La fonction respiratoire chez l’Homme -Cours
🫁 LA FONCTION RESPIRATOIRE CHEZ L’HOMME
3ème Année Collège
Cours de SVT
Introduction
La respiration chez l’Homme est l’ensemble des mouvements respiratoires réguliers, visibles au niveau du thorax, qui entraînent une inspiration puis une expiration de l’air à travers les voies respiratoires. Cependant, le progrès scientifique a montré que les tissus de nos organes respirent également.
Problématiques :
- Que se passe-t-il au-delà des poumons ?
- Comment se font les échanges respiratoires au niveau pulmonaire ?
- Comment protéger notre appareil respiratoire ?
Échanges de gaz respiratoires au niveau des organes
Dans le but de mettre en évidence la respiration au niveau des organes, on propose l’expérience suivante :
1. Expérience
Voir le document ci-contre.
Doc. 9 : Mise en évidence de la respiration au niveau d’un organe
a. Résultats
- Dans le bocal « A » contenant le muscle frais, l’eau de chaux est devenue trouble.
- Dans le bocal « B » ne contenant pas le muscle frais, l’eau de chaux est restée claire.
b. Interprétation
- Dans le bocal « A », l’eau de chaux est devenue trouble car les cellules du tissu musculaire ont dégagé du CO₂.
- Dans le bocal « B », l’eau de chaux est restée claire : c’est une expérience témoin (sans muscle).
c. Conclusion
Les cellules musculaires respirent : elles absorbent le O₂ et libèrent le CO₂. Mais d’où vient le O₂ et où va le CO₂ ?
2. Analyse du sang entrant et sortant d’un muscle
En sortant du muscle, le volume de O₂ dans le sang diminue, mais le volume de CO₂ augmente.
Doc. 7 : Comparaison du sang entrant et sortant du muscle
Doc. 10 : Les échanges gazeux entre les organes et le sang
Question : Comment se fait alors cette respiration ?
3. Mécanisme des échanges respiratoires au niveau des cellules
En entrant dans un organe, les artères se ramifient en un réseau dense de capillaires sanguins dont la paroi est très mince. Le contact est alors important entre les cellules et le sang, ce qui permet des échanges gazeux respiratoires entre le sang et les tissus.
Activité
- Transformez les données du doc. 4 page 43, Univers, en tableau avec des valeurs numériques.
- Comparez la pression des gaz respiratoires dans le sang entrant et le sang sortant des tissus.
- Précisez le sens de diffusion des gaz respiratoires au niveau d’un tissu.
- Comparez la pression des gaz respiratoires dans le sang sortant à celle dans le milieu interstitiel. Justifiez.
- Déduisez le facteur responsable de cette répartition.
Bilan
- La P(O₂) dans le sang entrant est plus importante que dans le sang sortant. À l’inverse, la P(CO₂) dans le sang entrant est faible par rapport à celle dans le sang sortant.
- Au niveau d’un organe, le O₂ quitte les capillaires sanguins (pression élevée) et passe dans le tissu (pression faible), tandis que le CO₂ quitte le tissu et passe dans le sang.
- La pression des gaz respiratoires dans le sang sortant s’approche de celle dans le milieu interstitiel pour établir l’équilibre.
- C’est la différence de pression qui permet ces échanges gazeux, selon le principe de diffusion des gaz.
Question : Où le sang s’approvisionne-t-il en O₂ et libère-t-il le CO₂ ?
Les échanges respiratoires au niveau des poumons
Supposons que cela se passe au niveau des poumons, mais comment le confirmer ?
1. Analyse du sang entrant et sortant des poumons
Activité
- Comparez le volume de O₂ dans le sang entrant et le sang sortant des poumons.
- Comparez le volume de CO₂ dans le sang entrant et le sang sortant des poumons.
- Qu’en déduisez-vous ?
Doc. 6 : Comparaison du O₂ et du CO₂ dans le sang traversant les poumons
Bilan
- Le volume de O₂ dans le sang sortant est plus important que dans le sang entrant aux poumons.
- Le volume de CO₂ dans le sang entrant est plus important que dans le sang sortant des poumons.
- Au niveau des poumons s’effectuent des échanges gazeux respiratoires : le sang s’enrichit en O₂ et s’appauvrit en CO₂.
2. Organes et structures responsables de la respiration pulmonaire
Chez l’Homme, l’appareil respiratoire est constitué de :
- Voies respiratoires : l’air inspiré par le nez (ou la bouche) descend dans la trachée, puis pénètre dans chaque poumon par une bronche pour atteindre enfin les alvéoles pulmonaires. L’air expiré parcourt ces mêmes voies en sens inverse.
- Deux poumons : constitués d’un tissu mou, spongieux et de couleur rose. L’alvéole est l’unité structurelle la plus petite des poumons.
Les alvéoles pulmonaires se caractérisent par :
- La présence d’un dense réseau de capillaires sanguins.
- Une paroi alvéolaire très mince (50 µm), favorisant la traversée des gaz.
- Une grande surface d’échange entre le sang et l’air alvéolaire (70 m²), assurée par environ 300 millions d’alvéoles par poumon.
Ces caractéristiques permettent les échanges gazeux respiratoires entre les capillaires sanguins et l’air alvéolaire.
3. Mécanisme de la respiration alvéolaire
Bilan
- La P(O₂) dans le sang entrant aux alvéoles est faible par rapport à celle dans l’air alvéolaire. En revanche, la P(CO₂) dans le sang entrant aux alvéoles est élevée par rapport à celle dans l’air alvéolaire.
- La P(O₂) et la P(CO₂) dans le sang sortant des alvéoles sont les mêmes que celles dans l’air alvéolaire.
- Le O₂ passe de l’air alvéolaire (P(O₂) = 13,3 kPa) vers le sang entrant aux alvéoles (P(O₂) = 5,3 kPa). Le CO₂ passe du sang entrant aux alvéoles (P(CO₂) = 6,1 kPa) vers l’air alvéolaire (P(CO₂) = 5,3 kPa). Pour maintenir l’écart entre les deux pressions de part et d’autre de la paroi alvéolaire, l’air alvéolaire doit être continuellement renouvelé par les mouvements respiratoires : inspiration et expiration.
Les cellules produisent de l’énergie
Lors des échanges respiratoires dans les poumons, le sang s’enrichit en O₂ et rejette le CO₂.
- Quel sera alors le devenir du O₂ absorbé ?
- Quelle est l’origine du CO₂ rejeté ?
1. Activité
L’assimilation cellulaire est l’utilisation des nutriments comme source d’énergie par la cellule. Le schéma ci-dessous montre l’énergie fabriquée par les cellules à partir des nutriments et du O₂.
- Déterminer les besoins de la cellule.
- Que produit la cellule ?
- Que rejette la cellule ?
- Donner l’équation chimique simplifiée de l’oxydation du glucose.
Sachant que :
- 200 milliards de globules rouges meurent par jour, mais leur nombre dans le sang reste invariable.
- Le renouvellement complet de la peau se fait en 30 jours.
- La température des muscles squelettiques pendant l’effort physique peut atteindre 41 voire 42 °C.
5. Comment expliquer le concept de l’assimilation cellulaire ?
2. Bilan
- La cellule a besoin d’oxygène et de nutriments : glucose, acides aminés…
- La cellule produit de l’énergie nécessaire à son activité.
- La cellule rejette du CO₂ et des déchets.
- Les cellules de notre organisme emmagasinent le glucose sous forme de glycogène. En cas de besoin, ce dernier est hydrolysé de nouveau en glucose, utilisable par les cellules. Ainsi se passe une réaction chimique entre le glucose et le dioxygène, appelée oxydation.
C₆H₁₂O₆ + 6 O₂ → 6 CO₂ + 6 H₂O + Énergie
5. À partir des acides aminés et de l’énergie produite par cette oxydation, et suite à un programme génétique précis, la cellule synthétise de nouvelles matières organiques (nouvelles protéines) pour assurer la construction et le renouvellement des différents tissus de notre corps. Ce phénomène est appelé assimilation cellulaire. Une partie de cette énergie produite est dissipée sous forme de chaleur.
3. Conclusion
Si la respiration pulmonaire assure les échanges gazeux entre l’organisme et le milieu extérieur, la respiration cellulaire est le processus qui permet aux cellules vivantes de dégrader le nutriment organique, notamment le glucose, en présence de O₂, pour libérer l’énergie indispensable à l’activité de la cellule, sa construction et son renouvellement, et par la suite sa vie et sa continuité.
Protection de l’appareil respiratoire
Vu l’intérêt du système respiratoire, il faut d’abord être conscient des dangers qui le menacent, puis adopter les moyens de prévention nécessaires.
1. Quelques dangers menaçants
Le tabagisme : par ses nombreux méfaits, la cigarette nuit gravement au fonctionnement de l’appareil respiratoire, provoquant le cancer des poumons et de la gorge, en diminuant les performances physiques et en irritant les voies respiratoires en général.
La tuberculose : maladie chronique provoquée par une bactérie, qui touche principalement les poumons. Les symptômes sont nombreux : perte d’appétit, toux, fatigue, faiblesse, perte de poids…
La pollution atmosphérique : notre atmosphère peut contenir certains polluants néfastes tels que le dioxyde de soufre (SO₂), le monoxyde de carbone (CO), le benzène… Une exposition prolongée à ces polluants favorise les infections et le développement des cancers.
2. Quelques moyens préventifs
- S’abstenir du danger du tabagisme, direct ou indirect.
- Éviter de s’exposer à des personnes atteintes de la tuberculose.
- Prévenir la pollution en se vaccinant avec le BCG.
- Contribuer à diminuer les pollutions.
- Programmer des sorties régulières dans des forêts.
- Pratiquer du sport.
- Utiliser des masques protecteurs si besoin est.
📌 Synthèse – La fonction respiratoire chez l’Homme
• Respiration pulmonaire : échanges gazeux entre l’air alvéolaire et le sang.
• Alvéoles : paroi mince, grande surface, réseau dense de capillaires.
• Respiration cellulaire : C₆H₁₂O₆ + 6 O₂ → 6 CO₂ + 6 H₂O + Énergie.
• Assimilation cellulaire : construction et renouvellement des tissus.
• Protection : éviter le tabac, la pollution, se vacciner, pratiquer du sport.
La respiration est une fonction vitale qui relie les cellules à leur environnement.
La fonction respiratoire chez l’Homme -Cours