LE FONCTIONNEMENT DE L APPAREIL RESPIRATOIRE

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1 I - Les mouvements respiratoires : LE FONCTIONNEMENT DE L APPAREIL RESPIRATOIRE Les mouvements respiratoires correspondent à 12 à 18 cycles respiratoires par minute. Un cycle respiratoire comporte deux phases: l inspiration et l expiration. - L inspiration est provoquée par une contraction du diaphragme qui s affaisse et des muscles intercostaux qui soulèvent les côtes. Les poumons qui sont solidaires de la cage thoracique suivent le mouvement. Il s ensuit une dépression (vide) qui attire l air extérieur vers l intérieur des poumons. - Lors de l expiration, les muscles contractés lors de l expiration se relâchent. Le diaphragme remonte tandis que la cage thoracique s affaisse. Les poumons (tissu élastique) reprennent leur position initiale. Ceci chasse l air des poumons vers l extérieur. L inspiration est donc un phénomène passif parce qu aucun muscle ne se contracte lors de sa réalisation.(document 1) Ces mouvements respiratoires sont réflexes. Cependant une personne peut effectuer volontairement : une inspiration forcée une expiration forcée une accélaration du rythme respiratoire ou tachypnée un ralentissement du rythme respiratoire ou bradypnée ou même une apnée (arrêt momentané des mouvements rspiratoires) II Les échanges gazeux respiratoires II -1 au niveau de poumons Les échanges gazeux pulmonaires s effectuent entre l air contenu dans les alvéoles pulmonaires et le sang contenu dans les artérioles et les veinules pulmonaires (document 2). Le dosage des taux de gaz dans l air inspiré et dans l air expiré (document 3) permet de déduire que : le dioxygène (oxygène à l école élémentaire) se déplace de l air alvéolaire vers le sang contenu dans les vaisseaux sanguins des poumons ; le dioxyde de carbone (gaz carbonique à l élémentaire) se déplace du sang contenu dans les vaisseaux sanguins pulmonaires vers l air contenu dans les alvéoles pulmonaires. Les conséquences sont que : l air s appauvrit en dioxygène et s enrichit en dioxyde de carbone lors de son passage dans les poumons ; 1

2 le sang s appauvrit en dioxyde de carbone et s enrichit en dioxygène en traversant les poumons. II -2 au niveau des autres organes du corps (exemple au niveau du muscle) Les échanges gazeux tissulaires s effectuent entre le sang circulant dans les artérioles et les veinules et les cellules du tissu musculaire. L analyse des volumes de gaz dans les sangs entrant et sortant d un muscle en activité (document 4) révèle que : le dioxygène quitte le sang pour rejoindre les cellules musculaires le dioxyde de carbone passe des cellules musculaires au sang qui irrigue le muscle. Il s ensuit que : le sang s enrichit en dioxyde de carbone et s appauvrit en dioxygène en irriguant le muscle en activité ; les cellules musculaires s enrichissent en dioxygène et se débarrassent de leur dioxyde de carbone lors du passage du sang à travers le muscle. N.B. L hémoglobine est une molécule contenue dans les globules rouges ou hématies du sang. Elle est constituée essentiellement de protéines et donne au sang sa couleur rouge. L hémoglobine se combine au dioxygène et au dioxyde de carbone pour assurer leur transport. Une partie des gaz respiratoires est aussi transportée sous une forme dissoute dans le plasma sanguin. N.B. En dehors des gaz, le glucose se déplace du sang vers les cellules musculaires. II -3 au niveau cellulaire Les cellules au travail, consomment du dioxygène et du glucose et rejettent du dioxyde de carbone. Le schéma du (document 5) montre sommairement comment les cellules utilisent le glucose et le dioxygène et comment elles produisent du dioxyde de carbone et de l énergie. Le processus de la respiration cellulaire s effectue en trois phases : Phase 1 : glycolyse (du glucose) Elle utilise du glucose elle produit 2 pyruvates elle produit 2 molécules d ATP (molécule énergétique) elle se déroule dans le cytoplasme cellulaire (hyaloplasme) Phase 2 : décarboxylation des pyruvates elle produit du dioxyde de carbone qui sort de la cellule 2

3 elle produit 2 molécules d ATP elle se déroule dans la matrice des mitochondries Phase 3 : oxydation des composés réduits par l oxygène elle utilise le dioxygène qui a pénétré dans la cellule elle produit de l eau elle produit 32 molécules d ATP elle se déroule dans les crêtes des mitochondries Equation-bilan : L ensemble des réactions cellulaires respiratoires peut se résumer à l équation suivante : C6H12O6 + 6O2 6 CO2 + 6 H2O + ATP C est- à -dire Glucose + dioxygène dioxyde de carbone + eau + énergie III Les voies respiratoires : (document 6) Lors de l inspiration, l air suit le trajet suivant : III 1 Les narines puis les fosses nasales : Ces dernières aboutissent au pharynx. Elles sont munies à l entrée de poils qui retiennent les grosses poussières. III - 2 le pharynx : c est le carrefour des voies aériennes et digestives. III 3 Le larynx : il correspond à l organe de la voix (cordes vocales). Le larynx permet le passage de l air vers la trachée. Un cartilage élastique, l épiglotte, ferme l entrée du larynx pendant la déglutition (action d avaler). III 4 La trachée : elle amène l air du larynx aux bronches. III 5 Les bronches : les bronches droite et gauche sont formées par la division de la trachée. Elles pénètrent dans les poumons et se ramifient en bronches secondaires de plus en plus petites. 3

4 III 6 Les bronchioles : De plus petites bronches sont appelées bronchioles. Elles présentent un diamètre inférieur au millimètre. Ces bronchioles se terminent par des vésicules pulmonaires.iii 7 Les alvéoles pulmonaires : Les vésicules sont de petits sacs formées d alvéoles. Les alvéoles ressemblent à des petits sacs remplis d air. Les parois des alvéoles, très fines (0,2 mm) jouent un rôle important dans les échanges gazeux respiratoires Lors de l inspiration, l air suit le trajet suivant : Narines fosses nasales pharynx / larynx trachée-artère alvéoles pulmonaires-vésicules pulonaires bronchioles bronches Lors de l expiration, l air emprunte le trajet inverse IV L hygiène de l appareil respiratoire : Pour assurer le bon fonctionnement de l appareil respiratoire et le maintenir en bonne santé, il faut : faire des exercices appropriés pour accroître le volume de la cage thoracique et par conséquent la capacité pulmonaire ; respirer par les narines pour faire filtrer l air par les cils qui se trouvent dans les fosses nasales ; éviter de respirer le monoxyde de carbone (C0) qui limite la quantité de dioxygène et de dioxyde de carbone transportée par les globules rouges et provoque l asphyxie ; éviter d inhaler de l air pollué : o certaines poussières provoquent des maladies professionnelles ; o la silice, l amiante provoquent des lésions dangereuses irréversibles dans les poumons (silicose, cancer) ; o Les pesticides et l ozone agressent les poumons ; éviter de fumer le tabac : la fumée de tabac véhicule du goudron et du monoxyde de carbone. D où des risques de bronchites chroniques et même de cancer des bronches ; profiter des lieux arborés, de la vie au grand air pour profiter de l oxygène au maximum et éviter les substances allergènes ; aérer les locaux et y faire pénétrer les rayons solaires pour éliminer les microbes pathogènes. 4

5 Document 1 Document 2 : alvéoles pulmonaires Document 3 : Taux des gaz dans les airs inspiré et expiré 5

6 Document 4 :masses de glucose et volumes de gaz dans les sangs entrant et sortant d un muscle en activité Document 6 : les voies respiratoires 6

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