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Manipulation : montrer le rejet du dioxyde de carbone dans l'air

Elimination d'un déchet issu du fonctionnement de l'organisme : le CO₂

Situation de départ :

Une avalanche a eu lieu le 14 janvier 2009 dans le massif de Chamonix : Après une heure de recherche le bilan est lourd : 7 morts et 1 personne indemne...
Que se produit-il lors d'une avalanche ?
La majorité des morts par avalanche succombent à l’asphyxie. Une partie moins importante décède d’un traumatisme (écrasement, choc contre un arbre ou un rocher, chute dans une crevasse). Peu de victimes meurent d’hypothermie. Une étude médicale montre que :
- Une victime dégagée en moins de 20 minutes a 90 % de chances de rester en vie (ceci est dû à la présence de dioxygène dans la neige qui permet à la personne ensevelie de résister à l’asphyxie un peu plus longtemps que si elle se trouvait dans l’eau) 
- Si la victime est dégagée dans un délai de 35 minutes, ses chances de survie tombent à 35 %. Seules celles qui bénéficient d’une poche d’air pour respirer résistent. Mais si cette poche d’air ne communique pas avec l’extérieur, la mort survient dans un délai de 90 à 120 minutes par auto-intoxication (Triple H Syndrome : hypoxie - hypercapnie(excès de dioxyde de carbone) - hypothermie.
- Les chances de survie d’une victime dégagée après 120 minutes ne sont plus que de 10 % et ne concernent que les personnes ayant bénéficié d’air renouvelé parce que la poche communiquait avec l’extérieur (l’hypothermie est alors la cause du décès (le record est de 44 heures en Italie - 1972).

A partir de la lecture du texte les élèves vont expliquer pourquoi les sept personnes sont mortes ? Cela permet ensuite de se questionner sur l'origine de cette auto-intoxication au dioxyde de carbone.
L'hypothèse que le CO₂ proviendrait de la respiration de la victime peut être émise et va donc devoir être éprouver par la réalisation d'une manipulation.

Les élèves seront amenés à comparer la teneur relative en dioxyde de carbone de l'air inspiré et de l'air expiré. Puis ils valideront ou invalideront l'hypothèse émise grâce à l'exploitation des résultats de la manipulation. 
Un apport de l'enseignant terminera d'expliquer la cause de l'hypercapnie lors de l'avalanche (équilibrage des concentrations en CO₂ entre le sang et l'air alvéolaire). Les élèves pourront ensuite schématiser au niveau de l'alvéole pulmonaire le phénomène mis en évidence.

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Proposé par Sylvie Baudonnel - Collège Souhait - Saint dié des Vosges