Système respiratoire Flashcards
Définir la pression partielle d’un gaz dans un mélange gazeux et l’expliquer à l’aide du gaz O2.
Comment se fait le type de diffusion?
La diffusion se fait selon les gradients de pression partielle.
La pression partielle est la pression exercée par un gaz dans un mélange de gaz.
- le gaz avec une pression partielle élevée voyagera vers une zone où la pression partielle est moins forte (par diffusion)
Les échanges gazeux sont selon des gradients de pression partielle
Quelles sont les valeurs normales de O2 et de CO2?
O2 = 160 mm Hg au niveau de la mer
CO2 = 0,29 mm Hg au niveau de la mer
Qu’est-ce que les milieux respiratoires?
Quelles sont les caractéristiques du milieu respiratoire de l’air?
Quelles sont les caractéristiques du milieu respiratoire de l’eau?
Qu’est-ce qu’il est important de savoir au niveau de l’adaptation des milieux respiratoires?
Milieux respiratoires
- Milieu dans lequel la source d’oxygène est présente
Air
- plus O2
- moins dense
- moins visqueux
- se déplace facilement
Eau
- moins O2 (encore moins dans l’eau chaude et salée)
- plus dense
- plus visqueux
À noter qu’il est plus facile de se déplacer dans l’air que dans l’eau. Les adaptations aux milieux respiratoires sont différents.
Qu’est-ce qu’une surface respiratoire?
- Quelles sont les conditions pour qu’elle soit efficace?
Surface respiratoire
- La surface corporelle où se produisent les échanges gazeux
Conditions pour être efficace :
- Toujours humide (les membranes plasmiques doivent être maintenues en solutions aqueuses pour assurer la survie des cellules et faciliter la diffusion [mucus]) –> surfactant
- Doit être étendue et mince (la vitesse de diffusion dépend de la surface d’échange [aire] et de la distance à parcourir)
Qu’est-ce que les branchies ?
- quel type de branchie peut-on retrouver chez les espèces?
Branchies
- chez les vertébrés et invertébrés aquatiques
- Évagination de la surface corporelle qui augmente la surface de contact avec l’eau
Type de branchies
- poils sur les vers marins
- branchies pulpeuses sous l’exosquelette des crustacés
- branchies des poissons = protégées par des opercules à un endroit précis, soit près du coeur
Expliquer le fonctionnement de respiration par branchies chez les poissons.
Fonctionnement :
- Le poisson aspire continuellement de l’eau par la bouche. Il fait donc une ventilation grâce aux muscles de sa mâchoire et ses opercules.
- Dans les branchies sont positionnés plusieurs replies de vaisseaux sanguins. Chacun de ses replies comprend 2 vaisseaux sanguins. une artériole et une veinule qui comprennent à leur tour plusieurs lits capillaires.
- Les sang circule à contre-courant de l’eau, ce qui lui permet une meilleure efficacité d’échanges gazeux
- Le sang qui entre en contact en premier avec l’eau est riche en O2 donc sa pression partielle est donc élevée, mais demeure plus basse que celle de l’oxygène dans l’eau. Il y a donc une diffusion nette d’O2 de l’eau vers le sang.
- En aval, l’eau est moins riche en O2 et a donc une pression partielle plus basse qu’en amont. Or, le sang en aval est lui aussi pauvre en O2 donc sa pression partielle est encore plus élevée dans l’eau. Il y aura toujours une diffusion d’O2 vers le sang dans les branchies.
- C’est l’échange à contre-courant. Cela permet de capter près de 80% de l’O2 dans l’eau.
Qu’est-ce que le système trachéen?
- quel est son fonctionnement?
Système trachéen
- principalement chez les insectes
- permet une propagation de l’air dans tout le corps sans faire appel à un organe respiratoire précis. L’air circule dans tout le corps et fait des échanges dans de nombreuses régions de l’organisme.
Fonctionnement :
- L’air entre par des ouvertures appelées stigmates. Elles sont présentes un peu partout sur le corps.
- Dans l’organisme, l’air est propagée par des trachées.
- Puis, l’air atteint des trachéoles, où ont lieux les échanges gazeux avec toutes les cellules du corps. Le bout des trachéoles est rempli de liquide (hémolymphe). Lorsque la demande en oxygène est plus grande, ce liquide est éjecté des trachéoles, ce qui augmente la surface respiratoire.
- L’air peut aussi atteindre des sacs aériens, des cavités permettant les échanges gazeux avec des organes nécessitant un plus grand apport d’oxygène (O2).
À quoi sert le système cardiovasculaire des insectes (ouvert)?
Est-ce que l’air est accumulé en cas de surplus?
Seulement au transport des nutriments et des déchets.
Oui, l’air est accumulée par les sacs aériens lors d’un effort intense.
Décrire le trajet de l’air et localiser où se font les échanges gazeux dans le système respiratoire des mammifères.
- décrire le parcours du trajet de l’air
Poumons
- Surface respiratoire localisée (les poumons) dans laquelle ont lieux les échanges gazeux avec le sang, travaillant avec le système cardiovasculaire.
Parcours du trajet de l’Air
- Cavité nasale (réchauffe et humidifie l’air)
- pharynx
- larynx
- trachée
- bronches principales
- bronches lobaires
- bronches segmentaires
- bronchioles
- bronchioles terminales
- alvéoles
Décrire les éléments importants des échanges dans le système respiratoire des mammifères.
Qu’est-ce qui est important du système cardiovasculaire des mammifères, amphibiens et autres (clos) ?
Les échanges :
- Ont lieux dans les alvéoles.
- Le surfactant (empêche l’affaissement des alvéoles) est sécrété par les pneumocytes de type II, ce qui assure un environnement humide pour faciliter la diffusion au travers des pneumocytes de type I.
- Près des alvéoles passent des capillaires dans lequel circule le sang.
- Pour les mammifères, l’air inspirée et expirée voyage dans le même trajet (à l’inverse des oiseaux)
À noter que le système cardiovasculaire clos sert au transport des nutriments, des déchets, mais aussi des gaz respiratoires.
Plus la surface respiratoire augmente, plus c’est efficace!!
Toutefois, le système respiratoire des mammifères n’est pas un passage continu des échanges donc il perd un peu en efficacité
Comparer le système respiratoire des oiseaux avec celui des mammifères en insistant sur les différences et l’efficacité.
Chez l’oiseau :
- l’air voyage dans un sens unique, ce qui permet l’utilisation d’un système d’échange à contre-courant (pas de mélange d’air) = meilleure efficacité de captation de l’oxygène
- l’air est en contact avec des para bronches pulmonaires
Expliquer le fonctionnement du système respiratoire des oiseaux
Fonctionnement en 4 étapes :
- Inspiration 1 : L’air remplie les sacs aériens postérieurs
- Expiration 1 : Les sacs aériens postérieurs se contractent et l’air voyage vers les poumons
- Inspiration 2 : L’air traverse les poumons. L’échange à contre-courant grâce aux para bronches maximise la captation de l’oxygène. L’air atteint les sacs aériens antérieurs
- Expiration 2 : Les sacs aériens antérieurs se contractent. L’air est expulsé hors de l’organisme.
Les inspirations 1 & 2 et les expirations 1 & 2 sont en même temps. Le cycle est continuellement en continuité.
Efficacité :
- très peu de mélange d’air entre l’air ayant déjà fait les échanges gazeux et l’air riche en O2
- possibilité d’échange à contre-courant
Décrire la ventilation pulmonaire chez les amphibiens, soit l’inspiration et l’expiration, en termes de changements de pression et de muscles impliqués.
Fonctionnement chez l’amphibien
- hors de l’eau = pression positive
- dans l’eau = via la peau
- L’organisme remplie sa cavité buccale d’air
- L’organisme contracte sa cavité buccale avec une pression musculaire
- L’air transite vers les poumons
Décrire la ventilation pulmonaire chez les mammifères, soit l’inspiration et l’expiration, en termes de changements de pression et de muscles impliqués.
Fonctionnement chez le mammifère
- pression négative
- Contraction du diaphragme et des muscles intercostaux
- Augmentation du volume des poumons (une zone de basse pression se crée)
L’expansion des poumons, et par le fait même, leur augmentation de volume, est dû à la plèvre. Lorsque le diaphragme se contracte, la pression intrapleurale diminue, ce qui force les parois des poumons à prendre de l’extension pour ramener une pression intrapleurale normale.
- L’air extérieur voyage vers la zone de basse pression, et donc vers les poumons.
Qu’est-ce que la pression intrapleurale?
Pression intrapleurale
- La pression devient plus négative dans la cavité pleurale lorsque la paroi thoracique s’étend pendant l’inspiration.
- La pression revient à sa valeur de départ lorsque la paroi thoracique se rétracte.
Définir certains volumes pulmonaires
- volume résiduel
- volume de réserve expiratoire
- volume courant
- volume de réserve inspiratoire
Volume résiduel
- quantité d’air qui reste dans les poumons après une expiration forcée
- environ 1200 mL
- augmente avec l’âge dû à la perte d’élasticité des poumons = volume résiduel augmente = moins de collagène
Volume de réserve expiratoire
- quantité d’air qui peut être expirée après une expiration courante
- environ 1200 mL
Volume courant
- quantité d’air expirée ou inspirée à chaque respiration au repos
- environ 500 mL
Volume de réserve inspiratoire
- quantité d’air qui peut être inspirée après une inspiration courante
- environ 3100 mL
Définir les capacités pulmonaires
- capacité pulmonaire
- capacité vitale
- capacité inspiratoire
- capacité résiduelle fonctionnelle
Capacité pulmonaire
- comprend tous les volumes
- environ 6000 mL
Capacité vitale
- comprend tous sauf le volume résiduel
- environ 4800 mL
Capacité inspiratoire
- comprend les volumes où une inspiration peut être produite (volume de réserve inspiratoire + volume courant)
- environ 3600 mL
Capacité résiduelle fonctionnelle
- comprend les volumes résiduel et de réserve expiratoire
- environ 2400 mL
Expliquer le fonctionnement de la régulation de la respiration
Par une boucle de rétroaction (rétro-inhibition)
- Baisse du pH sanguin dû à l’augmentation du taux de CO2 (exemple = pendant un exercice physique)
- Détection à 2 endroits :
- bulbe rachidien détecte la baisse de pH du liquide cérébrospinal
- baisse du pH sanguin est détecté par des chimiorécepteurs dans les gros vaisseaux sanguins. Puis, les chimiorécepteurs transmettent l’information vers les bulbe rachidien (par des potentiels d’action) - Le bulbe rachidien transmet des potentiels d’action vers les muscle intercostaux et le diaphragme pour augmenter la fréquence et la profondeur de la respiration.
- Le taux de CO2 diminue, donc le pH revient à sa valeur normale.
Pourquoi y a-t-il un impact direct entre la baisse du pH sanguin et le pH du liquide cérébrospinal (régulation de la respiration) ?
Parce que dans le liquide cérébrospinal il a du plasma
Que se passe-t-il dans le bulbe rachidien lors de la régulation de la respiration?
- GRV et GRD
GRV = groupe respiratoire ventral
- contient des centres générateurs de rythmes respiratoires dont les potentiels d’Action régissent la respiration
- Contrôle le rythme et l’amplitude respiratoire
GRD = groupe respiratoire dorsal
- intègre l’information venant des chimiorécepteurs quant au pH sanguin et modifie le rythme établi par le GRV
- Intégration de l’information sensorielle (taux O2, pH)
Que se passe-t-il dans le pont lors de la régulation de la respiration?
Groupe respiratoire pontin
- régularise la respiration en combinaison au GRV et GRD
- Régularisation de la respiration
Que se passe-t-il lors de l’hyperventilation?
Il y a élimination du CO2 et du H2 donc le pH devient alcalin et baisse de plus en plus (acide +++)
- cela entraine une perte de connaissance et même un arrêt respiratoire
Décrire le rôle des concentrations de CO2 et de H+ (pH) dans l’activité respiratoire
Augmentation de CO2 = rend le pH acide
Pour rétablir = augmente le taux de H+
Mécanorécepteur pulmonaires
- sensible à la tension et la pression
- donc si elles augmentent = inhibe la fréquence respiratoire
Récepteurs gens irritants
- détecte gaz ou particules (poussières ou produits chimiques de salle de bain)
- présence de gaz ou particules = inhibe ou augmente la fréquence cardiaque
Définir les termes suivants :
- ventilation
- respiration externe
- respiration interne
Ventilation
- Le mouvement de l’air en contact avec l’organisme (Inspiration et Expiration)
Respiration externe
- Échange de gaz respiratoires qui a lieu dans les alvéoles
- Échange gazeux qui provient de l’extérieur (milieu environnant)
- alvéoles –> capillaires pulmonaires
Respiration interne
- Échange de gaz respiratoires qui a lieu dans l’organisme
- Échanges gazeux entre tissu-sang de l’intérieur
- capillaires sanguin –> tissus de tout le corps
La pression artérielle dépend de l’endroit de l’air inspiré. Quels sont ces endroits?
- alvéoles poumons
- capillaires alvéoles poumons
- veines pulmonaires + artères
- capillaires des tissus
- tissu corporel
Expliquer le phénomème de respiration et de la pression partielle.
- L’air inspirée présente une forte proportion d’O2 par rapport au CO2. Elle se mélange à l’air déjà présente dans les alvéoles.
- Puisque la pression partielle de l’O2 est plus élevée dans l’alvéole, l’O2 transite vers le sang suivant son gradient de pression partielle.
- Le sang voyage dans les veines pulmonaires vers le coeur. Le sang est alors enrichi d’O2. Il voyage par la suite vers les tissus du corps.
- Dans les tissus du corps, la pression partielle de CO2 est plus élevée dans le tissu que dans le sang. Il transite donc du tissu vers le sang.
La pression partielle de l’O2 est plus élevée dans le sang que dans le tissu. L’O2 transite donc du sang vers le tissu. Ils suivent un gradient de pression partielle respectif. - Le sang retourne vers le coeur, puis les poumons.
- Suivant leur gradient de pression partielle, l’O2 transite de l’alvéole vers le sang et le CO2 transite du sang vers l’alvéole.
Qu’est-ce que le transport des gaz respiratoires O2 et CO2?
Les gaz se dissolvent peu dans le sang, car l’équilibre entre la pression partielle de part et d’autre est rapidement atteint. Or, lorsque les gaz sont diffusés sur les érythrocytes, ceux-ci ne sont pas pris en compte pour la pression partielle, puisqu’ils se lient à l’hémoglobine ou se recombinent.
Hémoglobine = protéine
Expliquer le rôle de l’O2 et du CO2 dans la respiration interne.
O2
- O2 lié à hémoglobine (majorité) s’en dissocie pour diffuser vers les tissus
- O2 dissout dans le plasma diffuse aussi vers les tissus
CO2
- la majorité (90%) du CO2 diffuse dans les érythrocytes et réagit avec du H2O pour former de l’acide carbonique (H2CO3)
(voir formule dans le guide d’étude)
- L’acide carbonique se retrouve sous sa forme ionsié H+ et HCO3-. Le H+ esr fixé sur hémoglobine pour éviter d’acidifier le sang
- plus petite partie du CO2 se lie avec hémoglobine
- plus petite partie encore de CO2 se dissous dans la plasma
- infime partie de CO2 réagit avec du H2O dans le plasma et forme l’acide carbonique
Expliquer le rôle de l’O2 et du CO2 dans la respiration externe.
O2
- majorité de O2 est capté par hémoglobine sur les érythrocytes. chaque molécule hémoglobine peut emmagasiner 4 molécules O2
- reste de O2 est dissous dans le plasma
CO2
- majorité du CO2 ayant diffusé dans les érythtrocytes pour former du H+ et du HCO3- se recombine pour en H2CO3, puis en CO2 et H2O. Le CO2 peut alors diffuser vers les alvéoles. C’est une réaction rapide
- CO2 lié à hémoglobine s’en dissocie et diffuse vers les alvéoles
- CO2 dissout dans le plasma diffuse vers les alvéoles
- CO2 dans le plasma sous forme de H+ et HCO3- se recombine en H2CO3 puis en H2O et en CO2. Le CO2 diffuse vers les alvéoles.
Expliquer la captation de l’O2 par hémoglobine
- influence de la pression partielle
- influence du pH
Hémoglobine peut contenir de o à 4 molécule O2.
- plus il y a de O2, plus hémoglobine aura tendance à en contenir d’autres
Influence de la pression partielle
- plus la pression partielle de O2 est élevée = plus Hb a tendance à garder son O2
exemple : dans les alvéoles, Hb entrepose son O2
- plus la pression partielle de O2 est basse = plus Hb a tendance à libérer son O2
exemple : dans les tissus, Hb libère son O2
Influence du pH
- lorsque le pH diminue, l’affinité de Hb avec O2 diminue. Hb a donc plus de facilité à libérer son O2 lorsque le pH chute
exemple : dans un muscle durant un exercice physique, le pH chute dû à la respiration cellulaire (hausse de CO2) donc le besoin en O2 est plus grand
- Quelle est la valeur du pH sanguin en moyenne?
- Quel facteur peut modifier sa valeur?
- Qu’est-ce que le pH sanguin peut faire?
pH sanguin = environ 7,4
facteur qui peut modifier sa valeur = concentration en CO2 et en H+
- si la concentration est trop grande = peut former acide carbonique (H2CO3)
pH sanguin est un des facteur pouvant amener à une régulation de la ventilation pulmonaire
Quels stimuli et récepteurs peuvent affecter le rythme et l’amplitude respiratoire?
Stimuli :
- hausse de CO2
- hausse de H+
- baisse de O2
- activation de propriocepteurs (muscles et articulations)
Récepteurs utilisés :
- chimiorécepteurs
- récepteurs des muscles et articulations (propriocepteurs)
- nocicepteurs
- mécanorécepteurs pulmonaires
- récepteurs des agents irritants
