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9.1 : Prélude à l'appareil respiratoire - Biologie

9.1 : Prélude à l'appareil respiratoire - Biologie


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La respiration est un événement involontaire. La fréquence à laquelle une respiration est prise et la quantité d'air inhalée ou expirée sont étroitement régulées par le centre respiratoire du cerveau. Les humains, lorsqu'ils ne font pas d'efforts, respirent environ 15 fois par minute en moyenne. Les chiens ont une fréquence respiratoire d'environ 15 à 30 respirations par minute. À chaque inspiration, l'air remplit les poumons et à chaque expiration, l'air ressort. Cet air fait plus que simplement gonfler et dégonfler les poumons dans la cavité thoracique. L'air contient de l'oxygène qui traverse le tissu pulmonaire, pénètre dans la circulation sanguine et se rend aux organes et aux tissus. Oxygène (O2) pénètre dans les cellules où il est utilisé pour des réactions métaboliques qui produisent de l'ATP, un composé à haute énergie. Dans le même temps, ces réactions libèrent du dioxyde de carbone (CO2) en tant que sous-produit. CO2 est toxique et doit être éliminé. Le dioxyde de carbone sort des cellules, pénètre dans la circulation sanguine, retourne dans les poumons et est expiré hors du corps pendant l'expiration.


11.3 Systèmes circulatoire et respiratoire

Les animaux sont des organismes multicellulaires complexes qui nécessitent un mécanisme pour transporter les nutriments dans tout leur corps et éliminer les déchets. Le système circulatoire humain possède un réseau complexe de vaisseaux sanguins qui atteignent toutes les parties du corps. Ce vaste réseau alimente les cellules, les tissus et les organes en oxygène et en nutriments, et élimine le dioxyde de carbone et les déchets.

Le moyen de transport des gaz et autres molécules est le sang, qui circule continuellement dans le système. Les différences de pression dans le système provoquent le mouvement du sang et sont créées par le pompage du cœur.

Les échanges gazeux entre les tissus et le sang sont une fonction essentielle du système circulatoire. Chez les humains, les autres mammifères et les oiseaux, le sang absorbe l'oxygène et libère du dioxyde de carbone dans les poumons. Ainsi, les systèmes circulatoire et respiratoire, dont la fonction est d'obtenir de l'oxygène et de rejeter du dioxyde de carbone, fonctionnent en tandem.


Grâce au développement des antibiotiques, l'incidence de la tuberculose a considérablement diminué. Avant le développement des antibiotiques, la tuberculose était une maladie bactérienne très courante. Comme de nombreuses personnes âgées d'aujourd'hui étaient en vie à l'époque où la tuberculose était répandue, elles ont peut-être été exposées à cette bactérie. En raison du comportement de cette bactérie, il est possible qu'une personne âgée ait inhalé cette bactérie des années auparavant et que la bactérie ait été contrôlée par le système immunitaire. La bactérie est capable de survivre pendant des années dans les tubercules des poumons. En raison de l'affaiblissement du système immunitaire des personnes âgées, la bactérie est capable de réinfecter les poumons. Alors que la tuberculose peut maintenant être traitée avec un traitement médicamenteux de six à neuf mois, les poumons peuvent être endommagés de façon permanente.

Une embolie pulmonaire fait référence à un caillot qui bloque une branche d'une artère pulmonaire. Les emboles ont tendance à se loger dans les petites branches de l'artère pulmonaire et à restreindre le flux sanguin vers une région du poumon. Les embolies pulmonaires surviennent le plus souvent chez les patients alités. En effet, le débit sanguin diminue, ce qui augmente généralement le développement de caillots sanguins.


16.3 Systèmes circulatoire et respiratoire

Les animaux sont des organismes multicellulaires complexes qui nécessitent un mécanisme pour transporter les nutriments dans tout leur corps et éliminer les déchets. Le système circulatoire humain possède un réseau complexe de vaisseaux sanguins qui atteignent toutes les parties du corps. Ce vaste réseau alimente les cellules, les tissus et les organes en oxygène et en nutriments, et élimine le dioxyde de carbone et les déchets.

Le moyen de transport des gaz et autres molécules est le sang, qui circule continuellement dans le système. Les différences de pression dans le système provoquent le mouvement du sang et sont créées par le pompage du cœur.

Les échanges gazeux entre les tissus et le sang sont une fonction essentielle du système circulatoire. Chez les humains, les autres mammifères et les oiseaux, le sang absorbe l'oxygène et libère du dioxyde de carbone dans les poumons. Ainsi, les systèmes circulatoire et respiratoire, dont la fonction est d'obtenir de l'oxygène et de rejeter du dioxyde de carbone, fonctionnent en tandem.

Le système respiratoire

Inspirez et retenez-le. Attendez quelques secondes puis laissez-le sortir. Les humains, lorsqu'ils ne font pas d'efforts, respirent environ 15 fois par minute en moyenne. Cela équivaut à environ 900 respirations par heure ou 21 600 respirations par jour. À chaque inspiration, l'air remplit les poumons et à chaque expiration, il ressort. Cet air fait plus que simplement gonfler et dégonfler les poumons dans la cavité thoracique. L'air contient de l'oxygène qui traverse le tissu pulmonaire, pénètre dans la circulation sanguine et se rend aux organes et aux tissus. Là, l'oxygène est échangé contre du dioxyde de carbone, qui est un déchet cellulaire. Le dioxyde de carbone sort des cellules, pénètre dans la circulation sanguine, retourne dans les poumons et est expiré hors du corps pendant l'expiration.

La respiration est à la fois un événement volontaire et involontaire. La fréquence d'inspiration et la quantité d'air inhalée ou expirée sont régulées par le centre respiratoire du cerveau en réponse aux signaux qu'il reçoit concernant la teneur en dioxyde de carbone du sang. Cependant, il est possible de passer outre cette régulation automatique pour des activités telles que parler, chanter et nager sous l'eau.

Pendant l'inhalation, le diaphragme descend en créant une pression négative autour des poumons et ils commencent à se gonfler, aspirant l'air de l'extérieur du corps. L'air pénètre dans le corps par la cavité nasale située juste à l'intérieur du nez (Figure 16.9). Lorsque l'air traverse la cavité nasale, l'air est réchauffé à la température du corps et humidifié par l'humidité des muqueuses. Ces processus aident à équilibrer l'air par rapport aux conditions corporelles, réduisant ainsi les dommages que l'air froid et sec peut causer. Les particules qui flottent dans l'air sont éliminées dans les voies nasales par les poils, le mucus et les cils. L'air est également échantillonné chimiquement par l'odorat.

De la cavité nasale, l'air passe par le pharynx (gorge) et le larynx (boîte vocale) alors qu'il se dirige vers la trachée (figure 16.9). La fonction principale de la trachée est de canaliser l'air inhalé vers les poumons et l'air expiré hors du corps. La trachée humaine est un cylindre d'environ 25 à 30 cm (9,8 à 11,8 pouces) de long, qui se trouve devant l'œsophage et s'étend du pharynx à la cavité thoracique jusqu'aux poumons. Il est composé d'anneaux incomplets de cartilage et de muscle lisse. Le cartilage fournit force et soutien à la trachée pour maintenir le passage ouvert. La trachée est tapissée de cellules qui ont des cils et sécrètent du mucus. Le mucus attrape les particules qui ont été inhalées et les cils déplacent les particules vers le pharynx.

L'extrémité de la trachée se divise en deux bronches qui pénètrent dans les poumons droit et gauche. L'air pénètre dans les poumons par les bronches primaires. La bronche primaire se divise, créant des bronches de diamètre de plus en plus petit jusqu'à ce que les passages aient un diamètre inférieur à 1 mm (0,03 in) lorsqu'elles sont appelées bronchioles lorsqu'elles se divisent et se propagent dans les poumons. Comme la trachée, les bronches et les bronchioles sont constituées de cartilage et de muscle lisse. Les bronches sont innervées par les nerfs des systèmes nerveux parasympathique et sympathique qui contrôlent la contraction musculaire (parasympathique) ou la relaxation (sympathique) dans les bronches et les bronchioles, selon les signaux du système nerveux. Les bronchioles finales sont les bronchioles respiratoires. Des canaux alvéolaires sont attachés à l'extrémité de chaque bronchiole respiratoire. Au bout de chaque canal se trouvent des sacs alvéolaires contenant chacun 20 à 30 alvéoles. Les échanges gazeux ne se produisent que dans les alvéoles. Les alvéoles sont à parois minces et ressemblent à de minuscules bulles à l'intérieur des sacs. Les alvéoles sont en contact direct avec les capillaires du système circulatoire. Un tel contact intime garantit que l'oxygène se diffusera des alvéoles dans le sang. De plus, le dioxyde de carbone diffusera du sang dans les alvéoles pour être expiré. La disposition anatomique des capillaires et des alvéoles met l'accent sur la relation structurelle et fonctionnelle des systèmes respiratoire et circulatoire. Les estimations de la surface des alvéoles pulmonaires varient autour de 100 m 2 . Cette grande surface est à peu près la superficie d'un demi-terrain de tennis. Cette grande surface, combinée à la nature à paroi mince des cellules alvéolaires, permet aux gaz de se diffuser facilement à travers les cellules.

Connexion visuelle

Laquelle des affirmations suivantes concernant le système respiratoire humain est fausse ?


Systèmes de mammifères

Chez les mammifères, la ventilation pulmonaire se fait par inhalation (respiration). Lors de l'inhalation, l'air pénètre dans le corps par le cavité nasale situé juste à l'intérieur du nez (Figure 20.7). Lorsque l'air traverse la cavité nasale, l'air est réchauffé à la température du corps et humidifié. Les voies respiratoires sont recouvertes de mucus pour protéger les tissus du contact direct avec l'air. Le mucus est riche en eau. Lorsque l'air traverse ces surfaces des muqueuses, il capte de l'eau. Ces processus aident à équilibrer l'air avec les conditions corporelles, réduisant ainsi les dommages que l'air froid et sec peut causer. Les particules qui flottent dans l'air sont éliminées dans les voies nasales via le mucus et les cils. Les processus de réchauffement, d'humidification et d'élimination des particules sont des mécanismes de protection importants qui empêchent les dommages à la trachée et aux poumons. Ainsi, l'inhalation sert à plusieurs fins en plus d'apporter de l'oxygène dans le système respiratoire.

Graphique 20.7. L'air pénètre dans le système respiratoire par la cavité nasale et le pharynx, puis passe par la trachée et dans les bronches, qui amènent l'air dans les poumons. (crédit : modification d'oeuvre par NCI)

Laquelle des affirmations suivantes concernant le système respiratoire des mammifères est fausse ?

  1. Lorsque nous respirons, l'air se déplace du pharynx à la trachée.
  2. Les bronchioles se ramifient en bronches.
  3. Les canaux alvéolaires se connectent aux sacs alvéolaires.
  4. Les échanges gazeux entre les poumons et le sang ont lieu dans l'alvéole.

De la cavité nasale, l'air passe par le pharynx (gorge) et le larynx (boîte vocale), alors qu'il se dirige vers le trachée (Figure 20.7). La fonction principale de la trachée est de canaliser l'air inhalé vers les poumons et l'air expiré hors du corps. La trachée humaine est un cylindre d'environ 10 à 12 cm de long et 2 cm de diamètre qui se trouve devant l'œsophage et s'étend du larynx à la cavité thoracique où il se divise en deux bronches primaires au milieu du thorax. Il est composé d'anneaux incomplets de cartilage hyalin et de muscle lisse (Figure 20.8). La trachée est tapissée de cellules caliciformes productrices de mucus et d'épithéliums ciliés. Les cils propulsent les particules étrangères piégées dans le mucus vers le pharynx. Le cartilage fournit force et soutien à la trachée pour maintenir le passage ouvert. Le muscle lisse peut se contracter, diminuant le diamètre de la trachée, ce qui fait que l'air expiré monte des poumons avec une grande force. L'expiration forcée aide à expulser le mucus lorsque nous toussons. Le muscle lisse peut se contracter ou se détendre, en fonction des stimuli de l'environnement extérieur ou du système nerveux du corps.

Graphique 20.8.
La trachée et les bronches sont constituées d'anneaux incomplets de cartilage. (crédit : modification du travail par Gray’s Anatomy)


Les mécanismes respiratoires de certains œufs d'insectes

Par l'utilisation de la technique d'injection de sulfure de cobalt, la répartition de l'air dans la coquille d'un certain nombre d'œufs d'insectes a été étudiée. L'air est généralement confiné à une couche interne de protéines poreuses, reliée à l'atmosphère par des pores de types variés qui sont également remplis de matière spongieuse.

Dans Rhodnius la «couche de protéines résistantes» qui tapisse la coque est la structure poreuse et les «pseudomicropyles» relient cette couche à l'extérieur. L'arrangement dans Cimex est similaire. Dans Oncopeltus les spongieux les parois des « coupelles à sperme » acheminent l'air vers une couche interne poreuse. Après la pose, la lumière de chaque cupule (le canal micropylaire) est obstruée avec du ciment solide.

Dans Dixippus le soi-disant «micropyle» dans la «cicatrice» de l'œuf est le pore respiratoire. Il est rempli d'air contenant des protéines spongieuses et conduit l'air vers la couche interne spongieuse de l'endochorion. Au fur et à mesure que l'œuf se développe et que son contenu est réduit en volume, de l'air libre s'accumule entre les deux couches de l'endochorion dans la région du pore.

Dans Blattella un appareil stigmatique élaboré qui est moulé dans la crête de l'oöheca transporte l'air vers un processus spongieux au pôle supérieur de l'œuf et ainsi vers une fine couche poreuse remplie d'air qui tapisse le chorion.

Dans Bombyx et Ephestia une fine couche intérieure poreuse de chorion contenant de l'air communique avec l'extérieur à travers des pores dispersés contenant un matériau spongieux rempli d'air.

Dans les œufs de diptères, le chorion est constitué de colonnes effilées aux parois spongieuses qui unissent la couche externe recouverte de ciment à une couche interne spongieuse contenant de l'air. Les cornes sur le Drosophile œuf et les plis dorsaux sur le Calliphore l'œuf fournit des voies respiratoires à ce système. Les espaces entre les colonnes contiennent du liquide dans Calliphore et Drosophile dans Syrphe ces espaces sont considérablement agrandis et contiennent de l'air.

Les couches spongieuses peuvent se remplir d'air dans les œufs qui sont encore baignés de liquide dans l'oviducte, ou dans lesquels de l'eau est présente dans les parties adjacentes de la coquille. Le mécanisme de remplissage est discuté.

Dans le cas d Rhodnius il existe des preuves quantitatives que le système répondra aux besoins respiratoires de l'œuf.


Résumé de la section

Les principales menaces pour la biodiversité sont la croissance de la population humaine et l'utilisation non durable des ressources. À ce jour, les causes les plus importantes d'extinction sont la perte d'habitat, l'introduction d'espèces exotiques et la surexploitation. Le changement climatique devrait être une cause importante d'extinctions au cours du siècle à venir. La perte d'habitat se produit par la déforestation, la construction de barrages sur les rivières et d'autres activités. La surexploitation est une menace particulièrement pour les espèces aquatiques, tandis que le prélèvement de viande de brousse dans les tropiques humides menace de nombreuses espèces en Asie, en Afrique et dans les Amériques. Les espèces exotiques ont été à l'origine d'un certain nombre d'extinctions et sont particulièrement dommageables pour les îles et les lacs. Les introductions d'espèces exotiques augmentent en raison de la mobilité accrue des populations humaines et de la croissance du commerce et des transports mondiaux. Le changement climatique force des changements d'aire de répartition qui peuvent conduire à l'extinction. Cela affecte également les adaptations au moment de la disponibilité des ressources qui affecte négativement les espèces dans les environnements saisonniers. Les impacts du changement climatique sont les plus importants dans l'Arctique. Le réchauffement climatique augmentera également le niveau de la mer, éliminant certaines îles et réduisant la superficie de toutes les autres.


Voir la vidéo: Ch I: Organisation de lappareil respiratoire. (Juillet 2022).


Commentaires:

  1. Aesclin

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  2. Uthman

    Vous surestimez.

  3. Yotilar

    À mon avis, vous avez tort. Je suis sûr. Je propose d'en discuter. Envoyez-moi un courriel à PM.

  4. Isham

    Très bien.

  5. Teryysone

    Je ne peux pas participer à la discussion maintenant - pas de temps libre. Osvobozhus - assurez-vous de votre opinion sur cette question.



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