de carbone. Les poumons d’un adulte moyen comptent environ 300 millions d’alvéoles. La superficie de l’ensemble des alvéoles serait équivalente à celle d’un terrain de tennis.

Les humains possèdent deux poumons. Est-ce que les élèves et vous vous êtes déjà demandé s’ils sont identiques? Découvrez le dans la démonstration suivante.

Activité/démonstration

Instructions

1. Demandez aux élèves d’examiner le modèle 3D des poumons gauche et droit. Ils devraient remarquer qu’il s’agit de très gros organes.
2. Demandez-leur de comparer la taille du poumon gauche et celle du poumon droit. Que remarquent-ils ?

II est possible qu’ils remarquent une assez grande cavité dans le poumon gauche. Peuvent-ils deviner à quoi sert cette cavité ? On l’appelle incisure cardiaque. C’est l’endroit où le cœur est logé. C’est à cause de cette incisure que, même s’il est un peu plus court que le poumon gauche, le poumon droit est plus volumineux que le poumon gauche. Dans l’image des parties « poumon gauche 1 » et « poumon droit 1 » ci-dessous, l’incisure cardiaque est encerclée en rouge.

Parties du modèle requises

• Estomac et foie

Renseignements généraux

Ces deux organes relativement volumineux jouent un rôle dans la digestion des aliments. L’estomac est l’endroit où les aliments se retrouvent après avoir été mastiqués et avalés. La digestion est un processus à la fois mécanique (les contractions de l’estomac broient et malaxent les aliments) et chimique (il y a sécrétion d’enzymes et d’acide gastrique). À part du fer et quelques substances hautement liposolubles (solubles dans les graisses), peu d’aliments sont absorbés dans l’estomac. Le produit de la digestion commencée dans l’estomac est appelé chyme. Il est transporté vers l’intestin grêle.

Le foie aussi joue un important rôle dans la digestion. L’une de ses principales fonctions consiste à produire un liquide appelé bile. La bile est transportée vers l’intestin grêle, où elle facilite l’absorption des graisses. Une autre fonction du foie, qui est bien connue, consiste à faciliter la détoxification de certaines substances ingérées (comme l’alcool). Le foie est la glande la plus volumineuse de l’organisme. Chez un adulte en santé, il pèse un peu plus d’un kilogramme. Il a la formidable capacité de pouvoir se régénérer. Cette capacité est toutefois limitée. Une personne dont le foie est très endommagé aura besoin d’une greffe.

Aimeriez-vous en savoir davantage sur l’acide gastrique ? L’activité qui suit comporte des expériences montrant le type de substances que cet acide peut décomposer.

Activité/démonstration

Instructions

1. Versez 250 ml (ou une quantité assez importante) de vinaigre dans le bol.
   • Le pH est une mesure de l’acidité d’un liquide. Moins le nombre est élevé, plus l’acide est puissant. Le pH de l’acide gastrique se situe entre 1 et 3. Celui du vinaigre (acide acétique) est de 2. Par conséquent, bien que le vinaigre ne soit pas de l’acide gastrique, on peut l’utiliser pour donner une idée des effets de l’acide gastrique.
2. Mettez différents morceaux d’aliments dans le vinaigre pour découvrir ceux qui sont décomposés et ceux qui ne le sont pas. Vous pouvez agiter le vinaigre pour simuler le brassage qui se produit dans l’estomac.
3. Il peut être intéressant de mettre dans le vinaigre un comprimé enrobé et un comprimé non enrobé. Le comprimé non enrobé devrait se dissoudre assez rapidement, tandis que le comprimé enrobé devrait se dissoudre lentement. Les chercheurs conçoivent les comprimés de sorte qu’ils se dissolvent (pour être absorbés) à des endroits précis du système digestif.

Partie du modèle requise

• Intestin

Renseignements généraux

Situé juste en dessous de l’estomac, l’intestin est l’endroit où a lieu la majeure partie de la digestion. C’est aussi là que les aliments digérés sont absorbés par l’organisme ou sont transformés en matières fécales pour être évacués. L’intestin est divisé en intestin grêle et gros intestin. C’est dans l’intestin grêle, qui est relié à l’estomac, qu’a lieu la majeure partie de la digestion et de l’absorption des aliments (voir l’image ci-dessous).

L’intestin grêle est suivi du gros intestin (voir l’image à gauche), dont le diamètre est plus grand, mais qui est plus court. Il est à noter que, bien qu’on ne puisse pas le voir sur l’image, le gros intestin se trouve aussi sur le côté gauche de l’intestin grêle (c. à d. le côté droit de l’image). C’est principalement dans le gros intestin que l’eau et les sels sont absorbés. Des bactéries complètent la digestion et produisent les vitamines B et K dont le corps humain a besoin. Tout ce qui n’est pas absorbé par le gros intestin finit par être évacué sous forme de matières fécales.

Pour accomplir les fonctions susmentionnées, l’intestin doit être très long. Combien mesure-t-il ? Découvrez-le dans l’activité suivante.

Activité/démonstration

Matériel

• Fil (1,65 m)
• Ciseaux
• 1 ruban de mesure

Instructions

1. Expliquez aux élèves le rôle de l’intestin. Vous pouvez leur indiquer que, s’il était étendu, l’intestin d’une personne mesurerait environ 7,5 m (6 m d’intestin grêle et 1,5 m de gros intestin).
2. Montrez aux élèves le modèle de l’intestin. Que remarquent-ils ? L’une de leurs principales observations devrait être qu’il est très replié. Il en est ainsi pour que le corps humain puisse le contenir.
3. Demandez aux élèves de deviner combien mesurerait le modèle 3D imprimé de l’intestin s’il était étendu. Il mesurerait environ 1,65 m. Pour donner à la classe une idée de cette longueur, mesurez 1,65 m de fil et comparez cette longueur à la taille des élèves. Vous pouvez aussi demander à deux élèves d’aller devant la classe et de se tenir à 1,65 m l’un de l’autre.

La collection d’Ingenium comprend plus de 150 000 objets, dont un grand nombre ont trait aux modèles anatomiques.

Les modèles anatomiques représentent des structures et des organes composant des organismes, le plus souvent humains. Bien que, en général, leur objectif principal revête un caractère éducatif, ils constituent un moyen pour divertir le public et, pour les médecins, un instrument pour communiquer avec les malades. L’histoire de leur fabrication et de leur utilisation illustre l’évolution de la relation entre la société et la culture médicale.

Dans le monde occidental, les premiers modèles anatomiques remontent à la fin du 17e siècle. À l’origine, ils sont principalement faits de cire, étant donné qu’il s’agit d’un matériau malléable ressemblant à la chair humaine. Avec le temps, la cire est peu à peu délaissée en raison de son coût élevé et du fait qu’elle se déforme facilement.

Au 19e siècle, on commence à fabriquer des modèles anatomiques avec des matériaux tels que le bois, le plâtre et le papier mâché. Ce dernier s’avère particulièrement populaire, parce qu’il est abordable et facile à produire. De nos jours, les modèles sont faits de plastique ou peuvent même être entièrement numériques. Cette évolution permet d’explorer le corps d’une toute nouvelle manière, notamment au moyen de modèles transparents, de programmes informatiques interactifs et de l’impression en trois dimensions.

On trouve de nombreux artefacts liés aux modèles anatomiques dans la collection d’Ingenium.

Renseignements sur l’artefact

Modèle anatomique, vers 1930 – 1950
Fabricant : Inconnu
Numéro d’artefact : 2002.0539.001

Représentant le torse et la tête d’une femme, le modèle anatomique que l’on voit ici a été distribué par Clay Adams, Inc. Principalement fait de papier mâché sur bois, il mesure 51 cm de hauteur et 30 cm de largeur. Bien que le torse soit relativement solide, les organes sont fragiles. Ce modèle a d’abord appartenu à un certain Dr Yankoff, de Toronto, qui s’en servait régulièrement dans ses échanges avec ses patients.