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L’appareil respiratoire - la respiration – hygiène.

I.  Introduction

L’appareil respiratoire comprend les voies respiratoires et les deux poumons, logés dans la cage thoracique.

II.  Anatomie de l’appareil respiratoire

A.  Les voies respiratoires

Les voies respiratoires sont :

  • Les fausses nasales: leurs muqueuses est vascularisé et sécrètent du mucus qui réchauffe l’air et retient la poussière.
  • Le pharynx: il est le carrefour des voies digestives et respiratoires.
  • Le larynx: situé entre le pharynx et la trachée artère, il constitue l’organe de la voix ; sa paroi est une saillie qui forme la pomme d’Adam.
  • La trachée artère: c’est un tube de 12 à 15 cm de long maintenu ouvert par 15 à 20 demi-anneaux de cartilage. Au contact de l’œsophage, la trachée est molle ce qui facilite le passage des aliments. Sa paroi est tapissée des cils vibratiles baignant dans un mucus qui permet l’évacuation des poussières.
  • Les bronches: elles sont au nombre de deux et proviennent de la ramification de la trachée artère. Contrairement à ceux de la trachée, les anneaux des bronches sont complets. Chaque bronche pénètre dans le poumon par le hile (petite dépression par où sortent et entrent les vaisseaux, les nerfs et les canaux) et s’y ramifie par plusieurs bronchioles.

B.  Les poumons

Ce sont des masses spongieux élastique lobée divisée chacune en lobules pulmonaires. Chaque lobule pulmonaire regroupe plusieurs vésicules pulmonaires dont les parois très minces portent des bosselures (déformation accidentelle sur une surface) appelé alvéoles pulmonaires.
Chaque poumon est enveloppé par une fine membrane à  double feuillet appelé plèvre. Entre les deux feuillets se trouve un espace remplis d’un liquide appelé liquide pleural. Il joue le rôle de lubrifiant.

NB : Le poumon droit, plus volumineux possède 3 lobes tandis que le poumon gauche n’en possède que 2.    


$Schéma \;de \;l’appareil\; pulmonaire$

C.  La vascularisation des poumons

C’est l’irrigation des poumons par les vaisseaux sanguins. Cette irrigation est assurée par :

  • Les artères pulmonaires qui pénètre dans les poumons et s’y ramifient en artérioles en suivant les ramifications des bronches.
  • Les veinules, puis des veines pulmonaires qui sortent des poumons en suivant les bronchioles et les bronches.
  • Entre les artérioles et les veinules, il y a un réseau dense de capillaires sanguins qui entoure les vésicules pulmonaires.

                                   $Schéma\; du\; lobule\; pulmonaire$

Définition : Un lobule pulmonaire est l'unité anatomique et physiologique des poumons. Sa structure comprend une bronchiole, une artériole, une veinule, une vésicule pulmonaire entourer de capillaire sanguins.
L’air et le sang sont en contact sur une grande surface environ 200m3 de surface de contact et cela grâce aux alvéoles pulmonaires et des capillaires sanguins.

III.  Physiologie de l’appareil respiratoire : la respiration

A.  Les mouvements respiratoires

Ils assurent la ventilation pulmonaire c’est-à-dire le renouvellement de l’air des poumons. Chaque mouvement respiratoire comprend une inspiration (entré d’air dans les poumons) et une expiration (rejet de l’air). On distingue les mouvements respiratoires normaux et les mouvements respiratoires forcés.

1.  Mécanisme des mouvements respiratoires normaux

Ils sont purement des actes réflexes dont le siège se trouve dans le bulbe rachidien.

  • Au cours de l’inspiration normale, le diaphragme et les muscles respiratoires se contractent, les côtes s’écartent et projettent le sternum en avant et la cage thoracique augmente de volume : cela entraine le gonflement des poumons qui se remplissent d’air.
    NB : L’inspiration normale est un phénomène actif car elle nécessite la contraction du diaphragme et des muscles respiratoires.
  • Au cours de l’expiration normale, le diaphragme et les muscles respiratoires se relâchent, les côtes se resserrent et la cage thoracique diminue de volume : ce qui chasse l’air des poumons.

DéfinitionLe rythme respiratoire est le nombre de mouvement respiratoire par minute. Il est variable. Pour un homme adulte au repos, il est de 16 mouvements/mn; il augmente au cours d’un effort physique et diminue pendant le sommeil.

2.  Mécanisme des mouvements respiratoires forcés

Ce sont donc des mouvements commandés par le cerveau c’est-à-dire des mouvements volontaires.

  • Au cours de l’inspiration forcée, les muscles respiratoires, le diaphragme et certains muscles du tronc se contractent d’avantage, augmentant au maximum le volume de la cage thoracique et celui du poumon. Beaucoup d’air pénètre ainsi dans les poumons.
  • Au cours de l’expiration forcée, la contraction volontaire de certains muscles de la paroi abdominale forcent davantage l’air à sortir des poumons.

B.  Les capacités respiratoires

Ce sont les volumes d’air qui pénètrent dans les poumons ou en sortent. Le volume d’air peut être mesuré à l’aide d’un spiromètre. On distingue :

  • L’air courant: c’est la quantité d’air qui pénètre dans les poumons ou qui en sort pendant une respiration normale (inspiration et expiration) = $0,5l$.
  • L’air complémentaire: c’est le volume d’air qui pénètre dans les poumons en plus de l’air courant pendant une inspiration forcée. Il est de $1,5l$.

Pendant une inspiration forcée, le volume d’air qui pénètre dans les poumons est égal à $0,5l + 1,5l = 2l$.

  • L’air de réserve: c’est le volume d’air qui sort des poumons en plus en plus de l’air courant pendant une expiration forcée. Il est égal à $1,5l$.

Pendant une expiration forcée, le volume d’air qui sort des poumons est égal à $0,5l + 1,5l = 2l$.

  • L’air résiduel: c’est le volume d’air qui reste dans les poumons après une expiration forcée.
  • La capacité vitale: c’est la somme de l’air courant, de l’air complémentaire et de l’air de réserve. La capacité vitale est donc égal à $0,5l + 1,5l + 1,5l = 3,5l$.
  • La capacité totale: c’est la sommation de la capacité vitale et de l’air résiduel.

                             $Schéma \;du \;soufflet \;thoracique$

Expérience :
- Quand on abaisse la lame de caoutchouc (diaphragme), de l’air pénètre dans le ballon (poumon).
- Quand on lâche la lame de caoutchouc, de l’air est chassée du ballon.

C.  Les échanges gazeux respiratoires

1.  Les échanges gazeux respiratoires entre le sang et l’air

  • Comparaison de l’air inspiré et de l’air expiré :

 poumon1

Remarque : L’analyse du tableau révèle que l’air expiré s’est appauvrit en oxygène et s’est enrichit en gaz carbonique, en vapeur d’eau et en chaleur. On conclut qu’au niveau des poumons, l’oxygène est absorbé; le CO2 et la vapeur d’eau sont rejetés.

  • Echange gazeux respiratoire entre l’air alvéolaire et le sang dans les poumons.
  • Dans les poumons, le sang libère le CO2 qui passe du sang à l’air alvéolaire et l’oxygène passe de l’air alvéolaire au sang où il est fixé à l’hémoglobine pour donner un composé instable appelé oxyhémoglobine.
    $Hémoglobine + Oxygène \leftrightarrow Oxyhémoglobine$.
  • Le sang débarrasser de son CO2 et riche en oxyhémoglobine quitte les poumons en direction des organes.

2.  Les échanges gazeux respiratoires entre le sang et les tissus

Dans les tissus le sang se dissocie ; l’oxygène libéré passe du sang aux cellules des tissus ; le CO2 produit par les cellules est fixé à son tour par l’hémoglobine pour donner un composé appelé Carbohémoglobine.
$Hémoglobine + Gaz carbonique  \leftrightarrow  Carbohémoglobine$.
Par conséquent, du sang pauvre en oxygène et riche en CO2 quitte les tissus pour revenir dans les poumons.

3.  Mécanisme des échanges

$Schéma \;des \;échangent \;gazeux$ $entre \;le \;sang \;et \;l’air \;alvéolaire$; $et \;entre \;le\; sang \;et \;les\; tissus$

Les échanges de gaz respiratoires (O2 et CO2) se font de deux manières dans l’organisme :

  • Au niveau des poumons où l’oxygène de l’air passe dans le sang et le CO2 du sang passe dans l’air.
  • Au niveau des tissus où l’oxygène du sang est absorbé par les cellules et le CO2 produit par les cellules passe dans le sang.

D.  Signification de la respiration

La respiration permet le ravitaillement des organes en oxygène et l’évacuation du CO2 produit par les organes. En outre, l’oxygène absorbé au cours de la respiration est utilisé par les cellules pour oxyder les aliments organiques et produire de l’énergie indispensable au fonctionnement de l’organisme.
Exemple : Cas du glucose :

$Glucose  +  Oxygène  \rightarrow   Gaz \;carbonique   +   Eau   +  Energie$

$C_{6}H_{12}O_{6}+6O_{2}$ $\rightarrow$  $6CO_{2}+6H_{2}O+E$.

IV.  Accident et hygiène de la respiration

A.  Accident respiratoire : l’asphyxie

 L’asphyxie, est l’arrêt ou la diminution des mouvements respiratoires. Elle peut conduire à la mort.

1.  Les causes

Les causes sont multiples ; et parmi elles on peut citer :

  • La paralysie des muscles du tronc (muscles respiratoires);
  • L’obstruction des voies respiratoires par des objets, par noyade, par pendaison;
  • L’électrocution (blocage des muscles respiratoires);
  • L’inhalation des gaz toxiques (monoxyde de carbone ou oxyde de carbone, l’hydrogène sulfureux (gaz butane)…

Exemple : Cas du monoxyde de carbone CO.
L’hémoglobine se fixe au monoxyde de carbone pour donner un composé stable (carboxyhémoglobine) qui empêche les échanges gazeux entre l’air alvéolaire et le sang.
$Hémoglobine +  CO \rightarrow Carboxyhémoglobine$.

2.  Mesures à prendre en cas d’asphyxie

En cas d’asphyxie, il faut supprimer la cause de l’asphyxie et pratiquer sur la victime la respiration artificielle (le bouche à bouche). La respiration artificielle consiste à pincer le nez de l’asphyxié et à souffler fortement dans sa bouche de manière rythmique (12 souffles/mn) jusqu’à ce que les mouvements respiratoires reprennent (c’est-à-dire jusqu’à ce la personne soit réanimée).

B.  Hygiène de la respiration

  • Respirer par le nez et non par la bouche car les muqueuses nasales arrêtent les microbes et poussières;
  • Faire chaque jour des mouvements gymnastiques respiratoires;
  • Vivre en plein air, dormir de temps en temps dans les salles aérées;
  • Eviter de fumer car le tabac provoque le cancer des poumons et une réduction de la capacité vitale.