L'APPAREIL RESPIRATOIRE.

Les aliments ne suffisent pas à l'homme; il lui faut aussi un gaz  << l'Oxygène >>, indispensable à la vie.

L' oxygène est amené dans notre corps par les poumons par l'inspiration et c'est le sang qui le transporte dans  tout le corps. L'oxygène est brulé par nos cellules, et le déchet de la combustion est le gaz carbonique, qui doit être éliminé par l'expiration.

L'APPAREIL RESPIRATOIRE.

L'air que nous inspirons suit :

• Le Nez ou la bouche

• Le Pharynx

• Le Larynx

• La Trachée

   

 

• Les Bronches et bronchioles

• Les alvéoles pulmonaires

• Les Poumons

L'appareil respiratoire est composé des organes suivants :

• Les Fosses Nasales sont tapissées d'une muqueuse filtrante (cils) et séparées par un cartilage. L'air entre par la base du nez (les narines), se réchauffe et sort par le pharynx pour entrer dans les bronches. Les fosses nasales communiquent avec les sinus, les oreilles et les yeux.

• Le Pharynx est le carrefour entre les voies respiratoires (larynx) et digestives (œsophage). C'est à ce niveau que se fait le tri entre les aliments et l'air.

• Le Larynx : C'est par cet organe que transit l'air vers les poumons. Il est composé d'anneaux en cartilage, de la glotte et des cordes vocales qui permet d'émettre un son. Il est plus volumineux chez l' Homme que chez la Femme.

• La Trachée relie le larynx aux bronches et est composée d'une vingtaine d'anneaux en cartilage, tapissés de cils pour le filtrage des impuretés. Elle se divise en deux (bronches) pour alimenter en air le poumon gauche et droite.

• Les Bronches sont similaires à la trachée, les deux bronches souches alimentent le poumons via des sous-ramifications (bronches lobaires et bronchioles). La bronche droit alimente 3 lobes tandis que la bronche gauche alimente 2 lobes.

• Les Poumons sont les organes essentiels à la respiration ils sont situés de chaque côté du cœur, entourés des côtes, des vertèbres, du sternum. Les poumons sont rattachés à la cage thoracique par la plèvre, sac à double paroi, qui adhère à la cage thoracique et en suit les mouvements. . Le poumon droit est composé de 3 lobes et le gauche de 2 lobes (à cause du coeur). Les lobes comprennent des alvéoles pulmonaires. Le tissu pulmonaire (parenchyme), très souple et élastique, est composé d'un tissu mou et de sacs alvéolaires. De très nombreux vaisseaux favorisent les échanges au niveau de l'apport d'oxygène notamment.

MÉCANISME DE LA RESPIRATION.

Le poumon est une pompe aspirante refoulante à un seul orifice (la trachée artère). Ils expulsent l'air chargé en gaz carbonique (CO2) et aspirent l'air plus riche en oxygène (O2) pour assurer les besoins du métabolisme (centrale énergétique).

Fonctionnement

Les muscles inter-costaux et surtout le diaphragme modifient, lors de leur contraction, la forme et le volume interne de la cage thoracique. Il y a extension latérale (côtes flottantes), frontale (sternum) et verticale (abaissement du diaphragme). La variation de volume de cette enveloppe entraîne une dépression intrathoracique et, par voie de conséquence, pénétration de l'air atmosphérique dans les poumons au travers des voies aériennes supérieures. C'est l'inspiration. Lors du relâchement de ces muscles, l'air contenu dans les poumons est rejeté à l'extérieur. C'est l'expiration.

Variation des volumes

Les mouvements d'inspirations et d'expirations s'enchaînent pour former un cycle dont la cadence est, au repos chez l'adulte, d'environ 10 à 15 par minute.

Les variations de volumes engendrées au cours de ce cycle sont (en moyenne ) au repos :

Adulte : 10 à 15 respirations / minute

Enfant : 20 à 30 respirations / minute

Bébé : 35 à 40 respirations / minute

Les différents volumes du poumon sont :

Le volume courant (VC = 0,5 l)

Nos poumons suivent un cycle inspiration/expiration. En temps normal, au repos, ils aspirent 0,5 litres par cycle. Cette quantité d'air est suffisante pour alimenter notre corps en oxygène, en l'absence d'effort important.

Le volume de réserve (VR = 1,5 l)

Lorsqu'on expire à fond, au maximum de ses possibilités, on a l'impression d'avoir "vidé" ses poumons mais on a simplement atteint des limites physiologiques : celles nos muscles du thorax et de l'abdomen (diaphragme). Il reste de l'air dans les poumons. Si ce n'était pas le cas, les parois des alvéoles se refermeraient à jamais... Il reste alors dans nos poumons un volume d'air important : 1,5 litres.

Le volume inspiratoire de réserve (VIR = 2,5 l)

Si l'on remplit nos poumons à fond en forçant sur l'inspiration, on augmente leur volume de 2,5 litres de plus qu'après une inspiration normale. Ce volume supplémentaire est nécessaire pendant un effort pour amener plus d'oxygène aux cellules. De plus la fréquence ventilatoire est augmentée pour encore en apporter plus.

Le volume expiratoire de réserve (VER = 1,5 l)

Pour nous aider à bien vider les poumons, nous avons la possibilité de les vider au-delà d'une expiration normale. Il est possible de "forcer" l'expiration en expirant 1,5 litres de plus qu'après une expiration normale. La courbe du schéma ci-dessus montre que pendant l'effort, les poumons n'hésitent pas à empièter sur ce volume d'expiration supplémentaire pour bien évacuer l'air chargé en gaz carbonique. Les poumons se rempliront d'autant mieux à la prochaine inspiration.

Soit au total : VIR + VC + VER + VR = 6 litres. Cette valeur est une moyenne en fonction de la corpulence de la personne.

Applications à la plongée

Nous pouvons ainsi modifier notre volume par notre respiration et faire varier la poussée d' Archimède

Les échanges gazeux

Au niveau des alvéoles

Après les multiples embranchements des bronches et des bronchioles, l'air est distribué dans les d'alvéoles. C'est sur les parois de ces minuscules sacs que le phénomène s'effectue : l'oxygène va passer dans le sang et le gaz carbonique du sang va passer dans les alvéoles, prêt à être éjecté à la prochaine expiration. Ce phénomène , c'est l'osmose !

L' osmose est l'échange gazeux à travers une membrane poreuse aux gaz mais pas aux liquides. Il faut savoir que s'il y a plus de molécules d'un côté de la paroi, elles vont commencer à passer de l'autre côté. Ce mouvement ne s'arrêtera que lorsque la concentration des molécules sera la même de chaque côté. Qu'importe la quantité ou le type de gaz, le gaz carbonique gère son osmose, l'oxygène également. La concentration en oxygène n'a que faire de celle d'un autre gaz. Les deux phénomènes vont se dérouler en parallèle. La paroi des alvéoles est une membrane très fine de part et d'autre de laquelle l'osmose va s'effectuer. Elle sépare le sang de l'air alvéolaire.

Les globules rouges du sang doivent leur couleur à l'hémoglobine, molécule qui transporte aussi bien l'oxygène (O₂) à l'aller que le gaz carbonique (CO₂). Au retour, il y a aussi beaucoup de CO₂ dissout dans le sang qui arrive aux alvéoles et qui subira également l'osmose

Le dessin représente un capillaire (minuscule vaisseau sanguin) qui fait le tour de l'alvéole pour augmenter la surface d'échange et ainsi permettre une meilleure dissolution gazeuse l'osmose est un phénomène très puissant. En moins d'une seconde, les échanges gazeux sont effectués : une partie de l'oxygène présent dans l'air alvéolaire remplace le CO2 dans l'hémoglobine du sang.

La surface totale de la paroi des alvéoles d'une paire de poumons normaux équivaut à la surface d'un terrain de tennis ! Certaines alvéoles ne sont sollicitées que lors d'efforts. Un inspiration nasale profonde réveille des alvéoles qui ne servent pas souvent. Pensez-y, votre corps et votre moral vous en seront reconnaissant.

Au niveau des cellules

Le sang est acheminé à travers le corps par les artères jusqu'aux différents organes, dont les cellules vont absorber l'oxygène en échange de gaz carbonique. Les cellules, pour assurer leur fonction, ont besoin d'énergie. La fabrication de cette énergie (le métabolisme) passe par la combustion des aliments, carburant du corps. Pour pouvoir "brûler" ce carburant il faut de l'oxygène. C'est donc au niveau des cellules que l'oxygène va connaître la fin de son histoire.

Les aliments produisent essentiellement des composants carbonés, qui vont se combiner avec l'oxygène lors de leur combustion, pour donner du gaz carbonique (CO₂ ou dioxyde de carbone) et de l'énergie. L'hémoglobine du sang, venant de se débarrasser de son oxygène, est prête à recevoir les déchets dont le CO₂ également par l'osmose au niveau des cellules de notre corps. L' hémoglobine, chargée de CO₂, se retrouve alors dans le réseau veineux, qui ramène le sang vers les poumons par l' aspiration du coeur droit.