La respiration chez l'Homme
La respiration chez l’Homme permet d’apporter du dioxygène aux cellules et d’évacuer le dioxyde de carbone qu’elles produisent. Elle associe la ventilation des poumons, les échanges entre l’air et le sang, puis les échanges entre le sang et les organes. En 3AC, l’enjeu est de relier ces étapes sans les confondre.
À la fin de ce chapitre, vous saurez
- Suivre le trajet de l’air
- Expliquer inspiration et expiration
- Orienter les échanges de dioxygène et de dioxyde de carbone
- Exploiter un tableau de compositions
- Relier respiration cellulaire et besoins d’un organe
PrérequisOrganes et cellules · Dioxygène et dioxyde de carbone · Comparer des grandeurs avec la même unité
Un bon cours, ça se partage.
Par où l’air arrive-t-il aux alvéoles ?
L’air passe par le nez ou la bouche, le pharynx, le larynx, la trachée, les bronches puis les bronchioles. Il atteint les alvéoles pulmonaires, petits sacs entourés de capillaires sanguins. Les voies respiratoires conduisent l’air ; les alvéoles constituent la principale surface d’échange avec le sang.
Définition
Ventilation pulmonaire : Renouvellement de l’air dans les poumons par l’alternance de l’inspiration et de l’expiration.
Le nez contribue à filtrer, réchauffer et humidifier l’air. Dans plusieurs voies respiratoires, le mucus retient des particules et les cils participent à leur évacuation. Ces dispositifs protègent les surfaces fragiles situées plus profondément.
Pourquoi l’air entre-t-il et sort-il ?
| Phase au repos | Diaphragme et thorax | Conséquence |
|---|---|---|
| Inspiration | Le diaphragme se contracte et s’abaisse ; le volume thoracique augmente | La pression dans les poumons diminue et l’air entre |
| Expiration calme | Le diaphragme se relâche ; le volume thoracique diminue | La pression augmente et l’air sort |
Les poumons suivent les mouvements de la cage thoracique grâce à leur liaison avec la paroi thoracique par les plèvres. Ils ne se gonflent pas par une contraction de muscles situés dans les alvéoles. L’expiration calme est surtout passive ; une expiration forcée peut mobiliser d’autres muscles.
Attention
L’inspiration est l’entrée de l’air, pas le passage du dioxygène dans une cellule. La ventilation renouvelle l’air ; les échanges gazeux font traverser des parois aux gaz.
Méthode
Lire les deux phases respiratoires
- Comparer la hauteur du diaphragme : il est plus bas pendant l’inspiration.
- Relier son déplacement à la variation du volume thoracique.
- Suivre la flèche de la trachée : air entrant à gauche, air sortant à droite.
- Distinguer ces mouvements d’air des échanges d’O₂ et de CO₂ à travers la paroi alvéolaire.
Que montrent les compositions de l’air inspiré et expiré ?
| Gaz | Air inspiré, ordre de grandeur | Air expiré, ordre de grandeur |
|---|---|---|
| Dioxygène | 21 % | 16 % |
| Dioxyde de carbone | 0,04 % | 4 % |
| Diazote | Environ 78 % | Proportion voisine |
Comparer sans dire que tout disparaît
On compare 100 mL d’air inspiré et 100 mL d’air expiré avec ces valeurs simplifiées.
- La quantité de dioxygène passe d’environ 21 à 16 mL : l’écart est 5 mL.
- L’air expiré contient encore du dioxygène ; il n’est donc pas constitué uniquement de CO₂.
- L’enrichissement en CO₂ et l’appauvrissement en O₂ indiquent des échanges avec l’organisme.
Dans quel sens les gaz traversent-ils la paroi alvéolaire ?
À l’arrivée aux poumons, le sang contient moins de dioxygène que lorsqu’il en repart. Le dioxygène diffuse de l’air alvéolaire vers le sang. Le dioxyde de carbone diffuse en sens inverse, du sang vers l’air alvéolaire, avant d’être expiré. Les différences de pression des gaz, entretenues par la ventilation et la circulation, permettent ces échanges.
Les alvéoles sont nombreuses et offrent une grande surface. Leur paroi et celle des capillaires sont fines. Un réseau capillaire dense renouvelle le sang au contact de l’air. Grande surface, faible épaisseur et renouvellement des milieux sont les trois adaptations à repérer sur un schéma.
Méthode
Légender les échanges pulmonaires
- Identifier l’air à l’intérieur de l’alvéole et le sang dans le capillaire.
- Tracer O₂ de l’air vers le sang.
- Tracer CO₂ du sang vers l’air.
- Ne pas utiliser la couleur bleue comme une couleur réelle du sang : c’est un code.
Que devient le dioxygène dans les organes ?
Définition
Respiration cellulaire : Ensemble de transformations permettant aux cellules de libérer de l’énergie à partir de nutriments en utilisant du dioxygène, avec production notamment de dioxyde de carbone et d’eau.
Dans un muscle, le sang apporte du dioxygène et des nutriments. Les cellules les prélèvent et rejettent du dioxyde de carbone dans le sang. Le sens des échanges est donc différent de celui observé aux poumons. Pendant l’effort, les besoins du muscle augmentent ; la ventilation et la circulation s’adaptent.
Comment préserver les échanges respiratoires ?
Les fumées du tabac, y compris celles respirées passivement, et les polluants peuvent altérer l’appareil respiratoire. Protéger la qualité de l’air, aérer dans des conditions adaptées et éviter l’exposition aux fumées contribuent à sa protection. Dans un exercice, on relie toujours un facteur à une conséquence précise : une paroi épaissie ou une surface alvéolaire réduite rend les échanges plus difficiles.
Questions fréquentes
Quelle différence entre ventilation et respiration cellulaire ?
Quels sont les échanges gazeux au niveau des alvéoles ?
Pourquoi respire-t-on plus vite pendant un effort ?
Comment réussir un schéma de la respiration en 3AC ?
Quiz : 12 questions sur ce chapitre
12 questions tirées au hasard parmi les 12 de ce chapitre : le quiz est différent à chaque visite. Une seule réponse est correcte, et vous voyez immédiatement si la vôtre l'est.
Q1L’unité d’échange pulmonaire est :
Réponse incorrecte
L’alvéole possède une paroi fine au contact des capillaires.
Bonne réponse : L’alvéole
L’alvéole possède une paroi fine au contact des capillaires.
Q2Pendant l’inspiration calme, le diaphragme :
Réponse incorrecte
Son abaissement contribue à augmenter le volume thoracique.
Bonne réponse : Se contracte et s’abaisse
Son abaissement contribue à augmenter le volume thoracique.
Q3Aux poumons, le dioxygène va :
Réponse incorrecte
Il diffuse à travers les parois alvéolaire et capillaire.
Bonne réponse : De l’air vers le sang
Il diffuse à travers les parois alvéolaire et capillaire.
Q4Aux poumons, le CO₂ va :
Réponse incorrecte
Le CO₂ apporté par le sang rejoint l’air avant son expiration.
Bonne réponse : Du sang vers l’air
Le CO₂ apporté par le sang rejoint l’air avant son expiration.
Q5La ventilation correspond :
Réponse incorrecte
Elle résulte de l’alternance inspiration-expiration.
Bonne réponse : Au renouvellement de l’air
Elle résulte de l’alternance inspiration-expiration.
Q6L’air expiré contient :
Réponse incorrecte
L’organisme ne prélève qu’une partie du dioxygène inspiré.
Bonne réponse : Encore du dioxygène
L’organisme ne prélève qu’une partie du dioxygène inspiré.
Q7Les cellules musculaires utilisent notamment :
Réponse incorrecte
Ces apports permettent notamment la respiration cellulaire.
Bonne réponse : Nutriments et O₂
Ces apports permettent notamment la respiration cellulaire.
Q8Une paroi alvéolaire fine :
Réponse incorrecte
Elle réduit la distance entre air et sang.
Bonne réponse : Facilite les échanges
Elle réduit la distance entre air et sang.
Q9Les bronchioles débouchent vers :
Réponse incorrecte
Le réseau aérien se ramifie jusqu’aux zones d’échange.
Bonne réponse : Les alvéoles
Le réseau aérien se ramifie jusqu’aux zones d’échange.
Q10Au repos, l’expiration calme est surtout :
Réponse incorrecte
Le relâchement et le retour élastique participent à la sortie d’air.
Bonne réponse : Passive
Le relâchement et le retour élastique participent à la sortie d’air.
Q1112 cycles en 30 secondes correspondent à :
Réponse incorrecte
Une minute contient deux périodes de 30 secondes.
Bonne réponse : 24 cycles/min
Une minute contient deux périodes de 30 secondes.
Q12Le bleu d’un schéma de circulation est :
Réponse incorrecte
Le sang reste rouge, avec une nuance liée notamment à son oxygénation.
Bonne réponse : Un code graphique
Le sang reste rouge, avec une nuance liée notamment à son oxygénation.
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Le chapitre est à revoir en entier
Ne recommencez pas le quiz tout de suite : relisez d'abord tout le cours, en refaisant sur votre cahier chaque exemple guidé au lieu de le lire. Enchaînez avec les exercices « facile », correction masquée, puis revenez ici. C'est en une seule séance de travail que la note change.
À revoir : 12 questions manquées
L’unité d’échange pulmonaire est :
Bonne réponseL’alvéole
L’alvéole possède une paroi fine au contact des capillaires.
Pendant l’inspiration calme, le diaphragme :
Bonne réponseSe contracte et s’abaisse
Son abaissement contribue à augmenter le volume thoracique.
Aux poumons, le dioxygène va :
Bonne réponseDe l’air vers le sang
Il diffuse à travers les parois alvéolaire et capillaire.
Aux poumons, le CO₂ va :
Bonne réponseDu sang vers l’air
Le CO₂ apporté par le sang rejoint l’air avant son expiration.
La ventilation correspond :
Bonne réponseAu renouvellement de l’air
Elle résulte de l’alternance inspiration-expiration.
L’air expiré contient :
Bonne réponseEncore du dioxygène
L’organisme ne prélève qu’une partie du dioxygène inspiré.
Les cellules musculaires utilisent notamment :
Bonne réponseNutriments et O₂
Ces apports permettent notamment la respiration cellulaire.
Une paroi alvéolaire fine :
Bonne réponseFacilite les échanges
Elle réduit la distance entre air et sang.
Les bronchioles débouchent vers :
Bonne réponseLes alvéoles
Le réseau aérien se ramifie jusqu’aux zones d’échange.
Au repos, l’expiration calme est surtout :
Bonne réponsePassive
Le relâchement et le retour élastique participent à la sortie d’air.
12 cycles en 30 secondes correspondent à :
Bonne réponse24 cycles/min
Une minute contient deux périodes de 30 secondes.
Le bleu d’un schéma de circulation est :
Bonne réponseUn code graphique
Le sang reste rouge, avec une nuance liée notamment à son oxygénation.
Exercices corrigés
10 exercices classés du plus simple au plus difficile. Cherchez d'abord seul, puis révélez la correction rédigée étape par étape.
Exercice 1
FacileOrdonne : bronchioles, trachée, alvéoles, bronches. Où les échanges avec le sang se font-ils surtout ?
Correction
Trachée → bronches → bronchioles → alvéoles. Les échanges ont surtout lieu dans les alvéoles, entourées de capillaires.
Exercice 2
FacileLe diaphragme s’abaisse et le volume thoracique augmente. Nomme la phase et le sens du déplacement de l’air.
Correction
C’est l’inspiration. La pression pulmonaire diminue par rapport à l’extérieur et l’air entre dans les poumons.
Exercice 3
Facile« L’air expiré ne contient plus de dioxygène. » Utilise le tableau du cours pour répondre.
Correction
L’affirmation est fausse : le tableau indique environ 16 % de dioxygène dans l’air expiré. Une partie seulement du dioxygène a été prélevée.
Exercice 4
MoyenAvec 21 % d’O₂ dans 200 mL d’air inspiré et 16 % dans 200 mL d’air expiré, calcule les quantités et l’écart dans ce modèle simplifié.
Correction
Air inspiré : 200 × 0,21 = 42 mL. Air expiré : 200 × 0,16 = 32 mL. Écart : 10 mL d’O₂, pour les volumes comparés.
Exercice 5
MoyenSur une alvéole, un élève trace O₂ du sang vers l’air et CO₂ de l’air vers le sang. Corrige les deux flèches.
Correction
Au niveau pulmonaire, O₂ passe de l’air alvéolaire au sang ; CO₂ passe du sang à l’air alvéolaire. Les deux flèches étaient inversées.
Exercice 6
MoyenDonne trois caractéristiques des alvéoles favorisant les échanges et justifie chacune.
Correction
Leur grand nombre donne une grande surface ; leur paroi fine réduit la distance à traverser ; les nombreux capillaires renouvellent le sang. Ces caractères agissent ensemble.
Exercice 7
MoyenOn compte 9 inspirations en 30 secondes au repos et 16 en 30 secondes après un effort. Calcule les fréquences par minute.
Correction
On multiplie par 2 : 18 cycles/min au repos et 32 après l’effort. Dans ces données fictives, la ventilation devient plus fréquente.
Exercice 8
Moyen| Pour 100 mL de sang | Entrée du muscle | Sortie du muscle |
|---|---|---|
| O₂ | 20 mL | 14 mL |
| CO₂ | 48 mL | 53 mL |
Calcule les écarts et interprète.
Correction
Le muscle prélève 20 − 14 = 6 mL d’O₂ et rejette 53 − 48 = 5 mL de CO₂ pour 100 mL de sang. Ces échanges sont compatibles avec une respiration cellulaire.
Exercice 9
DifficileDans un modèle de cage thoracique, on tire une membrane et deux ballons se gonflent. Que représentent membrane et ballons ? Quelle limite signaler ?
Correction
La membrane représente le diaphragme et les ballons les poumons. Le modèle illustre l’effet du volume sur l’entrée d’air, mais ne montre ni les alvéoles ni les échanges gazeux.
Exercice 10
DifficileExplique comment appareils digestif, respiratoire et circulatoire coopèrent pour fournir de l’énergie à un muscle.
Correction
La digestion fournit des nutriments absorbés vers le milieu intérieur ; les poumons apportent de l’O₂ au sang. La circulation distribue les deux au muscle et emporte le CO₂ produit. Les cellules libèrent alors de l’énergie.