Les différents systèmes respiratoire

Marie-Ève Renaud, UQAM 2004

Les différents systèmes Les différents systèmes respiratoirerespiratoire

Par Marie-Ève Renaud, Par Marie-Ève Renaud, dans le cadre du cours FPE-7650, UQAM 2004dans le cadre du cours FPE-7650, UQAM 2004


La respiration …La respiration …C’est quoi la respiration ?

- Procédé cellulaire lors duquel l’O- Procédé cellulaire lors duquel l’O22 est consommé par la est consommé par la cellule et le COcellule et le CO22 est rejeté est rejeté

- La respiration se déroule au niveau de l’épithélium - La respiration se déroule au niveau de l’épithélium des organes respiratoiresdes organes respiratoires MINCEMINCE

HUMIDEHUMIDE

GRANDE SURFACEGRANDE SURFACE

- - Contenu en oxygène de certains milieux respiratoiresContenu en oxygène de certains milieux respiratoires (selon Température et Densité)(selon Température et Densité)

- Pression partielle des gaz (exercée par chaque gaz)- Pression partielle des gaz (exercée par chaque gaz)

Marie-Ève Renaud, UQAM 2004 Trachée

CutanéeCutanée

Poumons Poumons et peauet peau

Les différents systèmes respiratoires...Les différents systèmes respiratoires...

BranchiesBranchiesHydres

Amphibiens

Reptiles

Insectes

Écrevisses

PoissonsPoissons

MammifèresMammifères

Poumons Poumons et peauet peau

PoumonsPoumons

BranchiesBranchies


Respiration cutanéeRespiration cutanée

DiffusionDiffusion entre l’organisme et l’environnement entre l’organisme et l’environnement

Peau bien Peau bien vasculariséevascularisée

Rapport surface – volume élevéRapport surface – volume élevé


Les trachéesLes trachées

- Tubes ramifiés qui s’étendent sur tout le - Tubes ramifiés qui s’étendent sur tout le corps; en contact direct avec les cellulescorps; en contact direct avec les cellules

- Syst. Circulatoire et respiratoire ?- Syst. Circulatoire et respiratoire ?Ne sont pas reliés !Ne sont pas reliés !

Ventilation des Ventilation des trachées par trachées par mouvements corporels mouvements corporels (chez les plus gros (chez les plus gros insectes)insectes)

- S’ouvrent par les stigmates- S’ouvrent par les stigmates

Milieu respiratoire = Milieu respiratoire = AIRAIR-+ 0+ 022

-Diffusion + rapideDiffusion + rapide-Perte HPerte H220 par vaporisation0 par vaporisation


Pourquoi vous n’avez pas de branchies ?

Comment les poissons captent l’oxygène de

l’eau ?

Quels sont les avantages à respirer dans l’eau….et dans

l’air ?

LES BRANCHIESLES BRANCHIES


C ’est quoi au juste C ’est quoi au juste des branchies ?des branchies ?

Branchies plumeuses Branchies plumeuses protégées par un protégées par un exosquelette.exosquelette.

Chez les INVERTÉBRÉS...Chez les INVERTÉBRÉS...

Ce sont des membranes humides évaginées Ce sont des membranes humides évaginées séparant le milieu respiratoire du sangséparant le milieu respiratoire du sang

Chez les VERTÉBRÉS….Chez les VERTÉBRÉS….Prolongements de la surface Prolongements de la surface corporelle en contact direct corporelle en contact direct avec le milieuavec le milieu Elles sont situées dans la Elles sont situées dans la

cavité pharyngienne et cavité pharyngienne et sont protégés par les sont protégés par les OPERCULES.OPERCULES.



OO22

dans l’eaudans l’eauOO22

dans l’airdans l’airIl y a moins d ’OIl y a moins d ’O22 dans l ’eau dans l ’eau

que dans l ’airque dans l ’air

LA RESPIRATION AQUATIQUELA RESPIRATION AQUATIQUE

L’eau permet de maintenir les branchies humides.L’eau permet de maintenir les branchies humides.

Les organismes ayant des branchies Les organismes ayant des branchies utilisent la utilisent la

RESPIRATION À CONTRE-COURANT RESPIRATION À CONTRE-COURANT

Les poissons dépensent beaucoup Les poissons dépensent beaucoup d’énergie pour ventiler leurs branchies. d’énergie pour ventiler leurs branchies.

Pourquoi ?Pourquoi ?

OO22 diffuse plus lentement dans l’eau diffuse plus lentement dans l’eau

Masse volumique de l’eau > airMasse volumique de l’eau > air


LES BRANCHIESLES BRANCHIESEt comment ça fonctionne Et comment ça fonctionne

la respiration à la respiration à contre-courant ?contre-courant ?

Voyons d’abord la physiologie des branchiesVoyons d’abord la physiologie des branchies

On retrouve plusieurs On retrouve plusieurs ARCS BRANCHIAUXARCS BRANCHIAUX

Qui sont constitués de...Qui sont constitués de...



Les arcs branchiaux sont Les arcs branchiaux sont constitués de constitués de FILAMENTS FILAMENTS BRANCHIAUXBRANCHIAUX

Qui sont constitués de...Qui sont constitués de...



Les filaments Les filaments branchiaux sont branchiaux sont constitués de constitués de LAMELLESLAMELLES

- Augmentent - Augmentent la surface la surface d’échanged’échange


Les poissons aspirent Les poissons aspirent continuellement de continuellement de l ’eau par la bouchel ’eau par la bouche

Grâce aux mouvements Grâce aux mouvements synchronisés de la mâchoire et synchronisés de la mâchoire et des operculesdes opercules

L ’eau traverse les L ’eau traverse les arcs branchiauxarcs branchiaux

LES BRANCHIESLES BRANCHIESEt pour revenir à laEt pour revenir à la

respiration respiration à contre-courant... à contre-courant...


Le sang irrigue les Le sang irrigue les capillaires capillaires et capte l ’Oet capte l ’O22 de l ’eau au de l ’eau au passagepassage


Courant d ’eauCourant d ’eau Sang oxygénéSang oxygénéSang désoxygénéSang désoxygéné

Alors l’eau circule en direction Alors l’eau circule en direction opposée de celle du opposée de celle du

débit sanguin …. débit sanguin ….


LA RESPIRATION AQUATIQUELA RESPIRATION AQUATIQUEComparons…Comparons…

DANS LE SENS DU COURANTDANS LE SENS DU COURANT

100%100%90%90%70%70% 50%50%

50%50%30%30%10%10%0%0%

- Max 50% d’O- Max 50% d’O22

- Gradient de - Gradient de concentration concentration s’équilibres’équilibre

Eau qui entreEau qui entre

Vers les organesVers les organes


À CONTRE-COURANTÀ CONTRE-COURANT

90%90%

100%100% 70%70% 40%40% 15%15%

60%60% 5%5%30%30%- Sang capte 0- Sang capte 022 en continu en continu

- Peut capter 80% d’0- Peut capter 80% d’022Vers les organesVers les organes

Eau qui entreEau qui entre

- Gradient de Gradient de concentration constantconcentration constant



D’autres utilisations de l’échangeD’autres utilisations de l’échange à contre-courant ?à contre-courant ?


Pour réduire les Pour réduire les pertes de chaleur pertes de chaleur du sangdu sang



LES POUMONSLES POUMONS

- Invaginations- InvaginationsÀ l’air libre… perte d’eau par vaporisationÀ l’air libre… perte d’eau par vaporisation

- Qui a des poumons ?- Qui a des poumons ?

DIPNEUSTE (poisson poumon)DIPNEUSTE (poisson poumon)

Poumons et trachéesPoumons et trachées


LA RESPIRATION … chez les AMPHIBIENSLA RESPIRATION … chez les AMPHIBIENS

Respiration pulmonaire et cutanéeRespiration pulmonaire et cutanée

Pression positivePression positive

1- Air entre par les narines; abaisse le plancher de la bouche1- Air entre par les narines; abaisse le plancher de la bouche

2- Narines se ferment; Élévation du plancher (permet à l’air 2- Narines se ferment; Élévation du plancher (permet à l’air d’aller dans les poumonsd’aller dans les poumons

4- Les poumons se vident par contraction des muscles 4- Les poumons se vident par contraction des muscles abdominauxabdominaux

3- Ouverture des narines ; abaisse le plancher3- Ouverture des narines ; abaisse le plancher


LA RESPIRATION … chez les REPTILESLA RESPIRATION … chez les REPTILES

- Air est aspirée = Pression négative- Air est aspirée = Pression négative

- Dépendent presqu’exclusivement des poumons - Dépendent presqu’exclusivement des poumons (sauf…tortues aquatiques)(sauf…tortues aquatiques)

- Pas de respiration cutanée- Pas de respiration cutanée


LA RESPIRATION … chez les MAMMIFÈRESLA RESPIRATION … chez les MAMMIFÈRES

À quelle grandeur (environ) correspond À quelle grandeur (environ) correspond la surface respiratoire chez l ’humain ?la surface respiratoire chez l ’humain ?

À un court de tennis….ou À un court de tennis….ou 50 fois la surface de notre 50 fois la surface de notre

peaupeau


LA RESPIRATION … chez les MAMMIFÈRESLA RESPIRATION … chez les MAMMIFÈRES- Recouvert par pellicule - Recouvert par pellicule d’humiditéd’humidité- Recouvert par la PLÈVRE: - Recouvert par la PLÈVRE: Enveloppe à 2 feuillets = Enveloppe à 2 feuillets = PROTECTIONPROTECTION

1- NARINE: poils filtrent, 1- NARINE: poils filtrent, humidifient et réchauffenthumidifient et réchauffent

2- PHARYNX: carrefour2- PHARYNX: carrefour

3- LARYNX: épiglotte+glotte3- LARYNX: épiglotte+glotte

4- TRACHÉE: cartilage4- TRACHÉE: cartilage

5- BRONCHES5- BRONCHES

6- BRONCHIOLES6- BRONCHIOLES

7- ALVÉOLES: surface d’échange7- ALVÉOLES: surface d’échange et diffusionet diffusion


LA RESPIRATION … chez les MAMMIFÈRESLA RESPIRATION … chez les MAMMIFÈRES

La déglutition : La déglutition :

La respiration à pression positive...La respiration à pression positive...

La variation des volumes = variation de La variation des volumes = variation de pressionpressionLes variations de pression = écoulement Les variations de pression = écoulement des gaz selon le gradient de des gaz selon le gradient de concentration de manière égaliser les concentration de manière égaliser les pressions.pressions.


LA RESPIRATIONLA RESPIRATIONInspiration:Inspiration:

1- Descente du diaphragme; élévation de la cage thoracique 1- Descente du diaphragme; élévation de la cage thoracique 2- Augmentation du volume de la cavité thoracique 2- Augmentation du volume de la cavité thoracique

3- Augmentation du volume intra-alvéolaire3- Augmentation du volume intra-alvéolaire4- Diminution de la pression intra-alvéolaire4- Diminution de la pression intra-alvéolaire

Expiration:Expiration: 1- Élévation du diaphragme1- Élévation du diaphragme

2- Diminution du volume de la cage thoracique2- Diminution du volume de la cage thoracique3- Diminution du volume intra-alvéolaire3- Diminution du volume intra-alvéolaire

4- Augmentation de la pression intra-alvéolaire4- Augmentation de la pression intra-alvéolaire5- Sortie de l ’air hors des poumons5- Sortie de l ’air hors des poumons


LA RESPIRATION … chez les OISEAUXLA RESPIRATION … chez les OISEAUX

- Les oiseaux ont une respiration COMPLÈTE - Les oiseaux ont une respiration COMPLÈTE

- En plus des poumons, 8 à 9 - En plus des poumons, 8 à 9 sacs aérienssacs aériens

- Diminuent - Diminuent masse masse corporellecorporelle- Maintiennent - Maintiennent écoulement d’airécoulement d’air

- Resp. UNIDIRECTIONELLE, BI-CYCLIQUE- Resp. UNIDIRECTIONELLE, BI-CYCLIQUE

- Absence de volume résiduel (+ efficace, - Absence de volume résiduel (+ efficace, mais + d’effort)mais + d’effort)


LA RESPIRATION … chez les MAMM. MARINSLA RESPIRATION … chez les MAMM. MARINS

Réserve d’ORéserve d’O22

Adaptation aux longues plongées...Adaptation aux longues plongées...

Chez humain:Chez humain:- 36 % pms- 36 % pms- 51 % sang- 51 % sang- 13 % muscles- 13 % musclesChez phoque:Chez phoque:- 5 % pms- 5 % pms- 70 % sang- 70 % sang- 25 % muscles- 25 % muscles

J’ai 2 fois + de sang et J’ai 2 fois + de sang et une énorme rate et une énorme rate et +++ de myoglobine+++ de myoglobine


LA RESPIRATION … LA RÉGULATION LA RESPIRATION … LA RÉGULATION Le centre de la respiration ?Le centre de la respiration ?(mécanisme automatique !(mécanisme automatique !

- - NERVEUX:NERVEUX: BULBE RACHIDIEN BULBE RACHIDIEN( Neurones à dépolarisation rythmique )( Neurones à dépolarisation rythmique )- Centre pneumotaxique = Rétro-inhibition = Empêche - Centre pneumotaxique = Rétro-inhibition = Empêche de trop gonfler nos poumonsde trop gonfler nos poumons

- CHIMIQUE:- CHIMIQUE: pH sanguin : Si CO2 donc pH, fréquence et pH sanguin : Si CO2 donc pH, fréquence et amplitude respiratoire (en cas d’exercices ou récepteurs chimiques si à amplitude respiratoire (en cas d’exercices ou récepteurs chimiques si à haute altitude)haute altitude)


LA RESPIRATION … LE TRANSPORT DU OLA RESPIRATION … LE TRANSPORT DU O22

1 Hb = 4 O1 Hb = 4 O22

Une molécule dite coopérativeUne molécule dite coopérative

Qu’est-ce qui fait varier la VITESSE Qu’est-ce qui fait varier la VITESSE de captation ou de libération de captation ou de libération

de l’Ode l’O22 par Hb ? par Hb ?- - Pressions partielles (PPressions partielles (P0202 et P et PCO2CO2))- Température- Température- pH sanguin- pH sanguin- Concentration de 2,3-DPG (favorise libération d’O- Concentration de 2,3-DPG (favorise libération d’O22 de Hb) de Hb)

Lié à l’Hb 98,5%Lié à l’Hb 98,5%

Dissous dans le plasma (1,5%) Dissous dans le plasma (1,5%)


LA RESPIRATION … LE TRANSPORT DU COLA RESPIRATION … LE TRANSPORT DU CO22

TissusTissus

PlasmaPlasma

Dissout dans le plasma 7%Dissout dans le plasma 7%

Ions Carbonates (70%)Ions Carbonates (70%)

- Liés à Hb (23%) = HbCO- Liés à Hb (23%) = HbCO22


LA RESPIRATION … ÉCHANGE COLA RESPIRATION … ÉCHANGE CO22 - O - O22

- Pression partielle = Solubilité des gaz- Pression partielle = Solubilité des gaz

- Épaisseur de la membrane (0,5 à 1 µm)- Épaisseur de la membrane (0,5 à 1 µm)

- Perfusion - Ventilation- Perfusion - Ventilation


Marie-Ève RenaudMarie-Ève Renaud. .

Dans le cadre du cours FPE-7650Dans le cadre du cours FPE-765021 février 200421 février 2004

Chargée de cours : Monique DugalChargée de cours : Monique DugalUQAMUQAM

Réalisé parRéalisé par….….


GÉNÉRIQUEGÉNÉRIQUE

Cette présentation a été réalisée dans le cadre Cette présentation a été réalisée dans le cadre du cours FPE-7650, UQAM.du cours FPE-7650, UQAM.

L’objectif pédagogique vise à faire comprendre L’objectif pédagogique vise à faire comprendre aux élèves le fonctionnement de différents aux élèves le fonctionnement de différents systèmes repsiratoire. systèmes repsiratoire.

Pour les besoins de ce cours, seulement la Pour les besoins de ce cours, seulement la section des poissons (branchies) a été section des poissons (branchies) a été complétées.complétées.

Ce diaporama s’adresse aux élèves du cégep Ce diaporama s’adresse aux élèves du cégep inscrient au cours inscrient au cours Anatomie physiologie animale IAnatomie physiologie animale I..

Marie-Ève Renaud, UQAM 2004Pourquoi NOUS n ’avons pas de branchies ?Pourquoi NOUS n ’avons pas de branchies ?

À l ’air ambiant, les branchies perdraient de l ’eau puis À l ’air ambiant, les branchies perdraient de l ’eau puis s ’affaisserait.s ’affaisserait.

Les animaux terrestres ont donc Les animaux terrestres ont donc une surface respiratoire invaginée une surface respiratoire invaginée qui s ’ouvre sur l atmosphère par qui s ’ouvre sur l atmosphère par des tubes étroitsdes tubes étroits

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Les différents systèmes respiratoire