Chapitre 7: l'élimination des déchets


Nous savon que les organes produisent de nombreux déchets (dont l'urée et le CO2). Or, ces déchets doivent être rejetté en dehors du corps pour que celui-ci ne tombe pas malade.

 

Problèmatique: comment les déchets présent dans le sang sont-ils éliminés ?

 

 

Problème: comment le dioxyde de carbone présent dans le sang est-il éliminé ?

 

Le dioxyde de carbone (CO2) est un déchet produit en permanence par nos organes lorsque ceux-ci libèrent de l'énergie en dégradant des nutriments grâce au dioxygène. Le dioxyde de carbone est rejeté par les organes dans le sang.

 

Etudions l'expérience suivante:

 

Conséquences de l'expiration d'air dans de l'eau de chaux.
Conséquences de l'expiration d'air dans de l'eau de chaux.

Les résultats sont les suivants: l'eau de chaux dans laquelle cette jeune fille expire trouble l'eau de chaux.

 

On peut conclure que l'expérience montre que l'air expiré par cette élève contient du CO2 (dioxyde de carbone).

 

Le témoin confirme l'expérience: le bulleur, qui injecte de l'air dans l'erlenmeyer, ne crée aucun changement dans l'eau de chaux: celle-ci reste limpide (ce témoin est utilisé pour prouver que l'agitation seule de l'eau de chaux n'entraine pas sa modification).

 

 

Le schéma ci-dessous résume les caractéristiques de l'air inspiré et expiré par nos poumons.

Détails de l'air inspiré et expiré par les poumons.
Détails de l'air inspiré et expiré par les poumons.

Les mesures de l'air entrant et sortant des poumons montrent que l'air expiré contient davantage de CO2 que l'air inspiré.

Le diazote (N2) qui est le composant majoritaire de l'air entre et sort dans les mêmes concentrations. Ce gaz n'est pas utilisé par le corps et il n'est pas non plus nocif.

Mesures de l'air entrant et sortant des poumons.
Mesures de l'air entrant et sortant des poumons.

Le schéma ci-dessus détaille les mesures effectuées sur l'air entrant et sortant des poumons, ainsi que sur le sang entrant et sortant des poumons.

 

On observe que dans l'air expiré, il y a environ 4,5% de CO2, contre 0,03% pour l'air inspiré. On peut conclure que c'est au niveau des poumons que le CO2 sort de l'organisme.

 

On observe que dans le sang arrivant aux poumons, la quantité de CO2 est de 53mL et dans  le sang sortant, la quantité de CO2 n'est plus que de 49mL (toujours pour 100mL de sang).

 

 

On peut conclure que le CO2 présent dans le sang arrive au niveau des poumons par l'artère pulmonaire (voir chapitre 6 sur la circulation du sang: LIEN) et que ce CO2 est rejeté par les poumons (en fait seuls 4mL sont rejetés).

 

 

Voyons précisément ce qu'il se passe au niveau des poumons et de leurs alvéoles pulmonaires (car nous savons que c'est au niveau des alvéoles pulmonaires qu'ont lieu les échanges de gaz entre l'air alvéolaire et le sang des capillaires sanguins).

 

Le schéma ci-dessous présente une coupe longitudinale d'une alvéole pulmonaire. On y observe aussi le capillaire sanguin qui passe autour de l'alvéole (voir le cours sur le fonctionnement des poumons pour plus de détails: LIEN).

Echanges gazeux au niveau d'une alvéole pulmonaire.
Echanges gazeux au niveau d'une alvéole pulmonaire.


BILAN: le CO2 produit par le fonctionnement des organes (en présence de O2 et de nutriments, les organes produisent 2 déchets: de la chaleur et du CO2, le dioxyde de carbone) est éliminé au niveau des alvéoles pulmonaires. Le CO2 passe du sang des capillaires pulmonaires jusque dans l'alvéole pulmonaire. Puis cet air, riche en CO2, est expiré et se retrouve dans le milieu extérieur.


 

 

Problème: comment l'urine est-elle éliminée du corps humain ?

 

Le dioxyde de carbone n'est pas le seul déchet produit par l'organisme. En effet, les cellules ou leurs constituants sont en permanence renouvelés. On peut se rendre compte de ce renouvellement en prenant comme exemple les cellules de la peau : des cellules mortes se détachent et sont éliminées et d'autres cellules les remplacent. Il en va de même pour les autres organes : si les cellules ne sont pas éliminées, leurs constituants (c'est-à-dire la matière dont elles sont « construites ») sont renouvelés. L'activité des cellules est donc également une source de production de déchets (l'urée par exemple).

 

Si les cellules mortes de la peau peuvent facilement être éliminées car elles sont en contact direct avec l'extérieur, les déchets produits par les autres organes ne peuvent pas directement être rejetés en dehors de l'organisme : ils passent alors dans le sang.

 

Parmi les déchets créés par les organes, l'urée doit être éliminée du corps humain sous peine d'entrainer la mort de l'individu.

 

 

Origine et conséquences de l'urée.
Origine et conséquences de l'urée.

On observe qu'une alimentation riche en viande augmente fortement (on passe de 0,05g/L à 0,30g/L d'urée dans le sang, soit une augmentation par 60 de la quantité d'urée) la concentration en urée dans le plasma (liquide dans lequel se déplacent les globule rouge).

 

Le texte sur fond violet nous apprend que tous les déchets du fonctionnement des organes sont toxiques et peut entrainer de graves conséquences (destruction du foie ou des reins) et à terme, la mort.

 

Tous les déchets (CO2, excréments et urée) sont toxiques. L'urée doit donc être éliminée du sang.

Urine humaine.
Urine humaine.
Mesures des principaux constituants présents dans le plasma et dans l'urine normale.
Mesures des principaux constituants présents dans le plasma et dans l'urine normale.

 

Le tableau présente la composition du plasma (composant liquide du sang dont on a extrait les cellules) comparée à celle de l'urine normale.

Cela permet de comprendre ce qu'est l'urine: l'urine est un liquide de couleur jaunâtre à transparent. Elle est constituée en majorité d'eau et contient, normalement pas, de protéines, de lipides ou de glucides. Lorsque l'eau de l'urine s'évapore, on peut récupérer une partie solide constituée:

- d'urée (un poison créé par la digestion des protéines),

- du chlorure de sodium (= sel de cuisine),

- et ammoniaque + acide urique.

 

Si on résume, l'urine contient de l'eau et de l'urée (les 2 constituants majoritaires).

 

Les 2 vidéos ci-dessous permettent de comprendre la formation de l'urine.

 

 

 

 

La vidéo ci-dessous détaille la dissection d'un rein de porc effectuée en classe de cinquième.

 

 

Les déchets présents dans notre sang passent dans les reins et constituent l'urine (un adulte rejette quotidiennement 1,5 litre d'urine produite par les reins). En quittant les reins, le sang est débarrassé de ses déchets.

 

L'urine produite au niveau des reins gagne la vessie par l'uretère où elle est temporairement stockée. Elle est ensuite éliminée de l'organisme lorsque nous urinons (nous ressentons le besoin d'uriner lorsque notre vessie contient environ 250 ml d'urine). Nous produisons quotidiennement 1,5 litre d'urine.

 

Les personnes dont les reins fonctionnent mal ne sont pas capables d'éliminer ces déchets ; leur organisme risque alors une intoxication. C'est pourquoi elle doivent subir régulièrement une dialyse : l'appareil de dialyse joue alors le rôle des reins en filtrant le sang.

Homme relié à un appareil de dialyse. Sources: wikipédia.
Homme relié à un appareil de dialyse. Sources: wikipédia.

L'Homme possède 2 reins mais un seul est suffisant pour accomplir l'épuration du sang.

Le rôle de l'appareil urinaire (composé des 2 reins, des uretères et de la vessie + urètre) est de former l'urine (composée à 95% d'eau et 5% de sels minéraux et d'urée) à partir de la filtration du sang au niveau des reins. L'urée, l'acide urique, et certains sels minéraux sont évacués du corps par l'intermédiaire de l'appareil urinaire. 

On suit aisément le trajet depuis le rein jusqu'à la vessie au travers de l'uretère.
Photo d'une dissection de l'appareil urinaire chez le lapin. Source: Pierron.

Le schéma ci-dessus montre le réseau (simplifié) des vaisseaux sanguins au niveau d'un rein. Le sang entrant (en rouge) est riche en déchets (urée...) et va être filtré au niveau des reins. Les reins retiennent les éléments nocifs pour la santé et les mélangent à de l'eau pour former de l'urine. Le sang sortant (en bleu) ressort épuré de ces éléments nocifs et repart vers la circulation générale. Les reins filtrent environ 180 litres de sang par jour.


Normalement, l'urine ne contient pas de glucose car ce nutriment, important pour la survie de l'individu, n'est pas "gaspillé" par l'organisme. Mais en cas de fort taux de glucose dans le sang (par exemple lors d'un diabète), les reins laissent passer le glucose en trop dans les urines. Ainsi, si l'urine d'un individu contient du glucose, cela peut être le signe d'un diabète, ou d'un problème rénal (mauvaise filtration du sang).

Schéma-bilan: l'élimination des déchets du corps humain.
Schéma-bilan: l'élimination des déchets du corps humain.

BILAN: 

Les déchets produits lors du fonctionnement des cellules (qui composent nos organes) passent dans le sang. Ils sont éliminés dans l'urine fabriquée par les reins pour les déchets autre que le CO2. 

 

 

Pour s'entrainer: un quizz sur l'élimination des déchets: lien.


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