Le système respiratoire

Question 1

Nomme les différents organes du système respiratoire (connaître l’anatomie)

Answer 1

• Cavité nasale, pharynx, larynx, oesophage, trachée, poumon droit/gauche, bronche, bronchiole, diaphragme, coeur.
• Sur un bronchiole, dans les poumons : branche d’une veine pulmonaire (sang riche en O2), branche d’une artère pulmonaire (sang vicier), bronchiole terminale, alvéoles, capillaires.

Question 2

Que permettent les alvéoles?

Answer 2

• Leur forme permettent d’augmenter le ratio surface/volume, ce qui permet au globules rouges d’avoir un contact plus efficace avec l’O2.

Question 3

Explique comment se produisent les échanges gazeux au niveau des alvéoles pulmonaires.

Answer 3

• Air inspiré riche en O2 entre des les alvéoles pulmonaires et fait de la diffusion simple vers les capillaires alvéolaires du poumon.
• Les veines pulmonaires et artères de la circulation systémique transportent le sang riche en O2 vers les tissus du corps.
• L’O2 du sang fait de la diffusion simple vers les capillaires des tissus et le CO2 des tissus fait de la diffusion simple vers les capillaires des tissus.
• Les artères pulmonaires et les veines de la circulation systémique transportent le sang vicier vers le coeur puis les capillaires alvéolaires.
• Le CO2 du sang fait de la diffusion simple vers les cellules épithéliales alvéolaires, diffusé vers l’air expiré.

Question 4

Pourquoi les alvéoles ne s’écrasent-elles pas?

Answer 4

• Parce qu’il y a toujours des « espaces morts », il reste toujours un peu d’O2 ou de CO2

Question 5

Quelles sont les destinations principales de l’oxygène en provenance des poumons et du glucose de l’intestin pendant l’exercice physique?

Answer 5

• Dans le cerveau et les muscles : la mitochondrie.

Question 6

Quel type d’épithélium (endothélium) forme la paroi des capillaires et des alvéoles? Qu’est-ce que cela permet?

Answer 6

• Épithélium simple squameux, une seule couche mince de cellules.
• Cela permet un transport des substances par diffusion simple parce que la paroi est mince et perméable. Ainsi, cela permet la diffusion simple de L’O2 et du CO2 dans les échanges gazeux au niveau des poumons.

Question 7

Qu’est-ce que la plèvre viscérale et pariétale? Où adhèrent-elles?

Answer 7

Le feuillet interne et externe des poumons, séparé par un léger espace et un liquide nommé liquide pleural.
- Plèvre viscérale (interne) : adhère aux poumons (face externe)
- Plèvre pariétale (externe) : adhère à la cage thoracique

Question 8

Que permettent les plèvres et le liquide pleural?

Answer 8

Avec le liquide pleural, les deux plèvres sont lubrifiées mais adhèrent l’une à l’autre en même temps; elles glissent l’une sur l’autre mais sont difficiles à séparer. À cause des structures auxquelles elles sont rattachées cela permet la concordance du volume de la cage thoracique et des poumons :
- La contraction des muscles intercostaux entraîne le mouvement de la plèvre pariétale.
- Celle-ci « tire » sur la plèvre viscérale grâce à l’adhérence entre les deux, ce qui entraîne l’ouverture des poumons.

Question 9

Quels muscles permettent les mouvements de la cage thoracique? (respiration non-forcée)

Answer 9

• Le diaphragme et les muscles intercostaux.

Question 10

Pourquoi les bronches et les bronchioles ne s’affaissent-elles pas par aspiration?

Answer 10

Parce qu’elles sont composées d’un tissu rigide, des anneaux cartilagineux, qui empêche leur affaissement.

Question 11

Pourquoi dit-on que la respiration est un processus à pression négative? Comment se produit-elle?

Answer 11

Parce qu’on respire en faisant varier la pression de l’air dans nos poumons par rapport à la pression atmosphérique.
1- Inspiration : contraction, abaissement du diaphragme; contraction des muscles intercostaux ce qui cause une expansion de la cage thoracique et donc une diminution de la pression. L’air inspiré entre en suivant le gradient de pression.

2- Expiration : relâchement, élévation du diaphragme; relâchement des muscles intercostaux ce qui cause un affaissement de la cage thoracique et donc une augmentation de la pression. L’air expiré sort en suivant le gradient de pression.

Question 12

Quels muscles accessoires permettent la respiration forcée dans une situation de stress (ex. sport)?

Answer 12

• Inspiration forcée : Grand pectoral, scalène, trapèze, sterno-cléido-mastoïdien.
• Expiration forcée : Abdominaux, muscles intercostaux internes.

Question 13

Pourquoi l’air qu’on respire est-il de qualité moindre que l’air à l’extérieur des poumons?

Answer 13

Parce qu’il y a toujours un volume résiduel d’air dans les poumons qui ne peut être expiré; cet air a une très forte concentration en CO2. Ainsi, l’air frais se mixe à l’air résiduel et sa qualité est moindre.

Question 14

Explique l’origine des maladies pulmonaires obstructives chroniques (MPOC).

Answer 14

1- La fumée du tabac et la pollution de l’air entraîne de l’irritation/inflammation des bronches et la dégradation de l’élastine des tissus conjonctifs des poumons.

2a- L’irritation des bronches mène à une bronchite chronique : une production excessive de mucus (milieu propices aux bactéries et infections) et une toux chronique.

2b- La dégradation de l’élastine des poumons mène à l’emphysème : perte d’élasticité pulmonaire et destruction des parois alvéolaires. Alors, pour éviter l’insuffisance respiratoire, il faut utiliser les muscles de l’expiration forcée ce qui est très épuisant.

3- Ces deux pathologies peuvent donc entraîner une obstructions des voies aériennes ou rétention d’air, de la dyspnée (essoufflement), et des infections fréquentes.

Question 15

Qu’est-ce qui caractérise des poumons emphysémateux (poumons noirs de fumeur)?

Answer 15

Leurs alvéoles ont totalement perdu leur forme, sont dilatés; rupture de la membrane alvéolaire.

Question 16

Pourquoi les alpinistes peuvent-ils ressentir le mal aigu des montagnes?

Answer 16

Parce qu’à très haute altitude, il y a une baisse de la pression atmosphérique et donc une baisse de la pression partielle en O2. Ainsi, il y a un plus petit gradient de concentration entre l’air et le corps; moins d’oxygène parvient à l’organisme.

Question 17

Quels symptômes attribue-on généralement au mal aigu des montagnes?

Answer 17

• Essoufflement
• Augmentation de la fréquence cardiaque
• Déshydratation
• Maux de tête
• Insomnie
• Hallucinations
• Oedèmes (cérébral, pulmonaire, périphérique)

Question 18

Explique le mécanisme par lequel le rythme respiratoire est augmenté en condition hypoxique (haute altitude).

Answer 18

• En haute altitude, la diminution de la pression atmosphérique entraîne la diminution de la concentration d’O2 dans l’air; ainsi, la concentration d’O2 dans le volume d’air inspiré par les poumons est trop moindre pour alimenter l’organisme, on dit qu’il y a une hypoxie dans le sang et, donc, dans le liquide cérébrospinal (qui entoure le cerveau et la moelle épinière).
• Cette hypoxie dans le liquide cérébrospinal est détectée par les chimiorécepteurs centraux du bulbe rachidien et l’hypoxie dans le sang est détectée par des chimiorécepteurs de gros vaisseaux sanguins, comme les artères carotides et l’aorte.
• Ces derniers transmettent l’information détectée par des potentiels d’actions vers le centre nerveux de la régulation de la ventilation du bulbe rachidien (groupe respiratoire dorsal) via le SNP afférent.
• Le GRD analyse et interprète les informations des chimiorécepteurs, puis transmet cette information sous forme de potentiel d’action vers les muscles squelettiques de la ventilation (muscles intercostaux et diaphragme) via le SNP efférent sympathique et vers les muscles lisses des bronches
• Les muscles squelettiques réagissent par des contractions musculaires qui causent une augmentation de la fréquence et de l’amplitude de la ventilation. Les muscles lisses réagissent par un relâchement musculaire qui cause de la bronchodilatation.
• Le travail combiné de ces effecteurs permet une augmentation de l’entrée d’O2 par l’inspiration et, donc, une augmentation de la concentration d’O2 dans le sang et dans le liquide cérébrospinal (retour à l’équilibre).

Question 19

Explique comment l’hyperventilation (augmentation de la fréquence respiratoire) affecte le pH sanguin et comment le système urinaire intervient (haute altitude).

Answer 19

• Pendant l’hyperventilation, la fréquence respiratoire augmente ce qui entraîne une augmentation des échanges gazeux et, donc, une augmentation de l’élimination de CO2 par l’expiration.
• En effet, 90% du CO2 diffuse directement dans les globules rouges où il réagit avec l’eau s’y trouvant ce qui forme de l’acide carbonique (H2CO3). Celui-ci se dissocie pour former des ions bicarbonate (HCO3-) et des ions hydrogène (H+); l’hémoglobine fixe la majeure partie des H+.
• Ainsi, la diminution des ions H+ et l’augmentation des ions HCO3- entraîne une augmentation du pH sanguin où le sang devient basique.
• Afin de rétablir un pH sanguin normal, le système urinaire intervient en favorisant la sécrétion d’ions HCO3- (ce qui favorise une diminution du pH) qui seront extraits du filtrat obtenu par suite de l’entrée du sang dans le tubule excréteur via l’urine.

Question 20

Explique le mécanisme par lequel le rythme respiratoire est augmenté pendant l’exercice physique

Answer 20

• L’exercice physique entraine une augmentation de la concentration de CO2 dans le sang et donc une diminution du pH.
• Le pH dans le liquide cérébrospinal est détectée par les chimiorécepteurs centraux du bulbe rachidien et le pH dans le sang est détectée par des chimiorécepteurs de gros vaisseaux sanguins, comme les artères carotides et l’aorte.
• Ces derniers transmettent l’information détectée par des potentiels d’actions vers le centre nerveux de la régulation de la ventilation du bulbe rachidien (groupe respiratoire dorsal) via le SNP afférent.
• Le GRD analyse et interprète les informations des chimiorécepteurs, puis transmet cette information sous forme de potentiel d’action vers les muscles squelettiques de la ventilation (muscles intercostaux et diaphragme) via le SNP efférent sympathique et vers les muscles lisses des bronches
• Les muscles squelettiques réagissent par des contractions musculaires qui causent une augmentation de la fréquence et de l’amplitude de la ventilation. Les muscles lisses réagissent par un relâchement musculaire qui cause de la bronchodilatation.
• Le travail combiné de ces effecteurs permet une augmentation de la sortie de CO2 par l’expiration et donc, une augmentation du pH dans le sang et dans le liquide cérébrospinal (retour à l’équilibre).

Question 21

Quel est le lien entre la concentration en CO2 dans le sang et son pH?

Answer 21

CO2 + H2O – H2CO3 – H+ + HCO3-
- Quand le CO2 est expiré, il passe de sa forme HCO3- à sa forme CO2; ainsi il y a moins de H+ dans le sang ce qui augmente le pH sanguin.
Plus la concentration en CO2 diminue, plus le pH augmente (base)

• Quand le CO2 est inspiré, il passe de sa forme CO2 à sa fome HCO3-; ainsi il y a plus de H+ dans le sang ce qui diminue le pH sanguin
  Plus la concentration en CO2 augmente, plus le pH diminue (acide)

Question 22

Au niveau de la mer, quel est le stimulus qui provoque la régulation de la fréquence cardiaque et respiratoire?

Answer 22

Un changement dans le pH sanguin.