Respiration

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La grande limnée doit venir régulièrement respirer à la surface de l'eau par l'orifice qui communique avec son poumon.

La respiration désigne à la fois les échanges gazeux résultant de l'inspiration et de l'expiration de l'air (rejet de dioxyde de carbone CO2 et absorption de dioxygène O2) et la respiration cellulaire qui permet, en dégradant du glucose grâce au dioxygène, d'obtenir de l'énergie. Les échanges gazeux assistent la respiration cellulaire en lui fournissant le dioxygène et en le débarrassant du dioxyde de carbone produit lors du cycle de Krebs. Cependant, la respiration n'est pas cantonnée, au sens large, à un rejet de CO2 et/ou une absorption de O2. Dès l'instant où un organisme réalise des échanges gazeux, il respire. Par exemple, de nombreuses bactéries dites sulfatoréductrices réalisent un échange gazeux par l'assimilation d'ions sulfate et de rejet de sulfure d'hydrogène.

La respiration joue également un rôle de premier rang dans l'équilibre acido-basique sanguin, toute augmentation de la ventilation permettant d'éliminer une plus grande quantité de gaz carbonique, ce qui évite une baisse du pH sanguin en cas de forte activité métabolique par exemple, à la suite d'un effort physique soutenu.

Diverses stratégies ont été développées au cours de l'évolution, très variables ; de la bactérie à la baleine[1] en passant par les plantes et les champignons. Les plantes photosynthétiques respirent également mais durant le jour, leurs échanges gazeux nets sont inversés par rapport à ceux de la respiration à cause de la photosynthèse (rejet de O2, absorption de CO2).

Aspect biochimique[modifier | modifier le code]

Une respiration est une chaîne de réactions d'oxydo-réduction dans laquelle l'accepteur final d'électrons est une substance minérale. On parle de respiration aérobie si l'accepteur final est du dioxygène. Dans les autres cas (nitrate, nitrite, dioxyde de carbone), il s'agit de respiration anaérobie. La respiration est un échange de gaz (diazote et dioxygène entre autres, l'O2 est consommé et le dioxyde de carbone rejeté).

Physiologie humaine[modifier | modifier le code]

Chez l'humain, la ventilation pulmonaire, ou respiration, est le renouvellement de l'air contenu dans les poumons par l'action des muscles respiratoires dont le principal est le diaphragme. En médecine et en biologie, le terme « respiration » désignant la production d'énergie par les cellules, la dénomination de ventilation pulmonaire est préférée pour éviter toute confusion. Elle comprend deux temps : l'entrée d'air dans les poumons lors de l'inspiration et la sortie d'air lors de l'expiration.

Chez un adulte, le cœur pompe au repos environ 4,5 L de sang par minute. Le sang contient environ 35 % d'hémoglobine en poids et la densité du sang est proche de 1. Le taux d'oxyhémoglobine est d'environ 95 %, et enfin 1 g d'hémoglobine est capable de transporter environ 1,36 mL d'oxygène, soit environ 1 mg (une mole d'oxygène fait 32 g et occupe environ 24 L).

Ainsi ces 4,5 L de sang pompés par minute contiennent 1,5 kg d'hémoglobine soit 1,45 kg d'oxyhémoglobine qui transporte 1,5 g d'oxygène : un adulte au repos consomme environ 1,5 g d'oxygène par minute[2].

La régulation de la respiration est assurée par le système nerveux autonome qui assure une synthèse entre l'action du système sympathique (réduction de l'amplitude et accélération du rythme respiratoire) et l'action du système parasympathique (augmentation de l'amplitude et ralentissement du rythme respiratoire). L'être humain est également capable d'exercer jusqu'à certaines limites un contrôle conscient du rythme et de l'amplitude de sa respiration.

Physiologie animale[modifier | modifier le code]

Les échanges peuvent se réaliser directement par diffusion au travers des parois cellulaires (spongiaires, cnidaires). Lorsque les organismes ont une certaine épaisseur, la simple diffusion n'est plus possible et un système circulatoire avec un pigment respiratoire fixant O2 est mis en place. Le sang peut se ré-oxygéner au niveau du tégument (chez les annélides et certains amphibiens) mais il existe aussi des organes à surfaces d'échanges spécialisées :

  • les branchies, qui sont des surfaces d'échanges évaginées des animaux aquatiques : poissons, larves d'amphibiens (têtard) mais aussi certains annélides et mollusques. Les branchies des vertébrés ont évolué indépendamment des branchies des Invertébrés comme les annélides ou les mollusques ;
  • les poumons, qui sont des surfaces d'échanges invaginées des organismes vivant en milieu aérien : tétrapodes — dont certains amphibiens adultes comme la grenouille — gastéropodes pulmonés (escargot) ;
  • les trachées, qui sont des invaginations du tégument des insectes et forment des conduits tubulaires qui amènent directement l'air à chaque cellule. Le système circulatoire n'a alors pas de rôle respiratoire. Ces trachées sont souvent maintenues par des anneaux de cténidies.

Un courant d'eau ou d'air doit assurer le renouvellement du fluide riche en O2 : il s'agit de ventilation. Elle peut être assurée par des mouvements musculaires ou ciliaires. En milieu aérien, la ventilation est bidirectionnelle alors qu'elle est unidirectionnelle en milieu aquatique du fait de la grande viscosité de l'eau.

Notons que certains animaux disposent de plusieurs organes pour les échanges gazeux, qu'ils peuvent utiliser préférentiellement selon les circonstances :

  • respiration cutanée et pulmonée des amphibiens adultes ;
  • respiration cutanée et branchiale des anguilles ;
  • respiration branchiale et intestinale des poissons Callichthyidae, etc.

Classification[modifier | modifier le code]

Il existe différents moyens de diviser la physiologie de la respiration.

Par maladie et urgences[modifier | modifier le code]

Par médication[modifier | modifier le code]

Par soins intensifs et médecine d'urgence[modifier | modifier le code]

Par autres sujets médicaux[modifier | modifier le code]

Méthodes de dépassement[modifier | modifier le code]

Notes et références[modifier | modifier le code]

  1. ↑ (en) Makarieva A, Gorshkov V, Li B, « Energetics of the smallest: do bacteria breathe at the same rate as whales ? », Proceedings of the Royal Society B-Biological Sciences,‎ 272, 2219–2224.
  2. ↑ (en) « Flow restrictor for measuring respiratory parameters », Patenstorm (consulté le 28 juin 2013) : « For humans, the normal volume is 6–8 liters per minute. »

Annexes[modifier | modifier le code]

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Articles connexes[modifier | modifier le code]

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