L’appareil respiratoire

Le rôle de l’appareil respiratoire est de fournir l’oxygène (O2) vital à notre organisme et d’éliminer le gaz carbonique ou dioxyde de carbone (CO2).

On distingue :
– La ventilation : mécanisme par lequel l’air extérieur pénètre dans les poumons (inspiration), puis est rejeté (expiration).
– La respiration : concerne les différents échanges gazeux entre l’air et l’organisme d’une part, mais également entre le sang et les cellules des différents organes.

Anatomie de l’appareil respiratoire

Les voies aériennes supérieures

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L’air pénètre par les narines dans les fosses nasales où il sera « pré conditionné » au contact de la muqueuse :
– Réchauffé
– Humidifié.
– Filtré grâce aux poils qui tapissent les fosses nasales : ils arrêtent les poussières en suspension et une partie des microbes.

Le pharynx est situé entre les fosses nasales, le larynx, la bouche et l’oesophage; c’est un carrefour aéro-digestif.

Le larynx est l’organe de la parole, les sons sont produits par les cordes vocales.

La glotte est l’orifice situé entre les 2 cordes vocales, qui s’ouvre et se ferme volontairement ou involontairement.

L’épiglotte est un clapet cartilagineux qui obture le larynx lors de la déglutition : l’ensemble du larynx se déplace vers le haut, ce qui permet à l’épiglotte de se refermer sur le larynx et d’empêcher le passage des aliments dans la trachée.

La trachée est un simple conduit aérien formé d’une armature cartilagineuse, de 12 cm environ, qui se divise en deux bronches souches. L’air continue à y être filtré, humidifié et réchauffé.

Les voies aériennes inférieures (ou intra thoraciques)

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Les bronches souches pénètrent chacune dans l’un des poumons par le hile (En même temps que les artères et le veines pulmonaires).
Les bronches se divisent, dans les poumons, en bronches de plus en plus étroites, jusqu’à devenir des bronchioles qui aboutissent aux lobules pulmonaires (volume de 1 cm3 environ).
Un lobule est constitué d’une série de petits sacs : les alvéoles pulmonaires.

Les poumons

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Protégés par les cotes, les poumons sont deux masses spongieuses, rosées, élastiques, entourées d’un double feuillet protecteur, la plèvre : un feuillet externe ou pariétal adhérant à la paroi thoracique et un feuillet interne ou viscéral qui adhère aux poumons. Entre ces feuillets, c’est le vide pleural assurant leur solidarité. On y trouve cependant un liquide lubrifiant permettant le glissement des feuillets pleuraux l’un sur l’autre pendant la ventilation.
L’intégrité poumons-cotes-muscles est essentielle à la ventilation.
Le hile par ou pénètre la bronche souche et les vaisseaux pulmonaires est dépourvu de plèvre : c’est une zone de faiblesse.
Le poumon droit est formé de 3 lobes, et le gauche seulement de 2, laissant ainsi la place au cœur.
Entre les deux poumons se situe un espace : le médiastin, où cheminent la trachée et les vaisseaux issus du cœur. Situés dans la cage thoracique, ils reposent sur le diaphragme.

Les alvéoles pulmonaires

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Structure de base du poumon, siège des échanges gazeux (O2, N2, CO2) les alvéoles pulmonaires sont des petits sacs où débouche l’air amené par les voies respiratoires. Leur paroi est élastique et tapissée de liquide et de surfactant. Le rôle de ce liquide est de dissoudre les gaz avant leur diffusion au travers des parois. Quant au surfactant, il est sécrété par certaines cellules de la paroi alvéolaire, afin d’éviter que les alvéoles ne s’affaissent sur elles mêmes lors d’une expiration forcée.

Nos deux poumons comptent en moyenne 700 millions d’alvéoles. La surface de contact dans les alvéoles est d’environ 100 à 150 m2 (chez l’homme, seulement les deux tiers des alvéoles sont fonctionnelles) et l’épaisseur de la paroi alvéo-capillaire est inférieure à 1 micron.
Les alvéoles sont en contact étroit avec les capillaires pulmonaires.

Physiologie de l’appareil respiratoire

La ventilation

La ventilation comprend deux phases :
• L’inspiration (remplissage des poumons avec de l’air ambiant oxygéné),
• L’expiration (vidage des poumons de l’air appauvri en oxygène).

C’est le muscle du diaphragme qui permet à l’air d’entrer et de sortir des poumons.

La mécanique ventilatoire

Lors de l’inspiration le diaphragme s’abaisse et les muscles des côtes se contractent, ce qui à pour effet d’augmenter le volume de la cage thoracique et ainsi diminuer la pression dans les poumons. Cela crée une dépression et entrer l’air dans les poumons. C’est une phase active.
Lors de l’expiration les muscles se relâchent (ceux des côtes et du diaphragme) qui baisseront la cage thoracique, ce qui aura pour effet d’augmenter la pression dans les poumons. L’air sera donc chassé vers l’extérieur. Cette phase est passive.

Les volumes pulmonaires

Ces volumes peuvent être mesurés grâce à un spiromètre.
Capacités :

•  Volume de réserve inspiratoire (VRI) : 1,5 à 2,5 litres.

Après une inspiration calme, c’est le volume de l’air inspiré en supplément grâce à une inspiration forcée. Il est de 2,5 litres en moyenne, mais est évidement très variable suivant l’âge, la taille, le sexe, l’état physiologique de l’individu.
L’inspiration forcée est notamment pratiquée par le plongeur en libre (sans bouteille) qui s’apprête à plonger en apnée (apnée veut dire arrêt respiratoire) et qui a besoin d’emmagasiner dans ses poumons une grande quantité d’air.

•  Volume courant (VC): 0,5 litre.

Au cours de la respiration calme, chez un sujet au repos, un volume d’air d’environ 0,5 litres est inspiré et expiré à chaque mouvement : c’est le volume courant.

•  Volume de réserve expiratoire (VRE) : 1,5 litres.

C’est le volume d’air supplémentaire expiré après une expiration calme, grâce à une expiration forcée. Il est d’environ 1, 5 litres, et variable selon les individus pour les mêmes raisons.
L’expiration forcée est notamment pratiquée par un sportif avant ou après un effort physique important. En effet, elle permet l’élimination rapide du gaz carbonique.

•  Volume résiduel (VR) : 1 à 1,5 litres.

Après l’expiration forcée, il reste encore dans les poumons une certaine quantité de gaz que l’on ne peut expirer : c’est le volume résiduel. Il est d’environ 1 litre, lui aussi variable selon les individus.

•  Capacité vitale (CV): 4,5 litres.

C’est la somme des volumes de gaz expiré après une expiration forcée qui a été précédée d’une inspiration forcée, soit :
Volume courant 0,5 litres + Volume de réserve inspiratoire 2,5 litres + Volume de réserve expiratoire 1,5 litres
= Capacité vitale 4,5 litres
Cette capacité vitale est, elle aussi, variable suivant les personnes.

• Capacité totale (CT) : 5 à 6 litres.

C’est la somme du volume de la capacité vitale et du volume résiduel
Capacité vitale 4,5 litres + Volume résiduel 1 litre = Capacité totale 5,5 litres en moyenne.

La respiration

Les échanges gazeux

Ils se déroulent en deux étapes : une phase alvéolaire et une phase tissulaire, le sang jouant le rôle de transporteur de l’une à l’autre.
Les échanges gazeux se font par diffusion au travers de membranes cellulaires, uniquement sous l’influence de différences de pression ou de concentration de part et d’autre de cette membrane: les gaz vont des pressions les plus fortes vers les pressions les plus basses pour rétablir l’équilibre.

• Echange gazeux : phase alvéolaire

L’oxygène, en plus forte concentration dans les alvéoles, passe dans les capillaires afin d’oxygéner le sang. Dans le même temps le gaz carbonique du sang passe dans les alvéoles pour être évacué lors de l’expiration.
Au niveau alvéolaire, la diffusion du CO2 est beaucoup plus rapide que celle de l’O2.

• Echanges gazeux : phase cellulaire

Au fur et à mesure de son parcours dans notre corps, le sang libère les molécules d’O2. Elles se fixent alors sur les cellules qui, en contre partie, rejettent du CO2.

Mode de transport des gaz

• Mode de transport de l’oxygène

L’oxygène est transporté dans le sang sous deux formes :
– Forme dissoute : dans les conditions normales, la quantité d’O2 dissout dans le plasma est très minime. Mais c’est l’intermédiaire obligatoire entre les globules rouges d’une part, l’air alvéolaire ou les cellules périphériques d’autre part.
– Forme combinée : L’O2 se combine à l’hémoglobine contenue dans les globules rouges, pour former l’oxyhémoglobine. Cette réaction est réversible. En surface, 98% de l’oxygène utilise ce mode de transport. En immersion, la pression partielle d’oxygène
augmente et l’hémoglobine étant saturée, on trouve une quantité plus importante d’oxygène dissous.

• Mode de transport du gaz carbonique

Le CO2 produit par les cellules est transporté aux poumons pour être expulsé. Il emprunte également deux formes différentes :
– Forme dissoute dans le plasma : en faible quantité (5%), c’est cependant l’intermédiaire obligatoire entre les formes combinées et le CO2 produit par les cellules ou évacué vers l’alvéole.
– Formes combinées : La plus grande partie (87%) est transportée sous forme de bicarbonate par le plasma, le reste (8%) est combiné dans le globule rouge à l’hémoglobine en carbhémoglobine instable.

Source : https://www.youtube.com/watch?v=vGN4LO9WdFc

Source : http://www.ffessmpm.fr/