La respiration humaine : cours de 5e

Tu respires en ce moment même, sans y penser. Ce geste ne s'arrête ni quand tu dors, ni quand tu es concentré sur autre chose. Pourtant, il se passe beaucoup de choses derrière un simple souffle : de l'air entre, de l'air sort, et à l'intérieur du corps, des échanges invisibles ont lieu.

Dans le programme de SVT du cycle 4, cette notion appartient au thème « Le corps humain et la santé ». Les élèves y apprennent à comprendre le fonctionnement du corps humain, sur le plan mécanique comme sur le plan physiologique ². La respiration est un excellent exemple : on y trouve des muscles qui bougent (le côté mécanique) et des échanges entre l'air et le sang (le côté physiologique).

Dans ce cours, tu vas voir :

• ce qu'on appelle exactement « respirer » ;
• par quel chemin l'air arrive dans les poumons ;
• comment les muscles font entrer et sortir l'air ;
• ce qui se passe dans les poumons, grâce aux échanges gazeux ;
• pourquoi la respiration et la circulation du sang vont ensemble ;
• comment la respiration s'adapte à la situation.

Dans la vie courante, « respirer » veut dire faire entrer et sortir de l'air par le nez ou la bouche. C'est ce que tu observes quand ta poitrine se soulève. En sciences, le mot est plus large, et il faut distinguer deux idées.

La ventilation est la partie de la respiration que tu peux voir et sentir. Mais elle ne représente que la phase la plus externe du phénomène ⁴. Autrement dit, la respiration ne s'arrête pas à l'entrée et à la sortie de l'air : elle se poursuit dans les poumons et jusqu'aux organes. Ce que tu observes de l'extérieur n'est que le début de l'histoire.

Pour t'y retrouver, retiens cette distinction :

L'air ne va pas directement dans les poumons : il suit un chemin, que l'on nomme les voies respiratoires. Voici l'ordre à connaître, du dehors vers le dedans.

1. Le nez (ou la bouche) : l'air entre dans le corps.
2. La trachée : un long conduit qui descend dans le cou puis dans le thorax.
3. Les bronches : la trachée se sépare en deux bronches, une vers chaque poumon.
4. Les poumons : ils sont au nombre de deux, protégés dans la cage thoracique.

À l'intérieur de chaque poumon, les bronches se divisent en conduits de plus en plus fins, jusqu'à de minuscules sacs, les alvéoles pulmonaires. C'est dans cette zone très fine que l'air et le sang se rapprochent le plus.

Tes poumons ne contiennent aucun muscle qui les gonflerait eux-mêmes. Ce sont les muscles respiratoires qui agissent, en faisant varier le volume de la cage thoracique. Le principal d'entre eux est le diaphragme ⁴, un muscle large placé sous les poumons. Tu as déjà étudié le fonctionnement des muscles : un muscle se contracte, puis se relâche. Ici, ces mouvements servent à ventiler.

Tu peux le vérifier toi-même. Pose une main sur ton ventre et une autre sur ta poitrine, puis respire calmement. Tu sens ton thorax se soulever à l'inspiration et redescendre à l'expiration. Ce mouvement est la partie visible du travail des muscles respiratoires.

Deux points à retenir :

• l'air ne rentre pas parce que tu « l'aspires » avec tes poumons, mais parce que le volume du thorax change ;
• ce renouvellement est continu : une partie de l'air de tes poumons est remplacée à chaque respiration.

Faire entrer de l'air ne servirait à rien si cet air ne donnait pas quelque chose au corps. Dans les poumons, un phénomène essentiel a lieu : les échanges gazeux. Ils permettent de comprendre comment fonctionne l'appareil respiratoire ³.

Pourquoi le corps a-t-il besoin de dioxygène ? Tous les organes, les muscles par exemple, utilisent ce gaz pour fonctionner. Ils produisent en retour du dioxyde de carbone, qu'il faut évacuer. L'air qui sort de tes poumons n'a donc pas la même composition que l'air qui y est entré : il contient plus de dioxyde de carbone.

Le lien avec le sang est capital. C'est le sang qui transporte le dioxygène depuis les poumons vers tous les organes, puis qui rapporte le dioxyde de carbone vers les poumons. Voilà pourquoi on dit que respiration et circulation vont ensemble. Tu approfondiras le rôle du cœur et de la circulation dans un autre chapitre, mais retiens déjà l'idée : sans sang qui circule, les échanges gazeux ne serviraient à rien.

Le corps règle la ventilation selon ses besoins. Une donnée chiffrée aide à s'en rendre compte. Chez un adulte au repos, le cœur pompe environ 4,5 L de sang par minute, et il faut ventiler 6 à 8 L d'air pour couvrir les besoins en dioxygène qui vont avec ⁴.

Ces chiffres montrent que deux systèmes travaillent en même temps : un appareil qui amène l'air (le système respiratoire) et un autre qui fait circuler le sang (le système circulatoire). Si l'un des deux ralentit, les organes manquent de dioxygène.

Tu as sûrement remarqué qu'après une course, tu respires plus vite et plus fort. Le corps adapte sa ventilation à ses besoins : plus un organe travaille, plus il consomme de dioxygène, et plus il faut renouveler l'air.

La respiration a aussi un côté très individuel. Les schémas respiratoires de longue durée de chaque humain proviennent de réseaux complexes du cerveau, et chacun a sa propre « signature motrice respiratoire » ⁴. Deux personnes ne respirent donc pas exactement de la même manière.

Enfin, les humains ont parfois voulu aller dans des milieux inhabituels pour eux. Faute de pouvoir adapter leur organisme, ils ont dû équiper leur respiration avec du matériel ⁴. C'est la preuve que l'on ne peut pas se passer de la respiration, même au prix d'un équipement.