RESPIRATOIRE (APPAREIL) Physiologie

La physiologie de la respiration est l'étude des mécanismes, nombreux et complexes, qui permettent de transporter du milieu ambiant jusqu'aux cellules une quantité adéquate d' oxygène et de rejeter dans l'atmosphère le dioxyde de carbone produit par le métabolisme. Les échanges gazeux entre les poumons et l'air ambiant sont assurés par la ventilation pulmonaire ; puis la diffusion alvéolo-capillaire permet les échanges gazeux entre les poumons et le sang. La circulation sanguine se charge de transporter l'oxygène aux différentes cellules de l'organisme (cf. systèmes circulatoires, sang). Au niveau des cellules, il existe, d'une part, un nouveau mécanisme de diffusion entre le liquide interstitiel qui les baigne et les vaisseaux capillaires et, d'autre part, une dernière diffusion de gaz entre le liquide interstitiel et l'intérieur des cellules. C'est là que se déroulent les réactions biochimiques d'oxydoréduction productrices d'énergie à partir des substrats organiques nutritifs qui sont finalement minéralisés avec formation d'eau et de dioxyde de carbone. Ce dernier suit un trajet inverse de celui de l'oxygène, qui aboutit à son excrétion pulmonaire.

Les mécanismes respiratoires

La ventilation pulmonaire

La ventilation pulmonaire assure la prise d'oxygène dans l'atmosphère ambiante et le rejet de dioxyde de carbone (gaz carbonique).

Volumes pulmonaires

Lors de chaque inspiration, un certain volume d'air entre dans les poumons ; lors de l' expiration, un certain volume de gaz, appauvri en oxygène et enrichi en gaz carbonique, est rejeté. Ce volume, inspiré ou expiré à chaque cycle ventilatoire, est appelé le volume courant (V_t), [avec t pour tide, « marée » en anglais]. Ce dernier étant mobilisé f fois par minute (f : fréquence respiratoire), il devient alors possible de calculer le débit ventilatoire (V̇_e), défini comme le nombre de litres de gaz expirés (V_e) par minute. Il doit être exprimé dans les conditions de pression, de température et de saturation en eau qui règnent dans les poumons humains, c'est-à-dire à 37 ⁰C, à la pression barométrique du lieu déterminé, à la pression saturante de vapeur d'eau, qui est de 47 mm Hg (à 37 ⁰C, 1 mm Hg) :

Volumes pulmonaires - crédits : Encyclopædia Universalis France — Volumes pulmonaires
Encyclopædia Universalis France

Dans les conditions de repos, le volume courant représente une petite fraction du volume de gaz contenu dans les poumons. Pour étudier l'ensemble des volumes pulmonaires, il faut connecter les voies aériennes d'un sujet à un spirographe où les inspirations s'inscrivent vers le haut et les expirations vers le bas (fig. 1). Lorsque le sujet respire calmement, on enregistre aussi une série de volumes courants de repos. Si on demande au sujet d'effectuer une inspiration forcée, un volume, dépassant le volume courant, s'enregistre : c'est le volume de réserve inspiratoire (V_ri). Si on demande une expiration maximale, on enregistre de manière analogue un volume de réserve expiratoire (V_re). Lorsque les besoins ventilatoires augmentent, le volume courant s'accroît aux dépens des volumes de réserve expiratoire et surtout inspiratoire. Au terme d'une expiration maximale, un certain volume de gaz impossible à expirer reste dans les poumons : c'est le volume résiduel (V_r). Pour le mesurer, il faut avoir recours à un procédé indirect. On introduit dans le spiromètre un volume v d'hélium pur, gaz inerte non toxique et peu diffusible à l'intérieur de l'organisme. Après une dizaine de minutes, la concentration d'hélium est la même dans le spiromètre et dans les poumons ; on détermine la concentration c d'hélium dans le circuit. Par définition, c = v/V, où V est la somme des volumes pulmonaires concernés et du volume du spiromètre qui est connu. Les volumes pulmonaires où l'hélium a diffusé sont le volume résiduel et le[...]

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Écrit par

Roland LEFRANÇOIS : ancien professeur à la faculté de médecine de Rouen, ancien chef de laboratoire de physiologie et d'exploration fonctionnelle à l'hôpital de l'Hôtel-Dieu, Rouen
Universalis : services rédactionnels de l'Encyclopædia Universalis

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Pour citer cet article

Universalis et Roland LEFRANÇOIS. RESPIRATOIRE (APPAREIL) - Physiologie [en ligne]. In Encyclopædia Universalis. Disponible sur : (consulté le )

Universalis & LEFRANÇOIS, R.. RESPIRATOIRE (APPAREIL) - Physiologie. Encyclopædia Universalis. (consulté le )

Universalis et LEFRANÇOIS, Roland. « RESPIRATOIRE (APPAREIL) - Physiologie ». Encyclopædia Universalis. Consulté le .

Universalis, et LEFRANÇOIS, Roland. « RESPIRATOIRE (APPAREIL) - Physiologie ». Encyclopædia Universalis [en ligne], (consulté le )

Médias

Syndromes restrictif et obstructif - crédits : Encyclopædia Universalis France — Syndromes restrictif et obstructif

Encyclopædia Universalis France

Composition des gaz respiratoires - crédits : Encyclopædia Universalis France — Composition des gaz respiratoires

Encyclopædia Universalis France

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Autres références

ACIDO-BASIQUE ÉQUILIBRE
- Écrit par Pierre KAMOUN
- 2 955 mots
- 1 média
Le poumon, en excrétant par les voies respiratoires du gaz carbonique, modifie la pCO₂du sang artériel.
AMPHIBIENS ou BATRACIENS
- Écrit par Pierre CLAIRAMBAULT, Philippe JANVIER, Jean-Claude RAGE
- 6 177 mots
- 19 médias
Chezles Amphibiens adultes, il est de type pulmonaire. Mais la présence d'une paire de poumons chez ces animaux a une importance qui est plutôt d'ordre anatomique et phylogénétique que d'ordre fonctionnel. En effet, les larves possèdent toutes une respiration branchiale et certains Urodèles conservent...
ANOURES
- Écrit par Pierre CLAIRAMBAULT, Philippe JANVIER
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Respiration. Les échanges respiratoires se font à trois niveaux : peau, cavité bucco-pharyngée et poumons. L'importance de la respiration bucco-pharyngée chez les Anoures est discutée.
ARACHNIDES
- Écrit par Christine ROLLARD
- 3 671 mots
- 12 médias
L’abdomen contient le cœur, les organes respiratoires, excréteurs, digestifs, reproducteurs, et différents types de glandes. La respiration est trachéenne chez les acariens, pseudoscorpions, opilions, solifuges et ricinules. Les trachées correspondent à des invaginations plus ou moins complexes du tégument...
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