La respiration chez l’espèce humaine

La respiration est un phénomène mécanique et chimique dans lequel l’air est renouvelé dans notre organisme. Ce renouvellement de l’air dans notre organisme assuré par l’appareil respiratoire fait intervenir deux types d’échanges gazeux : d’une part entre l’air et les poumons et d’autre part entre les poumons et le sang.

I. Les mouvements respiratoires

1. L’inspiration

Elle correspond à l’entrée de l’air dans les poumons. Pendant l’inspiration, le diaphragme et les muscles intercostaux se contractent, l’abdomen et les côtes se soulèvent et ainsi la cage thoracique augmente de volume. L’inspiration est un phénomène actif. 

2. L’expiration

Elle correspond à la sortie de l’air des poumons. Lors de l’inspiration, le diaphragme et les muscles intercostaux se relâchent, la cage thoracique diminue de volume ainsi la cage thoracique et les poumons reprennent leur position normale. L’expiration est un phénomène passif.

NB : Le rythme respiratoire est le nombre de mouvements respiratoires par minute. Il est de 15 à 16 mouvements par minute chez l’adulte au repos. Ce rythme augmente pendant l’activité physique, baisse pendant le sommeil et s’annule pendant l’asphyxie.

II. Les voies respiratoires et les poumons

• Les fosses nasales :  elles s’ouvrent à l’extérieur par les narines et se prolongent dans le pharynx qui est le carrefour aérodigestif.
  
  
• La trachée artère et les bronches : la trachée artère fait suite au larynx qui est l’intermédiaire entre le pharynx et la trachée. C’est un canal formé d’anneaux cartilagineux qui descend entre les deux poumons et se divise en bronches qui pénètrent chacune dans un poumon. Les bronches se ramifient en bronchioles et se terminent par des alvéoles.
  
  
• Les poumons : ce sont des poches spongieuses aérifères. Chaque poumon se divise en zones appelées lobes. Chaque lobe se divise en lobules qui constituent un ensemble de sacs appelé vésicule pulmonaire. Une vésicule est un assemblage de petits saccules accolés les uns aux autres et sont appelés alvéoles.

NB : Toutes ces voies respiratoires sont tapissées d’une muqueuse surmontée de cils et arrosée par un mucus. Ces cils et le mucus qui les arrose arrêtent la poussière de l’air inspiré. 

III. Les échanges gazeux

1. Entre l’air et les poumons

La composition de l’air inspiré et de l’air expiré

La composition gazeuse de l’air inspiré est différente de celle de l’air expiré.

L’air inspiré est riche en dioxygène alors que l’air expiré est riche en vapeur d’eau et en dioxyde de carbone. Au niveau des poumons, il y a consommation de l’oxygène et rejet de gaz carbonique et de vapeur d’eau.

2. Entre les poumons et le sang

Ces échanges gazeux se déroulent au niveau des alvéoles qui sont les surfaces d’échanges entre l’air et le sang. Ainsi le sang y entre par des artérioles et en sort par des veinules. Les artérioles et les veinules sont reliées par un réseau de capillaires qui entoure les alvéoles pulmonaires. Au niveau des alvéoles, l’air s’appauvrit en dioxygène et s’enrichit en gaz carbonique tandis que le sang s’enrichit en dioxygène $\rm (O_2)$ et s’appauvrit en gaz carbonique (dioxyde de carbone : $\rm CO_2$). 

Les globules rouges contiennent un pigment appelé hémoglobine qui fixe et transporte les gaz respiratoires $\rm (O_2$ et $\rm CO_2)$.

Le sang qui arrive au niveau des poumons est rouge sombre (riche en $\rm CO_2$). Le $\rm CO_2$ se fixe sur l’hémoglobine ; ce qui donne la carbhémoglobine. 

Le sang qui sort des poumons est rouge vif (riche en $\rm O_2$). L’$\rm O_2$ se fixe sur l’hémoglobine ; ce qui donne l’oxyhémoglobine.

IV. Les effets du tabac et de la pollution de l’air sur la respiration et la santé

Le tabac influe directement sur le rendement de l’appareil respiratoire. La fumée du tabac contient de nombreuses substances nocives (goudron, nicotine, monoxyde de carbone). Par exemple, quand l’hémoglobine fixe le monoxyde de carbone, il donne un corps stable qui ne peut se scinder pour permettre la fixation d’autres gaz $\rm (O_2$ et $\rm CO_2)$. Ainsi le tabac est la cause de nombreuses infections et même de cancers pulmonaires. La pollution de l’air par des gaz toxiques ($\rm CO$, gaz butane) et des poussières peut être à l’origine d’infections.  

V. Comment assurer le bon fonctionnement de l’appareil respiratoire ?

La respiration doit se faire par le nez et non par la bouche. En effet les fosses nasales sont tapissées de cils qui ont pour rôle de filtrer l’air inspiré. Il faut respirer de l’air pur en quantité suffisante et pratiquer des exercices physiques.

En résumé : Les mouvements respiratoires sont des réflexes responsables de la ventilation pulmonaire. Les échanges gazeux (absorption d’$\rm O_2$ et rejet de $\rm CO_2$) se font au niveau des surfaces d’échange qui sont les parois alvéolaires et des capillaires très minces. C’est au niveau des cellules de l’organisme que se fait l’utilisation de l’$\rm O_2$ et le rejet du $\rm CO_2$ dans le sang.