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3.1 - Le système
respiratoire humain
SBI 3U
Dominic Décoeur
Activité
 Compte
le nombre de respiration en
1 minute.
 Quel
est ton résultat?
 D’après
 Est-ce
toi, est-ce élevé?
un résultat fiable?
Résultats

La fréquence respiratoire (en 1 minute)
habituelle pour :
 un
nouveau-né : environ 50
 un nourrisson : environ 40
 un enfant : 20 à 30
 un adulte : 12 à 15


Pour l’adolescent et l’adulte, lors d’activité
intense, la respiration peut atteindre 24
fois/minute.
Certaines personnes, dont les sportifs
entrainés, peuvent avoir une respiration
au repos plus lente.
Les organes du système
respiratoire
 Nez
 Fosses
nasales
 Pharynx
 Larynx
 Trachée
 Poumons (bronches, bronchioles,
alvéoles)
CARACTÉRISTIQUES GÉNÉRALES
Anatomie
Le nez




Fait de replis appelés cornets qui
réchauffent, humidifient et nettoient l’air
inspiré de ses impuretés.
Les cornets sont des replis des os nasales
qui ont à leur surface l’épithélium olfactif
qui assure l’odorat.
Poils à l’entrée filtre les poussières les plus
grosses.
Les septum (os) sépare les deux narines.
Le pharynx




Passage commun à l’air et les aliments.
Le pharynx termine la glotte, plus grande
chez l’homme.
Autour de la glotte, les cordes vocales
permettent la parole.
L’épiglotte joue le rôle de trappe lors de la
déglutition.
Le larynx
 Forme
la pomme d’Adam.
 Organe
à paroi cartilagineuse.
 Fonctions
 fournir
:
un passage à l’air
 contient les cordes vocales
Organes de la phonation
 Le
larynx est l’organe de la phonation.
 Fait
de 2 pièces principales
cartilagineuses :
cartilage
thyroïdien
cartilage cricoïdien
 Lorsque
la glotte varie de forme, elle
produit différents sons.
Le larynx
Les cartilages thyroïdien et cricoïdien forment le larynx. Chez
l’homme, le cartilage thyroïdien est plus volumineux.
Les cordes vocales
Les cordes vocales sont attachées aux pièces cartilagineuses et
l’espace entre elle se nomme la glotte. Derrière la glotte se trouve
la trachée.
La trachée



Tube cylindrique relie le larynx aux
bronches.
Succession d’anneaux de cartilage qui
donne à l’organe une semi-rigidité tenant
le passage libre et ouvert pour l’air.
Paroi interne fait d’une muqueuse de
cellules caliciformes sécrétrices de mucus
et portant des cils qui battent vers le haut
pour expulser les bactéries.
Dans la trachée : la présence de cils
La présence continuelle des cils propulse la poussière et les
bactéries vers le nez et la gorge. De là, elles sont expulsées
aux moyens de la toux ou de l’éternuement.
Dans certains cas, les cellules sont ciliées :
Cellules responsables du déplacement du mucus dans les
voies respiratoires. Cet épithélium recouvre les voies
respiratoires.
Certaines cellules de cet épithélium cylindrique simple sécrètent un
liquide visqueux, le mucus. Ce mucus piège la plupart des poussières
et bactéries qui risqueraient d'atteindre les fragiles alvéoles
pulmonaires. Le mouvement des cils des cellules remonte
constamment le mucus vers la gorge où il est avalé (ou craché par
terre pour les plus malpropres!).
La fumée de cigarette paralyse progressivement les cils de ces cellules.
Les fumeurs doivent donc tousser pour réussir à évacuer le mucus de
leurs voies respiratoires. À la longue, la fumée de cigarette irrite les
voies respiratoires qui réagissent à cette irritation en sécrétant de plus
en plus de mucus de plus en plus difficile à évacuer.
Les poumons

La trachée se divise en bronches qui se
ramifient en bronchioles qui mènent aux sacs
alvéolaires et ensuite aux alvéoles (environ 3
000 000).

Les poumons se divisent en lobes (3 lobes
pour le droit et 2 lobes pour le gauche).

Chaque poumon est couvert de deux
membranes :


membrane (plèvre) viscérale; qui est interne (fixé contre le
poumon)
membrane (plèvre) pariétale; qui est externe (fixé contre
la paroi de la cage thoracique)
Trachée  2 bronches  bronchioles
Poumon droit :
Poumon gauche :
3 lobes
2 lobes
Les deux différentes membranes des poumons
Plèvre
pariétale
Plèvre
viscérale
Diaphragme
Les poumons
 Entre
les deux membranes, il y a
la cavité pleurale contenant un
liquide séreux.
 La
plèvre est très flexible; ainsi,
les poumons peuvent se dilater et
se contracter lors de l’inspiration
et de l’expiration.
Bronchioles se
terminent par des sacs
alvéolaires
Surface totale ~ terrain
de tennis
Échange Gazeux




C’est l’échange de l’oxygène (O2) et du dioxyde
de carbone (CO2) dans les alvéoles.
L’air contient un niveau d’O2 plus élevé dans l’air
que l’on inspire que dans l’air que l’on expire (ou
rejette). Le CO2 est en plus grande quantité dans
le sang que dans l’air inspiré.
Le CO2 du sang se rend aux alvéoles pulmonaires
pour ensuite être expiré.
L’O2 de l'air (alvéoles) entre dans le sang et se
rend aux cellules corporelles par la circulation
sanguine.
Échange Gazeux

Lors de l'inspiration, nous absorbons :
 20,94%
d'oxygène;
 0,04% de gaz carbonique;
 79,02% d'azote;
 et autres gaz en faibles concentrations.

Lors de l'expiration, nous rejetons :
 16,49%
d'oxygène;
 4,49% de gaz carbonique;
 79,02% d'azote;
 et autres gaz en faibles concentrations.
O2
CO2
Animation
 Du
système respiratoire à l’alvéole
http://www.biologieenflash.net/som
maire.html
Connais-tu les parties du
système respiratoire?
 Complétez
le schéma suivant :
http://biologienet.free.fr/ex.repira.ht
m
Animation
 Les
poumons : un résumé de son
fonctionnement
http://video.vulgarismedical.com/index.php/2008/03/21/
52-les-poumons
Animation

L’asthme
http://www.doctissimo.fr/html/sante
/mag_2002/sem01/mag0510/sa_49
40_mecanisme_asthme.htm
La mécanique de la ventilation

Inspiration
 entrée
de l’air
 processus actif opéré par les muscles
 les muscles intercostaux remontent et le diaphragme
s’abaisse pour augmenter le volume de la cage
thoracique
 les poumons se dilatent et l’air y pénètre

Expiration
 sortie
de l’air
 relâchement des muscles
 la cage thoracique s’abaisse et le diaphragme se
relâche et se soulève
 les poumons se contractent et l’air en sort
Les muscles impliqués dans la respiration
La mécanique associée à l’inspiration et l’expiration
Inspiration
active
Expiration
passive
Radiographies des poumons d’un humain au cours d’un
cycle respiratoire
Contrôle nerveux
Centre de contrôle nerveux de la
respiration dans le tronc cérébral
(bulbe rachidien).
Hausse de CO2 ou baisse
de O2 dans le sang
Augmentation de la
fréquence respiratoire
Son fonctionnement




L’activité physique intensifie la respiration
cellulaire et la production de CO2 dans les cellules
musculaires.
Le CO2 entre alors dans la circulation sanguine.
Après l’échange gazeux dans les alvéoles, le CO2
qui reste dans le sang parvient jusqu’au coeur,
puis jusqu’au bulbe rachidien.
De là, le bulbe rachidien envoie des influx
nerveux au diaphragme et aux muscles
intercostaux afin d’accélérer leurs mouvements.
L’hyperventilation



L’hyperventilation est une fréquence ventilatoire et un
volume courant qui permet d’augmenter le débit
ventilatoire.
En effet, l'hyperventilation réduit le taux de CO2 contenu
dans notre corps et permet ainsi d'augmenter le temps
pendant lequel nous pouvons retenir notre souffle sans trop
de désagrément.
La personne en hyperventilation élimine plus de gaz
carbonique, le CO2, que son corps n'en produit. Une
certaine quantité de CO2 doit être présente dans le sang.
Lorsque le gaz carbonique diminue trop, lorsqu'il tombe
sous le seuil critique, cela provoque la contraction des
artères. Les artères étant plus petites, le sang circule alors
plus difficilement et les cellules ne bénéficient pas d'une
bonne perfusion. Donc l'hyperventilation ne produit pas
trop d'oxygène (la saturation est généralement bonne)
mais occasionne une diminution du taux de gaz carbonique
présent dans le sang.
Source : http://www.casm.info/_doc/syncope.pdf
La performance respiratoire
 Facteurs
influençant la performance
respiratoire






Capacité pulmonaire
Force des muscles
L’énergie disponible
Les médicaments
État nutritionnel
Situation métabolique
Capacité pulmonaire
 La
capacité de nos poumons
augmente jusqu’à la vie adulte et
diminue à la vieillesse.
 Les
hommes ont une plus grande
capacité pulmonaire que les femmes
(environ le double). La raison est
simple : ils ont une plus grande
taille.
Capacité pulmonaire





Volume courant (VC) : le volume d’air inspiré et expiré lors
d’une respiration normale.
Volume de réserve inspiratoire (CVI) : le volume d’air qui
peut être inspiré en plus du volume courant.
(VRI + VC)
Volume de réserve expiratoire (VRE) : le volume d’air qui
peut être expiré en plus du volume courant.
(VRE + VC)
Capacité vitale (CV) : le volume total de gaz échangeable.
(VC + VRI + VRE)
Volume résiduel (VR) : la quantité de gaz qui demeure dans
les poumons et les voies respiratoires après une expiration
complète.
Volume d’air contenu dans les poumons (mL)
Temps
Ce diagramme, appelé « spirogramme », représente
la quantité maximale d’air échangeable pendant une
respiration, c’est-à-dire la capacité vitale
L’effet de l’altitude
Chez l’homme les effets de
l’altitude sont
principalement dus à la
diminution de la pression
partielle en oxygène dans
l’air inspiré, et à la baisse
de température.
En terme simple, on dit
qu’il y a anoxie :
basse concentration
d’oxygène dans le
sang.
L’effet de l’altitude


Lorsque l’altitude augmente, la pression
atmosphérique diminue, comme la pression de la
cage thoracique peut devenir supérieure en tout
temps à la pression externe, l’air ne peut plus
être inhalé.
Les gens vivant à hautes altitudes se sont
adaptés de deux façons :
 plus
grande cage thoracique
 plus grand nombre de globules rouges

Au niveau de la mer, le taux d’hématocrite d’un
humain est de 45%. À 5000m d'altitude, il peut
atteindre 60%.
L’effet chez l’organisme

Réponse à court terme (quelques jours)




Réponses à long terme (à partir d’environ 3
semaines)


Hyperventilation : augmentation de la fréquence
respiratoire
Tachycardie : augmentation de la fréquence cardiaque
Diurèse plasmatique : éliminer une partie du plasma
sanguin. Le plasma est destiné à transporter les cellules
sanguines.
Augmentation importante du nombre de globules rouges
La Consommation maximale d’oxygène
(également nommée VO2 max) baisse en fonction
de l’altitude, ainsi, à 0m (au niveau de la mer),
l’homme est à 100% de ces possibilités, alors
qu’à 4 810m (sommet du Mt blanc) il ne peut en
disposer que de 70% et seulement 20% à
8 848m (sommet de l'Everest).
Chez les athlètes
L'effet « augmentation de la
quantité de globules rouges » est
particulièrement recherché par
certains sportifs, c'est la raison
majeure de l'organisation de stage
en altitude, parfois à plus de
3 000m; toutefois cette polyglobulie
peut entraîner, en certains cas un
excès de globules rouges, la
formation de caillots sanguins peut
alors obstruer les veines et
entraîner la mort.
Narcose à l’azote (ou ivresse des profondeurs)
N.B. L'azote, à forte dose dans le
sang, provoque des troubles nerveux
appelés ivresse des profondeurs.
Si le plongeur remonte à la
surface trop rapidement, des
bulles se forment aux
articulations et parfois des
dommages au cerveau.
L'air délivré aux
poumons par le
détendeur a la même
pression que celle de
l'eau.
Intoxication par le CO
Le monoxyde de carbone
(CO) est produit lors de
combustion incomplète
Les globules rouges ont 200
fois plus d’affinité pour lui que
pour l’oxygène.
Une anoxie (manque d’oxygène au
cerveau) de 5 minutes entraîne des
dégâts permanents ou la mort.
Le traitement consiste à administrer
de l’oxygène pur, mais le
rétablissement est lent, car le sang
ne se débarasse que graduellement
du CO.
Pourquoi le bébé pleure-t-il à sa
naissance?



Lorsque le bébé vient au monde, ses poumons ne
se sont jamais rempli d'air auparavant. Ils sont
complètement repliés sur eux-même, un peu
comme un sac poubelle lorsqu'on vient de le
détacher du rouleau.
Lorsque le bébé prend la première inspiration de
sa vie, ses poumons se déplient pour la première
fois, et c'est très douloureux, ce pourquoi il arrive
qu'il pleure.
Il faut toutefois noter que pas
tous les bébés ne pleurent à sa
naissance.
La cigarette




Paralyse temporairement les cils de la trachée et les
empêche d’expulser les particules étrangères.
Même les gens qui ne fument pas beaucoup ont
tendance à tousser et à ronfler plus que les gens qui
ne fument pas du tout.
La concentration de monoxyde de carbone dans la
fumée de cigarette est 1000 fois la concentration
reconnue comme nocive.
Ceci veut dire que les fumeurs
souffrent constamment d’une
légère intoxication par le monoxyde
de carbone.
La cigarette




4 000 substances chimiques présentes dans la
fumée de cigarette.
Plus de 40 de ces substances sont cancérogènes
chez l’être humain.
Les personnes qui fument un paquet de
cigarettes par jour absorbent plus de 250 ml de
goudron par année.
Cette substance recouvre les poumons d’une
matière noirâtre et collante et constitue un
facteur important du cancer du poumon.
La cigarette et le sport


Le tabagisme nuit à la forme physique des
jeunes, autant sur le plan des
performances qu'au niveau de l'endurance
même chez les fumeurs qui s'entraînent
pour des compétitions d'athlétisme.
Les jeunes adultes fumeurs ont un rythme
cardiaque (au repos) de deux ou trois
battements plus élevé que les nonfumeurs. Il peut constater une
accélération du pouls au repos après avoir
fumé 2 cigarettes.
L’autopsie d’un meurtrier
Substances cancérogènes connues
Une comparaison intéressante…
Poumons normaux
Poumons d’un fumeur
Quiz
À
faire avec les élèves
http://www.cegep-septiles.qc.ca/suzannebanville/bio401.ht
ml
Devoirs
 p.
259
(4)
 p.
267
(1, 2)

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tp://www.futurasciences.com/comprendre/d/images/tabac
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