CE QU IL FAUT SAVOIR L entrée du dioxygène ACTIVITÉS 1 ET 2 Le prélèvement du dioxygène de l air Notre organisme a besoin de dioxygène qu il prélève dans l air. L air entre par la bouche, le nez puis les fosses nasales et passe ensuite dans la trachée, les bronches, les bronchioles et arrive aux alvéoles pulmonaires. Par des mouvements respiratoires, l air est renouvelé dans les poumons. À l inspiration, l air pénètre dans les poumons jusqu aux alvéoles. Au cours de l expiration, l air est expulsé des poumons. ACTIVITÉ 3 Le passage du dioxygène dans le sang C est au niveau des alvéoles pulmonaires que le dioxygène de l air passe dans le sang. Ce passage est facilité par plusieurs caractéristiques de la paroi alvéolaire : elle est fine, richement vascularisée et présente une grande surface d échange. Mots-clés Trachée : conduit par lequel l air passe de la bouche aux bronches. Bronche : conduit amenant l air de la trachée aux poumons. Bronchiole : fine ramification des bronches. Inspiration : phase de la respiration au cours de laquelle l air entre dans les poumons. Expiration : phase de la respiration pendant laquelle l air est expulsé des poumons. Alvéole pulmonaire : petit sac situé à l extrémité des bronchioles. ACTIVITÉ 1 Des substances nocives perturbent le fonctionnement de l appareil respiratoire Des substances nocives plus ou moins abondantes dans l environnement perturbent le bon fonctionnement de l appareil respiratoire. Elles favorisent l apparition de certaines maladies comme le cancer des poumons ou la bronchopneumonie qui limitent le prélèvement du dioxygène dans l air. Ces substances nocives proviennent de la combustion des cigarettes, des rejets d usines ou encore des gaz d échappement des voitures Bronche, alvéoles et veine 1 mm bronche alvéoles veine 66 LE RENOUVELLEMENT DU DIOXYGÈNE
dans l organisme Bilan illustré CHAPITRE 4 La fumée de cigarette contient des substances nocives: goudrons, monoxyde de carbone, nicotine. Fumer perturbe le fonctionnement du système respiratoire. LE RENOUVELLEMENT DU DIOXYGÈNE 67
Sans le souffle pas de son. Lorsque que nous émettons un son, c est l air expiré qui fait vibrer nos cordes vocales. Parler comme on respire L émission du souffle qui est à l origine d un son nécessite d abord d inspirer de l air pour l accumuler dans les poumons. Au cours de l expiration, l air accumulé dans les poumons parcourt le chemin inverse de celui de l inspiration. Au cours de la respiration les cordes vocales sont écartées l une de l autre. Ce n est que lorsque nous parlons que les cordes vocales se tendent et se rapprochent. En arrivant au niveau du larynx, l air expiré fait alors vibrer les cordes vocales et produit un son: c est la phonation. Il est possible d observer les cordes vocales grâce à un laryngoscope. Cet appareil, sous forme d un tube muni une petite caméra et d une lampe, permet de visualiser l intérieur du larynx, comme sur les deux images. 2 cm cordes vocales au repos cordes vocales actives http://www.em6.fr/articles_plus/corde_vocale_plus.html http://www.passion-plongee.com Bulles mortelles «Remontez lentement, en respectant les paliers de décompression!» : tout plongeur a déjà entendu cette phrase. La plongée en profondeur augmente la pression de l eau sur tout le corps. Tous les gaz de l air contenu dans les poumons ont alors tendance à passer dans le sang qui les transporte dans tout l organisme: le dioxygène, bien sûr, qui est consommé par les organes, mais aussi l azote qui n est pas utilisé par l organisme. Ce gaz est alors accumulé dans les tissus qui constituent les organes. Ce phénomène apparaît lors de plongées de plus d une heure à plus de 20 mètres de profondeur. Dans ces conditions, quand un plongeur remonte vers la surface, l azote va progressivement regagner le sang dans lequel il sera dissous. Conduit jusqu aux poumons, l azote quittera l organisme. Si la remontée est trop rapide, des bulles d azote se forment dans le sang et dans les organes, bulles qui pourront être à l origine de troubles graves voire mortels. Il faut donc remonter lentement, par paliers, afin de laisser le temps à l azote de se dissoudre dans le sang pour, enfin, mieux être éliminé au niveau des poumons. 68 LE RENOUVELLEMENT DU DIOXYGÈNE
CHAPITRE 4 Vérifier ses connaissances A. QCM Identifiez les réponses exactes B. Répondre par une phrase courte aux 1. Le passage du dioxygène dans le sang se fait au niveau a. de la trachée. b. des alvéoles pulmonaires. c. des bronchioles pulmonaires. 2. L air passe par a. les bronchioles pulmonaires. b. la trachée. c. les fosses nasales. 3. Le passage du dioxygène dans le sang est favorisé par a. une grande surface d échange. question suivantes. 1. Quelles sont les deux étapes de la respiration? 2. Comment l air arrive-t-il dans les alvéoles pulmonaires? 3. Quelle est la différence entre la composition de l air inspiré et celle de l air expiré? 4. Où se font les échanges entre le sang et l air? 5. Quels sont les effets des substances nocives contenues dans l air sur l appareil b. de nombreux vaisseaux sanguins autour des alvéoles. respiratoire? c. une paroi alvéolaire épaisse. réponses page 185 Appliquer ses connaissances 1 Exercice guidé : les mouvements respiratoires et l effort réponses page 185 Lire une courbe. Variations du volume d air contenu dans les poumons en fonction du temps. 1. Indiquez la quantité d air présente dans les poumons en A et B. (I) 2. Repérez une phase d inspiration et une phase d expiration sur la courbe. (Ra) 3. Indiquez comment se caractérise la respiration au repos et à l effort. (I) Un coup de pouce Pour répondre à la question 1 Vous pouvez repérer ce que représentent les deux axes. Lire sur l axe des ordonnées (vertical) le volume en A et B en utilisant une règle. Pour répondre à la question 2 Vous devez savoir à la fin de quelle phase les poumons contiennent le plus grand volume d air : inspiration ou expiration. Pour répondre à la question 3 Comptez le nombre de mouvements respiratoires en 10 secondes au repos et à l effort. Comparez le volume d air maximal contenu dans les poumons. LE RENOUVELLEMENT DU DIOXYGÈNE 69
Appliquer ses connaissances 2 L appareil respiratoire humain Identifier les différentes parties de l appareil respiratoire. 1. Décalquez puis légendez le schéma des organes de l appareil respiratoire. 2. Indiquez, par des flèches, le trajet de l air inspiré et de l air expiré dans l appareil respiratoire. 3. Décalquez puis légendez le schéma de l alvéole pulmonaire. 4. Indiquez, par des flèches, le devenir du dioxygène au niveau d une alvéole pulmonaire. 3 Une maladie respiratoire causée par la cigarette Identifier les causes d une maladie respiratoire. La broncho-pneumopathie chronique obstructive touche actuellement 3 millions de personnes en France. Elles souffrent d une toux grasse et sont très vite essoufflées. Ceci est dû à l obstruction des bronches par l accumulation de goudron dans celle-ci. Si les personnes continuent de fumer, les symptômes peuvent s aggraver et aller jusqu à la mort de la personne. En 2004, 1,6 millions de personnes sont mortes de la broncho-pneumopathie chronique obstructive. 1. Comparez les deux bronches (I). 2. À l aide de ces observations, expliquez l essoufflement des personnes souffrant de la broncho-pneumopathie chronique obstructive. (Ra) 3. Expliquez en quoi ces symptômes sont handicapants au quotidien. (Ra) 70 LE RENOUVELLEMENT DU DIOXYGÈNE Bronche normale Bronche d une personne broncho-pneumopathique 1 cm
CHAPITRE 4 4 La fibrose pulmonaire, une maladie respiratoire Identifier les causes d une maladie respiratoire. La fibrose pulmonaire est une maladie chronique qui se manifeste par la formation anormale de fibres dans les poumons. Le malade éprouve des difficultés à respirer et s essouffle au moindre effort. Cette maladie peut même causer la mort. 1. Rappelez ce qu est une alvéole, à l aide de vos connaissances. (C) 2. Comparez les caractéristiques de la paroi des alvéoles pulmonaires chez un sujet sain et chez un sujet atteint de fibrose. (I) 3. À l aide de ces informations, expliquez les difficultés respiratoires d une personne atteinte d une fibrose pulmonaire (C). paroi alvéolaire alvéole 50 µm Poumon sain 50 µm Poumon atteint de fibrose 5 Risque de cancer et tabagisme Mettre en relation les risques de cancer des poumons et le tabagisme. 1. Indiquez les risques de cancer pour un sujet non fumeur. (I) 2. Indiquez les risques d avoir un cancer pour une personne fumant 35 cigarettes par jour. (I) 3. Établissez un lien entre la consommation de cigarettes et les risques d avoir un cancer des poumons. (Ra) Risque de cancer du poumon en fonction du nombre de cigarettes fumées par jour LE RENOUVELLEMENT DU DIOXYGÈNE 71
CHAPITRE 4 Appliquer ses connaissances 6 Le prélèvement de dioxygène dans l air Lire un tableau et compléter un schéma. 1. Calculez la différence de teneur en dioxygène de l air entrant et sortant des poumons. (Ra) 2. Expliquez les variations de teneur en dioxygène observées (C). 3. Décalquez le schéma de l alvéole pulmonaire. Puis complétez-le : en indiquant par une flèche ce que devient le dioxygène au niveau des alvéoles ; en utilisant les mots suivants: air alvéolaire, dioxygène, capillaire sanguin ; en utilisant les données du tableau suivant. air pourcentage en dioxygène entrant 21 % sortant 19 % 7 L expérience de Bichat, médecin et biologiste français (1771-1802) Analyser une expérience historique. «Une des meilleures méthodes pour bien juger la couleur du sang [ ] consiste [ ] à adapter d abord à la trachée artère, mise à nu et coupée transversalement, un robinet que l on ouvre ou que l on ferme à volonté, au moyen duquel on peut laisser pénétrer dans le poumon la quantité précise d air nécessaire aux expériences, y introduire différents gaz, les y retenir, pomper tout l air que l organe renferme, le distendre par ce fluide audelà du degré ordinaire, etc. L animal respire très bien par ce robinet lorsqu il est ouvert; il vivait avec lui pendant un temps très long, sans aucun trouble notable de ses fonctions. On ouvre, en un second lieu, une artère quelconque [ ] afin d observer les altérations diverses de la couleur du sang qui en jaillit, suivant la quantité, la nature de l air qui pénètre les cellules aériennes (les poumons)». 1. Indiquez à quel endroit Bichat place un robinet. Quel est son rôle? (I) 2. Par quels noms, au cours de cette expérience, Bichat caractérise-t-il le sang riche en dioxygène et le sang appauvri en dioxygène? (Ra) 3. Comparez la couleur du sang lors des deux premières manipulations et indiquez pendant quelle phase de la respiration le dioxygène est prélevé par l organisme. (Ra) Résultats de cette expérience Action de Bichat Couleur du sang fermeture du robinet après une inspiration le sang devient noir en trois minutes fermeture du robinet après une expiration le sang devient noir en quelque secondes injection de dioxygène dans les poumons le sang reste rouge vif injection de dioxyde de carbone dans les poumons le sang devient noir 72 LE RENOUVELLEMENT DU DIOXYGÈNE