cours 5 : système respiratoire Flashcards
Pourquoi a-t-on besoin d’un système respiratoire ?
Permettent les échanges gazeux: obtenir l’oxygène de l’environnement et débarrasser le sang du CO2
En quoi les mitochondries agissent comme un puit ?
Elles créent un gradient de concentration entre l’extérieur et l’intérieur de la cellule
Comment le transport de l’oxygène se fait-il ?
Le transport de l’oxygène se fait toujours par diffusion (transport passif) mais le transport du CO2 peut se faire par transport actif.
Qu’est ce que la respiration ?
la séquence d’évènements qui mène à l’échange d’oxygène et de dioxide de carbone entre l’environnement externe de l’animal et les mitochondries à l’intérieur de ces cellules
Le taux de diffusion dépend de quoi?
- Du gradient de tension gazeuse (gradient de concentration) de part et d’autre de la membrane: ça dépend aussi si les organismes vivent dans l’air ou dans l’eau parce que dans l’eau, l’oxygène dissout est en moins grande quantité que ce que l’on retrouve dans l’air
- De l’épaisseur/résistance de la membrane
- De la surface de la membrane
Quelles sont les stratégies respiratoires chez les organismes multicellulaires?
- Utiliser une mécanisme particulier pour ventiler leur corps
- Diffusion des gaz à travers la surface du corps, et transport des gaz dans un système circulatoire interne (respiration cutanée)
- Diffusion des gaz à travers une surface respiratoire spécialisée, et transport des gaz dans un système circulatoire interne (respiration branchiale ou pulmonaire)
Quelle espèce d’amphibiens ne fait que la respiration cutannées? Qu’est-ce que cette espèce fait pour s’adapter à ce mode de vie ?
Chez les salamandres sans poumon (Plethodontidae), la respiration se fait uniquement au travers de la peau et des tissus de l’intérieur de la bouche.
Ce groupe ne fait que de la respiration cutané, ils se retrouvent dans des milieux humides tout le temps pour éviter la déshydratation
Quels sont les désavantages de la respiration cutannée?
- Prédation et dommages physique : La « peau » doit être très mince pour minimiser la distance de diffusion et maximiser le taux de diffusion et l’animal est donc plus vulnérable (prédation et dommages physiques)
- Animaux confinés aux habitats aquatiques ou humides: La peau doit rester humide pour permettre la dissolution et la diffusion de l’O2
- Diffusion de produits toxiques
La respiration cutannée qui est souvent limitée a une région pour éviter que toutes la peau de l’animal soit mince. La partie dédiée aux échanges va être beaucoup plus mince et beaucoup plus humide. Quels sont les deux grenouilles qui n’utilisent pas la stratégie de « réduction des surfaces d’échange?
T. culeus : Les échanges se font par les replis de peau qui sont extrèmement vascularisé, surface d’échange augmentée, et les capillaires pénètrent dans les replis pour diminuer le temps de diffusion
T. robustus : cheveux hautement vascularisés qui augmentent la surface d’échange durant la saison des amours
Les branchies proviennent de membranes évaginées ou invaginées ?
Évaginées
Les poumons proviennent de membranes évaginés ou invaginées ?
invaginées
Quelle est la différence entre les branchies internes et les branchies externes ?
Les branchies externes sont proégées
Quelles est la différence entre les branchies externes et les branchies internes ou poumons au niveau de la ventilation
Branchies externes → ventilation passive
Branchies internes ou poumons → ventilation active: les animaux possédant des branchies internes et des poumons doivent créer des mouvements de convection au niveau de leurs membranes respiratoires
Qui fait de la ventilation active ?
Les animaux ayant des banchies internes ou des poumons
Les 4 étapes de la respiration chez les animaux qui font de la ventilation active
- Ventilation active
- Diffusion des gaz à travers la surface respiratoire
- Transport dans le système circulatoire
- Diffusion des gaz à travers les capillaires
Le taux de diffusion est augmenté par quel facteur ?
Le taux de diffusion va être augmenté par :
- Une plus grande surface d’échange
- Un plus grand gradient de concentration du gaz
- Une plus petite distance de diffusion
Quels sont les trois types de ventilation active:
- Ventilation non-directionnelle
- Ventilation unidirectionnelle
- Ventilation bidirectionnelle
Quelle espèce illustre la ventilation non-directionelle
Les branchies externes de Necturus qui sont ballottées dans toutes les directions pour créer un courant
On a mentionner que les espèces qui font de la ventilation active sont celles qui ont des branchies internes ou des poumons. Par contre il y a des exceptions, il y a des espèces à branchis externes qui vont faire de la ventilation active non-directionelle. Au lieu de laisser leurs branchies balottés au gré des courants, ils vont quand même utiliser de l’énergie pour faire bouger leur branchis
Qu’est ce que la ventilation unidirectionelle?
L’eau passe de la bouche vers les branchies et sort par l’ouverture operculaire. Représenté par les poissons qi nagent la bouche ouverte
Qu’est ce que la ventilation bidirectionelle?
Poumon qui reçoit l’air inspiré des voies nasopharyngiennes et retourne l’air expiré par les mêmes voies
Est-il possible qu’un espèce pratique deux types de ventilation ? Pourquoi?
Non, l’anatomie est fait en sorte que les organismes font juste une sorte de ventilation. Donc, une espèce qui fait de la ventilation unidirectionelle va faire ce type de respiration toute sa vie. Elle ne va pas changer de stratégie. Mais si les concentrations d’oxygène change dans le milieu, le rythme des ventilations va changer
Sauf, les agnathes
À quoi sert le sytsème circulatoire?
Le système circulatoire est important pour transporter l’oxygène de la surface respiratoire vers les tissus
Qu’est ce qui peut affecter l’efficacité des échanges gazeux du système circulatoire?
Le mouvement du sang au niveau de la surface d’échange entre les compartiments respiratoires et circulatoires
Une fois que la ventilation active est faite, il y a les échanges gazeux qui vont se faire. Ce qui va jouer beaucoup c’est le mouvement du système circulatoire donc du fluide sous la membrane d’échange gazeux au niveau des branchis et au niveau des poumons. Ce mouvement est très important car il fait changer la quantité d’oxygène absorber
Décrivez les échanges gazeux chez les animaux à ventilation non-directionelle?
- La pression partielle de l’oxygène (PO2) dans le sang quittant la zone d’échange gazeux à la surface respiratoire approche la PO2 du milieu (exhalé)
Décrivez les échanges gazeux chez les animaux à ventilation bidirectionnelle
- La cavité respiratoire ne se vide jamais complètement : l’air frais se mélange avec l’air résiduel resté dans la cavité respiratoire
- La PO2 dans la cavité respiratoire est plus faible que la PO2 du milieu externe
- La PO2 sanguine s’équilibre avec la PO2 de la cavité respiratoire, mais demeure plus faible que la PO2 de l’air exhalé
Quels sont les trois types de ventilation unidirectionnelle
- Concurrent: si le sang et le milieu ventilé circulent dans la même direction de part et d’autre de la surface d’échange
- Contre-courant : si les deux directions sont opposées
- « Cross-courant » : si le sang circule en angle par rapport au milieu ventilé à la surface d’échange respiratoire
Décrivez les échanges gazeux chez les animaux à ventilation unidirectionelle concurrent
- La PO2 sanguine s’équilibre avec la PO2 du milieu à la surface d’échange
- Les deux pressions se rapprochent énormément mais généralement la pression du sang reste un peu plus faible que celle du milieu)
Les échanges gazeux chez les animaux à ventilation unidirectionnelle contre-courant
- La PO sanguine quittant la surface d’échange respiratoire approche celle du milieu inspiré (est donc supérieure à celle du milieu expiré)
- Le gradient demeure tout le long, la diffusion demeure tout le long. La pression sanguine devient supérieur a celle de l’extérieur (on optimise la respiration)
Décrivez les échanges gazeux chez les animaux à ventilation unidirectionnelle cross-courant
- La PO2 sanguine est généralement plus élevée que dans un système concurrent mais moins élevée que dans un système à contre-courant
L’air ou l’eau contient le plus de O2 ? Pourquoi?
L’air contient environ 20 fois plus d’oxygène que l’eau à cause de la faible solubilité de ce gaz dans l’eau et l’eau est plus dense et visqueuse que l’air
Quelle ventilation est la moins couteuse entre la unidirectionelle et bidirectionnelle ? Pourquoi?
La ventilation unidirectionnelle est moins coûteuse énergétiquement que la ventilation bidirectionnelle
La ventilation bidirectionelle est très couteuse parce qu’il faut débourser de l’énergie pour inspirer et pour expirer alors que dans la ventilation unidirectionelle, on a pas besoin de fournir de l’énergie 2 fois et même que certaines espèces ont même pas besoin de débourser de l’énergie du tout parce qu’ils vont tout simplement laisser leur bouche ouverte
Quel méthode de ventilation maximise le plus le taux d’oxygène absorber ?
Ventilation unidirectionnelle a contre courant
Décrivez la respiration chez les éponges, cnidaires et platyhelminthes?
Toutes les cellules sont insérées dans des couches épithéliales peu profondes permettant l’accès à l’oxygène par diffusion à partir de l’extérieur (milieu ambiant) ou de l’intérieur (cavités gastrovasculaires)
Décrivez la respiration chez les mollusques ? Quel type de branchies et où sont-elle ? Quel type de ventilation
- Les mollusques (ex. gastéropodes, bivalves, céphalopodes) ont des branchies internes ciliées (dans la cavité du manteau)
- La plupart ont des branchies ciliées permettant une ventilation unidirectionnelle
Comment les céphalopodent oxygènent leurs branchies ?
Les céphalopodes utilisent des contractions musculaires pour oxygéner leurs branchies (même système qui sert aux céphalopodes à se propulser)
Quel est le seul mollusque qui a un système circulatoire fermé
Céphalopode
Comment se produit la ventilation des mollusques bivalves. Cette ventilation est contre-courant ou concurrent?
Les siphons inhalant et exhalant qui font circuler l’eau en direction opposée à celle du sang
Échange à contre-courant
Quelle espèce est munie d’un siphon inhalant et exhalant
Less bivalves
Décrivez la respiration chez les mollusques terrestres
- Brachies disparaissent
- La cavité du manteau agit comme un « poumon » dont la paroi est très bien vascularisée. (homologue aux poumons)
- Pas de ventilation pulmonaire→ simple diffusion, mais certaines formes assurent une ventilation minimale en faisant osciller le plancher du manteau
Décrivez la respiration chez de l’écrvisse (crustacés aquatiques)
- Branchies richement vascularisées logées à la base des pattes thoraciques et recouvertes par la carapace (branchies internes)
- Ventilation unidirectionelle assurée par le battement d’une structure appelée scaphognathite
Décrivez la ventilation des crustacé semi-terrestres ?
- Contrairement aux Mollusques terrestres, les crabes semi- terrestres et terrestres ont retenu la respiration branchiale
- Les branchies sont revêtues d’une cuticule rigide, empêche leur affaissement dans le milieu moins dense que constitue l’air
- Branchies réduites et solidifiées avec humidification favorisée par des glandes bien développées
Décrivez la respiration des échinodermes (étoile et oursins) ?
- L’épiderme porte des branchies dermiques ciliées
- Pieds ambulacraires permettent entrée et sorties de l’eau,
- L’eau est dirigé vers un système aquifère, dont la surface interne est ciliée
- Système aquifère : système circulatoire, permettant à l’oxygène, aux éléments nutritifs, et aux déchets de passer de l’épiderme aux tissus internes ou vice-versa
Décrivez la respiration chez les concombres de mer?
- Contrairement aux étoiles de mer, les concombres de mer possèdent deux arborescences respiratoires issues du cloaque et qu’on peut véritablement qualifier de poumons
- Ce sont des poumons aquifères ou « poumons à
eau »
- Ventilation bidirectionnelle fonctionnant par dilatation et contraction du cloaque
De manière générale, comment peut on décrire la respiration chez les invertébrés aquatiques
Les invertébrés aquatiques ont des systèmes branchiaux souvent à ventilation unidirectionnelle (sauf concombre de mer et étoile de mer)
Décrivez la ventilation chez les agnathes ?
- Ventilation unidirectionnelle lorsqu’elles ne sont pas entrain de se nourrir
- Ventilation bidirectionnelle lorsqu’elles se nourrissent
Décrivez la ventilation chez les poissons cartilagineux (chondri)
- 5 fentes branchiales
- Ventilation passive: eau pénètre par la bouche et spiracle
- Ventilation active → pompe buccal : requin ferme la bouche et les spiracles forcent l’eau à passer par les branchies et sortir par les fentes branchiales en contractant les muscles entourant leur cavité buccal. Au passage, l’O2 dissous dans l’eau se fixe au niveau des capillaires sanguins des branchies
Décrire la respiration chez les Ostéichtyens
- Les branchies sont situées dans les cavités operculaires et sont protégées par l’opercule
- La ventilation unidirectionnelle des branchies est réalisée par une pompe « bucco-operculaire »
Décrivez les étapes de la respiration des poissons osseux ?
Chez les poissons osseux, l’eau entre par la cavité buccale. Au niveau des opercules branchis tout est fermé. Il va y avoir expansion de la cavité bucco-operculaire qui va se faire avec la rentrée d’eau. Par la suite, le poisson va juste fermer sa bouche, il va y avoir une pression qui va se créer et les échanges gazeux vont s’effectuer au niveau des branchis. Éventuellement, il va y avoir compression et ouverture des opercules pour laisser sortir l’eau. Et le système se répète.
Quels poissons ostéichtyens n’ont pas besoins du pompage bucco-operculaire?
Chez certains poissons qui nagent à des vitesses de croisière élevées (thons, maquereaux), le courant ventilatoire obtenu en gardant leur bouche ouverte est suffisant pour satisfaire leurs besoins en oxygène
Décrivez les branchies des ostéichtyens ?
- 4 paires d’arcs branchiaux pharyngiens
- Chaque arc étant constitué de 2 rangées de filaments (les lamelles primaires)
- Chaque filament étant composé d’une série de lamelles secondaires et d‘une paire de vaisseaux sanguins (afférent et efférent)
Comment se fait la ventilation chez les poissons osseux?
Contre-courant: l’eau passe au long des lamelles (de la cavité buccale vers l’extérieur), et le sang circule dans la lamelle dans la direction opposée, permettant ainsi un échange gazeux à contre-courant
Décrivez le système respiratiore des araignées et scorpions
Appareil pulmonaire formé d’une série d’invaginations lamellaires de la paroi abdominale, reliées l’une à l’autre comme les pages d’un livre « book lungs » ou « poumons livresques »
En quoi les insectes se singularisent par rapport aux autres animaux en ce qui concerne la respiration?
Décrire l’appareil respiratoire
Les échanges gazeux s’effectuent sans l’intermédiaire d’un système circulatoire: Ils possèdent un appareil respiratoire qui achemine l’oxygène et évacue le CO2 directement au niveau des cellules du corps
Les insectes ont un métabolisme aérobique tellement important que d’avoir un système circulatoire, ce serait même pas viable. Ils on un système ventilateur qui est directement rélié aux cellules. Les échanges gazeux se font à même la traché accoté sur les cellules sans système circulatoire
Appareil respiratoire : consiste en un réseau touffu de tubulures appelées trachées, s’ouvrant d’une part sur l’extérieur par des pores (spiracles) et d’autre part bifurquant dans les tissus en une multitude de fines trachéoles dont l’ensemble constitue le site des échanges gazeux
Quelles conclusion peut on tirer de ces images de la respiration des insectes terretres?
Respiration est discontinue : Des photos qui ont été prise chez une espèce d’insectes, on observe clairement la dilatation des vaisseaux du système respiratoire. Donc les échanges gazeux que l’on croyait continu (diffusion passive) sont en fait discontinu et sont pulsé. Ça empêche la déshydratation de fermé l’appareil respiratoire une fois de temps en temps (hypothèse)
Nommer trois stratégie respiratoires chez les insectes aquatiques
- Larves de moustiques avec siphon
- Respirer dans une bulle d’air
- Trachée hydrophobe
Vrai ou faux, la respiration aérienne a évolué à de multiples reprises chez les vertébrés?
Vrai
Comment respire les anguilles électriques ?
Les anguilles électriques ont des parois buccales très vascularisées qui permettent des échanges gazeux lorsqu’elles respirent par la bouche
Respire par la bouche
Comment respire les poissons chats ?
- Les poissons-chats ont un estomac modifié très vascularisé qu’ils utilisent pour des échanges gazeux
- Certains poissons ont des « sacs aériens spéciaux » (modifications du tube digestif) pour des échanges gazeux
- Ces organes spécialisés sont très diversifiés entre les espèces
Dans quelles conditions la respiration cutannées est dominante chez les vertébrés amphibiens?
- Lorsque les besoins en oxygène sont limités (chez les larves, à basse température ou durant l’hibernation)
- La respiration pulmonaire prévaut durant les plus périodes actives
- Respiration cutannée ne donne pas l’apport le plus important en oxygène
Décrivez la respiration chez les amphibiens ?
Utilisent la respiration cutanée, des branchies externes ou des poumons ou différentes combinaisons de ces 3 possibilité
Décrivez les étapes de la respiration de la grenouille
Décrivez la respiration des reptiles ?
- La cavité pulmonaire de plusieurs Reptiles (lézards, tortues et crocodiles) est multichambrée, augmentant d’autant les surfaces d’échange pour un même volume d’air
- Les Reptiles ne poussent pas l’air dans les poumons à la manière des Amphibiens (par pompage buccal), mais plutôt remplissent les poumons d’air par effet de succion, en gonflant la cavité pulmonaire à l’aide de jeux de muscles thoraciques et abdominaux
- Cette nouvelle tendance (séparation des muscles servant à se nourrir et ceux servant à ventiler) sera reprise par les Oiseaux et Mammifères
Décrire la respiration des oiseaux
- Possèdent une série de « sacs aériens » associés avec les poumons: sacs aériens postérieurs et sacs aériens antérieurs
- Ventilation UNIDIRECTIONNELLE : le chemin emprunter par l’air est unidirectionnel, l’air va rentrer et aller directement aux sacs aériens postérieurs. Par la suite, l’air est dirigé vers les poumons et ensuite vers les sacs antérieurs et finalement va sortir de l’oiseau. Tout ca est orchestré par des contractions thoraciques. Il a y eu apparition de muscles thoraciques chez les reptiles que l’on observe chez les oiseaux. Les expansions compressions de la poitrines vont permettre la respiration
La ventilation des oiseaux se fait à contre-courant ou à concurrent?
Dans les poumons, la circulation du sang des capillaires des parabronches est à contre-courant de celle de l’air, ce qui maximise les échanges gazeux
Le système respiratoire de quels animaux est le plus efficace du Règne animal ?
Oiseau
Quelle est la particularité du système respiratoire des mammifères ?
Les mammifères ont une énorme surface d’échange gazeux
