CHAPITRE 4. LA FONCTION RESPIRATOIRE • Fonction respiratoire = Ensemble des processus aboutissant aux échanges gazeux entre un organisme et son environnement. = Se déroule à 2 niveaux 1. Relation du système respiratoire avec l’environnement extérieur Voies aériennes supérieures + poumons apport d’O2 transporté par les hématies (globules rouges) du sang • 2. Respiration cellulaire assurée par les mitochondries Utilisation de l’O2 au niveau de chacune des cellules réactions chimiques • = Vitale à l’organisme (apport d’O2 – rejet de CO2) • Au delà de 3minutes d’arrêt respiratoire lésions irréversibles séquelles fonctionnelles (cellules touchées en priorité = cellules cérébrales) • = participe au maintien de l’homéostasie (ensemble des mécanismes d’autorégulation qui maintiennent l’équilibre physiologique de l’organisme • La respiration = 2 temps L’inspiration Apport d’O2 échanges gazeux L’expiration Rejet de CO2 MECANISME • Le système respiratoire est en lien avec - Le bulbe rachidien ordre aux muscles respiratoires influx nerveux moelle épinière et nerfs périphériques • - A l’inspiration : 1. Le diaphragme (muscle circulatoire séparant le thorax de l’abdomen) = s’abaisse en se contractant attire les poumons vers le bas 2. Les muscles intercostaux (scalènes) en se contractant ouvrent la cage thoracique 1+2 = augmentation du volume des poumons = l’air extérieur entre dans les voies aériennes L’air inhalé (inspiré) = 21 % d’O2 + 78 d’azote (N2) + 1% gaz variés = parcourt les voies aériennes supérieures pour parvenir aux alvéoles pulmonaires échanges gazeux ( O2 CO2) - A l’expiration : Mouvement passif : assuré par la force de recul élastique pulmonaire (consistance du tissu pulmonaire avec des fibres élastiques) • LES VOIES RESPIRATOIRES : Fosses nasales + pharynx + trachée + bronches Rôle principal : amener l’air au niveau des alvéoles pulmonaires • LES POUMONS : composés de lobes séparés par des scissures poumon droit = 3 lobes poumon gauche = 2 lobes (+ place du cœur ) * La plèvre = enveloppe entourant chaque poumon = 2 feuillets séparés par un espace virtuel = Les 2 feuillets coulissent l’un sur l’autre lors des mouvements respiratoires permet l’extension (l’augmentation de volume) pulmonaire dans les 3 dimensions. * 2 types de vascularisation : - La vascularisation fonctionnelle = amène le sang veineux aux alvéoles pour y être enrichi en O2 - La vascularisation nourricière = assure l’irrigation de l’ensemble du poumon * Le médiastin = espace entre les poumons On y trouve : - Le cœur - Les gros vaisseaux sanguins (Aorte descendante + tronc veineux et artériel brachiocéphalique + la veine cave) - Les vaisseaux lymphatiques (canal thoracique) - Les nerfs pneumogastriques droit et gauche - L’œsophage * Le parenchyme pulmonaire = succession de divisions bronchiques, artérielles veineuses et nerveuses jusqu’aux lobules pulmonaires 1 lobule pulmonaire = bronchioles + vaisseaux + nerfs Chaque bronchiole se termine par un petit cul de sac – acinus – constitué d’alvéoles pulmonaires * Le surfactant = couche liquide tapissant les parois internes des alvéoles pulmonaires Permet de : - Défendre le système respiratoire contre les micro organismes - Faciliter l’expansion des alvéoles lors de l’inspiration (réduction de la tension superficielle air / liquide) - Eviter aux alvéoles de se collaber (éviter aux parois de la cavité de s’affaisser) - Assurer la perméabilité des alvéoles pulmonaires (effet anti-œdémateux) L’INSPIRATION • Mécanisme : • - L’air entre par le nez et la bouche • - Passe par le carvum (arrière nez) et le pharynx (arrière gorge) • ( lieu de croisement des voies respiratoires et digestives) • - L’épiglotte : • * S’ouvre au moment de l’inspiration passage de l’air vers les voies respiratoires • * Agit comme un clapet qui se ferme lors de la déglutition • - L’air se dirige vers • * Le larynx (où se situent les cordes vocales) • * La trachée (= série de cartilages superposés) * La trachée se divise en 2 : Bronche souche droite Bronche souche gauche - L’air continue sa progression dans les subdivisions des bronches (bronche souche bronches secondaires bronches lombaires bronches segmentaires bronchiole alvéole pulmonaire - Le passage de l’air dans les différentes cavités humidification + température à 37°c - L’air correctement humidifié et réchauffé arrive aux alvéoles pulmonaires qui sont le lieu des échanges gazeux PHYSIOLOGIE DE LA RESPIRATION • Les alvéoles pulmonaires sont entourées d’un réseau d’artères et de veines qui participent aux échanges gazeux • Le sang qui arrive par les artères pulmonaires au niveau de l’alvéole est pauvre en O2 et riche en CO2 • Les échanges gazeux s’effectuent : - En temps très court - Au travers de la paroi alvéo-capillaire - Par phénomène de diffusion, c’est-à-dire de la pression la plus élevée vers la pression la moins élevée • A l’inspiration : - La pression dans les alvéoles pulmonaires est élevée les gaz se déplacent des zones de haute pression vers les zones de basse pression (loi physique) - La pression de l’O2 alvéolaire = 100 mm de Hg - La pression de l’O2 dans le sang pulmonaire = 40 mm de Hg L’O2 va passer des alvéoles pulmonaires vers le sang • A l’expiration : • La pression dans les alvéoles pulmonaires diminuent - La pression du CO2 alvéolaire = 40 mm de Hg - La pression du CO2 dans le sang pulmonaire = 46 mm de Hg Le C02 va passer du sang vers les alvéoles pulmonaires N.B : La pression partielle en O2 de l’air diminue au fur et à mesure que l’on s’élève en altitude Les échanges gazeux diminuent Question : Pourquoi les sportifs se préparent-ils en altitude ? • Le sang circule il est constamment renouvelé le gradient d’O2 est maintenu • L’air est renouvelé dans les alvéoles à chaque cycle respiratoire le gradient de CO2 est maintenu • Le sang artériel riche en O2 propulsé par le cœur va fournir de l’O2 aux organes et aux cellules - Gaz du sang L’O2 est transporté de 2 manières : * dissous dans le plasma (2%) * fixé su l’hémoglobine et donc transporté par les globules rouges (98%) Réponse à la question sur l’altitude : l’organisme va s’adapter en augmentant le nombre de globules rouges ; Revenus à une altitude plus basse, les sportifs disposent (pour quelques temps) de plus grandes possibilités de transport d’O2 leur permettant une meilleure consommation maximale d’O2 (VO2 max) • La consommation d’O2 (VO2) = volume d’O2 utilisé par l’organisme en 1 minute. • L’O2 est capté par les cellules pour oxygéner des métabolites (métabolites = substances fournies au cours du métabolisme pour produire de l’énergie • Au niveau des cellules, l’énergie issue de la respiration est convertie en énergie chimique sous forme d’ATP (Adénosine Tri Phosphate) cours de physio appliquée • Le CO2 est transporté sous forme dissoute (7%) et sous forme combinée (essentiellement bicarbonates) - Produit de dégradation cellulaire = déchet toxique - Très important de retirer le CO2 de l’organisme une PCO2 très élevée entraine un trouble du pH appelé acidose risque de dénaturation des protéines + altération du SVC LES VOLUMES PULMONAIRES (SPIROMETRIE) • L’air déplacé pendant la respiration peut être divisé en 4 volumes : 1. VC = Volume courant = volume d’air déplacé pendant une seule inspiration ou expiration normale 500ml 2. VRI = Volume de réserve inspiratoire = inspiration forcée à la fin d’une inspiration normale 300ml 3. VRE = Volume de réserve expiratoire = expiration forcée à la fin d’une expiration normale 1100ml 4. VR = Volume résiduel = Volume d’air qui reste dans les poumons après une expiration maximale 1200ml Capacité pulmonaire totale = VC + VRI + VRE + VR Capacité vitale = Volume maximale mobilisable = VC + VRI + VRE PHYSIOLOGIE RESPIRATOIRE ET ACTIVITE SPORTIVE • Dépenses énergétiques incompressibles : lorsque l’organisme est au repos complet - Position allongée, sans métabolisme digestif = Quantité minimale d’énergie vitale = Variable suivant les individus, le sexe, l’âge….. = Métabolisme basal (kilocalories par unité de temps • L’activité physique davantage d’énergie + d’O2 et + de nutriments • Pour répondre à la demande d’O2 l’organisme : - Augmente la ventilation pulmonaire (augmentation de la fréquence respiratoire + inspiration et expiration forcées) - Augmente l’irrigation sanguine au niveau des alvéoles et des muscles en accélérant la fréquence cardiaque - Diminue l’irrigation de l’appareil digestif - Augmente l’apport sanguin au cœur, aux muscles, au cerveau En cas d’effort modéré peu intense, d’une durée assez longue, les muscles travaillent en présence d’O2 (Aérobiose filière Aérobie) En cas d’effort intense et violent, la surconsommation d’O2 est décalé dans le temps. L’organisme travaille en absence d’O2 (filière Anaérobie) Si cet effort se prolonge sans O2 et ou sans nutriment crampes Crampes = création de déchets lactiques dans le muscle à la suite du métabolisme sans consommation d’O2 = Lié à l’absence de respiration cellulaire