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L'APPAREIL RESPIRATOIRE (Les mouvements respiratoires (La capacité…
L'APPAREIL RESPIRATOIRE
La structure de l'appareil respiratoire
Les voies respiratoires inférieures
Les bronches souches :
trachée se divise en 2 bronches souches avant d'atteindre les poumons
bronches souches pénètrent chacune dans un poumon au niveau du hile (= zone d'un organe au niveau de laquelle pénètrent les vaisseaux sanguins et les nerfs)
Les poumons :
séparés par le médiastin = le cœur, les gros vaisseaux, la trachée et l’œsophage
Gauche
2 lobes
Lobules pulmonaires
Vésicules pulmonaires
Alvéoles pulmonaires :
sorte de petit sac rempli d'air
membrane très fine et très fragile constituée d'une seule couche de cellules
300 millions
Droit
3 lobes
Lobules pulmonaires
Vésicules pulmonaires
Alvéoles pulmonaires :
sorte de petit sac rempli d'air
membrane très fine et très fragile constituée d'une seule couche de cellules
300 millions
La trachée :
conduit entre larynx et bronches souches
constituée d'anneaux de cartilage
située à l'avant de l’œsophage
tapissée par la muqueuse respiratoire
L'arbre bronchique :
bronches se divisent plusieurs fois formant un réseau dont la forme rappelle celle d'un arbre
2. Petites bronches :
débouchent dans les lobules pulmonaires
3. Bronchioles :
conduisent air vers les vésicules pulmonaires
1. Bronches lobaires :
vont vers les lobes
Le larynx :
organe cartilagineux situé entre pharynx et trachée
tapissé par la muqueuse respiratoire
assure trois fonctions
La déglutition :
épiglotte = lame fibro-cartilagineuse qui se rabat sur la glotte afin d'obstruer le larynx pendant la déglutition
-> aliments en provenance du pharynx aiguillés vers l’œsophage
luette se relève pour obstruer les fosses nasales
La phonation :
glotte abrite deux cordes vocales
-> produire des sons (= passage de l'air fait vibrer les cordes vocales)
pharynx permet de moduler les sons
Conduit l'air du pharynx vers la trachée
Le conditionnement de l'air acheminé :
voies respiratoires tapissées par une muqueuse
-> épithélium constitué de cellules ciliées + cellules sécrétrices de mucus
Le réchauffement et l'humidification de l'air
Air s'humidifie :
au contact du mucus, riche en eau
Air se réchauffe :
au contact de la muqueuse richement vascularisée
Le nettoyage de l'air :
se fait progressivement
2.
poussières et micro-organismes s'engluent dans le mucus
3.
cellules ciliées de la muqueuse respiratoire refoulent le mucus hors des voies respiratoires grâce aux battements de leurs cils vibratiles
1.
aire arrive dans les fosses nasales débarrassé des poussières de grandes dimensions
Les annexes des poumons
La plèvre :
séreuse
composée de deux feuillets qui recouvre les poumons
Feuillet viscéral :
recouvre les poumons
Liquide pleural :
permet de raccorder les poumons aux parois de la cage thoracique
Feuillet pariétal :
tapisse cage thoracique
Les muscles respiratoires
Le diaphragme :
muscle respiratoire principal séparant le thorax et l'abdomen
muscle large qui se contracte lors de l'inspiration
Les muscles scalènes et les muscles intercostaux
Muscles scalènes :
muscles élévateurs des côtes
situés au niveau du cou
Muscles intercostaux :
situés entre les côtes
La cage thoracique :
douze vertèbres dorsales
douze paires de côtes
sternum
légère, mobile et abrite le cœur et les poumons
Les voies respiratoires supérieures
Les fosses nasales :
cloison, septum nasal (= sépare les fosses nasales)
structures osseuse = les trois cornets
tapissées par une muqueuse
Le sinus :
cavités creusées dans certains os du crâne ou de la face
communication avec les fosses nasales
tapissés d'une muqueuse
Le nez :
pénétration de l'air grâce aux narines
vestibule est tapissé par une muqueuse comportant de nombreux poils
-> forment filtre grossier chargé d'arrêter les poussières de grandes dimensions
Le pharynx :
conduit musculo-membraneux
relie bouche et œsophage
relie fosses nasales et larynx
-> carrefour entre voies respiratoires et voies digestives
tapissé par une muqueuse
Les mouvements respiratoires
L'inspiration
L'inspiration est un phénomène actif :
diaphragme se contracte et s'abaisse
muscles scalènes soulèvent les côtes et muscles intercostaux maintiennent les côtes écartées
volume de la cage thoracique augmente
-poumons se dilatent
l'air est aspiré à l'intérieur des poumons
Le parcours de l'air au cours de l'inspiration :
air pénètre dans le nez par les narines -> traverser les fosses nasales et le pharynx pour rejoindre le larynx -> descend dans la trachée -> pénètre dans les poumons en passant par les bronches souches -> bronches lobaires -> petites bronches -> bronchioles -> alvéoles pulmonaires
La capacité pulmonaire
La capacité pulmonaire vitale :
volume courant + volume de réserver inspiratoire + volume de réserve expiratoire
3,5 litres
La capacité pulmonaire totale :
somme des quatre volumes pulmonaires
5 litres
La capacité pulmonaire totale :
volume d'air maximum contenu dans les poumons après une inspiration forcée
Volume de réserve inspiratoire (VRI) :
volume d'air qui entre dans les poumons en inspiration forcée, après une inspiration normale
VRI = 1,5 litre
Volume de réserve expiratoire (VRE) :
volume d'air qui sort des poumons en expiration forcée, après une expiration normale
VRE = 1,5 litre
Volume courant (VC) :
volume d'air qui pénètre dans les poumons puis qui en sort lorsqu'on effectue une inspiration et une expiration normale
VC = 0,5 litre
calcul du volume d'air renouvelé en une minute :
[volume d'air renouvelé en L/min] = [rythme respiratoire en nombre de mouvements par minute] x [volume d'air courant en L/min]
Volume résiduel (VR) :
volume d'air qui reste dans les poumons après une expiration forcée
VR = 1,5 litre
Les principaux composants de l'air
Les polluants de l'air
Les oxydes d'azote (NO, NO2, etc) :
produits par les véhicules à moteur
Le dioxyde de soufre (SO2) :
produit par les industries et chauffage
Le monoxyde de carbone (CO) :
produit par des véhicules motorisés, le chauffage, les industries
Le benzène :
provient de l'évaporation des carburants, des pots d'échappements et de l'industrie chimique
L'ozone (O3) :
se rencontre normalement en haute atmosphère
sa présence résulte d'une transformation de certains polluants par les rayons du soleil
Le plomb :
provient des industries
Atmosphère
Dioxyde carbone (CO2)
Air inspiré :
0.03%
Air expiré :
4%
Oxygène (O2)
Air inspiré :
20%
Air expiré :
16%
Gaz rares :
Hélium, Azote (neutre), Krypton, Xénon, Radon
interagissement pas avec la matière
environ 1% de l'air
Azote (N2) :
ne sert à rien pour l'homme
Air inspiré :
80%
Air expiré :
80%
Eau (H2O)
Air expiré :
air humide
Air inspiré :
degré d'humidité variable
Le contrôle de la respiration
Le contrôle automatique :
bulbe rachidien = centre nerveux contrôlant la respiration -> impose le rythme respiratoire = nombre de mouvements respiratoires par minute
fréquence respiratoire moyenne = 16 mouvements par minute
pour que la quantité d'oxygène fournie à l'organisme s'accroisse il faut également que la fréquence cardiaque augmente
il y a des facteurs pouvant influencer la fréquence respiratoire
Activité physique :
plus l'activité est intense, plus le rythme augmente
Le stress :
rythme respiratoire augmente en raison de la libération de l'adrénaline
L'altitude :
plus l'altitude est élevée, plus la pression en oxygène diminue, ce que le corps compense en augmentant le rythme respiratoire
Le contrôle volontaire :
volontairement, augmenter/ diminuer/bloquer le rythme respiratoire -> mais contrôle partiel de la respiration -> lorsque la concentration sanguine en dioxyde carbone devient trop élevé -> ventilation reprend malgré la volonté
L'expiration :
phénomène passif
muscles respiratoires (diaphragme, muscles scalènes, muscles intercostaux) se relâchent
cage thoracique reprend sa position initiale (action de la pesanteur et de l'élasticité des poumons)
volume de la cage thoracique diminue -> chasse air hors des poumons
Les échanges gazeux dans l'organisme
Les échanges gazeux au niveau des alvéoles pulmonaires :
transformation du sang veineux en sang artériel = hématose
sang arrive dans les poumons -> hémoglobine (dans les hématies) + dioxyde de carbone -> carbhémoglobine
alvéoles pulmonaires -> dioxyde de carbone se détache de l'hémoglobine -> quitte les hématies, traverse la paroi des capillaires -> des alvéoles -> pour se mélanger à l'air alvéolaire
oxygène (alvéoles pulmonaires) -> traverse paroi des alvéoles -> des capillaires -> pénètre dans les hématies -> pour venir se fixer à l'hémoglobine
complexe formé par l'hémoglobine et l'oxygène = oxyhémoglobine
sang veineux ainsi devenu sang artériel
Les échanges gazeux au niveau des tissus de l'organisme :
transformation du sang artériel en sang veineux = oxygénation des tissus
sang artériel -> quitte les poumons -> retourne au coeur gauche -> envoyé dans la circulation générale afin d'approvisionner tous les organes de l'oxygène -> traverse les organes via les capillaires
oxygène se détache de l'hémoglobine -> quitte les hématies -> traverse la paroi des capillaires -> pénètre dans les cellules de l'organe
dioxyde de carbone (produit par les cellules de l'organe) -> traverse la paroi des capillaires -> pénètre dans les hématies -> se fixe à l'hémoglobine -> transporté vers les poumons pour y être éliminé
Une surface d'échange très efficace :
nombre d'alvéoles par poumon : 300 000 000
surface totale estimée : 200m^2
volume total ≈ 3l
surface contact air-sang ≈ 70m^2
épaisseur de la paroi alvéolaire : 0,1 à 0,4µm
volume de sang subissant des échanges gazeux : ≈ 10 000l/jour
temps de diffusion : à,3 à 0,75s
volume diffusé : 200 à 250ml d'O2 min-1
jusqu'à 5 500ml lors d'un effort intense