1 APPROVISIONNEMENT DE NOS ORGANES PAR LE DIOXYGENE DE L AIR PLAN 1- L appareil respiratoire. Page 2 2- Description de l appareil respiratoire chez l humain. Page7 3- Les échanges gazeux au niveau des poumons. Page 8 a- les mouvements respiratoires. Page 8 b- proportions de gaz dans l air entrant et sortant des poumons. Page 8 c- proportions de O 2 et de CO 2 dans le sang entrant et sortant des poumons. Page 8 d- les échanges gazeux se font au niveau des alvéoles. Page 9 Intermède explicatif Page 10 4- Origine du CO 2 et devenir du dioxygène. Page 10
2 1- L appareil respiratoire. Appareil respiratoire : ensemble des organes permettant l apport de dioxygène dans le corps.1 Un seul organe va permettre de faire entrer le dioxygène dans le corps : l organe respiratoire. Organe respiratoire : organe au niveau duquel du dioxygène est absorbé et entre dans le corps. Dans notre espèce, l organe respiratoire est le poumon ; nous en avons deux (voir la description ci après). Chez d autres espèces à respiration pulmonée, il peut n y avoir qu un seul poumon, comme chez la limace. Intermède : les mouvements respiratoires de la limace pris en photographie lors de la course d orientation aux Grands Avaux. Distinguer la traînée de bave juste en arrière de la limace (en plus clair que la couleur du rocher). 1 Les choses à savoir sont surlignées en jaune.
Intermède : les mouvements respiratoires de la limace pris en photographie lors de la course d orientation 3 Position ouverte (inspiration). Position fermée (expiration).
Chez d autres espèces il existe d autres organes respiratoires. Les branchies, comme chez la truite, 4 l écrevisse, l huitre.
5 Les trachées chez les insectes. Il s agit d un réseau de «tuyauterie» qui s enfonce dans le corps de l insecte en entrant par des orifices appelés stigmates. Les «tuyaux» - les trachées - ont un diamètre de plus en plus fin en s enfonçant dans le corps de l animal. Ce sont des contractions du corps de l insecte qui font entrer et sortir l air du réseau de trachées par les stigmates. C est la raison pour laquelle les insectes sont sensibles aux insecticides ; si, chez nous, l air n entre que dans les poumons qui filtrent le dioxygène, chez les insectes l air entre jusqu au plus profond de leur corps, avec tout ce qu il peut contenir. Exemple chez le criquet : En rose le réseau de trachées. La peau chez l hydre d eau douce, la grenouille 1. Hydre d eau douce Remarque : chez certaines espèces d êtres vivants, ce n est pas le dioxygène qui est utilisé pour la réaction chimique qui fournit l énergie à nos cellules, par exemple le bacille tétanique. 1 La grenouille a deux sortes d organes respiratoires : sa peau et deux poumons.
2- Description de l appareil respiratoire chez l humain. 6
3- Les échanges gazeux au niveau des poumons. a- les mouvements respiratoires. 7 L air entre dans les poumons lors de l inspiration. L air sort des poumons lors de l expiration. Inspiration : mouvement respiratoire au cours duquel l air entre dans les poumons. Expiration : mouvement respiratoire au cours duquel l air sort des poumons. Inspiration et expiration renouvellent l air qui se trouve dans les poumons. Cet air parvient jusqu au plus profond des alvéoles. b- proportions de gaz dans l air entrant et sortant des poumons. Dioxygène (O 2 ) Dioxyde de Carbone (CO 2 ) Diazote (N 2 ) Air inspiré (donc l air ambiant) 21% 0 % 1 79% Air expiré 16% 5% 79% A sa sortie des poumons, l air s est enrichi en dioxyde de Carbone et s est appauvri en dioxygène. Remarque : le diazote n intervient pas dans la respiration, on dit que ce gaz est inerte en ce qui concerne la respiration, c'est-à-dire qu il n agit pas sur la réaction chimique entre le dioxygène et le glucose. c- proportions de dioxygène et de dioxyde de Carbone dans le sang entrant et sortant des poumons. Dioxygène (O 2 ) Dioxyde de Carbone (CO 2 ) Sang entrant dans les poumons 16% 53% Sang sortant des poumons 21% 48% Après son passage dans les poumons le sang s est enrichi en dioxygène et appauvri en dioxyde Carbone. 1 En réalité la proportion de CO 2 dans l air ambiant n est pas nulle. Elle est aux alentours de 0,05%. Cette proportion est 100 fois moindre que celle qu on trouve dans l air sortant des poumons. A l échelle des poumons d un humain, on considère que la proportion de 0,05% est négligeable (qu il y a des traces de CO 2 ), par contre au niveau de l atmosphère elle ne le devient plus à cause de l immensité de l atmosphère.
d- les échanges gazeux se font au niveau des alvéoles. 8 Schéma simplifié de ces échanges au niveau d une alvéole : Schéma en relief (d après Duco et alii) (l ensemble des alvéoles forment le sac alvéolaire)
9 Ce système des sacs alvéolaires et des alvéoles permet d obtenir une très grande surface dans un petit volume. Et bien il convient de faire un intermède explicatif. Intermède explicatif : Voici une boite de craies entourée de rouleau de papier adhésif noir1 : A l intérieur de cette grande boite se trouvent 10 boites plus petites contenant chacune dix craies de couleurs différentes : 1 Le papier adhésif sert à éviter que la boite ne se déforme ou ne se déchire.
10 On peut sortir les petites boites de la grande. Le volume (L x l x h) de la grande boite et des dix petites boites qu elle contient est le même : 11,5cm x 10,5cm x 8,5xm = 1026 cm3. (Càd on pourrait mettre 1026 cubes de 1cm de côté dans cette boite). La petite boite a un volume de 2,3cm x 5,25cm x 8,5cm = 1021 cm3. Intéressons nous maintenant aux surfaces intérieures. Surface intérieure de la grande boite : (8,5cm x 11,5cm)x2 + (8,5cm x 10,5cm)x2 + 10,5cm x 11,5 cm. Cela fait un total de : 195,5cm2 + 178,5cm2 + 120,75cm2 = 494,75 cm2. Surface intérieure d une petite boite : (8,5cm x 5,25cm)x2 + (8,5cm x 2,3cm)x2 + 2,3cm x 5,25cm. Cela fait un total (pour une boite) de 89,25cm2 + 39,1cm2 + 12cm2 = 140cm2. Pour dix boites cela fait 1400cm2. Cette surface est trois fois plus grande que celle la grande boite. On pourrait mettre davantage de plus petites boites augmentant ainsi davantage la surface intérieure. 1 Le résultat devrait être 102,6cm3 mais pour simplifier j ai arrondi en ne mettant aucun chiffre après la virgule pour les résultats des calculs.
11 On se retrouve dans le même cas de figure que pour les villosités intestinales. Si on veut rendre l absorption plus efficace, il faut augmenter la surface. Mais comment loger une plus grande surface dans le même volume? En faisant des plis et des replis. Dans le cas d un «tube» comme l intestin comme dans le cas d un «sac» comme les poumons, la nature résout le problème des échanges qui se font à travers une surface en accroissant celle-ci à l intérieur d un volume qui reste le même. 4- Origine du dioxyde de Carbone arrivant aux poumons et devenir du dioxygène qui en sort. Il convient d en revenir à la réaction chimique de la respiration qui se déroule dans nos cellules et qui leur fournit de l énergie. Dioxygène + glucose eau + dioxyde de Carbone + énergie Le dioxyde de Carbone provient donc de toutes les cellules de notre corps qui l éliminent comme déchet de la réaction qui fournit leur énergie. Elles l éliminent dans le sang. Le sang est transporté jusqu aux poumons. Les poumons vont servir à éliminer tout ce dioxyde de Carbone produit par toutes nos cellules. Au passage, le sang va récupérer le dioxygène dans l air des poumons et le transporter jusqu à toutes nos cellules. Celles-ci vont l utiliser pour réagir avec le glucose qui lui est entré dans le sang au niveau des intestins. Remarque : voir schémas bilans dans les chapitres suivants.