Généralités

Question 1

Distinguez entre la respiration au niveau d’un organisme, au niveau d’un organe et au niveau cellulaire.

Answer 1

Organisme: Grande fonction chez les organismes pluricellulaires aérobies consistant en une séquence d’événements qui résultent en un échange d’O2 et de CO2 entre l’environnement externe d’un animal et les mitochondries de ses cellules.
Organe: Activités de support de la respiration cellulaire (ex. ventilation)
Cellulaire: Respiration mitochondriale

Question 2

Distinguez entre la respiration interne et la respiration externe.

Answer 2

Externe: échanges gazeux au niveau de la surface respiratoire
Interne: échanges gazeux au niveau des tissus

Question 3

Quel est l’utilité de l’oxygène dans le corps?

Answer 3

• Voies de catabolisme menant à l’acétyl-coenzyme A
• Cycle de Krebs
• Chaine respiratoire mitochondriale
• Les besoins énergétiques sont couverts par l’oxydation des nutriments.

Question 4

Vrai ou Faux: La diffusion d’O2 est constante peu-importe la distance voyagé par l’O2.

Answer 4

Faux: Elle est rapide à des courtes distances, mais lentes à des longues distances.

Question 5

Vrai ou Faux: En générale, le ratio Surface/Volume diminue quand la taille d’un animal augmente.

Answer 5

Vrai.

Question 6

Quel est l’implication de la loi de Fick sur le taux de diffusion d’un fluide pour les taux d’oxygènes? (dQ/dt = DS(dC/dx))

Answer 6

Pour un coefficient de diffusion (D) et un gradient de pression (dC/dx) fixe, la diffusion de l’oxygène (dQ/dt) est reliée à la surface (S) disponible pour les échanges gazeux.

Question 7

Quel est l’implication de la loi de Dalton sur le système respiratoire?

Answer 7

Loi de Dalton: Chaque gaz dans un mélange gazeux contribue à la pression totale du mélange en proportion de son nombre de molécules dans le mélange.
Implication: Chaque gaz va éxercer une pression partielle sur le système respiratoire.

Question 8

En quel scénario est-ce que la diffusion d’O2 pourrait se faire contre son gradient de concentration?

Answer 8

Si le gradient de pression est plus grand que le gradient de concentration et qu’ils vont dans des directions opposées, alors l’O2 va suivre le gradient de pression contre le gradient de concentration (exemple de la bulle du dytique).

Question 9

Quel est l’implication de la loi de Graham sur le système respiratoire (dQ/dt (proportionel à) Sx / (M)½)?

Answer 9

Le taux de diffusion va être proportionel à sa solubilité et inversément proportionnel à sa masse moléculaire.

Question 10

Entre l’oxygène, l’azote et le CO2, lequel va avoir un plus grand coefficient de solubilité à 1atm, 0C?

Answer 10

Le CO2, et de loin. (CO2 = 77mmol/L, O2 = 2,2mmol/L, N2 = 1,1mmol/L)

Question 11

Vrai ou Faux: Pour une même pression, les gaz en solution sont plus soluble à une plus haute température.

Answer 11

Faux: Ils sont plus soluble à une plus faible température.

Question 12

Vrai ou Faux: Pour une même pression, les gaz en solution sont plus solubles à faible salinité.

Answer 12

Vrai.

Question 13

Qu’est-ce qui peut expliquer que l’eau salée à 20C à une solubilité d’oxygène très similaire à l’eau douce à 30C?

Answer 13

-Pour une même pression, les gaz en solution sont plus solubles à faible salinité
-Pour une même pression, les gaz en solution sont plus solubles à faible température
Donc, la salinité de l’eau salée est contrebalancé par la haute température de l’eau douce.

Question 14

Est-ce qu’une surface mince et grande sera plus efficace pour dissoudre l’O2 qu’une surface large et grande? Pourquoi?

Answer 14

Oui - elle a un plus gros rapport S/V.

Question 15

Comment peut-on optimiser l’apport d’O2 dans des espèces avec un petit rapport S/V?

Answer 15

Plusieurs stratégies:

1. Minimiser le taux métabolique par gramme de tissu
2. Maximiser S pour un V donné
3. Utiliser une autre méthode que la diffusion pour obtenir de l’O2

Question 16

Quelle est la définition d’un flux volumique? Distinguez entre les 3 stratégies possibles pour les grands organismes. Donnez un exemple d’un animal (aquatique et terrestre) qui utilise chaque stratégie.

Answer 16

Flux volumique: mouvement de fluide résultant d’un gradient de pression (ou de température)
Stratégies:
1. Flux volumique externe puis Diffusion -> [F +D]. Ex. Éponges, Cnidaires (aquatiques), Insectes (aérien)
2. Diffusion puis Flux volumique interne (transport gazeux) puis Diffusion -> [D + F + D]. Ex. sangsue (aquatique), ver de terre, gobies, salamandre (aérien).
3. Flux volumique externe puis Diffusion puis Flux volumique interne (transport gazeux) puis Diffusion -> [F + D + F + D] Ex. Axolotl, poissons, pieuvre, etc. (aquatiques), mammifères, oiseaux (aérien).

Question 17

Quelle adaptation particulière de la grenouille du lac Titicaca lui permet de ne pas avoir besoin de poumons, ni d’avoir besoin de revenir à la surface pour de l’oxygène?

Answer 17

Une série de capillaires qui se rendent dans les plis de l’épiderme.

Question 18

Que sont les contraintes associés à la stratégie de flux volumique Diffusion > Flux > Diffusion?

Answer 18

• Peau très mince pour pouvoir absorber de l’O2

- Peau toujous humide pour pouvoir dissourdre l’O2. Ils sont donc limités à des environnements humides.

Question 19

Quel organe spécialisé est associé à la stratégie de flux volumique Flux > Diffusion > Flux > Diffusion?

Answer 19

Les branchies ou les poumons. Ce sont des membranes d’échange gazeux avec une grande surface humide et mince.

Question 20

Que sont les avantages d’utiliser la stratégie de flux volumique F>D>F>D plutôt que D>F>D?

Answer 20

• Peau et organisme moins fragile

- L’organisme n’est pas limité aux milieux humides. Il peut donc coloniser d’autres environnements.

Question 21

Décrivez les caractéristiques propres des poumons et des branchies, ainsi que les caractéristiques communes entre les deux.

Answer 21

Branchies:
-Évaginations de la surface corporelle
-Externes (ex. axolotl) ou interne
-Protection variable
-Habituellement dans un milieu aquatique
Poumons:
-Invaginations de la surface corporelle
-Dans une cavité interne
-Protection assurée
-Habituellement dans un milieu terrestre
Caractéristiques communes:
-Membrane d’échange gazeux avec une grande surface, humide et mince
-Dépense d’énergie pour ventiler
-Contrôle de la direction du médium par la ventilation

Question 22

Quelle est la définition de la ventilation, et pourquoi est-elle importante? Distinguez entre les trois types de ventilation.

Answer 22

Ventilation: Mouvement du médium externe par flux volumique sur l’organe respiratoire.
Importance: Ceci réduit la formation d’une couche limite statique qui deviendrait pauvre en oxygène. Ceci est nécessaire si l’organe respiratoire est interne.
Trois types:
1. Non-directionelle: Le médium contenant l’O2 s’écoule auprès de la surface d’échange gazeux sans patron particulier.
2. Bidirectionnelle: Le médium contenant l’O2 entre et sort dans la chambre respiratoire par le même point
3. Unidirectionnelle: Le médium contenant l’O2 entre dans la chambre respiratoire par un point et sort par un autre.

Question 23

Vrai ou Faux: Le type de ventilation utilisé par un animal est en lien direct avec l’anatomie de sa surface respiratoire et l’environnement dans lequel il évolue.

Answer 23

Vrai.

Question 24

Vrai ou Faux: C’est le type de ventilation qui va être affecté par un changement de disponibilité d’O2, et non le patron de ventilation.

Answer 24

Faux: L’inverse est vrai.

Question 25

Quelle est la définiton de la perfusion, et quelle est son importance?

Answer 25

Perfusion: Écoulement sanguin dans les capillaires irriguant la surface respiratoire. C’est l’orientation du mouvement du médium externe et du sang.
Importance égale à la ventilation pour l’efficacité des échanges gazeux.

Question 26

Décrivez les différents types de perfusion observé dans le cours. Laquelle est la plus efficace?

Answer 26

• Ventilation non directionnelle avec surface respiratoire épaisse (ou une couche limite inerte): Medium dans une orientation, sang dans l’autre. Faible efficacité car la distance de diffusion est grande. La pression sanguine ne s’approche jamais du médium.
• Ventilation non directionnelle avec surface respiratoire mince: Medium dans une orientation, sang dans l’autre. La pression sanguine va s’approché du médium sans la dépasser.
• Ventilation bidirectionnelle (poumons): Médium inhalé riche en O2 se mélange dans la cavité respiratoire avec le médium résiduel pauvre en O2, la Po2 sanguine s’équilibre avec celle de la cavité, le médium est expiré de la cavité. PO2 n’est jamais proche de la pression entrante et s’approche de la pression sortante, mais ne la dépasse jamais.
• Ventilation unidirectionnelle - Courant convergent: Médium & Sang en mouvement dans la même direction. PO2 similaire à celle des poumons.
• Ventilation unidirectionnelle -Flux à contre-courant: Médium & Sang en mouvement en directions opposées. PO2 s’équilibre avec la pression sortante, donc va éventuellement dépasser la pression entrante.
• Ventilation unidirectionnelle -Système en diagonale: Médium & Sang en mouvement en angle l’un par rapport à l’autre. PO2 similaire à la ventilation à flux contre-courant.