Cours particuliers de physique en PACES et paramédical

La physique de la Terminale S à la première année de médecine

La physique est une des matières scientifiques comme les mathématiques et la chimie que les étudiants sortant du lycée retrouveront en première année de médecine, l’année commune obligatoire si l’on veut espérer poursuivre des études de médecine, odontologie, maïeutique ou pharmacie.

Ce sont surtout des notions abordées en Terminale S que les étudiants peuvent s’attendre à retrouver en P1, telles que des points de radioactivité, de propagation des ondes lumineuses et sonores, d’optique, voire de mécanique. Si ces notions ont été vues de manière relativement superficielle au lycée, elles seront d’autant plus approfondies en première année de médecine, et surtout seront croisées avec des notions vues en cours de chimie, de biochimie, et de biologie en général, encore plus qu’au lycée. La spécialité choisie en Terminale n’influencera donc pas tant la réussite en PACES. Ceux qui auraient choisi l’option mathématiques ne seront pas pénalisés au niveau des cours de physique où il s’agira plus d’introduire des notions nouvelles que de se reposer exclusivement sur le programme du lycée.

Surtout, il s’agira d’extrapoler les méthodes et notions apprises en physique afin d’adopter une démarche spécifique en adéquation avec le rôle de cette matière, qui est de comprendre le monde qui nous entoure. La démarche du physicien peut ainsi se décomposer en trois étapes: observation, expérimentation, et formalisation de lois expérimentales. Autrement dit, l’observation d’un phénomène donné mène à la formulation d’hypothèses; une modélisation du problème sous forme d’expérience permet d’étudier l’influence de variables sur le phénomène étudié; et le résultat de l’expérience, en utilisant un certain formalisme mathématiques, permet de structurer une loi expérimentale.

L’étude de la physique en première année de médecine doit permettre aux étudiants d’acquérir une méthode scientifique rigoureuse basée sur un mariage entre démarche expérimentale et démarche théorique. Avec ce bagage scientifique, les étudiants pourront alors appliquer les lois de la physique pour comprendre tout phénomène observable et prédire les effets d’actions et l’influence de variables pour un modèle ou une situation donné. Par exemple, le fonctionnement du coeur humain peut être modélisé en un système de double pompe où un liquide (le sang) avec une certaine viscosité traverse par des conduits (les valves) d’un certain volume, à une certaine vitesse. En analysant et théorisant ces diamètres, il est possible de comprendre le fonctionnement de cet organe. Dans un autre domaine, en radioactivité, l’étude de la décroissance radioactive peut servir pour étudier les effets des radiations sur les tissus biologiques et de l’utilisation de la radioactivité en thérapeutique et dans des instruments médicaux tels que l’IRM.

Des programmes différents selon les facs de médecine

Chaque faculté de médecine a un enseignement et programme qui lui sont propres. Il n’existe en effet pas de programme commun, mais des bases et des instruction officielles données au niveau national par unité d’enseignement (UE) et par matière qui restent toutefois très générales. Programme et concours en PACES étant sous la dépendance de l’université, il est difficile de savoir quoi réviser en avance, d’autant que chaque fac peut faire évoluer son programme chaque année. C’est pourquoi il est découragé de passer son été à se plonger dans des manuels et des annales d’exercices — mieux vaut attendre la rentrée et savoir exactement ce que l’année réservera et ce qui pourra être attendu au concours.

Le programme est découpé de telle manière à ce que les étudiants puissent s’attendre à voir des notions de physique (comme de chimie et de mathématiques) dans toutes les UE ou presque. Néanmoins, l’UE3, qui porte sur l’organisation des appareils et des systèmes, est celle qui comporte le plus de chapitres axés majoraitairement sur de la physique. L’UE3.1 en particulier se propose de voir les bases physiques des méthodes d’exploration et les aspects fonctionnels des appareils et des systèmes, et mêlera physique et biophysique, médecine nucléaire, biomathématiques, chimie générale et minérale, chimie physique, et physiologie.

Quelle que soit la fac, les étudiants en PACES peuvent s’attendre à des chapitres de physique pure (électrostatique, IRM, radioactivité, états de la matière, etc.) mêlés à des chapitres de biophysique et de physiologie.

L’UE3: physique, chimie, biophysique et physiologie

Que cela soit à l’UPMC, à Diderot, à Descartes ou dans toute autre fac de médecine, la physique représente environ trois quarts de l’épreuve portant sur l’UE3.1 dont le coefficient peut aller jusqu’à 9 dans la filière médecine, ce qui est loin d’être négligeable. Il faut donc y passer beaucoup de temps et ne pas abandonner.

L’UE3 permet d’approfondir certains chapitres vus au lycée, comme celui portant sur les ondes électromagnétiques qui sera associé aux chapitres sur les atomes et la radioactivité pour aborder de nouvelles notions comme les rayons X gamma, les particules chargées, la radiobiologie et la radioprotection. Cette approche pourra donner lui à une étude biophysique des rayonnements, de leur utilisation dans les professions de santé à leurs interactions avec la matière, mêlant de la dosimétrie avec une introduction aux moyens de détection de la radioactivité dans l’imagerie médicale et aux effets biologiques des rayonnements ionisants.

On retrouvera cette volonté d’introduire les élèves aux rudiments des techniques d’imagerie médicale dans des chapitres de physique qui pourront porter sur les méthodes d’étude en électrophysiologie qui prend pour exemple l’ECG en utilisant des notions familières (forces, énergie, potentiel, électrostatique, électricinétique, dipôle électrique, etc.). De même, les bases acquises en physique sur les basses fréquences du spectre électromagnétqiue serviront à étudier la résonance magnétique nucléaire (RMN), la mécanique des fluides, et les phénomènes de transport appliqués à des modèles physiologiques. Le domaine de l’optique sera revu et approfondi à travers des chapitres portant sur la nature et les propriétés de la lumière, la dualité onde-particule, les lois de propagation, l’optique physique et géométrique, et la spéctrométrie optique, et une introduction aux bases sur le rayonnement LASER.

La physique en première année de médecine n’est pratiquement jamais séparée d’autres disciplines, comme c’est le cas avec la chimie avec laquelle elle est souvent indissociable. A la place d’une structure des cours bien délimitée, les disciplines se complémentent dans des chapitres comme la biophysique des membranes, qui vise à étudier les caractéristiques des membranes biologiques, les propriétés des milieux aqueux, le potentiel de membrane, le neurone, et les récepteurs sensoriels. Un autre cours qui mêlera acquis de physique et de chimie sera celui portant sur les états de la matière et leur caractérisation, un cours qui s’appuie lui aussi sur des bases acquises depuis le lycée sur les liquides, les gaz, les solutions, le potentiel chimique, les changements d’état, la pression de la vapeur et les propriétés colligatives.

Enfin, une grande partie de l’UE3 et en moindre mesure des autres UE sera consacrée à la physiologie, c’est-à-dire l’étude du rôle, du fonctionnement, et de l’organisation mécanique, physique et biochimique des organismes vivants et de leurs composants. Les notions vues mêlent des acquis des programmes de physique-chimie et SVT du lycée, comme le pH, le système nerveux, les neurones et les synapses, et nouveaux concepts comme les compartiments liquidiens, la régulation du milieu intérieur et des espaces hydriques, la physiologie cardiaque et la physiologie vasculaire.

Il s’agit donc de bien maîtriser les bases de physique, comprendre et connaître les formules, et appliquer les méthodes acquises dans des situations nouvelles.

Comment travailler la physique? Ouvrages, fiches et cours particuliers pour réussir en PACES

Afin de partir sur un bon pied dès le début de l’année et espérer réussir aux épreuves de partiels et au concours de fin d’année, il est conseillé aux élèves de faire des fiches, et de s’exercer en faisant des annales, qui sont le seul moyen de se mettre dans les conditions réelles de l’examen. Les exercices peuvent être repris de ceux vus en cours, en TD, en colle, dans les annales, ou dans des livres spécialisés tels que ceux de la collection PACES chez Ediscience, notamment Physique – UE3 PACES, Biophysique – UE3 PACES et Physique Visa pour la 1ère année Santé, ou ceux de la collection PACES chez Ellipses, comme Réussir l’UE3a Biophysique, Physique et Biophysique, Ondes et optique, ou Magnétostatique et RMN UE3. Ces ouvrages ont le mérite d’être cantonnés aux chapitres ayant rapport à la physique ou à l’UE3 en particulier, et de proposer à la fois résumés de cours et QCM corrigés. Les élèves peuvent également choisir de travailler la physique aux côtés d’un professeur particulier en cours à domicile ou en ligne afin de bénéficier d’un soutien scolaire régulier avec quelqu’un étant passé par la première année de médecine. 

Pour ce qui est des fiches, il est conseillé d’en faire au moins une par cours, voire plus. En effet, la fiche récapitulative qui résume de façon concise et claire les notions principales du cours, les définitions à connaître et les pièges récurents et qui suit le plan du cours doit être accompagnée d’autres fiches plus spécifiques comme une fiche de formules. Cette fiche doit faire apparaître toutes les formules à connaître par cours, avec leurs unités et ce à quoi correspond chaque élément des formules.

Par exemple, une fiche sur les ondes comportera des formules comme la théorie de Maxwell sur la célérité de l’onde avec si nécessaire des rappels sur ce à quoi réfère la formule (période temporelle T de l’onde, célérité de l’onde dans le vide C, constante de Planck h, etc.). Une fiche sur les ondes pourrait comporter des schémas correspondant aux différents cas à connaître, des flèches indiquant la réfraction et la réflexion de la lumière et les angles d’incidence et de réfraction en milieu réfringent et en milieu moins réfringent, dans un prisme, ou sur une lentille convergente ou divergente, un miroir concave ou convexe.