Biologie du primaire et du collège · Grades 1–9
53Éliminer les déchets
Les livraisons ont dominé cette année : du dioxygène qui entre, des nutriments qui entrent, du carburant vers chaque cellule au travail. Mais tout atelier produit des déchets, et un service de livraison qui ne ramasse jamais les ordures empoisonne vite sa propre ville. Le compte du dioxyde de carbone est déjà réglé — il est expiré aux alvéoles. Ce dernier chapitre suit les autres déchets, jusqu’aux organes les plus discrets du corps : les reins.
53.1 Les déchets au-delà du dioxyde de carbone
Proposition 53.1 (Les autres ordures des cellules)
La combustion et la construction des cellules (Proposition 46.5, Proposition 41.1) donnent autre chose que du dioxyde de carbone. L’emploi des nutriments de construction, en particulier, laisse un déchet azoté — l’urée — que le sang recueille dans chaque tissu exactement comme il recueille le dioxyde de carbone. L’urée est inoffensive dans la circulation et toxique une fois accumulée : elle doit sortir, en permanence.
Démonstration. Admis à ce niveau. ∎
Exemple 53.2 (Deux tournées de collecte, un seul sang)
La goutte même de Exemple 52.5 mène les deux collectes à la fois : aux capillaires de la cuisse, elle embarque du dioxyde de carbone et de l’urée. Le premier, elle le dépose aux poumons, au circuit suivant. La seconde poursuit sa route — passe devant les poumons, qui ne peuvent rien pour elle — jusqu’à ce que le circuit du corps la porte à travers les organes bâtis exactement pour cette cargaison.
53.2 Les reins, filtres du sang
Définition 53.3 (Les reins et l’appareil urinaire)
Les deux reins — gros comme un poing, en forme de haricot, bas dans le dos — sont des filtres qui nettoient le sang. Chacun reçoit une artère généreuse branchée directement sur la ligne principale du circuit du corps. À l’intérieur, le sang est filtré à travers environ un million d’unités de filtration microscopiques ; le sang nettoyé repart par la veine du rein, et la charge retirée — urée, eau en excès, sels en excès — s’en va sous forme d’urine, qui coule par deux conduits jusqu’à la vessie, le réservoir que l’on vide à volonté.
Proposition 53.4 (Filtrer, puis récupérer)
L’astuce du rein est une générosité suivie d’une économie. Les unités de filtration poussent d’abord un énorme volume de la partie liquide du sang — plusieurs dizaines de litres par jour — à travers leurs fins tamis, urée, sucres, sels et tout le reste. Ensuite, le long du tube sinueux de chaque unité, le corps récupère ce qu’il veut reprendre : presque toute l’eau, tout le glucose, des sels à la mesure — en laissant derrière lui l’urée et les excès. Sur les dizaines de litres tamisés, un litre et demi environ s’en va en urine : tout filtrer, reprendre le bon, et le déchet n’a plus où se cacher.
Démonstration. Admis à ce niveau. ∎
Exemple 53.5 (Lire l’économie)
L’étape de récupération explique les observations de tous les jours. Bois beaucoup, et les reins récupèrent moins d’eau : urine abondante et pâle. Transpire tout un match par temps chaud, et ils récupèrent presque tout : urine rare et foncée — le corps qui garde son eau (Proposition 22.3 enseignait la valeur de l’eau pour les plantes ; le rein est le côté animal de la même économie). Et du glucose dans l’urine, que le tamis laisse passer mais que la récupération devrait entièrement reprendre, est un signal médical classique : quelque chose — la récupération ou le sucre du sang — ne va pas.
Remarque 53.6 (La peau donne un coup de main)
La sueur est une activité annexe du même métier : de l’eau et des sels (avec des traces d’urée) libérés à la peau — même si son premier travail est le refroidissement de Exemple 49.5. Les poumons, les reins et la peau se partagent toute l’élimination des déchets du corps : le dioxyde de carbone aux premiers, l’urée et les excès aux deuxièmes, la chaleur et un filet salé à la troisième. Rien de toxique ne reste à s’accumuler — dans un corps en bonne santé, les ordures ne gagnent jamais.
53.3 La machine de l’année, complète
Proposition 53.7 (La boucle complète, approvisionnement et élimination)
Les reins mis en place, la visite de cette année se referme en une seule machine. Le sang, poussé autour du double circuit (Définition 52.3), charge du dioxygène aux alvéoles et des nutriments aux villosités ; il livre les deux à chaque cellule au travail, pour brûler et pour bâtir ; et il recueille les déchets — le dioxyde de carbone vers les poumons, l’urée et les excès vers les reins. Chaque organe des années quatre et sept est une station de cette boucle unique ; chaque échange traverse une paroi de capillaire ; et l’ensemble tourne grâce au feu lent de Proposition 46.5, cellule par cellule.
Démonstration. Admis à ce niveau. ∎
Méthode 53.8 (Le bilan du corps entier)
Pour n’importe quelle substance, fais le bilan de son passage :
- entrée : la bouche et les villosités, ou le nez et les alvéoles ;
- transport : quels tronçons de circuit, quelles escales particulières (le foie) ;
- usage : brûlée comme carburant, intégrée comme matériau, ou ni l’un ni l’autre ;
- sortie : les alvéoles (les gaz), les reins (l’urée, les excès), la peau (la part de la sueur) — ou, jamais absorbée du tout, la route des restes (Proposition 25.5).
Applique-le à l’eau, au glucose, à une chips salée : la machine a une station pour chaque étape, et c’est la découverte de l’année en un seul exercice.
53.4 Exercices
Exercice 53.1 ★
Qu’est-ce que l’urée — de quel usage provient-elle, et pourquoi doit-elle sortir ?
Solution
Solution de Exercice 53.1.
Un déchet azoté laissé par l’emploi des nutriments de construction dans les cellules. Inoffensive dans la circulation, elle empoisonne si elle s’accumule — elle doit donc sortir en permanence.
Exercice 53.2 ★
Quels déchets sortent aux poumons, lesquels aux reins, et lesquels à la peau ?
Exercice 53.3 ★
Décris les reins : nombre, taille, emplacement, et leur tuyauterie vers la vessie.
Exercice 53.4 ★
Énonce l’astuce « filtrer puis récupérer », avec les deux volumes qui l’encadrent.
Solution
Solution de Exercice 53.4.
D’abord filtrer généreusement : plusieurs dizaines de litres de la partie liquide du sang sont poussés chaque jour à travers les tamis, le bon et le mauvais ensemble. Puis récupérer avec économie le long des tubes sinueux. Le cadre : des dizaines de litres tamisés, un litre et demi environ qui s’en va en urine.
Exercice 53.5 ★
Qu’est-ce qui est récupéré entièrement, qu’est-ce qui l’est à la mesure, et qu’est-ce qui ne l’est pas du tout ?
Exercice 53.6 ★
Pourquoi l’urine est-elle abondante et pâle un jour, rare et foncée un autre ?
Solution
Solution de Exercice 53.6.
La récupération est ajustée : après avoir beaucoup bu, on reprend moins d’eau — urine abondante et pâle ; après avoir transpiré ou peu bu, on reprend presque tout — urine rare et foncée. Le rein garde le compte d’eau du corps.
Exercice 53.7 ★★
Pourquoi les poumons ne peuvent-ils pas éliminer l’urée, et les reins pas le dioxyde de carbone assez vite ? Que dit ce partage du travail sur la forme des deux déchets ?
Solution
Solution de Exercice 53.7.
Le dioxyde de carbone est un gaz, et les gaz traversent à une frontière aérienne — les alvéoles ; l’urée n’est pas un gaz et ne peut pas partir avec le souffle, mais elle voyage dissoute et se filtre à merveille à une frontière liquide — les tamis. Chaque déchet sort par la frontière que sa forme lui indique : le partage du travail est une chimie accordée à une architecture.
Exercice 53.8 ★★
Explique pourquoi du glucose dans l’urine alarme un médecin, en passant par les étapes du tamis et de la récupération.
Solution
Solution de Exercice 53.8.
Le tamis laisse passer le glucose sans retenue — c’est normal ; l’étape de récupération devrait ensuite en reprendre chaque unité. Du glucose qui arrive dans l’urine signifie que la récupération a été débordée ou est en panne : soit un sucre du sang si élevé que la reprise ne peut pas suivre, soit la reprise elle-même qui défaille — l’un et l’autre méritent l’attention d’un médecin.
Exercice 53.9 ★★
Suis une unité d’urée depuis le capillaire d’un muscle de cuisse jusqu’à la vessie, station par station.
Solution
Solution de Exercice 53.9.
Capillaire d’un muscle — veine — oreillette et ventricule droits — circuit des poumons (l’urée poursuit sa route ; les poumons ne peuvent rien pour elle) — cœur gauche — artère du corps jusqu’au rein — tamisée dans une unité de filtration — non récupérée — puis le tube collecteur, et la vessie.
Exercice 53.10 ★★
Applique Méthode 53.8 à un verre d’eau bu après le sport.
Solution
Solution de Exercice 53.10.
Entrée : aucun démontage, un passage aux villosités jusque dans le sang. Transport : le foie d’abord, puis les deux circuits. Usage : le milieu de toute la chimie liquide des cellules, et l’approvisionnement du système de refroidissement. Sortie : répartie entre l’urine (ajustée par la récupération), la sueur (la part sportive), l’humidité du souffle, et un peu dans les restes.
Exercice 53.11 ★★
Les personnes dont les filtres rénaux défaillent se rendent auprès d’une machine qui nettoie leur sang à travers une membrane artificielle. Quelle étape de Proposition 53.4 cette machine copie-t-elle, et pourquoi les séances doivent-elles revenir tous les quelques jours ?
Solution
Solution de Exercice 53.11.
Le tamis — filtrer les déchets hors du sang à travers une membrane fine ; la machine est une unité de filtration externe. Les séances reviennent parce que les cellules ne cessent jamais de fabriquer de l’urée (Proposition 53.1) : un filtre qui tourne deux fois par semaine doit rattraper des jours d’accumulation, là où les tamis des reins tournent à chaque minute.
Exercice 53.12 ★★★
Rédige le paragraphe de synthèse de l’année promis par Proposition 53.7 : un seul sang, deux circuits, quatre frontières (alvéoles, villosités, capillaires des muscles, filtres des reins) — et le feu lent que toute la machine sert.
Solution
Solution de Exercice 53.12.
Par exemple : un seul sang, poussé autour des circuits des poumons et du corps par le cœur à quatre cavités, charge du dioxygène aux alvéoles et des nutriments aux villosités, et livre les deux aux capillaires de chaque cellule, où le feu lent de la respiration brûle du carburant avec du dioxygène pour alimenter tout le travail. Le même sang recueille les cendres de ce feu — le dioxyde de carbone vers les alvéoles, l’urée et les excès vers les filtres des reins qui tamisent et récupèrent — si bien que les quatre frontières servent une seule économie. Chaque organe de l’année est une station de cette boucle, et la boucle existe pour que le feu des cellules ne manque jamais ni de carburant, ni de dioxygène, ni de ramassage des ordures.
53.5 Problème : la journée d’une molécule d’eau
Problème 53.1
Problème du week-end — un verre d’eau, suivi à travers toute la machine
Suis un verre d’eau bu au petit déjeuner un jour de sport, comme grand bilan de l’année.
Partie I — Entrée et transport.
- L’eau n’a besoin d’aucun démontage (Définition 50.4). Nomme le passage par lequel elle entre et le réseau de vaisseaux qui la reçoit.
- Son sang fait la première escale habituelle. Quel organe, et pourquoi ce trajet est-il judicieux pour les nutriments, même si l’eau elle-même n’a besoin d’aucun tri ?
- Au milieu de la matinée, l’eau est partout où va le sang. Nomme les deux circuits qu’elle emprunte désormais en alternance.
- Une partie est bientôt à l’intérieur de cellules au travail. Énumère deux rôles que l’eau y joue (rappelle-toi que la chimie des cellules — sucs, combustion — se fait en milieu liquide).
Partie II — Le match de l’après-midi.
- Pendant le match, une partie de l’eau sort par une frontière qui n’est pas d’abord un organe d’élimination. Nomme-la, sa cargaison en plus de l’eau, et son vrai travail ce jour-là.
- Le match terminé, la joueuse a soif et son urine du soir est rare et foncée. Explique les deux avec l’étape de récupération.
- Pendant ce temps, les muscles très sollicités du match ont produit un surplus de dioxyde de carbone et d’urée. Attribue à chacun sa frontière de sortie, et les tronçons de circuit qui l’y ont porté.
- Pourquoi les reins ont-ils continué de travailler pendant tout le match, alors même que la production d’urine baissait ? Qu’éliminaient-ils encore ?
Partie III — Le bilan refermé.
- Le lendemain matin, une partie du verre est partie dans le souffle. Explique comment l’eau sort aux alvéoles (Exemple 26.7 le montrait il y a des années).
- Dresse le registre complet du verre : entrée, réserves et usages, et ses quatre sorties — urine, sueur, souffle, et la petite part partie avec les restes.
- Le bilan montre un seul sang desservant tour à tour les poumons, les villosités, les muscles, les reins et la peau. Dis, en deux phrases, pourquoi cette conception à réseau unique fait de la santé de chaque organe l’affaire de tous les autres.
- Referme l’année : quelle idée unique — nomme-la — chaque station de ce bilan s’est-elle révélée servir ? (Proposition 46.5 détient la réponse.)
Solution
Solution de Problème 53.1.
1. Le passage aux villosités de l’intestin grêle, jusque dans les capillaires — c’est le réseau sanguin qui la reçoit.
2. Le foie. Ce trajet sert les nutriments qui partagent le même sang — tri et mise en banque — et l’eau ne fait qu’emprunter la ligne habituelle qui le traverse.
3. Le circuit des poumons et le circuit du corps, en stricte alternance à travers le cœur à quatre cavités.
4. Elle est le milieu de la chimie des cellules — sucs et combustion se font en solution — et le porteur de tout ce que transporte le sang ; elle alimente aussi la réserve de refroidissement que l’après-midi dépensera en sueur.
5. La peau : la sueur — de l’eau et des sels — dont le vrai travail ce jour-là est de refroidir les muscles brûlants comme des chaufferies (Remarque 49.3).
6. La transpiration a dépensé le compte d’eau ; l’étape de récupération des reins a répondu en reprenant presque toute l’eau tamisée — une urine rare, concentrée, foncée — pendant que la soif exigeait que le compte soit renfloué.
7. Dioxyde de carbone : capillaire du muscle, veine, cœur droit, alvéoles — expiré. Urée : le même retour, puis au-delà des poumons, cœur gauche, artère du rein, tamisée et envoyée vers la vessie.
8. L’urée et les sels d’un sang modifié par la transpiration : la production de déchets ne s’arrête jamais, donc les tamis ne le peuvent pas non plus. Le volume d’urine a baissé — la récupération gardait l’eau — mais le nettoyage a continué.
9. La surface alvéolaire est humide, et chaque souffle emporte au-dehors un air réchauffé et humidifié — l’eau du miroir embué. Une partie de tout verre s’en va dans l’humidité du souffle.
10. Entrée : les villosités. Réserves et usages : le volume du sang, la chimie des cellules, la réserve de refroidissement. Sorties : l’urine (ajustée par la récupération), la sueur (la part du match), l’humidité du souffle, et une petite part jamais absorbée, sortie avec les restes.
11. Parce que chaque organe puise ses fournitures dans le même sang partagé et y décharge ses déchets : un poumon défaillant affame chaque muscle, un rein défaillant empoisonne chaque cellule, une artère encrassée étrangle la station qui se trouve au-delà. Un seul réseau, un seul destin, station après station.
12. La respiration — le feu lent de chaque cellule : l’entrée, le transport, la combustion, la construction et chaque frontière d’élimination existent pour l’alimenter, l’approvisionner et en emporter les cendres.