Ventilation et échanges gazeux dans l'air - Oiseaux et mammifères

Question 1

Comment sont les poumons des oiseaux et comment leur volume varie-t-il lors de la ventilation?

Answer 1

Leurs poumons sont rigides et ne varient quasi-pas de volume.

Question 2

C’est quoi des sacs aériens et à quoi servent-ils?

Answer 2

Ils sont des poches d’aires peu vascularisés qui servent à pousser l’air dans les poumons pour avoir un renouvellement de l’air en continu.

Question 3

Quels sont les avantages d’avoir des sacs aériens?

Answer 3

• avantage à la respiration : énorme renouvellement d’air = optimise toujours et l’air est toujours très riche en O2.
• Rôle d’allègement : ça les rends les plus légers possibles pour faciliter la locomotion.

Question 4

Quelles sont les différentes structures respiratoires présentes chez les oiseaux?

Answer 4

• Trachée
• Syrinx (comme cordes vocales)
• Sacs aériens postérieurs
• Poumons
• Sacs aériens antérieurs.

Question 5

Décrire le réseau de bronches passant dans les poumons des oiseaux?

Answer 5

Il y a une division de bronches secondaires (postérieurs et antérieurs) et ce qui sépare les deux est un réseau hexagonal de parabronches qui ont une paroi fine et vascularisé où les échanges gazeux ont lieu de façon efficace.

Question 6

Décrire le mécanisme de respiration des oiseaux? (4 étapes)

Answer 6

1. La cage thoracique augmente en volume (inspiration), donc les sacs aériens augmentent aussi en volume = air entrent par la trachée et bronches primaires et se rendent dans les sacs aériens postérieures!!!!
2. Diminution de la cavité thoracique (expiration) = air passe des sacs aériens jusqu’aux poumons.
3. 2e Augmentation de la cavité thoracique (inhalation) = l’air est poussée des poumons vers les sacs aériens antérieurs.
4. 2e Diminution de la cavité thoracique (expiration) = pousse l’air des sacs antérieurs vers l’extérieure par la trachée.

Question 7

Comment est ce que les 4 étapes du cycle respiratoire des oiseaux peut en fait être «2 cycles» inhalation-exhalation en 1 seul?

Answer 7

Car les étapes 1 et 3 (inhalation) se font en même temps et les étapes 2 et 4 (exhalation) se font en même temps.

Question 8

Récapitulation sur la respiration des oiseaux : Que ce passe-t-il lors de l’inspiration des oiseaux?

Answer 8

• L’air frais du milieu extérieur va vers les sacs postérieurs.
  ET
• L’air usé des poumons va vers les sacs antérieurs.

Question 9

Récapitulation sur la respiration des oiseaux : Que ce passe-t-il lors de l’expiration des oiseaux?

Answer 9

• L’air frais des sacs postérieurs va vers les poumons.
  ET
• L’air usé des sacs antérieurs va vers le milieu extérieur.

Question 10

Décrire la structure microscopique des poumons des oiseaux?

Answer 10

Structure très très poreuse avec des espaces vides = ca peut être considéré comme des genres de capillaires d’air vides ou l’air peut circuler.

Question 11

Quelle est la différence entre la pression partielle en O2 dans le sang vs dans l’air expirée chez les oiseaux?

Answer 11

Pression partielle en O2 sang > Pression partielle en O2 air expirée

Question 12

Quelles sont les deux systèmes de perfusion qui permettent aux oiseaux d’avoir une plus grande pression partielle d’O2 dans le sang que dans l’air?

Answer 12

• Soit un système en diagonale

- Soir un système à contre-courant

Question 13

Comment faire pour déterminer si les oiseaux ont un Système en diagonale OU un Système à contre-courant?

Answer 13

En inversant le mouvement d’air dans les poumons des oiseaux.

• Si c’est à contre courant : le fait d’inverser le sens de l’air dans les poumons = ca se transformerait en un système convergeant = donc la P.partielle du sang de l’air exhalée.

Question 14

Quel est le type de système de perfusion chez les oiseaux?

Answer 14

Système à diagonale.

• Donc la P.partielle dans le sang > air expirée, peu importe la direction de l’air dans les poumons.
• Système le plus efficace en terme de récupération de l’O2.

Question 15

Chez les oiseaux, que ce passe-t-il avec la respiration lors du vol?

Answer 15

Le fait de bouger et de voler ça a tendance à renouveler encore plus efficacement l’air dans les sacs aériens (avantageux en haute altitude).

Question 16

Comment sont les poumons des mammifères et comment leur volume varie-t-il lors de la ventilation?

Answer 16

Ils sont élastiques et leur volume varie beaucoup lors de la ventilation.

Question 17

Décrire les structures des voies respiratoires supérieures chez les mammifères.

Answer 17

• Cavité buccale/nasale
• Pharynx - Larynx
• Trachée

Question 18

Décrire les structures des voies respiratoires inférieures chez les mammifères.

Answer 18

• Bronches
• Bronchioles
• Alvéoles

Question 19

Quelles sont les caractéristiques des alvéoles pulmonaires chez les mammifères?

Answer 19

• Environ 300 millions d’alvéoles fonctionnelles dans les poumons des mammifères;
• richement vascularisées;
• épithélium mince;
• site principal d’échange gazeux.

Question 20

Quels sont les 2 types de cellules dans l’épithélium alvéolaire des mammifères?

Answer 20

• ¢ de type I : parois très fines et responsable des échanges gazeux.
• ¢ de type II : ¢ plus épaisses et on un rôle de sécrétion de surfactants = liquide avec des lipoprotéines, qui recouvre toute la surface des échanges gazeux.

Question 21

À quoi sert le surfactant qui est produit par les cellules de type II de l’épithélium alvéolaire des poumons des mammifères? hihi

Answer 21

Ça permet à l’O2 de se dissoudre avant d’être absorbée par les cellules alvéolaires de type 1.

Question 22

Quand se produit le surfactant lors du développement des mammifères?

Answer 22

Il se produit quand même assez tard dans le développement. Alors, quand un bébé naît prématurément, il va avoir besoin d’un support en O2, car il ne sera pas capable de le faire efficacement sans le surfactant.

Question 23

Est ce que les autres espèces à respiration aérienne (≠mammifères) produisent aussi un surfactant? (réponse simple)

Answer 23

Oui, mais en quantité nettement inférieure et c’est optionnel pour respirer.
Chez les mammifères c’est NÉCESSAIRE.

Question 24

À part pour permettre de dissoudre l’O2 efficacement avant de respirer, quel est l’autre avantage d’avoir du surfactant dans les alvéoles pulmonaires des mammifères?

Answer 24

Ça aide à empêcher que les alvéoles s’affaissent et ça permet aux poumons de garder leur structure.
Note: les mammifères sont les seuls à avoir des alvéoles pulmonaires alors c’est pour ça que c’est si important pour eux d’avoir le surfactant).

Question 25

C’est quoi le sac pleural chez les mammifères et de quoi est-il constitué = structure?

Answer 25

• C’est l’enveloppe autour des poumons.
• Elle est constituée de 2 couches cellulaires.
• Couche externe reste attaché à la cage thoracique.
• Feuillet interne est attaché directement aux poumons et bouge avec les mouvements.
• Entre les deux feuillets il y a un espace = cavité pleurale.

Question 26

Quel est le rôle direct du sac pleural dans la respiration?

Answer 26

• La pression entre les deux feuillets est inférieure à celle qu’on a dans les poumons.
• Cette différence de pression (trans-pulmonaire) permet de forcer les bronchioles et alvéoles à s’ouvrir.
• C’est important, car si la P des poumons était inférieur, le sac aurait tendance à s’affaisser sur lui même.
  Permet aux poumons d’avoir ce différentiel de pression même lors de l’expiration.

C’EST MAJEUR POUR MAINTENIR L’INTÉGRITÉ DES POUMONS.

Question 27

Que ce passe-t-il si une personne se fait percer la première couche (pariétale) du sac pleural?

Answer 27

Ça va changer la pression au niveau de la cavité intrapleurale et même si les poumons sont intactes, la différence de pression fait en sorte que les poumons vont s’affaisser sur eux mêmes et les alvéoles vont beaucoup moins fonctionner car l’air ne sera pas capable d’entrer aussi bien dans les alvéoles et d’en ressortir.
Note: il y a 2 sacs pleurales, alors si un est percer, l’autre reste intact.

Question 28

Quel est le mécanisme de ventilation chez les mammifères?

Answer 28

Inspiration : le volume de la cage thoracique augmente et la pression diminue, l’air entre dans la cavité thoracique en fonction du gradient de pression.
- Phase active car le diaphragme agit comme un piston pour faire varier le volume de la cavité. Le diaphragme s’actionne de lui même contrairement au muscles chez les crocodiliens qui sont activés par d’autres muscles.

Expiration : Phase passive car on a un relâchement de tous les muscles respiratoire. Car les poumons ont des propriétés élastiques et donc reprennent leur forme initiale. L’air sort vers l’extérieur.

Question 29

Décrire en détails ce qui se produit lors de l’inspiration chez les mammifères? (5 étapes détaillées)

Answer 29

1. Contraction des muscles inspiratoires (descente du diaphragme; élévation de la cage thoracique).
2. Augmentation du volume de la cavité thoracique.
3. Dilatation des poumons; augmentation du volume intra-alvéolaire.
4. Diminution de la pression intra-alvéolaire ( - 1 mm Hg ).
5. Écoulement des gaz dans les poumons dans le sens du gradient de pression jusqu’à l’atteinte d’une pression intra-alvéolaire de 0 (égale à la pression atmosphérique).

Question 30

Décrire en détails ce qui se produit lors de l’expiration chez les mammifères? (5 étapes détaillées)

Answer 30

1. Relâchement des muscles inspiratoires (élévation du diaphragme; descente de la cage thoracique due à la rétraction des cartilages costaux).
2. Diminution du volume de la cage thoracique.
3. Rétraction passive des poumons; diminution du volume intra-alvéolaire.
4. Augmentation de la pression intra-alvéolaire ( + 1 mm Hg ).
5. Écoulement des gaz hors des poumons dans le sens du gradient de pression jusqu’à l’atteinte d’une pression intra-aléolaire de 0.

Question 31

Quel est le type de ventilation chez les mammifères?

Answer 31

Ventilation bidirectionnelle.

Cycle à 2 phases : Inspiration et expiration.

Question 32

Comment varie la pression intraalvéolaire lors de l’inspiration, puis lors de l’expiration?

Answer 32

• Avant d’inspirer: la pression intra-alvéolaire = 0 mm Hg. (égale à la P.atm.)
• Lors de l’inspiration: elle diminue à -1mm Hg.
• Entre l’inspiration et l’expiration: elle retrouve son équilibre à 0mm Hg.
• Lors de l’expiration: elle augmente à +1mm Hg.
• Après l’expiration: elle retourne à 0 mm Hg.

Question 33

Comment varie la pression intrapleurale lors de l’inspiration, puis lors de l’expiration?

Answer 33

• Avant d’inspirer: la pression intra-pleurale est à -4mm Hg.
• Lors de l’inspiration, elle diminue et se stabilise à -6 mm Hg.
• Lors de l’expiration: Elle augmente et revient à -4 mm Hg.

Question 34

Quand a-t-on la plus grande pression trans-pulmonaire?

Answer 34

Entre l’inspiration et l’expiration. = 6mmHg.

À ce moment, la pression intraalvéolaire est à 0mm Hg et la pression intrapleurale est à -6mm Hg.

Question 35

Quand a-t-on la plus petite pression trans-pulmonaire?

Answer 35

Entre l’expiration et la prochaine inspiration. = 4mm Hg.

À ce moment, la pression intra-alvéolaire est à 0mm Hg et la pression intra-pleurale est à -4 mm Hg.

Question 36

Quel est l’avantage d’avoir la plus grande pression trans-pulmonaire à la fin de la phase d’inspiration?

Answer 36

Ça assure qu’à ce moment, les alvéoles et bronchioles soient les plus ouvertes possible pour permettre au plus d’air possible d’y entrer.

Question 37

Qu’est ce qui peut influencer la capacité d’un poumon à changer de forme?

Answer 37

La compliance et l’élastance.

Question 38

C’est quoi la définition de la compliance?

Answer 38

La capacité de se déformer.

Question 39

Qu’est ce qui augmente et qu’est ce qui diminue la compliance des poumons?

Answer 39

Augmente la compliance : Plus de surfactant.

Diminue la compliance : Plus petit diamètre des voies aériennes.

Question 40

Quelle maladie affecte négativement la compliance des poumons? Et qu’est ce que la maladie fait exactement?

Answer 40

C’est la fibrose pulmonaire. La compliance diminue car les poumons durcis et ne sont plus capables de se déformer de la même façon.

Question 41

Nommez une substance qui est produite naturellement par le corps et qui va affecter négativement la compliance des poumons?

Answer 41

L’histamine : produite lors des réactions alergiques. Elle diminue le diamètre des voies respiratoires et ça devient moins compliant.

Question 42

C’est quoi la définition de l’élastance?

Answer 42

C’est la capacité de retrouver sa forme originale.

Ça permet l’expiration passive de l’air des poumons.

Question 43

Que faire si l’élastance des poumons est réduite?

Answer 43

On peut quand même faire une expiration active de l’air des poumons.

Question 44

Quelle maladie affecte négativement l’élastance des poumons?

Answer 44

L’Emphysème pulmonaire.

Question 45

Décrire la notion d’espace mort.

Answer 45

C’est l’air qui reste dans le système respiratoire d’un cycle à l’autre.

Question 46

Chez quel type d’animaux retrouve-t-on les espaces morts?

Answer 46

Chez les animaux à long cou ou qui ont les organes respiratoires antérieurs développés. Ces animaux vont devoir inspirer beaucoup plus d’air comparativement aux autres animaux de la même masse qui ont un cou plus petit.

Question 47

Quel est le patron évolutif de la respiration chez les vertébrés en ce qui concerne la masse et l’organe respiratoire?

Answer 47

La surface d’échange gazeux est proportionnelle de la masse.
Ceci est vrai pour tous les groupes phylogénétiques!!!

Question 48

Que ce passe-t-il si l’on prends un reptile ou amphibien et qu’on le compare à un oiseau ou un mammifère de même masse? Et pourquoi?

Answer 48

Les poumons des reptiles et amphibiens seraient 5x plus grosses que ceux des mammifères et oiseaux.

Car : les mammifères et oiseaux ont des poumons moins volumineux, mais ayant une plus grande surface. Ils ont beaucoup plus de divisions, bronchioles, etc. Ça permet d’être plus efficace avec un plus petit volume. Ceci est apparu avec l’arrivée de l’homéothermie!!

Question 49

Chez quels animaux a-t-on des échanges cutanés importants (25%)?

Answer 49

• Amphibiens (O2 et surtout CO2).
• Certains reptiles.
• Certains poissons.

Question 50

Chez quels animaux a-t-on des échanges cutanés négligeables?

Answer 50

• Quelques poissons.
• Certains reptiles
• Les oiseaux
• Les mammifères.

Question 51

Est ce que la peau peut être perméable à l’O2 si elle est imperméable à l’H2O?

Answer 51

Non.