Biologie du primaire et du collège · Grades 1–9
26La respiration
Retiens ton souffle et commence à compter. Bien avant une minute, ta poitrine réclame de bouger de nouveau, de plus en plus fort. On peut sauter un repas, le sommeil peut attendre ce soir — mais l’air, il le faut maintenant, jour et nuit, environ quinze fois par minute. Qu’y a-t-il de si urgent dans une bouffée d’air ?
26.1 Les mouvements respiratoires
Définition 26.1 (Inspirer et expirer)
La respiration est l’alternance sans fin de deux mouvements :
- inspirer (l’inspiration) : la cage thoracique se dilate et l’air entre par le nez ou la bouche ;
- expirer (l’expiration) : la cage thoracique se relâche et l’air ressort.
Au repos, la paire se répète environ fois par minute — plus vite chez les bébés, plus vite à l’effort — sans que tu aies jamais besoin d’y penser.
Exemple 26.2 (Observer les mouvements)
Les mains à plat sur les côtes : à l’inspiration, la cage thoracique se soulève et s’élargit sous tes paumes ; à l’expiration, elle retombe. Le flanc d’un chat qui dort montre la même montée et la même descente. Les mouvements ne s’arrêtent jamais — éveillé, endormi, du premier cri au dernier jour.
26.2 Où va l’air
Définition 26.3 (Les organes de la respiration)
L’air inspiré passe par le nez (ou la bouche), descend la trachée — le tube ferme et annelé que tu peux sentir devant ton cou — qui se divise en deux branches, une vers chaque poumon. Les poumons, deux organes spongieux qui remplissent la cage thoracique (derrière les côtes de Définition 17.1), se terminent par des millions de minuscules poches d’air, chacune enveloppée de fins vaisseaux sanguins.
Remarque 26.4 (Spongieux exprès)
Des millions de poches au lieu de deux simples sacs : c’est de nouveau le tour de force de l’intestin grêle (Remarque 25.6). Toutes ces parois de poches s’additionnent en une énorme surface de rencontre entre l’air et le sang — la taille d’un demi-court de tennis, repliée dans ta poitrine.
26.3 À quoi sert la respiration
Proposition 26.5 (Prendre du dioxygène, rendre du dioxyde de carbone)
L’air est un mélange de gaz, et le corps en veut un : le dioxygène. Dans les poches des poumons, le dioxygène de l’air frais passe dans le sang, qui le livre à toutes les parties du corps ; il y est utilisé, avec les nutriments, pour libérer l’énergie de Proposition 18.1. Le gaz de rebut du corps, le dioxyde de carbone, fait le voyage de retour et est expiré. L’air expiré contient moins de dioxygène et plus de dioxyde de carbone que l’air inspiré — cette différence est ce à quoi la respiration sert.
Démonstration. Admis à ce niveau. ∎
Exemple 26.6 (Pourquoi la course coupe le souffle)
Quand tu sprintes, tes jambes brûlent de l’énergie vite — il leur faut donc du dioxygène vite. La respiration s’exécute : d’environ souffles calmes par minute, on passe à ou plus, profonds, pendant que le cœur (Chapitre 27 raconte son côté de l’histoire) s’emballe pour accélérer les livraisons. Le halètement après la course, c’est le corps qui solde ses comptes de dioxygène.
Exemple 26.7 (Le miroir embué)
Souffle sur un miroir froid : de la buée. L’air expiré revient changé — réchauffé, humidifié, et, invisiblement, plus pauvre en dioxygène et plus riche en dioxyde de carbone. Le miroir montre l’humidité ; l’échange de gaz qu’il ne peut pas montrer est le plus important.
Méthode 26.8 (Prendre soin de son souffle)
- Aère les pièces chaque jour — beaucoup de respirants dans une pièce fermée, cela fait un air vicié et riche en dioxyde de carbone ;
- respire par le nez dans l’air froid ou poussiéreux : il réchauffe, humidifie et filtre ;
- cours, nage, joue — les poumons et les muscles respiratoires exercés deviennent plus forts et plus amples ;
- tiens la fumée loin de tes poumons : elle salit les délicates poches, qui ne se nettoient que lentement.
26.4 Exercices
Exercice 26.1 ★
Nomme les deux mouvements respiratoires et ce que fait la cage thoracique dans chacun.
Solution
Solution de Exercice 26.1.
Inspiration : la cage thoracique se dilate et l’air entre. Expiration : la cage thoracique se relâche et l’air sort.
Exercice 26.2 ★
Retrace le trajet d’une bouffée d’air, du nez aux minuscules poches d’air.
Exercice 26.3 ★
Combien de fois par minute respire à peu près un enfant calme au repos ? Qu’arrive-t-il à ce nombre pendant un sprint, et pourquoi ?
Exercice 26.4 ★
Quel gaz le corps prend-il à l’air, et lequel rend-il ? Où exactement se fait l’échange ?
Exercice 26.5 ★
En quoi l’air expiré diffère-t-il de l’air inspiré ? Nomme trois différences.
Solution
Solution de Exercice 26.5.
L’air expiré est plus chaud, plus humide (le miroir embué), plus pauvre en dioxygène et plus riche en dioxyde de carbone.
Exercice 26.6 ★
Pourquoi les poumons sont-ils bâtis en millions de minuscules poches plutôt qu’en deux simples sacs ? Quel autre organe de cette année emploie le même tour de force ?
Solution
Solution de Exercice 26.6.
Parce que l’échange air–sang a besoin de surface : des millions de parois de poches s’additionnent en un demi-court de tennis de surface de rencontre repliée dans la poitrine. L’intestin grêle emploie le même tour de force avec ses replis pour absorber les nutriments.
Exercice 26.7 ★
Pourquoi vaut-il mieux respirer par le nez un jour de gel ou de poussière ?
Solution
Solution de Exercice 26.7.
Le nez réchauffe, humidifie et filtre l’air en chemin — un air froid, sec ou poussiéreux arrive ainsi aux délicats poumons déjà préparé.
Exercice 26.8 ★
À toi d’essayer : assis calmement, compte tes respirations pendant une minute. Fais ensuite vingt sauts avec écart et recompte. Donne les deux nombres et explique le changement.
Solution
Solution de Exercice 26.8.
Réponse libre. En général environ au repos et – après les sauts : les muscles au travail ont réclamé plus de dioxygène, donc la respiration s’est accélérée et approfondie pour le fournir.
Exercice 26.9 ★★
Les repas peuvent attendre des heures ; la respiration ne peut pas attendre une minute. Que dit cela sur la quantité de dioxygène que le corps garde en réserve, comparée à ses réserves de nourriture ?
Solution
Solution de Exercice 26.9.
Que le corps stocke la nourriture généreusement (de quoi tenir des heures ou des jours) mais ne garde presque aucune réserve de dioxygène — à peine une minute. Le dioxygène doit donc être livré sans arrêt, souffle après souffle, ce qui explique que la respiration ne puisse jamais s’interrompre longtemps.
Exercice 26.10 ★★
Une salle de classe est « étouffante » en fin de matinée. Qu’a changé dans son air, d’après Proposition 26.5, et que prescrit Méthode 26.8 ?
Solution
Solution de Exercice 26.10.
Vingt-cinq respirants ont pris du dioxygène à l’air de la salle et lui ont rendu du dioxyde de carbone toute la matinée : son air est devenu plus pauvre en l’un et plus riche en l’autre. La prescription est la règle 1 : ouvrir les fenêtres et aérer.
Exercice 26.11 ★★★
La truite n’a pas de poumons : l’eau passe sur ses branchies plumeuses, et le dioxygène dissous dans l’eau y passe dans son sang. Quel travail les branchies et les poumons partagent-ils ? Et pourquoi une truite étouffe-t-elle à l’air libre, où le dioxygène abonde ? (Indice : hors de l’eau, les surfaces plumeuses des branchies s’affaissent et se collent.)
Solution
Solution de Exercice 26.11.
Les deux sont le lieu de rencontre du sang et du dioxygène : de vastes surfaces minces, tapissées de sang, où le dioxygène entre et où le dioxyde de carbone sort — les branchies prenant le dioxygène dissous dans l’eau, les poumons le prenant dans l’air. À l’air libre, les surfaces plumeuses des branchies de la truite s’affaissent et se collent : l’immense surface de passage se réduit à presque rien, et sans surface de passage, pas de dioxygène, si riche que soit l’air autour.