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LA PHYSIOLOGIE DE LA RESPIRATION

L'objectif premier de la respiration est d'amener l'oxygène aux cellules de l'organisme et d'évacuer le gaz

carbonique produit au cours des activités cellulaires. Les trois processus de base de la respiration sont :

la ventilation pulmonaire, la respiration externe (pulmonaire) et la respiration interne (tissulaire).

1- La physiologie de la ventilation pulmonaire :

La ventilation pulmonaire (respiration) est le processus par lequel s'effectuent les échanges gazeux entre

l'atmosphère et les alvéoles pulmonaires. L'air circule entre l'atmosphère et les poumons pour la même

raison que le sang circule dans l'organisme: il existe un gradient de pression. L'air circule dans les

poumons lorsque la pression à l'intérieur des poumons est inférieure à la pression de l'air dans

l'atmosphère. L'air sort des poumons lorsque la pression dans les poumons est supérieure à la pression de

l'air dans l'atmosphère.

Nous allons maintenant aborder l'étude des mécanismes de la ventilation pulmonaire en commençant par

l'inspiration. : L'inspiration est le mouvement de l'air qui pénètre dans les poumons. Juste avant chaque

inspiration, la pression d'air dans les poumons est égale à la pression atmosphérique; elle est donc de 760

mm Hg environ. Pour que l'air puisse entrer dans les poumons, il faut que la pression à l'intérieur des

poumons soit inférieure à la pression atmosphérique, condition réalisée par l'augmentation du volume des

poumons. Pour que nous puissions inspirer, les poumons doivent augmenter de volume. L'expansion des

poumons entraîneune augmentation du volume pulmonaire et, par conséquent, une réduction de la pression

dans les poumons, laquelle devient inférieure à la pression atmosphérique. La première étape conduisant à

l'expansion des poumons nécessite la contraction des principaux muscles inspiratoires : le diaphragme et

les muscles intercostaux externes.(fig) 2

Le diaphragme, le muscle inspiratoire le plus important, est un muscle squelettique en forme de dôme qui

forme le plancher de la cavité thoracique. Pendant que le diaphragme se contracte, les muscles intercostaux

externes se contractent également. Ces muscles squelettiques sont disposés obliquement vers le bas et vers

l'avant entre les côtes adjacentes. Quand ils se contractent, ils entraînent le soulèvement des côtes, ce qui a

pour effet de pousser le sternum vers l'avant et d'augmenter le diamètre antéro-postérieur de la cavité

thoracique. Lorsque le volume des poumons augmente, la pression qui se trouve à l'intérieur des poumons,

appelée pression intra-alvéolaire (intra-pulmonaire), passe de 760 mm Hg à 758 mm Hg. Un gradient de

pression est donc établi entre l'atmosphère et les alvéoles pulmonaires. L'air passe de l'atmosphère dans les

poumons en raison d'une différence de pression gazeuse, et l'inspiration a lieu. L'air poursuit son mouvement

dans les poumons, tant qu'il existe une différence de pression.

les muscles inspiratoires accessoires contribuent également à l'augmentation du volume de la cavité

thoracique . Ils comprennent les muscles sterno-cléido-mastoïdiens, qui soulèvent le sternum; les muscles

scalènes, qui soulèvent les deux côtes supérieures ; et le muscle petit pectoral, qui soulève les troisième,

quatrième et cinquième côtes.

L'inspiration est considérée comme un processus actif, parce qu'elle est déclenchée par une

contraction musculaire.

- L'expiration : L'expiration est le mouvement de l'air qui sort des poumons ; elle fait également appel à un

gradient de pression, mais, ici, le gradient est inversé : la pression intra-alvéolaire est supérieure à la

pression atmosphérique. Contrairement à l'inspiration, une expiration normale durant une respiration

tranquille est un processus passif, puisqu'elle n'exige pas de contractions musculaires. Elle dépend de deux

facteurs : a) la rétraction des fibres élastiques qui ont été étirées durant l'inspiration,

b) la traction vers l'intérieur de la tension superficielle due à la pellicule de liquide alvéolaire.

L'expiration débute par le relâchement des muscles inspiratoires. De plus, la tension superficielle exerce une

traction vers l'intérieur et les membranes basales élastiques des alvéoles et les fibres élastiques dans les

bronchioles et les canaux alvéolaires se rétractent. 3

2- La physiologie de la respiration externe

(pulmonaire) : La respiration externe (pulmonaire) est l'échange d'oxygène et de gaz carbonique entre les alvéoles et les capillaires pulmonaires. Elle entraîne la conversion du sang désoxygéné (pauvre en O2) en sang oxygéné (saturé en O2)

A cause de la différence dans les

p02, l'oxygène diffuse des alvéoles vers le sang désoxygéné, jusqu'à ce qu'un équilibre soit atteint, pendant que l'oxygène diffuse des alvéoles vers le sang désoxygéné, le gaz carbonique diffuse dans la direction opposée.

3- La physiologie de la respiration interne

(tissulaire) : La respiration interne (tissulaire) est l'échange d'oxygène et de gaz carbonique entre les capillaires sanguins des tissus et les cellules des tissus. Elle entraîne la conversion du sang oxygéné en sang désoxygéné. cause de la différence dans les p02, l'oxygène diffuse dans le liquide interstitiel et les cellules des tissus, jusqu'à ce que la p02 du sang soit

réduite à 40 mm Hg. Alors que l'oxygène diffuse des capillaires tissulaires vers les cellules des tissus, le gaz

carbonique diffuse en direction opposée. - Le transport d'oxygène et de gaz carbonique :

Environ 98,5 % de l'oxygène est transporté en combinaison chimique avec l'hémoglobine dans les globules

rouges, L'oxygène et l'hémoglobine se combinent pendant une réaction facilement réversible pour former de

l'oxyhémoglobine. Hb + 02 ļ Hb02

Hémoglobine désoxygénée Oxygène Oxyhémoglobine

(hémoglobine réduite) Le CO2 est transporté par le sang sous trois formes principales :

1- Le CO2 dissous (environ 7 %).

2- La carbhémoglobine (environ 23 %). Hb + C02 ļ HbC02

Hémoglobine Gaz Carbonique carbhémoglobine

3- Les ions bicarbonate (environ 70 %) en présence de l'enzyme anhydrase carbonique.

H2O + C02 ļ H2C02 ļ H+ + HCO3-

Eau Gaz Carbonique l'acide carbonique hydrogène bicarbonate

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La régulation de la respiration :

1- La régulation nerveuse :

Les muscles respiratoires se contractent et se relâchent sous l'effet d'influx nerveux qui leur sont transmis

par des centres nerveux de l'encéphale. La région d'où partent ces influx nerveux est située en position

bilatérale dans la formation réticulée du tronc cérébral ; on l'appelle le centre respiratoire. Ce centre est

formé d'un groupe de neurones dispersés, divisé, sur le plan fonctionnel, en trois régions :

a) le centre de rythmicité bulbaire ; b) le centre pneumotaxique, situé dans la protubérance; et c) le

centre apneustique, également situé dans la protubérance.

a)Le centre de rythmicité bulbaire : sont rôle est de régler le rythme de base de la respiration. Il est

composé de neurones qui formes un centre inspiratoire et de neurones qui formes un centre expiratoires. Le centre inspiratoire est responsable du rythme de base d la respiration.

fin de chaque expiration (autorythmicité) en envoyant des influx nerveux qui atteignent le diaphragme par

les nerfs phréniques et les muscles intercostaux externes par les nerfs intercostaux, ces muscles se

contractent, et l'inspiration a lieu (02 secondes). durant les périodes très actives de ventilation. Les influx produits par ce

centre entraînent la contraction des muscles intercostaux internes et abdominaux qui réduit le volume de

la cavité thoracique pour provoquer l'expiration forcée.

b) Le centre pneumotaxique : il aide à coordonner la transition entre l'inspiration et l'expiration. Ses influx

favorisent l'inhibition de l'activité du centre inspiratoire avant que les poumons ne contiennent un volume

d'air excessif. Autrement dit, les influx limitent l'inspiration et facilitent ainsi l'expiration. Lorsque le centre

pneumotaxique est plus actif, le rythme de la respiration est plus rapide.

c) le centre apneustique : il coordonne aussi la transition entre l'inspiration et l'expiration, il envoi des influx

qui stimule le centre inspiratoir est actif il domine le centre apneustique. 6

2- La régulation chimique

Une région du bulbe rachidien, le centre chimiosensible central, est très sensible au pH (concentration en

H+). Des chimiorécepteurs sensibles aux changements des concentrations de H+, de CO2 et d'O2 du sang,

se trouvent dans le système nerveux périphérique. Ils sont situés dans les corps carotidiens près de la

bifurcation des artères carotides communes et dans les corps aortiques. Les corps carotidiens sont de

petits nodules ovales de 4 à 5 mm de long situés dans l'espace qui se trouve entre les artères carotides

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interne et externe. Les corps aortiques sont regroupés dans la région située près de la crosse de l'aorte.

Les Les fibres nerveuses sensitives en provenance des corps carotidiens se joignent à celles du sinus

carotidien pour former le nerf sinu-carotidien qui, à son tour, s'unit au nerf glosso-pharyngien (IX). Les

fibres afférentes en provenance des corps aortiques se joignent au nerf vague (X).

La stimulation du centre chimiosensible central et des chimiorécepteurs périphériques entraîne une

activation importante du centre inspiratoire, et la fréquence et l'amplitude respiratoires augmentent.

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