Respiration

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Schéma du processus de respiration chez l'être humain

La respiration est l'ensemble des mouvements du corps servant à fournir de l'air (en particulier le dioxygène) au corps et au rejet du gaz carbonique (dioxyde de carbone).

Chez les êtres humains et de nombreux autres animaux, l'échange entre le dioxygène et le gaz carbonique se fait dans les poumons. Le muscle essentiel qui permet l'inspiration et l'expiration est le diaphragme : il se contracte et s'abaisse pour permettre à l'air d'entrer dans les poumons. L'épiglotte, dans la gorge (pharynx et larynx), permet, elle, de bloquer le passage de l'air quand on avale, grâce à un petit clapet appelé glotte, pour éviter que les aliments et l'eau ne rentrent dans les poumons.

La respiration sert aussi à la parole. Elle s'effectue environ 15 fois dans une seule minute chez les humains.

Biologie[modifier]

Ce qu'on appelle couramment respiration désigne les mouvements respiratoires. Mais pour les biologistes, la respiration désigne deux phénomènes : d'une part le fait que le corps d'un être vivant absorbe de l'oxygène et rejette du gaz carbonique ; et d'autre part le fait qu'une cellule fasse de même, à son échelle. En d'autre terme, la respiration, c'est la mise à disposition pour les cellules de l'oxygène par le corps, et aussi l'utilisation de l'oxygène par les cellules.

Respiration des animaux[modifier]

Les animaux que nous connaissons respirent tous, mais pas forcément de la même manière. Ainsi, dans le sens large, les poissons respirent par leurs branchies, même s'ils n'ont pas de poumons. Les très petits animaux n'ont parfois pas d'organe pour respirer : leur petite taille permet aux gaz de diffuser efficacement. Par contre, les insectes, qui ont une carapace imperméable aux gaz, n'ont pas de poumons non plus : ils ont des trachées, des petits trous, qui emmènent l'air jusqu'aux organes. Les insectes bougent les segments de leur carapace pour améliorer l'aération des trachées : ce phénomène est particulièrement visible chez certaines espèces, comme les guêpes1.

Respiration des plantes[modifier]

Les plantes respirent également ! Sans faire un mouvement, les gaz circulent dans la plante grâce à deux minuscules trous situés sous les feuilles : les stomates. On dit que les plantes absorbent du gaz carbonique et rejettent de l'oxygène, grâce à la photosynthèse : c'est vrai pendant la journée. Mais la nuit, la photosynthèse ne fonctionne pas, et c'est alors la respiration qui se voit le plus.2

Respiration des cellules[modifier]

Au niveau des cellules, la respiration se fait par simple diffusion des gaz. À l'intérieur de la cellule se trouve un organite particulier : les mitochondries, dont le rôle est précisément la respiration cellulaire. Ce sont les mitochondries qui brûlent les nutriments pour produire de l'énergie utilisable par la cellule, grâce à l'oxygène.

Une cellule qui ne peut pas respirer (qui n'a pas accès à l'oxygène) va mourir (exemple : les neurones) ou procéder à une fermentation (exemple : une cellule musculaire3).

Et les microbes ?[modifier]

Les organismes unicellulaires ne respirent pas tous. L'oxygène est même un poison pour certains ! Les virus ne sont pas des cellules et ne respirent pas. Suivant les types de microbes, il existera ou non une respiration, ou différents types de fermentation. Un microbe qui respire est appelé aérobie, tandis qu'un être qui ne respire pas est nommé anaérobie.

Le problème de la respiration dans l'eau[modifier]

Certains animaux ont des branchies, et ne peuvent pas respirer dans l'air4. Mais d'autres ont des poumons et ne peuvent pas respirer dans l'eau, pourtant certains y vivent.

La nage en surface[modifier]

Les scientifiques ont remarqué que les animaux les mieux adaptés à la nage en surface, notamment la grenouille, le crocodile, l'hippopotame, ont les narines et les yeux qui dépassent à peine de l'eau lorsqu'ils nagent, ce qui leur permet de respirer et de voir en permanence devant eux. De ce point de vue, l'homme est désavantagé quand il nage, mais il a appris à vaincre ce handicap en coordonnant sa respiration avec les mouvements de ses bras. Soit il tourne la tête sur le côté pour respirer dans le crawl, soit il respire à chaque fois qu'il remonte la tête dans la brasse coulée.

Certains animaux peuvent respirer sous l'eau[modifier]

Les poissons et les crustacés possèdent des branchies dont les feuillets retiennent l'oxygène dissous dans l'eau.

Le têtard possède des branchies qu'il perdra quand il deviendra grenouille avec des poumons.

La plongée en apnée des animaux à poumons[modifier]

Si l'on veut plonger, on gonfle ses poumons et l'on bloque sa respiration. Le corps vit sur sa réserve de dioxygène jusqu'à la remontée en surface. Néanmoins, la plongée en profondeur peut être risquée, car le corps, notamment le cœur supporte parfois mal la pression créée par le poids de la colonne d'eau qu'il faut supporter.

Tous les animaux à poumons les emplissent d'air avant de plonger. Les mammifères marins qui pratiquent surtout la nage en plongée, possèdent de gros poumons et peuvent bloquer leur respiration pendant très longtemps (plus d'une heure pour le cachalot).

Emporter sa réserve d'oxygène[modifier]

Quand un homme veut plonger plus longtemps que ne lui permet la contenance de ses poumons, il emporte une bouteille et un masque. Il ne manquera pas d'air, mais il devra tenir compte de la forte pression de l'eau qui modifie la circulation de son sang et devra remonter progressivement en respectant des paliers de décompression pour que son corps se réhabitue à la pression de la surface.

Les insectes aquatiques ne possédant ni poumons, ni branchies, emportent une réserve d'air sur l'abdomen ou sous leurs élytres. C'est le cas du dytique et l'hydrophile.

Certains autres viennent faire le plein d'air avec une sorte de tuba de plongeur, un siphon situé à la queue, comme la nèpe ou la larve de moustique.

Une araignée aquatique, l'argyronète, emmagasine une grosse bulle d'air sous la toile de soie qu'elle a tissée, afin de l'utiliser comme cloche de plongée quand elle chasse. comment respire les crocodiles ?

Notes[modifier]

  1. Attention aux piqûres !
  2. La journée, les plantes respirent également, mais la photosynthèse est plus active : le bilan ne montre que l'absorption de gaz carbonique et le rejet d'oxygène.
  3. Quand on fait un effort physique intense, la respiration des cellules musculaire n'est pas suffisante pour fournir l'énergie nécessaire à l'effort : les cellules vont procéder à une fermentation lactique. C'est à cause d'elle qu'on a des crampes, mais c'est grâce à elle qu'on peut courir !
  4. En pratique, un animal à branchies peut respirer dans l'air, car l'air contient beaucoup plus d'oxygène que ne peut en contenir l'eau. Par contre, les branchies vont sécher, ce qui empêchera leur fonctionnement.
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La Respiration

Dans l'eau : - Respiration aquatique  •  branchies
Dans l'air : - Respiration aérienne  •  Respiration pulmonaire (avec des poumons)  •  Respiration trachéenne (avec des trachées)
A l'échelle microscopique : - Respiration cellulaire
Autour de la respiration - Apnée  •  Asphyxie


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