Cours - La fonction respiratoire

Fonction principale de l’appareil respiratoire

La fonction première de l’appareil respiratoire est d’assurer les échanges gazeux entre l’air et l’organisme :

  • apport d’oxygène (O₂) depuis l’air inspiré,

  • élimination du dioxyde de carbone (CO₂) par l’air expiré.

La respiration correspond à l’ensemble des processus permettant ces échanges :

  1. Respiration externe : échanges gazeux au niveau des poumons.

  2. Respiration interne : transferts gazeux entre le sang et les tissus.

  3. Respiration cellulaire : utilisation de l’O₂ par les cellules pour produire de l’énergie.

Dans un sens global, la respiration englobe tous les phénomènes assurant le transit de l’oxygène du milieu extérieur jusqu’aux cellules, et celui du CO₂ en sens inverse.

Les trois grands rôles de l’appareil respiratoire

  • Assurer l’oxygénation tissulaire.

  • Éliminer le gaz carbonique (CO₂).

  • Contribuer au maintien du pH sanguin en régulant la concentration en CO₂.

Les structures de l’appareil respiratoire (dans l’ordre du passage de l’air)

Les fosses nasales

Ce sont deux cavités parallèles situées dans le massif facial, recouvertes d’une muqueuse riche en cellules ciliées et en cellules à mucus.
Elles filtrent, humidifient et réchauffent l’air inspiré.

Le pharynx

Conduit musculo-membraneux commun aux voies respiratoires et digestives : c’est un carrefour aérodigestif.
Il comporte trois parties :

  • Nasopharynx,

  • Oropharynx,

  • Hypopharynx.

Le larynx

Structure ostéo-cartilagineuse assurant le passage de l’air vers la trachée.
Il participe à la phonation grâce aux cordes vocales.

La trachée

Conduit fibro-cartilagineux d’environ 12 cm, constitué d’anneaux cartilagineux assurant sa rigidité.
La muqueuse contient des cellules ciliées et des cellules à mucus, qui piègent et évacuent les impuretés.

Les bronches

La trachée se divise en deux bronches principales droite et gauche, qui pénètrent chacune dans un poumon via l’hile pulmonaire.
Elles se divisent ensuite en bronches secondaires (3 à droite, 2 à gauche), puis en bronches tertiaires et enfin en bronchioles.
Les anneaux cartilagineux disparaissent au niveau des bronchioles.

Mécanismes de la respiration : inspiration et expiration

L’inspiration

L’inspiration est un phénomène actif, nécessitant la contraction des muscles inspiratoires :

  • diaphragme,

  • muscles intercostaux externes.

Le diaphragme s’abaisse et s’aplatit, repoussant les viscères abdominaux.
Les côtes se soulèvent, ce qui augmente le volume de la cage thoracique.
Cette augmentation de volume crée une dépression dans les poumons, ce qui fait entrer l’air.

Les mouvements observés :

  • expansion de la cage thoracique,

  • avancée de la paroi abdominale.

L’expiration

Au repos, l’expiration est un phénomène passif.
Elle résulte du recul élastique du poumon et de la cage thoracique lorsque les muscles inspiratoires se relâchent.
Un volume d’air identique à celui inspiré est expulsé.

Fréquence respiratoire, ventilation minute et volumes respiratoires

Fréquence respiratoire

Nombre de cycles respiratoires (inspiration + expiration) par minute.
→ Valeur normale adulte : 15 à 20/min.

Ventilation minute

Volume total d’air ventilé en une minute.
C’est la somme des volumes courants par minute.
→ Valeur normale : 7,5 L/min.

Volume courant (VC)

Volume d’air inspiré et expiré calmement au repos.
→ Valeur normale : 0,5 L.

Volume résiduel

C’est le volume d’air restant dans les poumons après une expiration maximale.
Il n’est pas renouvelé et évite l’affaissement des alvéoles.

Centres respiratoires

Les centres respiratoires se situent dans le bulbe rachidien (tronc cérébral).
Ils contrôlent la fréquence, l’amplitude et la régularité de la ventilation en réponse aux variations de CO₂, d’O₂ et de pH.

Le lobule pulmonaire et les échanges gazeux

Lobule pulmonaire

C’est l’unité fonctionnelle terminale du poumon.
Il contient :

  • 50 à 100 bronchioles terminales,

  • se terminant en canaux alvéolaires puis en alvéoles pulmonaires.

Échanges gazeux au niveau des alvéoles

Les échanges se font par diffusion, selon les différences de pression partielle.
Le sang capillaire est séparé de l’air alvéolaire par la membrane alvéolo-capillaire (membrane très fine).
Les gaz se déplacent jusqu’à l’équilibre des pressions :

  • l’O₂ diffuse des alvéoles vers le sang,

  • le CO₂ diffuse du sang vers les alvéoles.

Transport de l’oxygène et du CO₂ dans le sang

Les gaz sont transportés dans le sang soit :

  • sous forme dissoute,

  • soit combinée à une molécule (hémoglobine),

  • soit après une réaction chimique (sous forme de bicarbonates pour le CO₂).

Transport de l’oxygène (O₂)

La majorité de l’O₂ est transportée par l’hémoglobine (Hb) contenue dans les globules rouges.
L’hémoglobine comporte 4 chaînes, chacune avec un atome de fer (Fe) capable de fixer 1 molécule d’O₂.

  • 97 % de l’O₂ est transporté lié à l’hémoglobine.

  • 3 % est transporté dissous dans le plasma.

La saturation en oxygène (SaO₂) correspond au pourcentage de sites de l’Hb occupés par l’O₂.
→ Valeur normale : 96–98 %

Transport du dioxyde de carbone (CO₂)

Le CO₂ est transporté sous trois formes :

  • 5 à 10 % sous forme dissoute dans le plasma,

  • 60 à 65 % sous forme de bicarbonates (HCO₃⁻) après réaction chimique ; cette transformation produit des ions H⁺,

  • 30 % combiné à l’hémoglobine (carbaminohémoglobine).