Notions Notions d’anatomie et d’anatomie et de physiologie de physiologie humainehumaine

Marc TISON Marc TISON –– Moniteur Fédéral 2ème degréMoniteur Fédéral 2ème degré

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PREPARATION THEORIQUE AU BREVET PREPARATION THEORIQUE AU BREVET DE PLONGEUR CAPACITIARE DE PLONGEUR CAPACITIARE

NIVEAU IVNIVEAU IV

Notions d’anatomie et de physiologie humaine

1– L’appareil respiratoireRôle : L’appareil respiratoire permet de ventiler pour apporter à l’organisme l’oxygène indispensable à la vie et rejeter le résultat des combustions physiologiques, le dioxyde de carbone et la vapeur d’eau.

Description : On divise classiquement le système ventilatoire en deux parties.

Les voies aériennes supérieures

L’air pénètre par les narines dans les fosses nasales où il se réchauffe. Il circule dans l’arrière-gorge puis passe dans la trachée par le larynx. Ce dernier est un volumineux conduit toujours béant grâce à un empilage d’anneaux cartilagineux. Son ouverture peut être fermée (déglutition) par le jeu de la luette et de l’épiglotte sur la glotte.

Les poumons

Notions d’anatomie et de physiologie humaine – L’appareil respiratoire

La trachée se divise ensuite en deux bronches, chacune pénétrant dans l’un des deux poumons. Les poumons sont des masses spongieuses entourées d’un double feuillet protecteur : la plèvre.

Diaphragme

Plèvre pariétale

Plèvre viscérale

Trachée

Bronches

12 paires de côtes

Les poumons sont contenus dans une cage osseuse fermée par le diaphragme dans sa partie inférieure. La cage thoracique est formée de 12 paires côtes partant de la colonne vertébrale; les 10 paires supérieures sont soudées au sternum.

Les poumons sont en fait répartis en cinq lobes, 3 à droite, 2 à gauche. Les bronches se subdivisent ensuite en bronchioles de plus en plus petites pour aboutir aux lobules pulmonaires d’un volume d’1cm3

environ.

Notions d’anatomie et de physiologie humaine – L’appareil respiratoire

Le lobule pulmonaire est constitué d’une série de petits sacs; les alvéoles. Celles-ci sont entourées d’un fin réseau de capillaires permettant les échanges gazeux entre l’air et le sang.

Les alvéoles sont la structure de base du poumon; pour un adulte leur surface totale développée est de l’ordre de 150 à 200m2 (mais chez l’Homme, 2/3 sont fonctionnels). Une mince pellicule lubrifiante appelé « surfactant » tapisse la paroi de l’alvéole, « l’épithélium ». Le surfactant à pour rôle d’amortir l’extension ou la rétractation de l’alvéole.

Chez l’Homme, certaines alvéoles peuvent être obstruées pour différentes raisons, soit pathologique, comme pour l’asthme ou anatomique comme les alvéoles à clapets.

Ces obstructions peuvent faire courir des risques au plongeur.

Notions d’anatomie et de physiologie humaine – L’appareil respiratoire

Le rythme respiratoire.

PhPhéénomnomèène actifne actif. Le diaphragme s’abaisse aidé par les muscles obliques qui tirent sur la cage thoracique. Augmentation du volume. Les poumons, collée à la cage thoracique par les deux feuillets pleuraux augmente également de volume.

L’expiration

PhPhéénomnomèène passifne passif. Le diaphragme remonte à sa position normale, les muscles intercostaux se relâchent, la cage thoracique diminue de volume, légère surpression qui chasse l’air des poumons.

Espace mort anatomiqueou volume résiduel

V.C.

Capacité vitale

V.R.E.

V.R.I.

Les volumes pulmonaires.

Au repos, une inspiration ou volume courrant représente environ 0,5 l. Sur une inspiration forcée, les volumes pulmonaires augmentent de 2,5 l., c’est le volume inspiratoire de réserve. Une expiration forcée chasse près de 1,5 l., c’est le volume expiratoire de réserve. La capacité vitale est l’addition de ces trois volumes et représente sensiblement 4,5 l.

Notions d’anatomie et de physiologie humaine – L’appareil respiratoire

Le rythme respiratoire.

L’amplitude, le rythme et la fréquence ventilatoire varie selon les individus et leur activité. Un cycle respiratoire (respiration courante) dure environ 3 secondes, l’expiration étant plus longue que l’inspiration dans un rapport de 2 à 1. La fréquence est le cycle respiratoire par minute. Très légèrement différente entre les hommes, 12 à16/m et les femmes 14 à 18/m, elle est de 20/m chez l’enfant.

A la suite d’une expiration forcée, il reste toutefois près de 1,5 l de volume résiduel incompressible. Le volume pulmonaire total selon les individu est de 5 à 6 l. Dans les voies aériennes supérieures, 0,2 l. sont inutilisées.

Notions d’anatomie et de physiologie humaine

2 – L’appareil cardiovasculaireRôle : après la ventilation, le sang va véhiculer et apporter à toutes les cellules du corps l’oxygène mais aussi les éléments nutritifs indispensables au métabolisme. Le sang transporte également les déchets rejetés à l’extérieur (poumons, reins et peau). Il répartit à travers tout le corps l’eau et la chaleur et avec ses anticorps, il protège l’organisme.

Description : l’appareil cardiovasculaire, pour remplir son rôle, est composé d’une pompe, le « cœur » et d’un ensemble de conduits pour canaliser le sang :

« artères ���� artérioles ���� capillaires ���� veinules ���� veines »

Le cœur : C’est un muscle creux divisé en deux compartiments indépendants assurant la séparation entre les deux états du sang; hématosé - riche en oxygène (rouge vif) et carbonaté, riche en gaz carbonique (rouge noir).

Chaque compartiment est lui même divisé en deux cavités communiquant par une valvule ; la partie réceptive ou oreillette, la partie motrice ou ventricule àparoi musculaire épaisse.

Les artères et artérioles : Les artères partent du cœur (artère pulmonaire -aorte). Vaisseaux de gros diamètre, elles permettent un débit sanguin important. Les artères ont pour principales caractéristiques d’être élastique afin d’absorber l’onde de choc des contractions du cœur. Les artères transforment le débit discontinu en débit continu.

Les Vaisseaux Sanguins - On appel vaisseaux sanguins, l’ensemble des conduits qui assurent le transport du sang à travers les circuits complexes de l’organisme et chaque vaisseaux a ses propres caractéristiques.

Notions d’anatomie et de physiologie humaine – L’appareil cardiovasculaire

D’un diamètre inférieur aux artères, les artérioles en sont une subdivision. Caractéristiques sensiblement identiques aux artères. Parois épaisses - lisses - élastiques. Les artérioles déterminent la distribution sanguine dans les capillaires.

Les capillaires : Ce sont les plus petits vaisseaux de l’organisme. Leurs parois sont très fines et perméables car elles permettent les échanges gazeux et nutritif de tous les organes du corps.

Des sphincters sont disposés un peu partout autour des capillaires, permettant de palier à d’éventuels problèmes hémorragiques.

Le réseau est extrêmement complexe et dense, environ 150.000 km de surface d’échange plus ou moins utilisé par l’organisme en fonction de son activité.

Lit capillaire

sphincterssphincters

Globule rouge dans le capillaire

Notions d’anatomie et de physiologie humaine – L’appareil cardiovasculaire

Les globules rouges ou hématies.

Les hématies sont en quelque sorte des cellules sans noyau qui se chargent du transport de l’oxygène et de l’azote dans le cadre des échanges gazeux.

Hématie + O2 = oxyhémoglobine

Hématie + CO2 = carbhémoglobine

Les globules blancs ou leucocytes : Elles participent à la défense du corps contre les agents infectieux et sont à la base du système de l’immunité cellulaire.

Notions d’anatomie et de physiologie humaine – L’appareil cardiovasculaire

Les plaquettes sanguines ou thrombocyte : Elles ont un rôle de coagulation du sang et en cas d’hémorragie ils permettent la formation de caillots sanguins.

Le plasma : Il est constitué essentiellement d’eau à 90% et de protéine. Il représente environ 55% de la masse sanguine totale.

Son rôle : véhiculer les éléments nutritifs - Les hormones - Les gaz dissous notamment l’azote mais aussi du CO2 - Les déchets (urée) - Les calories pour assurer une température constante au corps.

Fonctionnement du système Cardiovasculaire : Le cœur possède un système autonome qui lui assure un rythme propre. Celui-ci est régulé grâce au système neuro-végétatif par l’intermédiaire d’un nerf accélérateur et d’un nerf ralentisseur.

Notions d’anatomie et de physiologie humaine – L’appareil cardiovasculaire

Les oreillettes se contractent simultanément (systole auriculaire) et envoie le sang dans le ventricules. Chaque contraction des ventricules (systole ventriculaire) repousse le sang dans les artères et la présence de valvules empêche le sang de refluer. L’onde de choc provoquée par le passage du sang est appelée pouls. Il est de 70 coups/mn environ chez un individu normal et au repos.

Après les contractions, chaque dilatation permet l’entrée du sang apporté par les veines.

Le cœur fonctionne ainsi selon une alternance de contractions et de relâchements du myocarde, c’est la révolution cardiaque. Ce cycle qui s’étend d’une contraction à une autre se décompose de la façon suivante :

1/10e /s - Systole auriculaire - contraction des oreillettes 3/10e /s - Systole ventriculaire - contraction des ventricules 4/10e /s - Diastole - repos - remplissage des oreillettes.

Le cœur se repose ainsi un temps égal à celui de son activité.

Notions d’anatomie et de physiologie humaine – L’appareil cardiovasculaire

La circulation sanguineLa circulation sanguine : On distingue classiquement deux circulations sanguines distinctes : La petite circulation et la grande circulation.

La petite circulation : Elle concerne l’apport sanguin aux poumons pour son oxygénation.

Artère pulmonaire - artérioles - capillaires - échanges gazeux (la carbhémoglobine devient oxyhémoglobine)

La grande circulation : Après son passage dans les capillaires pulmonaires, le sang hématosé repasse par le cœur puis irrigue les tissus et organes vitaux de l’organisme (circulation générale), les reins, le foie, les intestins etc...pour apporter l’oxygène et les éléments nutritifs.

« En plongée, l’ouverture du foramen ovale peut être provoqué par toute suppression au niveau du médiastin, Valsalva, toux, suppression pulmonaire, etc.. »

ParticularitParticularitéé anatomiqueanatomiqueLe Foramen OvaleLe Foramen Ovale – Qu’il soit « perméable » ou « perforé », il s’agit d’une ouverture entre l’oreillette gauche et l’oreillette droite qui permet au sang, pendant la grossesse du fœtus , de ne pas passer par les poumons.

Cette ouverture se referme normalement à la naissance. Elle persiste néanmoins chez l’adulte sous la forme « perméable ou perforée » et concerne quelques 25 à 30 % de la population.

Il existe actuellement une opération permettant l’obturation du foramen ovale.

Notions d’anatomie et de physiologie humaine – L’appareil cardiovasculaire

Notions d’anatomie et de physiologie humaine

En parlant du sang , il faut également évoqué les éléments nutritifs nécessaires à notre métabolisme. Ils sont le résultat des transformations successives de nos aliments (liquides ou solides) pendant les différentes phases de la digestion.

3 – L’appareil digestif

•Dans la bouche, broyage des aliments et début de la transformation avec l’action des glandes salivaires ���� bol alimentaire

•Œsophage ; passage par déglutition (conduit allant du pharynx à l’estomac).

•Estomac. C’est une poche digestive qui va brasser les aliments et faciliter le mélange avec les sucs gastriques. A la fin de cette phase, la taille des parties solides est inférieure à 0,25 mm. La progression peut se poursuivre.

Hooosol é mio.

Notions d’anatomie et de physiologie humaine – L’appareil digestif

•Intestin grêle. Il reçoit ce mélange appelé chyme alimentaire. Nouveau brassage et mélange avec les sucs intestinaux. C’est à ce stade que se fait le tri entre les glucides(sucres) et les protides (acides aminées) qui seront absorbé par voie sanguine et les veines de l’intestin et de là par la veine porte arrivant au foie ou une partie (glucides-protides)est stockée. Les lipides (corps gras) sont eux transportés par les veines lymphatiques.

•Les résidus solides déplacés par le transit intestinal seront expulsés (selles).

4 – L’appareil urinaire

Il a pour rôle de filtrer le sang et d’en éliminer les déchets résultant du métabolisme de la digestion. Il assure leur rejet vers l’extérieur sous forme d’urine. Il est composé de deux filtres « les reins » d’où partent deux conduits les uretères qui achemine l’urine dans la vessie qui est ensuite évacuée par l’urètre.

Notions d’anatomie et de physiologie humaine

5 – Le système nerveuxToutes les fonctions vitales du corps Humains sont commandées à notre insu. Le cœur à son rythme qui varie, il s’adapte aux efforts mais on ne le commande pas. Si le sport peu améliorer ses performances, il reste toutefois autonome. La digestion est, elle aussi, autonome. Les déchets s’expulsent automatiquement.

Seule la respiration peut être commandée et son rythme partiellement maîtrisé (apnée) mais cette maîtrise a ses limites.

Tout ceci fonctionne en parfaite harmonie grâce au système nerveux autonome ou neurovégétatif. Il est formé de centres nerveux : groupement de neurones (cellules de tissus nerveux) au niveau desquels s’élabore l’activité nerveuse inconsciente qui va commander à l’activité viscérale de l’organisme.

Il sont étagé au niveau des viscères, le long de la colonne vertébrale « centres médullaires », au niveau du « tronc cérébral » (base du crâne); et de « l’hypothalamus » (le cerveau végétatif) : les centres supérieurs commandant aux centres inférieurs. Les « nerfs » assurent les liaisons avec les centres. Ils sont constitués de deux types de fibres : les sensitives et les motrices. Très globalement, les sensitives transmettent les informations reçues au cerveau, les motrices renvoient les ordres vers les organes.

Notions d’anatomie et de physiologie humaine – le système nerveux

CerveauxCervelet (SNC)

Bulbe rachidien

Colonne & moelle

Épinière (SNC)

Axe encéphalo-rachidien

31 paires de nerfs

rachidiens(SNP)

Système de la motricité et

de la sensibilité

12 paires de nerfs crâniens(SNP)

Les 5 sensParoleDéglutition Respiration

Circulation

Système neuro-

végétatif

Para-sympathique

Sympathique

Moelle épinière

Système accélérateur

Bulbe rachidien

Système ralentisseur

Un équilibre permanent du fonctionnement existe grâce à deux systèmes antagonistes : le système sympathique (accélérateur intervenant sous l’effet de l’adrénaline) et le parasympathique (ralentisseur intervenant sous l’effet de l’acétylcholine).

Notions d’anatomie et de physiologie humaine – le système nerveux

Le principe de l’arc réflexe simpleLe principe de l’arc réflexe simple

Il met successivement en mouvement :

Un récepteur périphérique, la peau, naissance de l’influx nerveux.

Un conducteur (Neurone sensitif) qui transporte l’influx à travers les fibres nerveuses jusqu’à la moelle épinière.

Celle-ci perturbée par l’influx nerveux déclenche son activité par les fibres nerveuses (neurone moteur) des nerfs rachidiens jusqu’aux muscles qui vont diriger la réaction.

Le trajet ainsi parcouru par l’influx est appelé un ARC RÉFLEXE SIMPLE.

TOUTE ALTÉRATION D’UNE FIBRE NERVEUSE VA INTERROMPRE LA CONDUCTION DE L’INFLUX

Notions d’anatomie et de physiologie humaine – le système nerveux

La respiration : Effort d’adaptation de notre respiration. Excitation chimique àtravers l’action du système sympathique et la production d’adrénaline. Le CO2 seul; produit lors d’un effort prolongé, peu provoquer un essoufflement.

Le système nerveux et la plongée

Les gaz respirés : L’azote, lorsqu’il est respiré à une PP égale ou supérieure à 4 bars, est la cause de la narcose.

Le froid : excite plus rapidement le système nerveux en provoquant une augmentation du rythme ventilatoire et circulatoire, en accélérant la digestion pour produire de la chaleur (thermogenèse). Le froid a également un effet vasoconstricteur cutané et périphérique qui ralenti le dégazage de l’azote.

L’O2 : carburant indispensable à la vie, agit, en fonction d’une PP supérieure à 1,6 bar, comme un gaz éminemment excitable sur le système nerveux, provoquant une crise que l’on pourrait qualifier de type « épileptique ». C’est l’hyperoxie.

La noyade : qu’elle soit de type primaire ou secondaire, la noyade asphyxie le tissu nerveux par une privation d’O2 (arrêt ventilatoire - arrêt cardiaque). Les cellules nerveuses sont les seules à ne pas se régénérer, les lésions occasionnées peuvent donc être irréversibles, dans le cerveau, le tronc cérébral et la moelle épinière.

Notions d’anatomie et de physiologie humaine – le système nerveux

La surpression pulmonaire : l’irruption brutale d’air dans la circulation sanguine peut entraîner à terme une embolie cérébrale importante selon la quantité de gaz qui remontera du cœur par la crosse aortique et les carotides ���� asphyxie du tissus nerveux et occasionnant comme pour la noyade des lésions irréversibles (hémiplégie, tétraplégie).

L’accident de décompression : Pour fonctionner et garder ses propriétés, le neurone (cellule de base) est nourri et oxygéné par la circulation sanguine, principalement par les capillaires. La richesse de cette irrigation et l’affinité des tissus nerveux pour l’azote place le système nerveux et surtout la moelle épinière dans les compartiments courts des tissus humain et l’expose à une saturation et une déssaturation importante d’azote au cours d’une plongée.

Un palier mal maîtrisé ou écourté, donc un dégazage peu important, peut être à l’origine d’un accident de décompression.

La bulle qui coince perturbe et interrompt l’influx nerveux. Dans la moelle épinière elle provoquera un accident neurologique de type médullaire (paraplégie, voir tétraplégie).

D’autres conséquences sur la sensibilité ou la motricité des membres sera fonction la gravité de l’accident.

Notions d’anatomie et de physiologie humaine

6– Les oreillesUne oreille se divise en trois parties :

L’oreille externe - Composée du pavillon et du conduit auditif. C’est la partie submergé de l’oreille.

L’oreille moyenne : Interposée entre l’oreille externe, en partant de la membrane du tympan, et l’oreille interne, jusqu’à la fenêtre ovale. C’est une cavité remplie d’air qui communique avec le cavum(arrière-gorge) par le conduit de la trompe d’Eustache.

L’oreille moyenne abrite une chaîne d’osselets - marteau – enclume – étrier, reliés entre eux par leurs articulations, maintenus à la caisse du tympan par des ligaments et mus part des muscles à action contraire à l’action du tympan.

L’oreille interne : Située dans une cavité creusée dans la boîte crânienne, elle a pour fonction l’équilibration (canaux semi-circulaires) et l’audition (cochlée ou limaçon). Ces deux organes sont en continuité.

Notions d’anatomie et de physiologie humaine – L’oreille

Fonctionnement : L’oreille externe recueille les vibrations sonores et les dirige sur le tympan. Il fait office de cornet acoustique.

L’oreille moyenne est un transmetteur mécanique des ondes sonores. Les vibrations sont transmises du tympan à la fenêtre ovale par l’intermédiaire de la chaîne des osselets (dans un rapport de surface de 20 à 1). Les deux faces tympaniques doivent être parfaitement équilibrées pour fonctionner correctement, c’est le rôle de la trompe d’Eustache qui permet l’équipression.

Son graveSon grave Son aiguSon aigu

1 1 –– EndolympheEndolymphe2 2 –– PPéérylympherylymphe3 3 –– PPéérylympherylymphe4 4 –– Ganglion spiralGanglion spiral5 5 –– Nerf cochlNerf cochlééaireaire

Organe de cortiOrgane de cortiFenêtre OvaleFenêtre Ovale

Fenêtre RondeFenêtre Ronde

Notions d’anatomie et de physiologie humaine – L’oreille

L’oreille interne analyse les vibrations en excitations auditives. Sous la pression de l’étrier sur la fenêtre ovale, une onde sonore se propage dans les liquides labyrinthiques. Cette onde est «lue»par des cellules auditives ciliées reliées aux voies nerveuses auditives. Par compensation, la fenêtre ronde se déplace sous la pression de l’onde.

Enfin, le cerveau traduit en images et en langages cohérents les signaux sonores qui lui parviennent.

Notions d’anatomie et de physiologie humaine

7 – Physiologie nutritionnelle et respiratoire

L’ensemble des connaissances acquises dans les domaines de la physique et de l’anatomie permettent de mieux comprendre les réactions internes de l’organisme, dans la vie courante, réactions qui se passent à notre insu ou qui vont apparaître durant et après la plongée.

A la question comment nous fonctionnons, il faut répondre par la connaissance et le fait de prévoir.

Deux éléments ont déjà été évoqués comme étant indispensable à notre vie :

L’alimentation (nutriments ���� glucides, protides, lipides) et l’oxygène (Air ���� mélange principalement de O2/N2).

La présence de ces deux éléments dans notre organisme va permettre de réaliser la combustion qui engendre l’énergie utilisée à maintenir notre métabolisme de base et au fonctionnement du corps.

NUTRIMENTS + O2 ���� COMBUSTION = ENERGIE (la vie) + CO2 + H2O

Notions d’anatomie et de physiologie humaine – Physiologie nutritionnelle et respiratoire

L’étude, même succinct, de l’appareil digestif permet d’apprendre qu’au niveau des intestins, le résultat transformé de notre nourriture emprunte deux voies : l’une sanguine, l’autre lymphatique. Les glucides et les protides (dont une partie est stockée dans le foie) et la lipides vont se retrouver dans le sang (plasma) avec les sels minéraux.

Nous avons le premier élément qui permet la vie, le second permet de faire le mariage entre physique et physiologie : l’apport d’O2, le rejet de CO2 et d’H2O produit de la combustion. Ce sont les échanges gazeux.

Le processus physique :

L’étape alvéolaireL’étape alvéolaire : La différence de pression partielle des gaz entre l’air alvéolaire et le sang permet les échanges gazeux qui se font par simple phénomène de diffusion au travers de l’épithélium alvéolaire.

Principe de Diffusion

Membrane

O2+++

+

Co2++

+

L’étape tissulaireL’étape tissulaire : pour les mêmes raisons, l’étape tissulaire permet à l’O2 de diffuser dans les cellules et au CO2 d’en sortir. Le sang hématosé s’appauvrit en O2 et s’enrichit en CO2.

Notions d’anatomie et de physiologie humaine – Physiologie nutritionnelle et respiratoire

Les processus chimiques :

Les lois de HENRY et de DALTON ne s’applique qu’à la dissolution physique des gaz et dans une quantité très faible (environ 5%). La plus grande partie est réalisée sous forme de combinaisons chimiques qui ne suivent plus tout à fait ces lois.

Au niveau pulmonaire :

L’O2 se combine avec l’hémoglobine et forme l’oxyhémoglobine. Cette combinaison (Hb+O2) pour une PpO2 = 105mmHg (valeur de la PpO2 dans l’air alvéolaire) est presque à saturation. Une élévation importante de la PpO2 ne fixe pas beaucoup plus d’oxygène sur l’hémoglobine mais augmente la quantité d’O2 dissous physiquement.

Au niveau tissulaire :

Le CO2 produit par les tissus diffuse dans le sang (processus physique). On retrouve près de 80% du CO2 dissous dans le plasma, soit sous forme de bicarbonates de sodium, soit sous forme d’acide carbonique. L’acidification du sang qui en résulte et la baisse de PpO2 accélère la séparation de l’oxyhémoglobine. Le CO2 restant se combine dans les hématies sous deux formes : une fraction en bicarbonates de potassium, l’autre, beaucoup plus importante, forme avec l’hémoglobine la carbhémoglobine. L’O2 ainsi libéré redevient O2 dissous et peut passer dans les tissus.

Notions d’anatomie et de physiologie humaine – Physiologie nutritionnelle et respiratoire

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