LA RESPIRATION HUMAINE

Une alternance d’inspirations et d’expirations
    Le volume de la cage thoracique augmente à chaque pénétration de l’air (ou inspiration) et diminue à chaque rejet (ou expiration). L’alternance régulière des mouvements d’inspiration et des mouvements d’expiration définit le rythme respiratoire. 

Quel volume d’air les poumons peuvent-ils contenir ?

   A chaque inspiration normale, 0,5 l d’air entre dans les poumons. Le volume d’air qui pénètre « en plus » au cours d’une inspiration forcée est de 2,5 à 3 l.
En fin d’expiration normale, on peut encore « chasser en plus » 1 l d’air : on effectue alors une expiration forcée.
En fin d’expiration forcée, il reste encore 1,5 l d’air dans les poumons ; on ne peut donc jamais les vider complètement.

Le rythme respiratoire s’accélère considérablement lors d’un effort physique, diminue pendant le sommeil et varie selon l’âge.
 
 
Le diaphragme est une cloison musculaire de forme convexe au repos. Quand il se contracte, il s’aplatit et le volume de la cage thoracique augmente. (Extrait de Biologie 3e)

Au cours d’une inspiration, l’augmentation de volume de la cage thoracique provoque l’entrée de l’air dans les poumons. 
(Extrait de Biologie 3e)

Comment se font les mouvements respiratoires ?
    Lorsqu’on gonfle un ballon, il augmente de volume : c’est l’entrée de l’air qui provoque l’augmentation de volume. On pourrait croire que le phénomène est le même dans la respiration, c’est-à-dire que l’air qui pénètre dans les poumons provoque l’augmentation de volume de la cage thoracique. Ce n’est pas le cas et c’est même le contraire qui se passe.
    La cage thoracique, formée par les côtes, la colonne vertébrale et le sternum, n’est pas une enceinte à claire-voie . En effet, les espaces entre les côtes sont occupés par les muscles intercostaux. Par ailleurs, le diaphragme, muscle aplati légèrement bombé, forme le plancher de cette cage entièrement close.
    Ajoutons une idée essentielle : les poumons sont « collés » à la cage thoracique par la plèvre (ensemble de deux membranes séparées par le liquide pleural). Ainsi, quand la cage thoracique augmente de volume, les poumons suivent. Cette augmentation de volume entraîne l’entrée de l’air. 
    Les muscles intervenant dans les mouvements respiratoires sont nombreux. Deux mouvements complémentaires accroissent le volume de la cage thoracique et provoquent l’inspiration normale :

- La contraction du diaphragme,
- La contraction de muscles intercostaux qui élèvent les côtes.
- L’inspiration normale est un phénomène actif alors que l’expiration normale est un phénomène passif ; les muscles précédemment contractés se relâchent l’élasticité des poumons fait le reste.
- Dans l’inspiration forcée, le diaphragme se contracte davantage ; de nouveaux muscles élévateurs des côtes entrent en jeu et complètent l’action des intercostaux.
- Dans l’expiration forcée, la contraction de muscles dits « expirateurs » s’ajoute au  relâchement des muscles élévateurs. Ainsi une contraction des muscles abdominaux comprime les viscères (« on rentre le ventre ») ce qui refoule le diaphragme vers le haut et accentue la diminution de volume de la cage thoracique.
- La respiration normale est involontaire et inconsciente alors que les mouvements d’inspiration et d’expiration forcées sont volontaires.

 

L’adaptation à l’effort physique
   Lors d’exercices physiques, les muscles consomment beaucoup plus d’oxygène qu’au repos. Cette demande supplémentaire d’oxygène est satisfaite de deux manières complémentaires :
    - une accélération du rythme respiratoire et donc une augmentation du volume de l’air qui passe dans les poumons.
    - une augmentation du volume du sang qui parcourt d’une part les poumons, d’autre part les muscles en fonctionnement. Ce dernier phénomène est assuré par l’adaptation du système capillaire et par l’augmentation du débit cardiaque, c’est-à-dire de la quantité de sang éjecté par le cœur chaque minute. Elle est elle-même obtenue grâce à une accélération du rythme cardiaque proportionnelle à l’intensité de l’effort ( cette accélération pouvant atteindre 190 battements à la minute constitue le mécanisme le plus important) et à une augmentation de la quantité de sang éjecté à chaque contraction.

Quelle ressemblance y a-t-il entre un homme et une automobile ?

   « Dans un moteur d’automobile, l’énergie qui fait bouger les pistons est fournie par la combustion d’un mélange adéquat d’essence et d’oxygène. De la même façon, l’organisme humain doit continuellement recevoir de l’énergie pour accomplir ses nombreuses fonctions. En plus de l’énergie destinée à la contraction musculaire et au maintien de sa température, l’homme dépense une énergie considérable pour d’autres formes de travail biologique. Cela va de l’énergie nécessaire à la digestion, l’absorption et l’assimilation des aliments, au fonctionnement des diverses glandes, à la transmission des signaux qui vont du cerveau aux muscles, au fonctionnement du cœur et à la contraction des muscles respiratoires… à l’énergie nécessaire à la synthèse de nouveaux composés chimiques aussi bien à l’intérieur du corps d’un enfant en période de croissance que dans le corps d’un adulte ». 
(D’après F.I.Catch, professeur, Université du Massachusetts et W.D.. Mc Ardle, professeur, Université de New York)

 

 


Lors d'exercices physiques, les muscles consomment beaucoup plus d'oxygène qu'au repos.

Schéma simplifié de l'appareil respiratoire humain
(Extrait de Biologie 3e)
LA RESPIRATION 
   Il est un aliment plus urgent pour le fonctionnement de notre organisme que ceux que nous introduisons dans notre appareil digestif : c'est l'oxygène. 

   S'il est possible de résister longtemps au jeûne, nous ne pouvons nous priver d'air plus de quelques minutes. L'oxygène est absorbé au niveau de l'appareil respiratoire où l'air constamment renouvelé est en contact avec le sang qui circule sans cesse. 

  • Fonctionnement de l'appareil respiratoire
Mouvements respiratoires
On distingue :
1) des mouvements d'inspiration qui font pénétrer l'air dans les poumons. 
2) des mouvements d'expiration qui produisent le rejet des gaz de la respiration. 
    - Inspiration. Dans l'inspiration, le thorax s'élargit, les côtes et le sternum se soulèvent. Les mouvements d'inspiration sont dûs à la contraction de muscles intercostaux et de muscles qui s'insèrent sur les premières côtes et sur les vertèbres cervicales ; les côtes soulevées entraînent le sternum. Le diaphragme se contracte, s'aplatit et s'abaisse comme un piston. La cage thoracique augmente de volume. La plèvre étant appliquée étroitement contre ses parois, une aspiration se produit dans les voies respiratoires des poumons. On peut, volontairement, effectuer une inspiration plus ample que celle qui se fait sans le secours de la volonté. Des muscles supplémentaires se contractent dans cette inspiration forcée. Inspiration normale, inspiration forcée sont dues au travail des muscles thoraciques. Le poumon reste passif. 
    - Expiration. Dans l'expiration normale, les muscles inspirateurs se relâchent. Cage thoracique et poumons reprennent leurs volumes réduits. Les vésicules expulsent une partie des gaz qu'elles contiennent. Volontairement, on peut effectuer une expiration forcée. Dans l'expiration forcée, des muscles se contractent qui abaissent les côtes, comprimant les viscères de l'abdomen, repoussent le diaphragme de bas en haut. 
  • Nature et rôle de la respiration 
    On dit parfois que la respiration est une combustion. LAVOISIER a montré d'une manière fort élégante le rapprochement que l'on pouvait faire entre la respiration et la combustion. Un oiseau vivant et une bougie allumée sous une cloche, absorbent de l'oxygène et rejettent du gaz carbonique. Quand l'oxygène a disparu, la bougie s'éteint et l'oiseau meurt. Tous les deux dégagent de la chaleur. En réalité, il s'agit de réactions très complexes (…). Qui se font sous l'influence de diastases cellulaires et se ramènent à des oxydations. L'homme, l'animal privés d'oxygène ne tardent pas à mourir asphyxiés. 

Quel est donc le rôle de cet aliment indispensable ? 
    L'oxygène permet les réactions chimiques de la contraction musculaire et le fonctionnement de tous nos organes. Dans chaque espèce animale, c'est à une température donnée que la cellule accomplit ses fonctions avec le maximum de rendement. Chez l'homme , c'est à 37 °, température normale de son corps. Le corps produit de la chaleur grâce à la respiration. L'oxygène est indispensable à la vie de toutes les cellules. La respiration engendre de la chaleur utile pour l'accomplissement normal de toutes les fonctions. 
(Anatomie, physiologie hygiène - Hatier 3e)
 
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