Biologie : Appareil Respiratoire et Respiration Cellulaire

Rôle de l'appareil respiratoire

• L'appareil respiratoire joue un rôle d'interface entre le milieu environnant et l'organisme.
• Il permet l'alternance de l'inspiration et de l'expiration pour prélever l'oxygène (O2) de l'atmosphère et rejeter le gaz carbonique (CO2).

Processus de respiration

• L'oxygène prélevé est ramené à la cellule pour assurer le processus de combustion et fournir de l'énergie à l'organisme.
• La réaction de combustion : O2 + nutriment CO2 → H2O + Énergie.

Échanges gazeux

• Le débit de consommation d'O2 (πO2) et de production de CO2 (πCO2) sont adaptés au métabolisme cellulaire.
• L'O2 et le CO2 empruntent le même parcours, mais dans un sens tout à fait inverse.

Étapes de la respiration

• Convection gazeuse : les mouvements d'expansion et de rétraction de l'ensemble thoracopulmonaire créent un gradient de pression à l'origine d'un flux gazeux.
• Diffusion alvéolo-capillaire : le gradient alvéolo-capillaire de pression favorise la diffusion passive de chacun des gaz.
• Convection circulatoire : le transport des gaz à l'intérieur de l'organisme est assuré grâce à la circulation sanguine.
• Diffusion : les gaz traversent la membrane de la cellule par simple diffusion passive.

L'Appareil Respiratoire

• L'appareil respiratoire est formé de structures qui participent aux échanges gazeux entre le sang et le milieu environnant.

Les Voies Aériennes

• Les voies aériennes supérieures ou extrathoraciques comprennent le nez, le pharynx, le larynx et la trachée dans sa partie non thoracique.

Les Voies Aériennes Extrathoraciques

• Le nez :
  • Constitue un étroit passage avec de nombreux replis de la muqueuse.
  • Offre une grande résistance à l'écoulement du gaz.
  • Les résistances nasales représentent la moitié des résistances de l'ensemble des voies respiratoires au débit aérien et le double de celles de la bouche.
  • La présence de poils au niveau du nez empêche des particules de gros diamètre (supérieur à 10 mm) de pénétrer dans les voies aériennes.
  • Réchauffe et humidifie l'air inspiré.
• Le pharynx :
  • C'est un carrefour aéro-digestif constitué d'une charpente musculaire.
  • La contraction permanente et coordonnée des muscles pharyngés au cours de l'inspiration rigidifie sa paroi et évite la survenue d'un collapsus.
  • Les muscles dits dilatateurs du pharynx se contractent une centaine de ms avant le diaphragme pour assurer son ouverture.
  • La commande nerveuse de ces muscles est réduite au cours du sommeil ce qui explique la baisse de leur tonus surtout au cours du sommeil paradoxal.
• Le larynx :
  • Assure la phonation grâce aux cordes vocales.
  • Constitue une zone de rétrécissement, donc de résistance à l'écoulement du gaz.
  • L'ouverture glottique lors de la ventilation est normalement assez large et contrôlée par des muscles.

Les Voies Aériennes Intrathoraciques

• Le réseau bronchique ressemble à un arbre aérien renversé.
• La trachée est équivalente au tronc et les petites bronches aux fines bronches.
• Une division dichotomique de l'arbre aérien aboutit à une surface de section totale de l'arbre aérien de 2,5 cm² à la hauteur de la trachée, de 10 cm² vers la 10e génération (petites bronches) et de 1 m² au niveau des alvéoles.
• L'évolution de cette surface de section donne un aspect en trompette à l'arbre aérien et explique parfaitement que la résistance à l'écoulement de l'air se fasse au niveau du goulot d'étranglement, c'est-à-dire au niveau des premières générations bronchiques.
• Chez l'homme adulte, on repère environ 23 à 24 divisions en allant de la trachée (génération 0) aux alvéoles (génération 24).