Le Système respiratoire (2)

I.1.a. Ventilation

2 techniques pour maintenir un gradient è coût énergétique

        nage permanente è pas de système de ventilation è économie d’énergie pour la locomotion

Exemple : requin

        système de pompage qui permet au poisson de rester statique

 

I.1.b.                        Mécanisme de ventilation

Il faut que l’eau circule pour générer un gradient de pression

è Des contractions musculaires vont permettre l’écoulement par diffusion de l’eau ou des gaz

è Contraction musculaire :

        agrandit la cavité è la pression diminue

        réduit la cavité è la pression augmente

L’eau rentre dans la cavité buccale, grâce aux muscles le poisson abaisse son plancher buccal è diminution de pression è gradient è l’eau est aspirée dans la bouche puis passe au niveau de l’opercule

Puis lorsqu’il referme la bouche il comprime l’opercule.

è Système continu

 

I.2.  Poumons

Chez les actinistiens, brachyoptérigiens, dipneustes

 

 

II.                    Respiration en milieu terrestre

 

II.1.                      Respiration cutanée :

Problème : la peau doit être humide en permanence

è dépend de la taille

è chez les vertébrés en association avec un système pulmonaire

 

II.2.                    Respiration trachéenne

Chez les arthropodes

è Stigmates avec un réseau de trachéoles qui vont aller de ramifications en ramifications jusqu’au tissus

Il n’y a pas de système de transport car l’O2 arrive directement aux cellules et passent à travers la membrane par diffusion simple.

Les échanges sont très rapides car l’insecte se trouve dans un milieu gazeux.

Problème : ce système limite la taille de l’animal

 

II.3.                    Respiration pulmonaire

 

II.3.a.                 Chez les invertébrés

Il n’y a pas de système de ventilation qui va acheminer l’air è limite de taille

L’air passe par simple diffusion simple

Chez les araignées è poumon simple

 

II.3.b.                 Chez les vertébrés

Présence nécessaire d’un système de ventilation

        Chez la grenouille, c’est le même principe que le poisson : il faut générer un gradient de pression :

Abaissement du plancher buccal è augmentation du volume de la cavité buccale è pression diminue par rapport à l’air atmosphérique è air rentre passivement

L’air ressort par diffusion passive

        Chez les oiseaux (qui sont à part par rapport à l’évolution du système respiratoire)

èVentilation avec 2 poumons + sacs aériens (8 ou 9)

Les échanges se font qu’au niveau des poumons qui sont en forme de tube chez les oiseaux. Les échanges sont permanents ce qui leur permet de vivre à de fortes pressions.

 

Mécanismes :

L’air arrive par dilatation des sacs aériens grâce aux muscles è gradient

Il sui un parcours qui traverse les poumons dans une seule direction (que les oiseaux inspirent ou expirent).

Au lieu de comporter des alvéoles, qui sont des cul-de-sac, les poumons des oiseaux comportent des parabronches, qui permettent les échanges gazeux.

 

  

        Chez les mammifères :

2 poumons plus évolués au niveau de la surface d’échange que les amphibiens è alvéoles

1 trachée + 2 bronches + bronchioles en ramifications successives (23 niveaux)

Les échanges se font uniquement au niveau des alvéoles.

 

Les 2 poumons ne sont pas en communication et ils sont entourés de la plèvre qui fait qu’ils sont en relation avec la cage thoracique.

C’est la cage thoracique dont on fait varier le volume è les poumons suivent le mouvement è dilatation

Si la pression à l’intérieur de la plèvre est supérieur à la pression intrapulmonaire ça force le poumon a rester dilaté

 

III.              Physiologie de la respiration chez les mammifères

 

III.1.                La ventilation

III.1.a.              Mécanismes de la ventilation

        Inspiration :

è contraction diaphragme et muscles intercostaux

è augmentation volume de la cavité thoracique

è comme les poumons adhèrent fermement aux parois du thorax (conséquence de la tension superficielle du liquide pleural situé entre les 2 feuillets de la plèvre), ils s’étirent pour s’adapter aux nouvelles dimensions du thorax

è diminution de la pression intrapulmonaire

è aspiration de l’air dans les poumons jusqu’à ce que la pression intrapulmonaire soit égale à la pression atmosphérique

        Expiration

 

= processus passif qui repose sur l’élasticité des poumons

è la cage thoracique s’abaisse et les poumons se rétractent

è diminution du volume intrapulmonaire

è pression intrapulmonaire augmente

è écoulement des gaz hors des poumons (jusqu’à ce que la pression soit égale à la pression atmosphérique)

 

Une respiration forcée implique les muscles du cou et d’autres types de muscles pour augmenter encore plus le volume de la cage thoracique (gradient + fort è entrée d’air + massive)

 

III.1.b.              Forces à vaincre à l’inspiration

        force de rétraction élastique

compliance : modification du volume par unité de modification de la pression = pente

 

 


Plus la pente est forte è + compliance è + force de rétraction est faible

Pour une même pression on a un volume plus grand donc une force de rétraction faible

è La force de rétraction doit être ni trop forte ni trop faible

 

        tension superficielle

 

 Il ne faut pas la même pression pour avoir un même volume de liquide et de gaz

La résistance plus forte s’il y a une interface gaz / liquide

è phénomène d’attraction de molécule à molécule ou d’atome à atome

= force superficielle de contraction d’un liquide à laquelle la surface air/liquide tend à être la plus réduite possible

è la tension est plus forte à la périphérie de l’alvéole

 

Surfactant permet de dissoudre les gaz

è contient les tensio-actifs qui permet de vaincre la tension superficielle

 

        résistance à l’écoulement

 

loi de Poiseuille

 

 

 

 

 

Q-débit