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LA RESPIRATION
ANALYSE FONCTIONNELLE DE L'APPAREIL RESPIRATOIRE
Éléments de physiologie comparée.
POSITION DU PROBLEME
Analyse fonctionnelle : analyse d’un système biologique et de sa capacité à répondre à certaines contraintes du
milieu
Fonction biologique : ensemble des propriétés actives contribuant à la capacité de répondre à un problème posé
par le milieu, chez un être vivant.
Fonction respiratoire : réponse au problème de l’oxygène et du dioxyde de carbone
le problème de l’oxygène (et du dioxyde de carbone) Pourquoi l’oxygène est-il important pour les animaux ?
Production d’énergie par la cellule : respiration cellulaire (mitochondrie)
Respiration cellulaire :
Consommation d’oxygène et production de CO2
C6H1206 + 6O2 6C02 + 6H2O + Chaleur + Energie (2870 J)
Quel problème pose l’oxygène ?
Apport d’oxygène au niveau des cellules suffisant pour permettre la production d’énergie nécessaire à la couverture
des besoins
Quel problème pose de dioxyde de carbone ?
Élimination par l’organisme du CO2 produit par la respiration cellulaire
La nécessité d'un appareil respiratoire
Question : qu'elle est la taille maximum d'un organisme dont l'apport en O2 se fait uniquement par diffusion?
Les organismes qui vivent dans l'eau ne présentent pas de système respiratoire particulier. Parce que ces bestioles
ne sont constituées que d'une seule couche de cellule, ils ne sont séparés du milieu extérieur que par une membrane
plasmique. On se retrouve avec une PO2 de 150mmHg à la surface de l'eau. Par contre dans la bestiole on a les
cycles métaboliques, de Krebs par exemple qui tourne continuellement, on est donc toujours en manque d'O2, on a
donc un gradient de pression partielle qui va de l'extérieur à l'intérieur et inversement pour le CO2.
La loi de Fick dépend de la perméabilité de la membrane et du gradient de pression. Plus ΔPO2 augmente, plus le
débit augmente.
Il y a une limite qui est imposée par la taille de l'organisme. Elle est donnée par l'équation de Newton Harvey :
FO2 = (ṼO2 * r²)/6K
FO2:pression partielle en oxygène; r: rayon d’un organisme sphérique; ṼO2: taux de consommation d’O2; K:coefficient
de diffusion de l’oxygène
Ça veut dire que ce débit, qui est une limite, va dépendre de la quantité d'O2 à l'extérieur. Il y a un moment ou si on
augmente la taille de la bestiole il n'y aura plus assez d'O2. Ça dépend aussi du rapport ΔV/Δe = D * ΔPO2. C'est le
même cas à l'intérieur de la bestiole que dans la mer en général : à la surface la PO2 est égale à celle de
l'atmosphère, plus on s'enfonce dans les abysses plus cette PO2 diminue.
Lorsque le rayon de l’animal dépasse quelques millimètres, la simple diffusion de l’O2 ne suffit pas à assurer un
apport d’O2 couvrant les besoins métaboliques
Limite physique qui bloque l'évolution des organismes. Il y a donc apparition de systèmes de déviation.
Chez les diploblastiques, on a des dérivations qui permettent de contrer cette limite de taille, exemple de la méduse
qui peut avoir une très grande taille. Ceci est possible car la méduse n'est pas sphérique, mais elle est faite de replis.
Donc chaque cellule est en contact avec le milieu extérieur. C'est un système très efficace, car on découvre de plus
en plus de méduses (surtout du à la pollution).
Apparition de la physiologie