Respiration

La respiration désigne à la fois les échanges gazeux (rejet de dioxyde de carbone, CO₂, appelé parfois de façon impropre « gaz carbonique », et absorption de dioxygène O₂, ou appelé couramment « oxygène ») 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.

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

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

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].

Physiologie animale

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, 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.

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.

Classification

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

Par maladie et urgences

Asthme
Anaphylaxie
Dyspnée
Étouffement
Mort subite du nourrisson
Myasthénie
Noyade
Pneumonie
Œdème pulmonaire

Par médication

Anti-asthmatiques
Bronchodilatateur

Par soins intensifs et médecine d'urgence

Bronchoscopie
ECMO
Hyperoxie
Intubation trachéale
Laryngoscope
Poumon d'acier
Soins intensifs
Ventilation mécanique
Ventilation liquidienne

Par autres sujets médicaux

Embolie gazeuse
Fluide respiratoire
Hypoxie

Méthodes de dépassement

La marche afghane permet d'augmenter son endurance.
La respiration consciente a des influences bénéfiques sur le mental. Voir respiration dans les arts martiaux chinois et respiration dans le taoïsme.

Notes et références

↑ (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,‎ 2005 272, 2219–2224.
↑ (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

Liens externes

(fr) Association pour la Recherche en Physiologie de l'Environnement (ARPE)

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