L'APPAREIL RESPIRATOIRE

 

Avec les poumons, on a affaire à une pompe bien différente : C'est une pompe aspirante refoulante à un seul orifice (la trachée artère). Ils expulsent l'air chargé en gaz carbonique (CO2) et aspirent l'air plus riche en oxygène (O2) pour assurer les besoins du métabolisme (centrale énergétique).

 

Fonctionnement

Les muscles inter-costaux et surtout le diaphragme modifient, lors de leur contraction, la forme et le volume interne de la cage thoracique. Il y a extension latérale (côtes flottantes), frontale (sternum) et verticale (abaissement du diaphragme). La variation de volume de cette enveloppe entraîne une dépression intrathoracique et, par voie de conséquence, pénétration de l'air atmosphérique dans les poumons au travers des voies aériennes supérieures. C'est l'inspiration. Lors du relachement de ces muscles, l'air contenu dans les poumons est rejetté à l'extérieur. C'est l'expiration.

Les voies aériennes supérieures

 

Bouche : apport d'air en inspirant

Nez : fosse nasale, muqueuse, lubrification du fluide d'air, filtre d'air

 

 

Variation des volumes

 

Les mouvements d'inspirations et d'expirations s'enchaînent pour former un cycle dont la cadence est, au repos chez l'adulte, d'environ 12 à 15 par minutes.

Les variations de volumes engendrées au cours de ce cycle sont (en moyenne ) :

Rythme moyen au repos :

 

Adulte : 15 à 20 respirations / minutes

Enfant : 25 à 30 respirations / minutes

Bébé : 35 à 40 respirations / minutes

· Le volume courant

Au cours de la respiration calme, un volume d'air d'environ 0,5 litres est aspiré et expiré à chaque mouvement : c'est le volume courant.

Le volume courant (VC = 0,5 l)

 

Nos poumons suivent sans cesse un cycle inspiration/expiration. En temps normal, au repos, ils brassent 0,5 litres par cycle. C'est-à-dire que le volume des poumons oscille entre deux valeurs distantes de 0,5 litres. Cette quantité d'air est suffisante pour alimenter notre corps en oxygène, en l'absence d'effort important. La courbe du schéma ci-contre symbolise la variation de volume des poumons en fonction du temps, au repos.

Le volume de réserve (VR = 1,5 l)

Lorsqu'on expire à fond, au maximum de ses possibilités, on a l'impression d'avoir "vidé" ses poumons. Heureusement il n'en est rien, on a simplement atteint des limites physiologiques : celles nos muscles du thorax et de l'abdomen (diaphragme). Il reste de l'air dans les poumons. Si ce n'était pas le cas, les parois des alvéoles se refermeraient à jamais... Il reste alors dans nos poumons un volume d'air important : 1,5 litres. C'est un volume suffisant pour tenir 30 secondes en apnée en cas de pépin. Si vous en doutez, entraînez-vous à l'apnée expiratoire progressivement (avec une surveillance, évidemment). Si vous ne l'avez jamais fait, vous serez surpris du résultat. Ce volume de réserve figure sur le schéma ci-dessus.

Le volume inspiratoire de réserve (VIR = 2,5 l)

 

A l'inverse, lorsqu'on "remplit" les poumons, on augmente leur volume de 2,5 litres de plus qu'après une inspiration normale. Ce volume supplémentaire est sollicité en cas d'effort : Le corps consommant plus d'énergie a besoin de plus d'oxygène. Il va falloir brasser plus d'air. Le schéma ci-contre représente la variation du volume pulmonaire pendant un effort. Il ne prend tout son sens que lorsqu'on le compare au précédent : Deux grands changements sont apparus. Premièrement, la fréquence ventilatoire (la "vitesse de respiration", FV pour les intimes) est augmentée. Deuxièmement, l'amplitude de la respiration est beaucoup plus importante qu'au repos.

On se rapproche du but de cette page...

Le volume expiratoire de réserve (VER = 1,5 l)

 

Pour nous aider à bien vider les poumons, la nature nous a doté de la possibilité de vider les poumons au-delà d'une expiration normale (on en parlait plus haut). Il est ainsi possible de "forcer" l'expiration en expirant 1,5 litres de plus qu'après une expiration normale. La courbe du schéma ci-dessus montre que pendant l'effort, les poumons n'hésitent pas à empièter sur ce volume d'expiration supplémentaire pour bien évacuer l'air chargé en gaz carbonique. Les poumons se rempliront d'autant mieux à la prochaine inspiration. On touche au but...

Il est temps de faire le total : VIR + VC + VER + VR = 6 litres. Cette valeur est purement indicative, c'est une moyenne. On ne me fera pas croire que le volume pulmonaire de Umberto Pelizzari (8 litres) est similaire à celui de Nathalie, petit format qui finit ses plongées avec près de 100 bars dans son bloc...

La courbe de l'essoufflement

Les choses étant ce qu'elles sont, l'expiration est passive. Lors d'un effort, si on "oublie" de forcer sur l'expiration, le corps ne sera pas satisfait : il réclamera plus d'oxygène, il se mettra à respirer de plus en plus vite, en continuant d'oublier d'expirer, inspirera de plus en plus, remplira les poumons, au point de nous faire suffoquer... Un comble ! En effet, l'organisme réclame de l'air alors que les poumons sont pleins... pleins d'air chargé de gaz carbonique (CO2). Regardez bien cette courbe, voyez comme elle est effrayante.

Pour rompre le cercle vicieux, c'est simple : cesser tout effort et expirer à fond (une fois peut suffire).

Un peu de vocabulaire

 

Ce dessin illustre le nom de "soufflet" pulmonaire en matérialisant la capacité vitale des poumons (CV = VIR + VC + VER). La respiration peut alors s'assimiler à un mouvement cyclique de ce soufflet, sans qu'il soit possible d'intervenir sur le volume résiduel. Les proportions des différents volumes cités ont été respectées sur ce schéma.

Rythme de la respiration

 

- Inspiration / Apnée inspiratoire

- Expiration / Apnée expiratoire

 

Applications à la plongée

Phénomènes mécaniques :

Poids volumique de l'air augmente = difficulté de respiration

Dilatation de l'air à la remontée = surpression pulmonaire

 

Phénomènes biochimiques : Augmentation des Pp

Accident O2

Accident N2

Accident CO2

 

Phénomènes biophysique :

Dissolution de N2 augmente : Reprise de sa forme gazeuse = accident de décompression.

 

 

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