Les systèmes respiratoires

1. Les systèmes respiratoires SBI3U

2. Revue • La ventilation et la respiration • Les 5 systèmes respiratoires: • La diffusion • La respiration par la peau • Les branchies • Le système trachéen • Les poumons

3. 1. La diffusion

4. 2. La respiration cutanée • échange direct d’oxygène et de dioxyde de carbone entre l’organisme et le milieu • Complète généralement la respiration branchiale ou pulmonaire • Désavantage: diffusion des produits toxiques

5. Suite…

6. Branchies • Pour des besoins en O 2 équivalents à ceux d'un animal terrestre, un poisson devra brasser 35 fois plus d'eau à travers ses branchies que son homologue de l'air dans ses poumons. • La respiration d'un poisson représente 30% de ses dépenses énergétiques. Certains poissons utilisent leur déplacement pour créer le mouvement d'eau dont ils ont besoin.

7. Suite…

8. Approfondissement • 4/5 ou 80% de l'O2 dissous dans l'eau peut être extrait par la branchie.

9. 4. Système trachéen

10. Suite…

11. 5. Les poumons • 1 : Trachée2 : Veine pulmonaire3 : Artère pulmonaire4 : Conduit alvéolaire5 : Alvéole6 7 : Bronchioles8 : Bronche primaire9 : Bronche secondaire10 : Bronche tertiaire11 : Larynx

12. Ventilation des poumons

13. Échange gazeux

14. L’échange gazeux est un ex. d’interdépendance entre le système respiratoire et le système circulatoire • Les quatre étapes de la respiration et les échanges gazeux: • La ventilation pulmonaire (l’inspiration et l’expiration) • La respiration externe: Les échanges gazeux entre l’air des poumons et le sang • La respiration interne: Les échanges gazeux entre le sang et les cellules du corps • La respiration cellulaire: la série de réactions chimiques qui débute avec le glucose et l’oxygène (réactifs) et produit l’eau et le dioxyde de carbone (produits)

15. Les 2 conditions de la respiration pour tous les organismes • La surface sur laquelle il y a des échanges gazeux avec l’environnement (la surface respiratoire) doit être assez grande. • La respiration doit avoir lieu dans un environnement humide pour permettre que l’oxygène et le dioxyde de carbone se dissolvent dans l’eau.

16. À ton tour! • Décris le deux phases de la ventilation pulmonaire. • Qu’est-ce que la respiration cellulaire? • Quels sont les deux facteurs essentiels à la respiration?

17. Suite… • Quels sont les quatre types de surface respiratoire pour les échanges chez les animaux? • Selon toi, qu’arriverait-il si les branchies des poissons étaient composées d’un tissu très épais au lieu d’un tissu très mince?

18. Le spirogramme et les volumes respiratoires

19. Le vocabulaire • Volume courant: le volume d’air qui est inspiré et expiré durant une respiration normale quand le corps est au repos (500ml). • Volume de réserve inspiratoire: volume d’air additionnel qui peut être aspiré dans les poumons en plus qu’une inspiration régulière ou courante (3,1 L). • Volume de réserve expiratoire: même mais en plus d’une expiration courante (1,2 L) • Capacité vitale: capacité totale, donc le volume courant + le volume de réserve inspiratoire et expiratoire (4,2 L) • Volume résiduel: la quantité de gaz qui reste dans les poumons et les voies respiratoires même après une expiration complète (1,2 L).

20. Le système respiratoire et la régulation de la ventilation face aux stimuli externe. • Selon Per-Olof Åstrand, Kaare Rodahl (1994); • <<Lors du travail modéré, l’augmentation de la ventilation est directement fonction de la puissance de l’exercice et cette augmentation est plus importante lorsque le travail devient très intense. Les mécanismes qui interviennent pour déterminer cette augmentation de la ventilation sont inconnus. Les modifications relativement faibles de PO2, de PCO2 et de la concentration en ions H+ du sang artériel sont insuffisantes pour expliquer l’augmentation de la ventilation. Il est proposé une hypothèse suivant laquelle le travail musculaire par lui-même, sous l’action des influx nerveux provenant du SNC, stimule l’activité des motoneurones gamma et alpha des muscles respiratoires par la mise en jeu de réflexes à centre spinal et supraspinal, et détermine ainsi, de façon très étroitement coordonnée, une augmentation de la fréquence et de l’amplitude des mouvements respiratoires tout en adaptant le rythme de ces mouvements à celui de l’exercice musculaire lui-même. >>

21. Régulation de la respirationhttp://www.colvir.net/prof/chantal.proulx/Theorie/resp-animaux.html#regulation • Centres nerveux : On trouve dans le bulbe rachidien deux centres respiratoires. Tout d'abord, le groupe respiratoire dorsal (GRD) a une activité cyclique qui produit 12 à 18 respirations par minute. Il stimule les muscles intercostaux et le diaphragme. Ensuite, le groupe respiratoire ventral (GRV) contient des neurones inspiratoires et expiratoires. Peut-être intervient-il seulement lors de l'expiration forcée. Notez que des doses excessives de somnifères, de morphine et d'alcool inhibent le GRD. Le centre pneumotaxique se trouve dans le pont de Varole. Il limite l'inspiration et facilite la transition entre l'inspiration et l'expiration. Il contrôle donc les centres du bulbe rachidien.

22. Réflexe de distension pulmonaire : Des mécanorécepteurs situés dans les parois des bronches et des bronchioles perçoivent leur distension et inhibent les centres respiratoires du bulbe rachidien. Ce réflexe prévient ainsi la distension excessive des poumons. • Hypothalamus: L'hypothalamus peut stimuler ou inhiber la respiration. Par exemple, des émotions fortes, la douleur, la colère ou les variations de température corporelle font varier la fréquence et l'amplitude de la respiration.

23. Facteurs chimiques: Les variations de la concentration de CO2, d'O2 et du pH du sang sont autant de facteurs pouvant modifier le rythme et l'amplitude respiratoires. Le plus puissant de ces facteurs est la pression partielle de CO2 (PCO2) dans le sang. Son augmentation stimule les centres du bulbe qui stimulent à leur tour les muscles respiratoires. Il s'en suit une augmentation de la ventilation qui entraîne une diminution de la PCO2 pour la ramener à la normale. La pression partielle de l'oxygène (PO2) dans le sang se situe normalement autour de 104 mm Hg. Elle stimule la respiration seulement si elle descend en deçà de 60 mm Hg. Tant que la PO2 est égale ou supérieure à 60 mm Hg, l'hémoglobine est saturée à 75%. Les variations du pH artériel modifient la respiration même si les PO2 et PCO2 sont normales. L'augmentation de la PCO2 sanguine de même que l'accumulation d'acides dans le sang font diminuer le pH artériel. Cette diminution stimule les centres respiratoires et entraîne l'augmentation de la ventilation.

24. Maladies (anomalies) reliées au sys. respiratoire • Asthme: du latin asthma signifiant « respiration difficile » • une maladie du système respiratoire touchant les voies aériennes supérieurs et notamment les deux bronches.

25. L’asthme • La maladie s'explique par trois mécanismes caractéristiques : • une inflammation avec œdème de l'épithélium bronchique  ; • une bronchoconstriction  ; • une hyper-activité bronchique (chronique ou non) se manifestant par une sécrétion accrue de mucus, notamment due à un remodelage des voies respiratoires supérieures.

26. Suite…

27. Causes de détresse respiratoire • insuffisance d'oxygène dans l'air inspiré: altitude, feu, confinement dans un local non ventilé.

28. Suite… • insuffisance du débit d'air respiré: crise d'asthme grave, traumatisme thoracique, obstruction des voies aériennes, accident vasculaire cérébral, overdose.

29. perturbation des échanges gazeux alvéolaires: infection pulmonaire, noyade, oedème du poumon, inhalation de produits suffocants

30. atteinte de la fonction circulatoire: hémorragie grave, arrêt cardio-respiratoire, collapsus, intoxication par le monoxyde de carbone

31. Questions de discussions • En hiver, l’air est souvent froid et sec. En quoi l’air acheminé aux poumons peut-il être différent si on respire par la bouche plutôt que par le nez lorsqu’on se promène par une froide journée d’hiver?

32. Suite… • Les adeptes de certaines formes d’exercices affirment que des techniques de respiration peuvent chasser le stress et améliorer le bien-être physique et émotionnel. Par exemple, en yoga, on recommande d’inspirer normalement et d’expirer profondément, puis d’inspiré profondément et d’expirer normalement. Quel sera, selon toi, l’effet d’un tel exercice de respiration sur le corps après quelques minutes?

33. Suite… • Comment peut-on calculer le volume total de ses poumons? • La victime d’un accident de voiture s’est blessée à la poitrine et se retrouve avec un poumon affaissé. Pourquoi faut-il retirer l’air de la cavité thoracique pour aider le poumon à se gonfler?

34. Passer à l’action • Lecture de la section 11.1 et 11.2