La respiration

• Définition de la respiration

• Pour vivre et croître, l'organisme humain a besoin de respirer. Il s'agit de l'absorption d'oxygène (sous forme de dioxygène O2) et du rejet de gaz carbonique (dioxyde de carbone CO2). L'appareil respiratoire humain est sollicité pour cette fonction.

1. Anatomie de l'appareil respiratoire

• L'appareil respiratoire humain permet les échanges gazeux avec l'environnement. Les échanges gazeux se compose de l'entré d'air contenant du dioxygène (O2) (nécessaire à l'activité des cellules) et de la sortie du dioxyde de carbone CO2. Le CO2 est un déchet de la respiration.
• L'appareil respiratoire se compose des « voies respiratoire » et des « poumons ».
• Les voies respiratoires ont pour rôle d'assurer le cheminement de l'air jusqu'au alvéoles pulmonaire situées dans les poumons. Au niveau des alvéoles pulmonaires, les échanges gazeux ont lieu avec les capillaires sanguins.
• Les voies respiratoires sot divisé en deux parties selon leur position. On parle des voies aériennes supérieures et des voies aériennes inférieures. [pic 1][pic 2]
• Le pharynx est un conduit située en profondeur à l'arrière

de la bouche.

• L'épiglotte sert à empêcher les aliments ou les liquides

d'arriver dans les poumons.

• Les voies aériennes supérieures permettent la conduite de l'air, mais aussi de

la réchauffer à 37 °C ; Elles permettent également de filtrer l'air pour la

débarrasser des poussières (grâce aux poils situés au niveau nasal) et des

bactéries (grâce à des cellules immunitaires).

• La trachée fait passer l'air riche en oxygène du larynx vers les bronches lors de l'inspiration. Elle permet également de faire passer l'air riche en dioxyde de carbone des bronches vers le larynx lors de l'expiration. [pic 3]
• Les bronches, bronchioles et alvéoles pulmonaires forment « l'arbre bronchique ». Il existe deux broches souches chez l'Homme. Elles sont issues de la division de la trachée.
• Chaque bronche souche, dans le poumon, se divise en plusieurs niveaux de

bronches (des conduits de plus petite taille). [pic 4]

• Les poumons comprennent les bronches, les bronchioles, les canaux alvéolaires, les alvéoles pulmonaires et les vaisseaux sanguins pulmonaires.
• Les poumons contiennent environ 300 millions d'alvéoles pulmonaires. Cela représente une surface d'échange d'environ 80m².
• Les poumons se situent dans la cavité thoracique. Ils occupent la totalité de cet espace.
• Les poumons s'étendent de chaque côté du médiastin. Le médiastin est un espace occupé par le cœur, les vaisseaux sanguins, la trachée et l’œsophage.

• L'extrémité supérieur du poumon s'appelle l'apex.
• Il se situe au niveau des clavicules.
• Le diaphragme est le muscle qui sépare le thorax de l'abdomen. Sa contraction permet l'inspiration. Son relâchement permet l'expiration.
• Les muscles intercostaux sont sollicités en cas de respiration ample.
• La plèvre enveloppe les poumons. Elle permet d'atténuer les chocs et protège doc l'organe.
• Il existe des relations entre les poumons et le cœur. Les poumons sont reliés au cœur par deux types de circulation : la circulation systémique et la circulation pulmonaire.
• La circulation systémique assure la nutrition des poumons. La crosse aortique se divise en 2 artères bronchiques. Les deux artères bronchiques apportent du sang riche en O2 aux poumons.
• Les veines bronchiques permettent de faire sortir les déchets de l'activité des poumons, qui quitte l'organe. Les veines bronchiques se rejoignent au niveau de la veine cave supérieure.
• Le sang contenu dans la veine cave supérieure sera propulsé dans la circulation pulmonaire.
• La circulation pulmonaire permet d'enrichir le sang en O2. Il pourra par la suite, être utilisé par les organes du corps humain. Les artères pulmonaires apportent aux poumons du sang riche en CO2.
• Les veines pulmonaires exportent le sang riche en O2 vers le cœur qui l'expulsera vers les organes du corps humain.

1. Histologie de la trachée

• Le muscle trachéal permet de diminuer ou d'augmenter le diamètre de la trachée. La diminution du diamètre peut par exemple être utile lorsque l'air est riche en certaines particules potentiellement dangereuses pour l'Homme.
• La trachée est constitué de plusieurs anneaux incomplets de cartilage. Ils rendent la trachée rigide.
• La muqueuse et la sous-muqueuse produisent du mucus. Il s'agit d'une substances visqueuse capable de retenir les particules inhalées autres que les gaz. Ainsi, les poussières par exemple, iront vers les voies digestives au lieu d'aller vers les poumons. [pic 5][pic 6]
• La muqueuse et la sous-muqueuse réchauffent également l'air inspiré.
• L'adventice entoure la trachée et la protège.

1. Histologie d'une bronche

• Le mucus des bronches forme une barrière de protection entre l'air et les cellules du corps.
• Les muscles lisses permettent de faire varier le diamètre de la bronche. La structure des bronches est semblable à celle des bronchioles.

1. Histologie de la barrière alvéolo-capillaire

• Les pneumocytes I forment la paroi de l'alvéole.
• Les pneumocytes II sécrètent la surfactant, le surfactant est une fine couche protectrice pour les alvéoles pulmonaires.
• Au niveau de la lumière de l'alvéole, des cellules immunitaires tels que les macrophages nettoient les particules et les pathogènes (bactéries par exemple) inhalés. Les macrophages utilisent la phagocytose.
• La phagocytose est l'internalisation et la digestion des particules ou des poussières par les macrophage.
• La barrière alvéolo-capillaire est la zone de contact entre une alvéole et les capillaires sanguins. Elle laisse passer les gaz et permet ainsi les échanges entre le sang et le poumon.
• Le tissu conjonctif interalvéolaire fait le lien entre les alvéoles.
• Les érythrocytes sont aussi appelés globules rouges. Ils ont la capacité de transporter du O2 et du CO2 dans le sang.

1. Physiologie de l'appareil respiratoire

• La physiologie est l'étude du fonctionnement des organismes vivants.

• Localisation des échanges gazeux dans l'organisme

• Les échanges gazeux ont lieu au niveau de deux types d'endroits ;

• 1. au niveau des poumons
• 2. au niveau des tissus

• Au niveau des poumons : le sang qui entre dans les poumons par les artères pulmonaires est pauvre en O2 et riche en CO2. Le sang qui quitte les poumons par les veines pulmonaires est pauvre en CO2 et riche en O2.
• Définition : l'hématose est l’entrée en O2 dans le sang, et la sortie de CO2 du fluide. Elle a lieu au niveau de la barrière alvéolo-capillaire.

• Les échanges gazeux pulmonaires

• Les échanges gazeux pulmonaires se réalisent par diffusion. La diffusion est le déplacement d'un gaz d'où la pression partielle (concentration) est plus forte vers une zone où la pression est moins forte (la pression partielle d'un gaz est la pression du gaz dans un mélange de gaz).

• Les échanges gazeux tissulaires

• Les échanges gazeux tissulaires se déroulent dans tous les organes.

• Intérêt de la respiration pour le métabolisme cellulaire

[pic 7]

• Le dioxygène intervient dans le métabolisme des cellules.

La mitochondrie l'utilise pour produire la molécule d'ATP

(adénosine triphosphate). Elle referme de l'énergie.

• Le transfert de O2 des poumons vers les tissus

• Le O2 est transporté dans le sang sous deux formes :

• 1. Dissoute directement dans le sang
• 2. Combiné à l'hémoglobine

• La forme dissoute du O2  ne représente que 2% du gaz transporté. En effet, il a une faible solubilité (il a une faible capacité à se dissoudre dans le sang).
• La forme combinée à l'hémoglobine représente 98% du CO2 transporté.
• L'hémoglobine est constituée de deux types de parties :

• D'une partie protéique (quatre chaînes d'acides aminés : deux chaînes ɑ + deux chaînes ß).
• D'une partie non protéique (quatre hèmes qui portent un atome de fer chacun).

• Du fait que l'hémoglobine comporte à la fois une partie protéique et non-protéique, on parle d'hétéroprotéine.
• Les hèmes contenant le fer sont les sites de fixation du O2.
• Une molécule d'hémoglobine qui n'a pas fixé de O2 s'appelle une désoxyhémoglobine.
• A partir d'une molécule de O2 fixée sur la désoxyhémoglobine, on parle d'oxyhémoglobine.
• Quand quatre molécules de O2 sont fixées sur l'oxyhémoglobine, on parle d'oxyhémoglobine saturée.
• L'oxyhémoglobine a la capacité de libérer le O2 au niveau des tissus (muscles par exemple).
• L'hémoglobine a la capacité de fixer le O2, mais aussi de le libérer, comme présenté sur le schéma du cour.
• On dit alors que la réaction de fixation du O2 est réversible.

• Le transport de CO2 des tissus vers les poumons

• La CO2 est transporté dans le sang sous trois formes :

• 1. Sous la forme d'ions hydrogénocarbonate : HCO3- (60-70% de la forme transportée du CO2)

• Un ion est une molécule chargée.
• HCO3- est issu de la combinaison entre le CO2 et l'eau contenu dans le sang.

• La réaction est favorisée par l'anhydrase carbonique dans les hématies.

• 2. Sous la forme combinée à des protéines du sang (20-25% de la forme transportée du CO2)

• La CO2 se fixe à l'hémoglobine des hématies et forme la carbhémoglobine HbCO2.

[pic 8][pic 9]

[pic 10]

[pic 11][pic 12]

[pic 13]

[pic 14]

[pic 15]

[pic 16]

• Le CO2 se fixe également plus rarement avec d'autres protéines contenus dans le sang et forme des composés carbaminés.

[pic 17][pic 18][pic 19]

...