Anatomie et physiologie de la respiration

Développement historique des principes de la physiologie respiratoire

Six notions principales dominent la physiologie respiratoire des vertébrés supérieurs, les mammifères et les oiseaux [2]. Certaines de ces notions valent pour tous les animaux.

Première notion :
Cette notion est certainement très ancienne. Mais est-ce le mouvement thoracique qui est indispensable à la vie, ou bien la ventilation d’air qui résulte de ces mouvements ? A.Vésale, en 1543, observe que l’ouverture du thorax et le collapsus des poumons n’entrainent pas la mort si les mouvements pulmonaires sont perpétués rythmiquement à l’aide d’une pompe; à cette époque, on conclut de cette observation que les mouvements des poumons étaient en eux-mêmes nécessaires à l’entretien de la vie.

R.Hooke(1667) montra en répétant l’expérience de A.Vésale que si, le thorax une fois ouvert, les poumons sont percés et qu’un courant d’air est poussé à travers la trachée et s’échappe par les orifices artificiels pratiqués à la surface des poumons, la vie est maintenue, les mouvements thoraco-pulmonaires ne sont indispensable à la vie que parce qu’ils assurent un certain renouvellement de l’air dans les poumons. La notion selon laquelle les mouvements thoraciques résultent de l’action des forces développées périodiquement par les muscles sur une enceinte déformable est une acquisition des physiologistes du XVIIIème siècle, en particulier de A.Haller (1747) et de Hamberger (1749). La ventilation pulmonaire est indispensable à l’entretien de la vie.

Deuxième notion :
a)l’organisme consomme de l’oxygène et produit du dioxyde de carbone autrement dit la composition du gaz expiré et différente de celle du gaz inspiré ; le gaz expiré contient moins d’oxygène et plus de dioxyde de carbone que l’air ambiant inspiré. Par conséquent, au cours du phénomène de la respiration, les changements de composition du gaz expiré sont analogues à ceux qui surviennent au cours de la combustion des corps inanimés. L’organisme est ainsi le siège d’un phénomène analogue à la combustion des corps inanimés ; cette combustion dans l’organisme de sa propre substance est à l’origine de la chaleur animale.

Aristote (IVème siècle A V. J.-C.) pensait que le but de la respiration était de refroidir le sang ; certes, tel n’est pas le rôle essentiel de la respiration, bien que la tachypnée thermique observée chez certains animaux corresponde précisément au concept d’Aristote.

Galien, cinq siècles plus tard, affirmait que l’organisme retirait de l’air inspiré un principe avec lequel étaient formés les « esprits vitaux », et rejeté avec l’air expiré des « vapeurs fuligineuses ». Quant à l’origine de la chaleur animale, Descartes l’attribuait à une fermentation et Stephen Hales (1733) au frottement du sang sur les parois des vaisseaux.
b) la chaleur animale provient de l’oxydation des substances organiques Lavoisier pensait que dans la respiration l’Oxygène réagissait chimiquement avec le carbone et l’hydrogène.
c) L’Azote n’est pas à proprement parler un gaz respiratoire : La seule action de l’Azote atmosphérique est de limiter le pourcentage et la pression partielle de l’oxygène ; en 1777 Lavoisier écrit : « La respiration n’a d’action que sur la portion d’air pur, d’air éminemment respirable, contenu dans l’air de l’atmosphère ; que le surplus, c’est-à -dire la partie méphitique, est un milieu purement passif, qui entre dans le poumon et en ressort à peu prés comme il y était entré, c’est- à-dire sans changement et sans altération. » L’air éminemment respirable est l’Oxygène et la partie méphitique est l’Azote.

Troisième notion :
Le siège des oxydations se trouve dans les cellules ; la circulation du sang assure le transport de l’oxygène et du dioxyde de carbone entre les poumons et les tissus, le sang ayant la propriété de fixer et de libérer rapidement de grandes quantités de ces gaz.

Quatrième notion :
Les échanges gazeux sont augmentés par la digestion, par l’exercice musculaire et par la lutte contre le froid et contre la chaleur (Lavoisier et Seguin en1789). Dans la même publication, Lavoisier et Seguin montrent que la consommation d’Oxygène augmente par le froid, ainsi qu’au cours de la digestion.

Cinquième notion :
On sait que la combustion d’un morceau de charbon, par exemple, est d’autant plus vive que la pression d’oxygène est plus élevée. Pour l’organisme il en est tout autrement : le changement de la pression d’Oxygène de l’air ambiant tout au moins dans un large intervalle de variations, ne modifie pas l’intensité du métabolisme énergétique.

Sixième notion :
Le régime de fonctionnement des appareils ventilatoire et circulatoire est réglé en fonction des besoins d’échanges gazeux de l’organisme. Il ressort des notions précédentes que les régimes ventilatoire et circulatoire changent lorsque varie l’intensité du métabolisme énergétique. En effet, toute variation de la dépense énergétique comporte en définitive une variation de la consommation de l’Oxygène et de la production du Dioxyde de carbone, donc une variation de même valeur des échanges : D’une part entre les poumons et les tissus, fonction assurée par la circulation du sang ; d’autre part entre le milieu ambiant et les espaces alvéolaires.

La respiration

La respiration est l’ensemble des phénomènes qui permettent l’absorption de l’oxygène et le rejet du gaz carbonique et de l’eau par les organismes vivants [1]. Seuls les êtres unicellulaires peuvent respirer directement dans le milieu où ils vivent. Tous les êtres supérieurs dotés d’un ensemble d’organes -l’appareil respiratoire – permettant les prélèvements de l’oxygène de l’air et son transport vers les tissus, et l’évacuation du gaz carbonique des tissus vers l’extérieure par l’intermédiaire du sang. On étudie, d’une part, les phénomènes d’absorption et de transport des gaz (fonction respiratoire) et, d’autre part, l’utilisation de ces gaz par les tissus (respiration cellulaire).

L’appareil respiratoire

Les milliards de cellules qui composent notre organisme ont besoin d’un apport continu d’Oxygène pour fonctionner correctement. Plus les cellules travaillent, plus elles libèrent du gaz carbonique, ce dernier nocif pour l’organisme doit être évacué le plus rapidement possible. Le rôle de l’appareil respiratoire est de fournir l’Oxygène nécessaire à la bonne marche de l’organisme et de le débarrasser du gaz carbonique en excès .

Ce rôle est subordonné au bon fonctionnement de quatre processus :
➤ La ventilation pulmonaire : l’air doit circuler dans les poumons pour renouveler les gaz contenus dans les alvéoles pulmonaires ;
➤ La respiration externe : il doit y avoir un échange régulier entre le sang et les alvéoles (diffusion de l’Oxygène vers le sang et diffusion du gaz carbonique dans les alvéoles).
➤ Le transport des gaz respiratoire : l’Oxygène doit être transporté aux cellules et le gaz carbonique doit être transporté aux alvéoles. Cette fonction est assurée par le sang à l’intérieur de l’appareil cardiovasculaire ;
➤ La respiration interne : il doit y avoir un échange gazeux régulier entre le sang des capillaires systémiques et les cellules. L’appareil respiratoire comprend plusieurs structures distinctes :
✦ Les voies aériennes supérieures
✦ L’arbre bronchique
✦ Les poumons et la plèvre
✦ Les muscles inspiratoires .

Les voies aériennes supérieures (nez, pharynx, larynx, trachée)

Le nez et les fosses nasales :
Le nez, est la seule partie visible de l’appareil respiratoire. Il assure plusieurs fonctions :
✦ Il réchauffe, humidifié l’air inspiré ;
✦ Il filtre l’air inspiré et le débarrasse des corps étrangers ;
✦ Il reçoit les stimuli olfactifs (odorat) ;
✦ Il forme une caisse de résonance qui participe à la phonation.

Les fosses nasales sont deux cavités, creusées dans le massif facial s’ouvrant en avant par les narines et en arrière par les choanes qui débouchent sur le pharynx. A l’intérieur des fosses nasales on trouve des cavités pneumatiques, les sinus, avec qui elles communiquent. Le rôle des sinus est de réchauffer et d’humidifier l’air inspiré .

Le pharynx

C’est un carrefour aérodigestif qui met en communication les fosses nasales, la bouche, le larynx et l’œsophage. Communément appelé gorge, le pharynx comprend trois parties :
✦ Le nasopharynx situé à l’arrière des cavités nasales, ne reçoit que de l’air ;
✦ L’oropharynx situé à l’arrière de la cavité orale, il s’étend du palais mou à l’épiglotte. De par sa position, il est traversé à la fois par l’air et par les aliments ; Le laryngopharynx est situé juste à l’arrière de l’épiglotte et il s’étend jusqu’au larynx où les voies ariennes et digestives divergent. Comme l’oropharynx, il est traversé par l’air et par les aliments du bol alimentaire qui descendent dans l’œsophage. Lors de la déglutition, ce sont les aliments qui ont la priorité sur l’air inspiré. Pour éviter le passage des aliments dans le larynx (fausses routes), ce dernier est obturé par l’épiglotte.

Le larynx

Les trois fonctions du larynx est d’assurer le lien aérien entre le pharynx et la trachée, de diriger la nourriture vers l’œsophage lors de la déglutition(en fermant l’épiglotte) et de participer à la phonation. Le larynx est formé de cartilages assemblés par des ligaments et des membranes .

La trachée

La trachée [4] est un conduit aérifère, fibro-cartilagineux, elle s’étend du larynx au médiastin (région située au milieu de la cavité thoracique entre les deux poumons) où elle donne naissance aux bronches principales, ou bronches souches, droite et gauche. Elle est formée de 16à 20 anneaux cartilagineux, qui la maintiennent ouverte, d’un muscle lisse et d’un tissu fibro-cartilagineux. Les anneaux cartilagineux sont ouverts à leur partie postérieure afin de permettre la distension de l’œsophage lors de la déglutition. La trachée est tapissée intérieurement d’une muqueuse à cils vibratiles (qui repoussent les poussières vers le haut) et de glandes à mucus qui jouent un rôle contre les corps étrangers et les impuretés en les agglomérant.

Table des matières

I)INTRODUCTION
II) GENERALITES
III) METHODOLOGIE
IV) RESULTATS
V) COMMENTAIRES ET DISCUSSION
VI) CONCLUSION  
VII) REFERENCES
ANNEXES
RESUME

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