I. Le besoin en dioxygène des êtres vivants
Tous les êtres vivants ont besoin d’énergie pour fonctionner (bouger, grandir, digérer…). Cette énergie est produite par les cellules à partir des nutriments, mais cette production nécessite aussi du dioxygène (O2).
La respiration est la fonction qui permet à un être vivant de prélever le dioxygène dans son milieu de vie et de rejeter du dioxyde de carbone (CO2), produit par l’activité des cellules.
II. Les organes respiratoires selon le milieu de vie
Selon leur milieu de vie, les êtres vivants possèdent des organes respiratoires différents, tous adaptés aux échanges gazeux avec ce milieu :
– Les poumons : chez les êtres vivants qui respirent l’air (l’être humain, le chien, l’oiseau…).
– Les branchies : chez les êtres vivants aquatiques (le poisson), qui prélèvent le dioxygène dissous dans l’eau.
– Les trachées : chez certains insectes (la fourmi, le criquet), un réseau de petits tubes qui conduit l’air directement jusqu’aux cellules.
III. Les mouvements respiratoires
Chez l’être humain, la respiration se caractérise par une succession de mouvements réguliers :
– L’inspiration : la cage thoracique se soulève et s’élargit, l’air entre dans les poumons.
– L’expiration : la cage thoracique s’abaisse, l’air chargé en dioxyde de carbone est rejeté.
Un cycle inspiration-expiration constitue un mouvement respiratoire. Au repos, un adolescent effectue en moyenne 16 à 20 mouvements respiratoires par minute ; ce rythme augmente fortement pendant un effort physique.
IV. Les échanges gazeux
L’air inspiré passe par les narines, puis la trachée, puis les bronches qui se divisent en tubes de plus en plus fins jusqu’aux alvéoles pulmonaires, de minuscules poches situées au bout des bronches dans les poumons.
C’est au niveau des alvéoles pulmonaires que se produisent les échanges gazeux : le dioxygène de l’air passe dans le sang, tandis que le dioxyde de carbone transporté par le sang passe dans l’air pour être expiré.
V. Méthode : mesurer et interpréter le rythme respiratoire
Pour étudier l’effet de l’activité physique sur la respiration, on peut suivre la démarche suivante :
1. Rester au repos, assis et calme, pendant quelques minutes.
2. Compter le nombre de mouvements respiratoires pendant une minute, à l’aide d’un chronomètre.
3. Refaire la même mesure juste après un effort physique (par exemple des montées d’escalier).
4. Comparer les deux résultats obtenus et conclure sur l’effet de l’effort physique sur le rythme respiratoire.
Exercices
Exercice 1. Pourquoi les êtres vivants ont-ils besoin de dioxygène ? Que rejettent-ils en échange ?
Exercice 2. Cite trois types d’organes respiratoires et donne, pour chacun, un exemple d’être vivant qui le possède.
Exercice 3. Décris ce qui se passe lors de l’inspiration, puis lors de l’expiration.
Exercice 4. Où et comment se déroulent les échanges gazeux dans les poumons ?
Exercice 5. Un élève mesure son rythme respiratoire au repos (18 mouvements/min), puis juste après avoir couru (32 mouvements/min). Explique cette différence.
Corrigés
Corrigé 1. Les êtres vivants ont besoin de dioxygène pour produire l’énergie nécessaire au fonctionnement de leurs cellules. En échange, ils rejettent du dioxyde de carbone (CO2).
Corrigé 2. Les poumons (ex. l’être humain), les branchies (ex. le poisson), les trachées (ex. la fourmi).
Corrigé 3. Lors de l’inspiration, la cage thoracique se soulève et s’élargit, et l’air entre dans les poumons. Lors de l’expiration, la cage thoracique s’abaisse et l’air chargé en dioxyde de carbone est rejeté.
Corrigé 4. Les échanges gazeux se déroulent au niveau des alvéoles pulmonaires : le dioxygène de l’air passe dans le sang, et le dioxyde de carbone du sang passe dans l’air pour être expiré.
Corrigé 5. Le rythme respiratoire augmente après l’effort car les cellules musculaires, très actives pendant l’effort, ont besoin de plus de dioxygène et produisent plus de dioxyde de carbone : la respiration s’accélère pour répondre à ce besoin.
