Système respiratoire Flashcards
Qu’est-ce que le système respiratoire?
C’est la respiration et la respiration cellulaire. C’est les échanges gazeux.
Qu’est-ce que la pression partielle?
C’est la pression exercée par un gaz dans un mélange de gaz. Un gaz diffuse toujours de la région où la pression partielle est la plus élevée vers la région où la pression est plus faible.
Ex: Au niveau de la mer, la pression partielle en O2 est plus grande (160 mmHg) en raison de son volume dans la pression atmosphérique. La pression partielle du CO2 est vraiment plus faible soit 0,29 mm Hg. La diffusion se fait selon le gradient de pression
Qu’est-ce qu’un milieu respiratoire ?
Milieu respiratoire: Source d'oxygène présente dans l'air et l'eau. Air: -Plus d'oxygène -Moins dense -Moins visqueux -Se déplace facilement
Eau:
- Moins d’oxygène (40x moins)
- Plus dense
- Plus visqueux
- Encore moins d’oxygène dans l’eau chaude et salée
*Pression partielle la même pour l’air et l’eau
Qu’est-ce qu’une surface respiratoire?
C’est la surface corporelle où se produisent les échanges gazeux. Les membranes plasmiques doivent être maintenues en solution aqueuses parce qu’elle est toujours humides. Les surfaces respiratoires sont étendues et minces pour favoriser la vitesse de diffusion.
*La vitesse de diffusion dépend de la surface d’échange et de la distance à franchir.
Quels sont les trois types de systèmes respiratoires?
1) Branchies
2) Système trachéen
3) Poumons
Décrit les types de branchies des animaux aquatiques, leur rôle et comment leur efficacité est augmentée?
Les branchies sont des évagination de la surface corporelle en contact avec l’eau. Les branchies permettent alors de faire des échanges gazeux efficaces en raison de la ventilation et de l’échange à contre courant.
1) La ventilation est le mouvement autour et au-dessus de la surface respiratoire. Ce processus maintient le gradient de pression partielle d’O2 et de CO2 à l’intérieur des branchies. Il font cette ventilation en remuants leurs branchies dans l’eau.
2)Chez les poissons, l’efficacité des échanges gazeux est maximisé par l’échange à contre-courant. C’est un processus très efficace qui consiste à échanger une substance ou de la chaleur entre deux liquides circulant dans des directions opposées. L’eau qui entre à une PO2 plus grande ce qui lui permet de diffuser dans le sang. Il permet au sang de récupérer 80% de l’O2 dans l’eau. Le sang circulant dans les capillaires de la droite vers la gauche.
Types de branchies:
1) Parapodes chez les polychète: Ils servent à la respiration, mais aussi à la natation et la reptation
2) Branchies pulmeuses sous l’exosquelette (écrevisse): Des appendices spécialisés font circuler l’eau sur la surface des branchies.
3) Branchies creuses communiquant avec le coelome (étoile de mer): les échanges gazeux se font par diffusion simple à travers leur surface et le liquide du coelome circule dans les branchies pour faciliter le transport des gazs.
4) Branchies des poissons: Les poissons aspirent l’eau à travers la bouche et les branchies. Cette ventilation s’effectue par les mouvements coordonnés des machoires et des opercules. Chaque arc branchial possède deux rangés des filaments branchiaux composés de lamelles. Le sang qui circule dans les capillaires de ces lamelles capte l’O2 de l’eau.
En quoi consiste le système trachéen des insectes et comment se font les échanges gazeux?
Un système trachéen est composé de tubes aériens qui se ramifient dans tout le corps. Les tubes les plus grands : les trachées débouchent sur l’extérieur. Les trachées sont reliés à des ouvertures (des stigmates) situés sur la surface du corps. Les sacs aériens formés par l’élargissement des trachées sont situés à proximité des organes exigeant un apport élevé en O2. Aux extrémités des trachéoles, il y a un épithélium humide qui permet les échanges gazeux par diffusion. Les ramifications des trachéoles fournissent l’air directement aux cellules de tout le corps. Elles sont formés d’extrémité rempli de liquide qui peut être réabsorbé par le corps pour augmente la surface remplie d’air.
*Le système cardiovasculaire des insectes n’intervient pas dans le transport de l’O2 et le CO2. Il s’occupe que des nutriments et des déchets.
Décrit le trajet de l’air et localiser où se font les échanges gazeux dans le système respiratoire!
Les poumons sont des surfaces respiratoires localisées.
1) L’air pénètre dans les narines et est filtrés par les poils, réchauffé et humidifié
2) Va de la cavité nasale au pharynx
2) Il traverse le larynx où la glotte est ouverte, la trachée et les bronches (conduisent au poumon) avant de se disperser dans les plus petites bronchioles.
3) Les alvéoles où se font les échanges. L’o2 diffuse à travers l’épithélium formé de pneumocytes de type 1 et le CO2 diffuse dans le sens inverse.
4) Un épithélium mince et humide recouvre les cavités alvéolaires et les ramifications des artères pulmonaires apportent du sang pauvre en O2 aux alvéoles. et les embranchements des veines pulmonaires transportent le sang riche en O2 dans les alvéoles du coeur.
*C’est un système vasculaire clos donc les gaz, les nutriments et les déchets sont transportés.
Quelle est la surface des alvéoles totales?
100 mètres carrés
Qu’est-ce que le surfactant ?
C’est une substance sécrétée par les pneumocytes de type 2 qui empêche l’affaissement des alvéoles.
Où sont situés les cordes vocales?
Dans le larynx. Quand les muscles volontaires du larynx sont mis sous tension, cela provoque l’étirement des cordes vocales et leur vibration. De cette manière, on produit des sons.
Quels sont les différences entre le système respiratoire des oiseaux et le notre?
Le système respiratoire des oiseaux est très efficace parce qu’il va dans une direction et il y a peu de mélange d’air. Il se produit en 4 étapes:
1) Première inspiration: l’air remplit les sacs aériens postérieurs
2) Première expiration: les sacs aériens postérieurs se contractent, poussant l’air dans les poumons. Les échanges se dont dans les parabronches
3) Seconde inspiration: l’air traverse les poumons et remplit les sacs aériens antérieurs
4) Seconde expiration: lorsque les sacs aériens antérieurs se contractent, l’air entré au cours de la première inspiration est poussé hors du corps.
* L’air frais ne se mélange pas avec celle des poumons ce qui maximise la différence de pression partielle avec le sang qui circule dans les poumons et donc par le fait même les échanges.
Chez l’humain, l’air se mélange et la respiration et l’expiration se font en 2 étapes et non 4. La respiration chez les humains est moins efficaces en terme d’échanges gazeux par rapport aux oiseaux.
Qu’est-ce que la ventilation pulmonaire?
C’est le processus de ventilation des poumons aussi appelée respiration.
Quels est la ventilation pulmonaire chez la grenouille et l’humain?
Grenouille: Pression positive quand il gonfle leur bouche, ce qui pousse l’air vers les poumons tout en gardant la bouche fermée. L’inspiration s’amorce quand les muscles abaissent le plancher de la cavité bucale, ce qui entraîne l’aspiration de l’air par les narines. La détente élastique des poumons et la compression par la paroi musculaire du corps force l’air à ressortir des poumons.
Humain: Pression négative. La contraction des muscles intercostaux et l’abaissement du diaphragme causant une expansion de la cage thoracique lors de l’inspiration, ce qui augmente le volume et diminue la pression. Cette diminution de pression cause l’entrée d’air parce que les gazs diffuse d’une zone avec une pression plus élevée vers une plus faible. Lors de l’expiration, les muscles intercostaux se relâchent et le diaphragme se soulève causant un affaissement de la cage thoracique, ce qui diminue le volume et augmente la pression. Cette pression est plus élevée que dans l’atmosphère.
Quel est la chaîne d’évènement qui se produit lors de l’inspiration?
1) Contraction des muscles inspiratoires (descentes du diaphragme et élévation de la cage thoracique)
2) Augmentation du volume de la cavité thoracique
3) Dilatation des poumons: augmentation du volume intraalvéolaire
4) Diminution de la pression intraalvéolaire (-1mm Hg)
5) Écoulement des gaz dans les poumons dans le sens du gradient de pression jusqu’à l’atteinte d’une pression intraalvéolaire de 0 (égale à la pression atmosphérique)
*toujours active et requiert de l’énergie pour se faire
Quels sont les volumes respiratoires?
1) Volume courant (VC): Quantité d’air inspirée ou expirée à chaque respiration au repos (500 mL)
2) Volume de réserve inspiratoire (VRI): Quantité d’air qui peut être inspirée avec un effort après une inspiration courante (3100 mL)
3) Volume de réserve expiratoire (VRE): Quantité d’air qui peut être expirée avec un effort après une expiration courante (1200 mL)
4) Volume résiduel (VR): Quantité d’air qui reste dans les poumons après une expiration forcée (1200 mL)
Quels sont les capacités respiratoires?
1) Capacité pulmonaire totale (CPT): Quantité maximale d’air contenue dans les poumons après un effort inspiratoire maximale (6000 mL)
* CPT=VC+VRI+VRE+VR
2) Capacité vitale (CV): Quantité maximale d’air qui peut être expirée après un effort inspiratoire maximal (4800 mL)
* CV= VC+ VRI+ VRE
3) Capacité inspiratoire (CI): Quantité maximale d’air qui peut être inspirée après une expiration normale (3600 mL)
* CI= VC+VRI
4) Capacité résiduelle fonctionnelle (CRF): Volume d’air qui reste dans les poumons après une expiration normale (2400 mL)
* CRF= VRE+VR
Quels sont les centres respiratoires?
1) Le groupe respiratoire pontin: Il interagit avec les centres respiratoires du bulbe rachidien afin de régulariser la respiration
2) Le groupe respiratoire ventral (GRV): Il contient des centres générateurs du rythme respiratoire dont les potentiels d’action régissent la respiration
3) Le groupe respiratoire dorsal (GRD): Il intègre les potentiels d’action provenant des récepteurs sensoriels périphériques et modifie le rythme établi par le GRV
4) Le nerf phrénique: innerve le diaphragme
Quels sont les facteurs nerveux et chimiques qui régulent la ventilation pulmonaire?
1) consciente (centres supérieurs de l’encéphale dont le cortex cérébral qui a un rôle dans la maîtrise volontaire de la respiration): Il achemine des potentiels d’actions vers le bulbe rachidien pour augmenter ou diminuer la fréquence respiratoire.
2) D’autres récepteurs comme les nocicepteurs et stimulus émotionnels qui agissent par l’intermédiaire de l’hypothalamus sur le bulbe rachidien pour augmenter ou diminuer la fréquence respiratoire.
3) Les chimiorécepteurs périphériques des artères: ils informent le groupe respiratoire quand la concentration d’O2 est très faible et la concentration en CO2 et H+ élevé, ce qui augmente la fréquence respiratoire.
4) Récepteurs des muscles et des articulations: Le corps en mouvement augmente la quantité de CO2, donc il est éliminer plus rapidement, ce qui envoie des informations aux pont et il augmente la fréquence respiratoire.
5) Chimiorécepteurs centraux: il avertissent les centres respiratoires (bulbe) d’une augmentation de la quantité de CO2 et de H+, ce qui augmente la fréquence respiratoire
6) Les mécanorécepteurs des poumons: Ils observent s’il y a trop de tension et envoie l’information au bulbe rachidien pour qu’il diminue la fréquence respiratoire.
7) Récepteurs des agents irritants: Ils causent l’arrêt de respiration ou une toux pour faire sortir ce qu’il y a. Ils envoient des signaux au pont et cela peut augmenter ou diminuer la fréquence respiratoire
Comment se fait l’échange des gaz?
1) Durant l’inspiration, l’air qui vient d’être introduit se mélange avec l’air demeurant dans les poumons la PO2 est de 160 mm Hg et la PCO2 est de 0,2 mm Hg. (respiration externe)
2) La PO2 de ce mélange formé dans les alvéoles est plus élevée que celle du sang qui circule dans les capillaires alvéolaires. Par conséquent, il y a diffusion nette de l’O2 suivant son gradient de pression partielle et cette diffusion s’effectue de l’air contenu dans les alvéoles vers le sang. Entre-temps, la PCO2 alvéolaire plus élevée dans les capillaires que dans l’air provoque une diffusion nette de CO2 du sang vers l’air. La PO2 est de 104 mm Hg et la PCO2 est de 40 mm Hg. (respiration interne)
3) Au moment où le sang quitte les poumons par les veines pulmonaires, sa PO2 et sa PCO2 concordent avec celles de l’air présent dans les alvéoles. Après son retour au coeur, il est renvoyé dans la circulation systémique. PO2 est de 104 mm Hg et la PCO2 est de 40 mm Hg (respiration interne)
4) Dans les capillaires des tissus de l’organisme, les gradients de pression partielle favorisent la diffusion nette de l’O2 du sang vers le liquide interstitiel et les cellules, et la diffusion nette du CO2 des cellules et du liquide interstitiel vers le sang. PO2 est plus petit que 40 mm Hg et PCO2 plus grand que 45 mm Hg
* La respiration cellulaire dans les mitochondries des cellules utilise l’O2 du liquide interstitiel et lui ajoute du Co2, ce pourquoi il y a ce gradient. (Respiration interne)
5) Après avoir libéré l’O2 et absorbé le CO2, le sang retourne au coeur et est de nouveau pompé vers les poumons. PO2 est de 40 mm Hg et PCO2 est de 45 mm Hg (respiration interne)
6) Dans les poumons, un échange s’effectue à travers les capillaires alvéolaires, qui donne lieu à l’expiration d’air riche en CO2 et pauvre en O2. PO2 120 mm Hg et PCO2 27 mm Hg (respiration externe)
Comment fonctionne le transport des gaz lors de la respiration externe?
Elle se fait entre les parois alvéolaires et le sang
1) L’O2 diffuse vers le sang et une partie se dissout dans le plasma sanguin
2) L’O2 se fixe sur l’hémoglobine (pression partielle=o)
Réaction: O2+HHb→ HbO2 + H+
*L’O2 qui entre et se fixe sur l’hémoglobine entretien une pression partielle nulle d,Oxygène, comme il disparait, la pression partielle dans le sang reste faible donc il y a de la diffusion et pas d’équilibre atteint
3) Diffusion nette du CO2 du globule rouge vers l’alvéole par :
a) Le CO2 qui était dissout dans le plasma
b) Le HCO3- du plasma se lie à un H+ pour formé du H2CO3 et finalement de l’eau et du CO2 par une réaction lente qui diffuse vers les alvéoles
c) Le HCO3- du globule rouge se lie à un H+ produit par l’O2 qui se fixe sur l’érythrocyte, cela forme du H2CO3, ce qui forme du CO2 par une réaction rapide qui diffuse vers les alvéoles
d) La carbhémoglobine (HbCO2) donne du CO2 et du Hb qui diffuse après vers les alvéoles.
Comment fonctionne la respiration interne?
Elle se fait dans les capillaires sanguins vers les tissus
1) L’O2 dissout dans le plasma diffuse à travers la membrane vers les tissus
2) La pression partielle des tissus est très basse, ce qui détache l’O2 de l’hémoglobine et ce qui permet sa diffusion
3) Le CO2 est capté par le globule rouge et il forme rapidement avec de l’eau du H2CO3 en HCO3- qui quitte le globule rouge et qui se retrouve dans le plasma, ce qui acidifie le sang et du H+
4) Le CO2 diffuse des tissus vers le sang est capté par les globules rouges et se lie avec du Hb pour formé de la carbhémoglobine (hbCO2)
5) Le CO2 diffuse des tissus vers le sang et forme la réaction qui acidifie le sang
CO2+H2O→(lente) h2CO3→HCO3- + H+ (lié aux protéines plasmatiques)
6) Le CO2 diffuse dans la sang et se dissout dans le plasma
Que peut-on remarquer sur la courbe de dissociation de l’hémoglobine?
Plus il y a d’O2 sur l’hémoglobine, plus elle a de l’affinité pour prendre d’autres O2. Quand l’environnement est saturé en oxygène, l’hémoglobine est à 100% et quand la pression partielle est nulle, l’hémoglobine est à 0%. En circulant dans les tissus, elle ne donne pas les 4 oxygènes, elle évalue selon le manque d’énergie.
- de 75-100% l’O2 libéré dans les tissus au repos donne 1 oxygène et en garde 3. Pendant l’activité physique, la pression partielle diminue (PO2) et le besoin en énergie augmente, donc elle donne les 4 oxygènes.
- L’intervalle abrupte correspond à l’intervalle de PO2 trouvées dans les tissus corporels.
Comment le pH influence l’hémoglobine?
Elle retient moins l’O2 à un pH plus faible et le PCO2 est plus élevée.
Dans les tissus très actifs, le CO2 produite par la respiration cellulaire réagit avec l’eau, formant de l’acide carbonique, ce qui abaisse le pH. Étant donné que les protons (H+) influent sur la conformation de l’hémoglobine, une chute du pH diminue l’affinité de l’hémoglobine à l’égard de l’O2 et ce phénomène est appelé effet de Bohr. L’hémoglobine libère plus d’O2 là où le CO2 est le plus abondant, ce qui permet de répondre aux besoins de la respiration.
Comment se fait le transport du CO2 lors de la respiration interne ?
Transport du CO2 à partir d’un tissu.
1) Le CO2 produit par les tissus corporels diffuse dans le liquide interstitiel et le plasma
2) Plus de 90% du CO2 diffuse dans les érytrhocytes, ce qui ne laisse que 7% dans le plasma, sous forme de CO2 dissous.
3) Une partie du CO2 est captée et transportée par l’hémoglobine
4) Toutefois, la majeure partie du CO2 réagit avec l’eau dans les érythrocytes, formant l’acide carbonique (H2CO3), une réaction catalysée par l’anhydrase carbonique contenue dans les érythrocytes.
5) Le H2CO3 se dissocie pour constituer un ion bicarbonate (hCO3-) et un ion hydrogène (H+)
6) L’hémoglobine fixe la majeure partie des H+, ce qui empêche les ions H+ d’acidifier le sang et prévient l’effet Bohr
Comment se fait le transport du CO2 lors de la respiration externe?
7) La majeure partie du HCO3- diffuse dans le plasma où la circulation sanguine l’entraîne vers les poumons
8) Dans les poumons, le HCO3- diffuse du plasma vers les érythrocytes, en se combinant avec les H+ libérés par l’hémoglobine et formant le H2CO3
9) Le H2CO3 est transformé de nouveau en CO2 et en eau. Du CO2 est également libéré par l’hémoglobine
10) Le CO2 diffuse dans le plasma et le liquide interstitiel
11) Le CO2 diffuse dans les alvéoles pulmonaire d’où il est expulsé pendant l’expiration. La diminution de la concentration en CO2 dans le plasma force la décomposition du H2CO3 en CO2 et en eau dans les érythrocytes, une inversion de la réaction qui a lieu dans les capillaires des tissus.
