Comment fonctionne la respiration et quel est le rôle des poumons ?

La respiration permet à l’organisme de renouveler les gaz indispensables à l’activité des cellules. À chaque inspiration, l’air entre dans les voies respiratoires et apporte de l’oxygène. Celui-ci rejoint ensuite le sang, qui le distribue aux tissus. À l’inverse, le dioxyde de carbone produit par les cellules est transporté jusqu’aux poumons, puis éliminé lors de l’expiration. Les poumons sont donc les organes où s’effectue principalement l’échange entre l’air et le sang, tandis que les muscles respiratoires assurent le mouvement de l’air.

Le trajet de l’air jusqu’aux poumons

L’air inspiré passe généralement par le nez ou la bouche, puis traverse le pharynx et le larynx avant d’entrer dans la trachée. Celle-ci se divise en deux bronches, chacune conduisant vers un poumon. À l’intérieur des poumons, les bronches se ramifient en conduits de plus en plus fins, appelés bronchioles, qui aboutissent aux alvéoles pulmonaires. Les voies respiratoires ne servent pas uniquement de passages : elles contribuent aussi à retenir certaines particules, à humidifier l’air et à le rapprocher de la température du corps. Ce réseau conduit ainsi l’air jusqu’aux régions où les échanges gazeux peuvent avoir lieu.

Les alvéoles, lieux des échanges gazeux

Les poumons contiennent des millions d’alvéoles, de petites poches entourées d’un réseau dense de capillaires sanguins. Leurs parois très fines mettent l’air alvéolaire au contact du sang et facilitent les échanges par diffusion. L’oxygène présent dans l’air inspiré traverse la paroi des alvéoles et celle des capillaires pour entrer dans le sang. Il peut alors être transporté vers les organes, notamment grâce à l’hémoglobine des globules rouges. En sens inverse, le dioxyde de carbone transporté par le sang passe dans les alvéoles. Il est ensuite rejeté hors de l’organisme lors de l’expiration. Les poumons ne produisent donc pas l’oxygène et ne consomment pas directement le dioxyde de carbone : ils permettent leur passage entre l’air et la circulation sanguine.

Le rôle du diaphragme dans l’inspiration et l’expiration

Les poumons suivent les mouvements de la cage thoracique, qui sont produits par les muscles respiratoires. Le principal est le diaphragme, un muscle situé sous les poumons. Lorsqu’il se contracte, il s’abaisse et s’aplatit. Le volume de la cage thoracique augmente alors, ce qui diminue la pression à l’intérieur des poumons et fait entrer l’air : c’est l’inspiration. Lorsqu’il se relâche, il remonte, le volume thoracique diminue et l’air est expulsé : c’est l’expiration, qui est généralement passive au repos. Les muscles intercostaux participent également aux mouvements de la cage thoracique. Lors d’un effort ou d’une respiration volontairement plus ample, d’autres muscles peuvent intervenir pour augmenter la ventilation.

Une respiration adaptée aux besoins de l’organisme

La respiration est en grande partie automatique. Des centres nerveux situés dans le tronc cérébral ajustent la fréquence et l’amplitude des mouvements respiratoires en fonction des besoins de l’organisme. Cette régulation tient notamment compte de la quantité de dioxyde de carbone et de l’équilibre acido-basique du sang, ainsi que de la disponibilité de l’oxygène. Si la production de dioxyde de carbone augmente, par exemple pendant un effort, la ventilation s’intensifie généralement afin d’en favoriser l’élimination et d’apporter davantage d’oxygène aux muscles. La respiration peut toutefois être modifiée volontairement pendant un certain temps, notamment pour parler, chanter ou retenir brièvement son souffle.