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Le pharynx. C'est un carrefour aéro-digestif qui fait communiquer la voie aérienne avec le larynx et la voie digestive avec l’oesophage.

Fosses nasales

Langue

Larynx

Epiglotte

Luette

Oesophage

Voile du palais

Le larynx. Il constitue la partie supérieure, l'embouchure qui conduira l'air aux poumons. Il présente un squelette cartilagineux constituant la glotte, l'épiglotte, les cordes vocales supérieures et inférieures. b) Les voies aériennes inférieures. La trachée. C'est un tuyau fibro-cartilagineux d'environ 12 cm se divisant en deux bronches amenant l'air aux poumons. Elle est tapissée d'une muqueuse à cils vibratoires et à glandes à mucus jouant un rôle de protection contre les corps étrangers. Les bronches et les bronchioles. Elles constituent, avec les alvéoles, les poumons. Elles se ramifient successivement pour aboutir aux alvéoles. Les alvéoles. Elles constituent la structure de base du système ventilatoire. C'est à ce niveau que s'effectuent les échanges respiratoires. Regroupées elles forment une superficie d'échange d'environ 200 m2.

Arrivée du sangriche en CO etpauvre en O

2

2

Retour du sangenrichi en O etappauvri en CO

2

2

Réseau decapilaires

Veinule alvéolaireArtériole alvéolaire

Bronchiole

AlvéolePortion de lobulepulmonaire

Diffusion

O2

O2

CO2

Surfactan

Entrée et sortie de l’air alvéolaire renouvelépartiellement à chaque cycle ventilatoire

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c) La mécanique ventilatoire. L'inspiration et l'expiration. Ils sont essentiellement produits par le diaphragme, muscle large en forme de coupole séparant le thorax de l'abdomen, et par certains muscles intercostaux.

Expiration Inspiration

Diaphragme

Muscles inter-costaux

Muscles

inter-costauxDiaphragme

Les volumes pulmonaires. Les volumes d'air déplacés par les divers actes de la mécanique respiratoire, se définissent comme suit :

• Volume courant ............................................... 0,5 à 1 litre • Volume de réserve expiratoire ........................ 1 à 1,5 litre • Volume de réserve inspiratoire ........................ 2,5 à 3,5 litre • Volume résiduel ............................................... 1 à 1,5 litre

Capacité totale (CPT)

Volu

me

cour

ant

(VT)

Volume deréserve

expiratoireVRE

Volume deréserve

inspiratoireVRI

Volume résiduel

VR

Capacité résiduel fonctionnelle CRF

Capacité vitale CV

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Les échanges gazeux pulmonaires. Les différences entre l'air inspiré et l'air expiré montre qu'il y a, au niveau pulmonaire, un échange gazeux avec le sang. L'air s'enrichit en dioxyde de carbone et s'appauvrit en oxygène comme le montre le tableau suivant.

Oxygène (O2) Dioxyde de Carbone (CO2) Azote ( N2)

Air inspiré 20% 0,03% 79,97%

Air expiré 16% 4,30% 79,70%

Différence chez l'homme adulte au repos. La diminution d'azote dans l'air expiré n'est pas réelle, il faut également tenir compte d'une part de vapeur d'eau. Tous les échanges gazeux pulmonaires et tissulaires s'expliquent par le phénomène de diffusion. Ses échanges sont déterminés par les différences de tension partielles de chaque gaz entre les deux milieux.

Capillairepulmonaire Artères Capillaire des tissus

Globules rougesPlasma Plasma

0 dissous2

C0 dissous2 C0 dissous2

0 dissous2Hb0 2

HbC0 2

Alvéolepulmonaire

C0 20 2

Liquide interstitiel

C0 dissous2 0 dissous2

CelluleConsommation d’OProduction de CO

2

2

Diffusion

Diffusion

d) La ventilation en plongée. En plongée, la respiration se fait sous pression. Plus le plongeur est profond plus l'air qu'il respire est comprimé c'est à dire, plus l'air est dense. Le travail respiratoire va augmenter du fait des forces de frottement des gaz dans les voies aériennes et des forces d'inertie liées aux masses gazeuses en mouvement. Ces forces sont de plus en plus importantes en raison de la densité de ces gaz.

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C'est une des raisons qui nous font remplacer l'air, aux grandes profondeurs, par des mélanges plus légers à base d'hélium. (Un mélange hélium oxygène, à 1,3 % d'O2, respiré à 300m est à peu près équivalent au point de vue densité à de l'air respiré à 40m). Soumis à ces modifications, le plongeur va respirer plus lentement, mobiliser un volume courant plus important et faire une pause après inspiration. Ce qui va donner :

• une diminution de la ventilation, • une augmentation de l'effort ventilatoire, • une augmentation de CO2, • une diminution de la sensibilité au CO2 (accoutumance), • un travail subaquatique plus difficile, • une augmentation de la sensibilité du plongeur à l'essoufflement.

3) L'appareil circulatoire. Le système circulatoire a pour but de véhiculer, jusqu'aux cellules, oxygène et aliments et de ramener les déchets de l'activité cellulaire, qu'il va éliminer en dehors de l’organisme.

Artère sous-claviaire

Artère carotide

Veinejugulaire

AorteOreillette gauche

Ventricule gaucheVentricule droit

Oreillette droite

ReinArtère reinaleVeine reinaleVeine porte

Veine caveinférieure

Artère iliac

Capillaires gastro-intestinaux

Artère hépatique

Veine hépatique

Veines pulmonaires

Artère pulmonairePoumon

Coeur

Veine fémoraleArtère fémorale

Capillaires alvéolaires

Foie

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Le système circulatoire est constitué : • d'une pompe : LE COEUR, • de tuyaux : LES ARTERES et LES VEINES.

Les artères sont des tuyaux qui amènent aux cellules le sang riche en oxygène, le sang rouge. Les veines sont des tuyaux qui partent des cellules, emmenant le sang chargé de déchets, le sang noir. Les artères se ramifient pour former des artérioles puis des capillaires artériels. Les veines, elles, se ramifient pour former des veinules puis des capillaires veineux.

a) Disposition d'ensemble du système circulatoire. On distingue généralement deux systèmes circulatoires : La grande circulation qui irrigue tout l'organisme, toutes les cellules. Le sang riche en oxygène étant transporté par l'aorte et ses branches jusqu'aux tissus, et le sang appauvri ramené au coeur par les deux grosses veines caves. Cette circulation se fait avec une forte pression appelée tension artérielle. La petite circulation qui est le circuit d'oxygénation du sang. Le sang appauvri étant transporté par les artères pulmonaires et ses branches jusqu'aux alvéoles pulmonaires où il est enrichi en oxygène et repart vers le cœur par les veines pulmonaires. Cette circulation se fait avec une faible pression artérielle. b) Le coeur. C'est un muscle strié non volontaire. Il a un fonctionnement automatique, mais il est contrôlé par le système neurovégétatif comme un muscle lisse.

AorteArtère pulmonaire

Valvule sigmoïde Oreillette gauche

Valve mitrale

Ventricule gauche

Oreillette droite

Veine cave inférieure

Ventricule droit

Valve tricuspide

Veines pulmonaires

Cloison interventriculaire

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Le coeur est constitué de deux pompes distinctes, le coeur droit et le coeur gauche qui ne communiquent pas. Chaque coeur est formé de deux cavités superposées:

• une petite cavité en haut, faiblement musclée, c'est l'oreillette ; • une grande cavité en bas, fortement musclée, qui constitue le véritable moteur de la

pompe cardiaque : le ventricule. Entre ces différentes cavités se trouvent la valvule mitrale pour le coeur gauche et la valvule tricuspide pour le coeur droit. A la sortie de l’artère pulmonaire et à la sortie de l'aorte se trouvent les valvules sigmoïdes. Ces valvules servent d'anti-retour au moment des différentes contractions du coeur (contraction auriculaire, contraction ventriculaire). L’aorte et les carotide sont équipées de cellules sensorielles (sinus carotidien, …) qui permettent de mesurer le taux de gaz carbonique et détecter les variations de pressions artérielles dans le sang à la sortie du cœur gauche. Le sinus carotidien ne mesurant que la quantité de gaz carbonique, le fait de rabaisser volontairement le taux de gaz carbonique en pratiquant plusieurs hyperventilation prive le cerveau d’une information capitale (voir Apnée et rendez-vous syncopal). Fonctionnement du cœur : Le coeur est un muscle à fonctionnement automatique mais pas complètement autonome. Ce fonctionnement automatique se fait par l'intermédiaire d'un système nerveux particulier intra-cardiaque qui commandes les contractions (systoles), et les relâchements (diastoles) du coeur.

Diastole ventriculaire Systole ventriculaire Ce système nerveux n'est pas entièrement autonome, il est géré par le système neurovégétatif augmentant ou diminuant la fréquence des battements du coeur.

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Centre accélérateur(moelle cervicale)

Centre modérateur(bulbe rachidien)

Nerfs sympathiquesACCELERENT

Nerfs para-sympathiques

RALENTISSENT Carotides

Nerfs sensiblesaux variations depressions artérielles

c) Le sang. Tout ce mécanisme sert à véhiculer le sang constitué par un liquide, le plasma dans lequel se meuvent des éléments cellulaires :

• les globules rouges, chargés d'hémoglobine, et qui transportent l’oxygène (4 à 5 millions par mm3),

• Les globules blancs ou leucocytes, doués de mobilité et chargés de la lutte contre l'infection (7 000 par mm3),

• Les plaquettes, qui interviennent dans la coagulation (300 000 par mm3). Le sang va se charger en oxygène au niveau des poumons, en substances alimentaires au niveau du tube digestif et du foie, va porter oxygène et aliments aux cellules, au niveau desquelles il se chargera en déchets. Enfin il va se décharger de ces déchets au niveau des poumons, des reins, de l'appareil digestif, de la peau, etc. d) La diffusion. La diffusion est le phénomène qui permet les échanges gazeux de l’alvéole pulmonaire à la cellule. Voir page 32. 4) L'appareil neurologique. a) Introduction. Le système nerveux est constitué par une multitude de neurones. Leur nombre serait de 15 milliards chez l'homme dont 9 milliards rien que pour le cerveau.

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CerveletBulbe rachidien

Moelle épinière

Cerveau

Nerf radial

Nerf médian

Nerf cubital

Plexus brachial

Plexus sacré

Plexus lombaire

Nerf sciatique

Il est constitué par : • l'encéphale, • la moelle épinière, • de multiples nerfs.

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Le système nerveux a des taches bien précises, il doit :

• PERCEVOIR des stimulis qui sont des modifications énergétiques ou chimiques des milieux intérieurs et extérieurs, et cela grâce à des structures spécialisées appelées RECEPTEURS.

• TRANSMETTRE aux centres nerveux ces informations sous forme codée (nerfs

sensitifs).

• ELABORER une réponse consciente (cerveau) ou inconsciente (cerveau basal).

• CONDUIRE cette réponse à des organes effecteurs dont l'activité sera modifiée et ajustée aux conditions changeantes des milieux intérieurs et extérieurs (ex : nerfs moteur vers muscles).

L'appareil neurologique est constitué de deux appareils :

• L'appareil neurovégétatif commandé par le cerveau basal (cervelet, bulbe rachidien, thalamus, hypothalamus, épiphyse, hypophyse, ...) siège de la vie végétative.

• L'appareil cérébrospinal commandé par le cerveau, siège de la vie de relation (sens, vie affective, sociale, intelligence, ...).

b) Le neurone. Les neurones sont gros consommateur d'oxygène et de glucose et sont extrêmement fragiles (lésions irréversibles si 3' d'hypoxie ou 30' d'hypoglycémie). Le rôle principal du neurone est de transmettre des excitations (influx nerveux). Dans un neurone, le sens de la propagation de l'influx nerveux se fait toujours dans le même sens : dendrite > axone > arborisation terminale.

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c) Exemples de différents réflexes. Le réflexe ventilatoire. La mécanique ventilatoire est inconsciente. Dans le bulbe rachidien, un centre ventilatoire reçoit des informations du sang : si ce dernier contient trop de gaz carbonique, la respiration s'accélère par suite de la stimulation des muscles ventilatoires par des nerfs sensibles au gaz carbonique situés dans un renflement de l'artère carotide : le sinus carotidien.

Sinuscarotidien

Centrerespiratoire

Moelle épinière

Aorte

Coeur

Muscle intercostal

Diaphragme

Poumongauche Côtes

Nerf dudiaphragme(nerf phrénique)

Toute inspiration profonde engendre un influx nerveux qui se transmet au centre ventilatoire (1). Ainsi excité, celui ci transmet de nouveaux influx aux muscles intercostaux (2) et au diaphragme (3), qui déclenchent l'expiration. (L'inspiration appelle l'expiration.)

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Le réflexe de flexion. C'est un réflexe de défense. Se piquer un doigt, toucher une surface brûlante, déclenche le retrait brutal de la main. La sensation de douleur nous parvient lorsque le réflexe est terminé.

L'arc réflexe : une excitation enregistrée au niveau de la peau par un récepteur tactile ou au niveau des tendons, déclanche la contraction du muscle fléchisseur ou extenseur, selon le type de réflexe.

Se réflexe est très utile aux médecins pour déterminer si un plongeur se trouve en accidents de décompression. En effet ce réflexe ne fait intervenir que la moelle épinière (le cerveau n’est pas sollicité), plus le réflexe est rapide plus l’accident de décompression est grave.