Le système respiratoire
La respiration.
Toutes les cellules nécessitent un approvisionnement continu en oxygène O2 et rejettent
continuellement duCO2 Au niveau macroscopique la respiration correspond à la ventilation
pulmonaire. Au niveau cellulaire, la respiration correspond au processus par lequel les cellules
utilisent de l'O2, produisent du CO2et convertissent l'énergie produite en composés
assimilables....
Rappelez- vous
La respiration externe : échanges gazeux entre le sang et l'air.
La respiration interne : échanges gazeux entre le sang et les cellules.
La respiration cellulaire : utilisation d'O2 par les cellules pour le métabolisme, et production de CO2
Les éléments du système respiratoire.
Les principaux conduits du système respiratoire sont : la cavité nasale, le pharynx, le larynx,
et la trachée. Dans les poumons, la trachée se ramifie en bronches, bronchioles et finalement
en alvéoles pulmonaires. Alors que le système respiratoire intervient principalement dans les
échanges gazeux pour assurer le métabolisme cellulaire, il existe des régions du système
respiratoire qui jouent un rôle dans la phonation, la compression abdominale, la toux et
l'éternuement. La zone de conduction du système respiratoire comprend les cavités et les
structures qui assurent le transport des gaz jusqu'aux alvéoles pulmonaires et des gaz en
provenance des alvéoles.
La cavité nasale.
Structures : cloison nasale supérieure ; cornets inférieure et moyen.
Tissus : épithélium cylindrique pseudostratifié ; épithélium olfactif.
Réchauffe et humidifie l'air inspiré, et joue un rôl e dans l'olfaction.
Le pharynx.
Le nasopharynx : à 'arrière des cavités nasales, la trompe d'Eustache s'ouvre dans le
nasopharynx, luette, tonsilles pharyngiennes.
L'oropharynx : tonsilles palatines et linguales.
Le laryngopharynx : partie laryngée du pharynx.
L'oropharynx et le laryngopharynx ont des fonctions respiratoire et digestive, alors que le
nasopharynx présente uniquement une fonction respiratoire.
Le larynx.
.
Structures : les cartilages : cartilage thyroïde antérieur, épiglotte, cartilage cricoïde, cartilage
cunéiforme, cartilage corniculé, cartilages aryténoïdes ; et une ouverture, la glotte.
Le larynx constitue l'entrée de la trachée. Son rôle principal est de prévenir l'entrée de
nourriture ou de liquide dans la trachée ou dans les bronches pendant la déglutition. Une autre
de ses fonctions est la phonation.
La trachée et l'arbre bronchique.
Structures ; la trachée se ramifie en bronches souches, droite et gauche, puis en bronches
secondaires, tertiaires et bronchioles.
Tissus ; anneaux et cartilage ; la trachée est tapissée par un épithélium cylindrique
pseudostratifié produisant du mucus.
Système de conduction de l'air. Les anneaux cartilagineux assurent la rigidité du conduit
trachéal.
La zone respiratoire.
Structures : système continu de ramifications comportant des bronchioles terminales, les
conduits alvéolaires et les alvéoles pulmonaires.
Tissus : épithélium simple cubique dans les canaux alvéolaires, épithélium simple
pavimenteux, dans les alvéoles pulmonaires.
Echanges gazeux dans les alvéoles pulmonaires, respiration externe.
Les parois des alvéoles contiennent des cellules spécialisées, les pneumococytes2 qui
secrètent un surfactant qui a pour fonct ion de diminuer la tension de surface, les
pneumocytes1 qui forment la barrière air/sang, et des macrophages alvéolaires qui éliminent
les aérocontaminants.
Les poumons.
Les deux poumons sont situés dans la cavité thoracique et sont séparés l'un de l'autre par le
médiastin. Chaque poumon comprend des lobes, eux- mêmes constitués de lobules qui contiennent les alvéoles. Sur sa face médiale, le poumon gauche présente une concavité, l'incisure cardiaque, qui épouse la forme du cœur. Le poumon gauche est divisé en deux lobes par une scissure unique et contient huit segmentspulmonaires. Le poumon droit est divisé en trois lobes par deux scissures et contient dix segments bronchiques.
Les poumons sont entourés par une membrane séreuse formée de deux feuillets, la plèvre. Le
feuillet interne, la plèvre viscérale, recouvre les poumons ; le feuillet externe, la plèvre
pariétale, tapisse la paroi thoracique. Entre les plèvres pariétale et viscérale, se trouve un petit
espace virtuel, la cavité pleurale. La pression de l'air dans la cavité pleurale (pression intrathoracique) est légèrement inférieure à la pression atmosphérique dans les poumons au repos.
Cette pression négative est un facteur critique pour l'étirement de la cage thoracique ce qui
permet la distension des poumons.
La mécanique respiratoire.
L'inspiration se produit lorsque la contraction des muscles inspiratoires provoque une
augmentation du volume thoracique avec une expansion des poumons et une diminution des
pressions intrathoracique et intrapulmonaire (pression intra-alvéolaire). L'air entre dans les
poumons lorsque la pression intrapulmonaire descend au- dessous de la pr ession
atmosphérique (760mmHg au niveau de la mer). L'expiration survient ensuite passivement,
provoquant une diminution du volume thoracique et une augmentation de la pression
intrapulmonaire.
• SAVOIR.
Les muscles inspiratoires : diaphragme et intercostaux externes.
L'expiration : relâchement passif des muscles inspiratoires.
L'expiration forcée : muscles intercostaux internes et abdominaux.
Les volumes respiratoires.
La capacité pulmonaire totale est la somme de quatre volumes (figure 18.1) : le volume
courant qui est le volume d'air inspiré et expiré par les poumons au cours de la respiration
normale ; le volume de réserve inspiratoire qui est le volume maximum qui peut être inspiré
en une fois ; le volume expiratoire de réserve qui est le volume d'une expiration forcée après
une expiration normale ; et le volume résiduel qui est le volume d'air restant dans les
poumons après une expiration forcée. Les volumes respiratoires gazeux sont mesurés à l'aide
d'un spiromètre.
La ventilation-minute est le volume d'air qui pénètre dans les poumons en une minute. Le
volume moyen normal est de 6 L / min. La ventilation alvéolaire est le volume d'air échangé
en une minute dans les alvéoles pulmonaires.
Ventilation-minute =
(volume courant) x (fréquence respiratoire)
Ventilation alvéolaire =
( ( volume courant) - (espace mort)) x (fréquence vibratoire).
aux échanges gazeux, soit 150mL chez l'adulte.
Le transport des gaz.
Jusqu'à 99% de l'O2du sang est transporté par les molécules d'hémoglobine des érythrocytes.
Le CO2du sang est majoritairement converti en ions bicarbonate dans les érythrocytes puis
passe dans le plasma.
Les pressions artérielles.
Dans un mélange de gaz, chaque composé gazeux exerce une pression partielle qui est
proportionnelle à sa concentration dans le mélange. Par exemple, l'air contient 21% d'O2
et participe pour 21% à la pression de l'air. 21% de 760 mm Hg = 160 mm Hg, ce qui
correspond à la pression partielle de l'O2dans l'air. La différence des pressions artérielles
dans les alvéoles et dans les capillaires pulmonaires favorise la diffusion de l 'O2 des alvéoles
vers le sang et la diffusion du CO2 du sang vers les alvéoles.
La balance acido-basique.
Grace à une enzyme des érythrocytes, l'anhydrase carbonique, 6,7% du CO2 du sang est
combiné rapidement à de l'eau pour former de l'acide carbonique qui se dissocie en ion
bicarbonate et proton :
CO2+ H2O + H2OCO3+ HCO3-+ H+
L'acidose respiratoire (pH du sang inférieur à 7,35) se produit lorsque le CO2 n'est pas
éliminé du corps à une vitesse normale, ce qui augmente la Paco2(Pco2artérielle). Ceci peut être dû
à une pathologie pulmonaire ou à une hypoventilation. L'alcalose respiratoire (pH du sang
supérieur à 7,42) se produit lorsque le CO2est éliminé trop rapidement, ce qui diminue la Paco2(Pco2
artérielle). Cela peut résulter d'une hyperventilation ( ce peut être provoquée par certaines drogues agissant sur les centres respiratoires).
La régulation de la respiration.
Le contrôle de la respiration est localisé dans les centres respiratoires (centre inspiratoire et
centre expiratoire) bulbaires. Lorsque les neurones inspiratoires sont stimulés, les muscles
respiratoires se contractent et provoquent l'inspiration, et les neurones expiratoires sont
inhibés. Au bout de deux secondes environ le processus inverse se produit. Le bulbe contient
également un centre chémosensible qui met en jeu des chémorécepteurs impliqués dans le
contrôle de la respiration, tels que les corpuscules (glomi) carotidiens et les récepteurs
aortiques de la crosse. Ces récepteurs répondent à une augmentation de la Paco2en provoquant
l'inspiration.
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