La fonction resp fin

Centre Pédagogique Régional - INEZGANE-

LA RESPIRATION CHEZ L’HOMME

La fonction respiratoire approvisionne l’organisme en Oxygène (O2) pour répondre aux besoins des cellules qui en consomment pour leur métabolisme (La consommation d’O2 peut variée par effort, stress, froid, fatigue, tabac/alcool, digestion, surpoids). Elle élimine le gaz carbonique (CO2) produit par ces cellules lors de leur activité métabolique.



La respiration assurée par l’appareil respiratoire associe deux fonctions : la ventilation qui achemine l’air ambiant riche en O2 dans l’appareil respiratoire et élimine l’air pulmonaire riche en CO2, et la diffusion des gaz O2 et CO2 entre l’air et le sang au niveau des alvéoles pulmonaires.

A / LES VOIES RESPIRATOIRES 1/les voies aériennes supérieures 

Les fosses nasales : cavités richement vascularisées tapissées d'une couche de cellules épithéliales sécrétant du mucus (muqueuse) et ciliées, une zone localisée à la partie supérieure de chaque cavité comporte l'épithélium olfactif.

Le rôle des fosses nasales est de réchauffer l’air.



Le pharynx :

carrefour des voies digestives et respiratoires. conduit musculo-membraneux

long

de

15

cm

environ.

Comporte trois étages : une partie supérieure, ou nasale, en rapport avec les fosses nasales :le nasopharynx une partie moyenne, ou buccale, en communication avec la bouche : l’oropharynx une partie inférieure, en rapport avec le larynx : le laryngopharynx.



Le larynx :

contenant les cordes vocales indispensables pour la voix

SCHÉMA VOIES AÉRIENNES SUPÉRIEURES

2/LA TRACHÉE

tube maintenu ouvert par une 20ène d’anneaux de cartilage incomplet et dont la paroi est tapissée d'un épithélium cilié et glandulaire à mucus; conduit élastique (fibro-cartilagineux) 12 cm de long pour un diamètre de 2 cm.

3/ LES BRONCHES La trachée se divise en deux conduits qui sont nommés les bronches. Elles atteignent les poumons au niveau du Hile, accompagnées par des artères et veines pulmonaires.

Au niveau du Hile chacune des bronches se divise en bronches secondaires, une pour chaque lobe (3 à droite et 2 à gauche).

Puis chaque bronche se divise en rameaux bronchique de plus en plus petit : les bronchioles.

Au début la structure des bronches est la même que celle de la trachée, puis les anneaux cartilagineux deviennent de plus en plus irréguliers pour disparaître au niveau des bronchioles

4/ LES BRONCHIOLES  Elles

n’ont pas de cartilage, sont fines comme des

cheveux et se terminent par de minuscules sacs plein d’air : les alvéoles pulmonaires

 le

cartilage est remplacé par du tissu musculaire

lisses enroulé en spirale autour des conduits aériens et donc possibilité de bronchodilatation (à l'effort) et bronchoconstriction pour asthme ou autre

B/ LES POUMONS 1/ au niveau anatomique 

Deux poumons gauche (600g) et droit (700g), séparés l'un de l'autre par le médiastin où se trouve le cœur . Ils sont posés sur le diaphragme (muscle) et protégés par la cage thoracique en avant, en dehors et en arrière.



Le poumon droit comporte 3 lobes, le poumon gauche 2 lobes seulement en raison de la place nécessaire au cœur.

Les zones de séparation de ces lobes sont appelées scissures.



Les poumons sont des organes spongieux et élastiques. Ils sont entourés d’une membrane séreuse, la plèvre.

La plèvre: fine membrane étanche et humide qui comporte un feuillet pariétal et un viscéral. La plèvre pariétale est fixée à la cage thoracique interne et au diaphragme tandis que la plèvre viscérale est attachée au poumon. Entre les deux feuillets de la plèvre, une infime quantité de liquide pleural qui permet aux deux plèvres de glisser facilement l'une contre l'autre pendant la respiration et de réduire les frictions lors de la respiration.

2/AU NIVEAU HISTOLOGIQUE 

les alvéoles pulmonaires correspondent à la partie terminale de la ramification bronchique, elles sont l’aboutissement des voies aériennes. Ce sont des sacs tapissés d’un épithélium, elles constituent les unités fonctionnelles du poumon (échanges gazeux) ;Elles sont au nombre d'environ 200 millions et représenteraient une surface de 100m2 si elles étaient étalées, quand vous inspirez, les alvéoles se gonflent ; quand vous expirez, elles diminuent de calibre en se vidant.



sur les 100 m2 de surface alvéolaire 70 m2 sont en contact direct avec les capillaires sanguins (c'est énorme et montre la spécialisation de la zone) L'épaisseur de la paroi alvéolaire est de 0.5 µm (très fine ; une hématie fait 7µm de diamètre)



les capillaires pulmonaires sont des petits vaisseaux qui entourent l’alvéole.

C'est à travers leurs parois que se font les échanges gazeux.

A- Zone de conduction • Du nez aux bronchioles Nez, cavité nasale Pharynx, Larynx Trachée Bronches  Bronchioles • Fonctions: Acheminer l’air Filtrer l’air Réchauffer l’air Humidifier l’air

B- Zone respiratoire Bronchioles terminales Alvéoles et sacs alvéolaires

• Fonctions: Echanges gazeux



La respiration est un processus qui va permettre les échanges gazeux entre l'air et les alvéoles pulmonaires.

 Il

faut renouveler l'air en permanence contenu

dans les poumons.  Cette

fonction de ventilation doit se faire sans

arrêt tout au long de la vie, elle est vitale, elle est dite automatique.

A/ MÉCANISME DE LA RESPIRATION 

La ventilation pulmonaire est assurée par l’alternance des

inspirations

et

des

expirations

(cycle

respiratoire). Le rythme des mouvements respiratoires chez l’homme adulte au repos est de 14 à 18 mouvements par minutes.

a) L’ inspiration: muscles inspiratoires: 

Le plus important: le diaphragme situé en dessous de la cage thoracique et sépare cette dernière de l'abdomen.

Augmentation des diamètres de la cage thoracique dans le sens -antéropostérieur -latéral -vertical



D'autres muscles interviennent : 

les muscles intercostaux (entre les côtes) externes

Augmentation des diamètres transversal et anteroposterieur du thorax

Autres muscles inspiratoires accessoires: les muscles du cou

scalènes ; sterno-cléido-mastoïdien (SCM)

Scalène s

SCM



Au cours d’une inspiration normale, qui correspond à la pénétration d’air dans les poumons, les muscles élévateurs de la cage thoracique se contractent, les côtes et le sternum se soulèvent ce qui permet d’agrandir la cage thoracique en largeur et en profondeur tandis que la contraction du diaphragme vers le bas permet de l’agrandir en hauteur. Les poumons adhérant par la plèvre à la cage thoracique et au diaphragme.

C’est l’abaissement de ce dernier, provoquant un vide partiel, qui permet d’augmenter le volume pulmonaire et de diminuer la pression intra pulmonaire. Cela provoque une entrée d’air : il y a aspiration de l’air ambiant. C’est donc un phénomène actif

b) L’ expiration: muscles expiratoires: •

Muscles intercostaux internes

= réduction des diamètres transversaux et antéropostérieur

ď‚—

les muscles abdominaux

Grands droits

obliques

transverses

Par opposition, l’expiration normale est un phénomène passif qui se traduit par la réduction du volume de la cage thoracique notamment grâce au relâchement des muscles inspirateurs et à l’élasticité pulmonaire. Notons que cette élasticité est en autre permise par le surfactant, un liquide formant un film très mince tapissant la face interne des alvéoles pulmonaires. Lors de l’expiration, les poumons reprennent leur taille initiale et expulsent l’air.

B/ UN SUPER SYSTÈME DE PROTECTION DES POUMONS

1.

Dans les voies aériennes supérieures, l'air

qui pénètre par le nez est réchauffé, humidifié, et dépoussiéré. Cette régulation se poursuit tout au long de la trachée et des bronches.

2. Dans la trachée et dans les bronches qui sont tapissées de cellules portant à leur surface des cils microscopiques mobiles, revêtus d’un film liquidien, le mucus. Ils forment une sorte de tapis roulant dont le rôle est de recueillir et de rejeter vers l'extérieur les poussières éventuellement inhalées et les "débris cellulaires". En cas de production trop importante, elles sont en partie expectorées.

Eternuer, se moucher ou tousser sont donc des moyens naturels d'éliminer les sécrétions.

3. Dans les alvéoles pulmonaires, des cellules de grande taille appelées "macrophage'" digèrent poussières et microbes grâce aux enzymes qu'elles contiennent

C/ DES PHÉNOMÈNES CHIMIQUES 

Ils comprennent trois étapes : les échanges gazeux au niveau des alvéoles, le transport des gaz par le sang circulant et les échanges gazeux au niveau de la cellule.

1/ LES ÉCHANGES GAZEUX ENTRE LES ALVÉOLES ET LE SANG (APPELÉS AUSSI HÉMATOSE)

ceux-ci se font par diffusion simple des gaz à travers la paroi alvéolaire.

Les artères pulmonaires transportent aux poumons le sang pauvre en O2 et riche en CO2.On parle de sang non hématosé. Les veines pulmonaires ramènent au cœur le sang chargé en O2 et pauvre en CO2. On parle de sang hématosé.

L’oxygène (O2) passe de l’air alvéolaire vers les sang de l’artère pulmonaire (le sang non hématosé devient hématosé), tandis que le gaz carbonique (CO2) passe du sang vers l’air alvéolaire pour être expulsé

Schéma des poumons et d’un sac pulmonaire



Le sang arrive aux poumons, transporté par l’artère pulmonaire. L’air et le sang ne sont séparés que par 2 membranes très fines formées d’une seule couche de cellules : la membrane des capillaires sanguins et la membrane des alvéoles

pulmonaires.

Lame basale

Espace interstitiel



Cette minceur des membranes permet une diffusion rapide des gaz. C’est un sang non hématosé dont la pression de CO2 est élevée et la pression de O2 est faible qui parvient aux poumons.

A la différence, dans l’air alvéolaire, la PO2 est élevée et la PCO2 est faible.

La différence de pression partielle crée ce que l’on nomme un gradient de pression.



. Ainsi les gaz diffusent à travers les membranes en suivant le gradient de pression. Les gaz s’écoulent dans le sens de leur gradient, c'est-à-dire d’une plus haute vers une plus basse pression partielle. C’est pourquoi l’O2 diffuse de l’air alvéolaire vers le sang (gradient=14 – 5,3=8,7kPa) et le CO2 diffuse du sang vers l’air alvéolaire (gradient=6,1 – 5,3=0,8kPa).



Le sang qui quitte les poumons par les veines pulmonaires est un sang hématosé. Ces échanges gazeux fonctionnels sont indispensables à l’organisme.

2/ LE TRANSPORT DES GAZ PAR LE SANG CIRCULANT : 2-1/ formes de transport de l’oxygéne: L’ o2 est transporté dans le sang sous 2 formes:

 -Dissous dans le plasma 2%  - au nivau des alvéoles pulmonaires l’o2 se lie reversiblement à l’hémoglobine (est une protéine se trouve à l’interieure des globules rouges ce qui leur confére leur couleur rouge ) pour former l’oxyhémoglobine selon la reaction suivante:

Hb+O2

HbO2

2-2/ formes de transport de CO2: Le co2 est tansporté dans le sang sous 3 formes: 

-co2 dissous dans le plasma (5%)



-et d’ions hydrogénocarbonates HCO3- (70%) qui sont responsables de la variation du pH dans le sang se forme à partir de CO2 et H2O: H2O +CO2



HCO3- + H+

-et combiné aux hémoglobines pour former le carbohémoglobine (25%) : Hb + CO2

HbCO2

3-Les vaisseaux de transport Le système circulatoire comporte trois type de vaisseaux sanguins.

1-Les artères : Elles sont le plus gros vaisseau de transport. Elles transportent le sang oxygéné à l’extérieur du cœur sauf pour l’artère pulmonaire qui transporte le sang rempli de dioxyde de carbone vers les poumons. Il y a les artérioles qui sont des petites artères. La paroi des artères est très élastique ce qui lui permet de prendre de l’expansion lorsque le sang circule dedans.

La plus grosse est l’aorte

2-Les veines : Elles sont les vaisseaux de grosseur intermédiaire. Elles transportent le sang rempli de dioxyde de carbone vers le cœur. Il y a les veinules qui sont de petites veines. Les veines ne sont pas élastiques comme les artères mais elles possèdent des valves anti-reflux pour que le sang remonte vers le coeur.

Les plus grosses sont les veines caves

3-Les capillaires : Elles sont les plus petits vaisseaux. Les capillaires ont l’épaisseur d’une cellule et ils atteignent toutes les parties du corps.

Elles établissent le passage du sang des artères aux veines.

des vaisseaux de différents diamètres

veine

organes veinules

artère

artérioles

Capillaires

Augmentation de la pression

Baisse de la pression

4/ LES ÉCHANGES GAZEUX AU NIVEAU DE LA CELLULE : 

La

respiration

cellulaire

est

l’ensemble

des

réactions

biochimiques aboutissant à la formation d’ATP, source d’énergie de la cellule. 

Ce mécanisme consomme du dioxygène et crée du dioxyde de carbone comme déchet. C’est la raison pour laquelle on parle de respiration cellulaire.



l’O2 va se libérer de l’Hb et se dissoudre dans le plasma qui va le transporter aux cellules ; le CO2 est un déchet produit par la cellule, il va se dissoudre dans le plasma qui va le transporté jusqu’au sang (veine).

Nutriments organiques + O2

CO2 + H20 + ĂŠnergie

D/ RÉGULATION DU SYSTÈME RESPIRATOIRE La respiration est une activité spontanée, contrôlable par des centres

qui

régulent

la

ventilation. Ces centres sont localisés au niveau du bulbe rachidien (au niveau du tronc cérébral) et « commandent » la respiration.

Ces centres vitaux respiratoires sont excités et stimulés lorsque : - La pression du dioxygène dans le sang baisse (hypoxémie) - La pression de dioxyde de carbone dans le sang augmente (hypercapnie) - Lorsque le pH chute (acidose)

 le

diaphragme et les muscles intercostaux sont des

muscles squelettiques ordinaires qui ne peuvent pas se contracter spontanément mais doivent être stimulés par des influx nerveux

Pour contrôler la ventilation, les centres envoient des influx nerveux (décharges) qui permettent d’innerver le diaphragme et les muscles intercostaux (via les nerfs intercostaux). Ce sont ces décharges qui entrainent la dilatation de la cage thoracique pendant l’inspiration d’où l’entrée d’air dans les poumons. L’arrêt des décharges de la part des neurones entraine le relâchement des muscles respiratoires, la diminution du volume de la cage thoracique, la compression des poumons et par conséquent l’expulsion de l’air : c’est l’expiration.



Comme on a pu le voir jusqu'à présent, le rôle des mouvements respiratoires est d'assurer le renouvellement des gaz alvéolaires. Les humains possèdent un système respiratoire basé sur le va-et-vient continuel de l'air. Ce vaet-vient implique un mécanisme de contraction musculaire suivi d'un relâchement musculaire



C'est l'activité cyclique des neurones inspiratoires qui explique l'alternance des cycles inspiratoires et expiratoires.