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title: "Les poumons et les échanges gazeux"
book: "Biologie du primaire et du collège"
subject: biology
language: fr
chapter: 51
exercises: 12
source: https://one-course.com/books/biology/1/fr/chapter/51-les-poumons-et-les-echanges-gazeux
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# Chapitre 51 — Les poumons et les échanges gazeux

Chaque minute de ta vie, environ huit litres d’air traversent deux organes que tu n’as jamais vus. [Chapitre 26](https://one-course.com/books/biology/1/fr/chapter/26-la-respiration#ch-g4-breathing) esquissait le trajet et l’échange ; [Chapitre 47](https://one-course.com/books/biology/1/fr/chapter/47-comment-les-animaux-respirent#ch-g7-how-animals-breathe) plaçait la machine humaine parmi les quatre du règne [animal](https://one-course.com/books/biology/1/fr/chapter/2-les-animaux-autour-de-nous#def-g1-animals-around-us-animal). Ce chapitre complète le tableau : la machinerie de la [ventilation](https://one-course.com/books/biology/1/fr/chapter/46-quest-ce-que-la-respiration#def-g7-what-is-respiration-respiration), les poches d’air appelées par leur vrai nom, les nombres de l’échange — et ce que la fumée fait à l’ensemble.

## 51.1 La machinerie de la ventilation

**Proposition 51.1 (Comment l’air est déplacé).**

Les [poumons](https://one-course.com/books/biology/1/fr/chapter/47-comment-les-animaux-respirent#def-g7-how-animals-breathe-four) n’ont pas de [muscles](https://one-course.com/books/biology/1/fr/chapter/17-les-os-et-les-muscles#def-g3-bones-and-muscles-muscle) à eux ; c’est la cage thoracique qui les pompe comme un soufflet :

- inspirer est un *travail* : les [muscles](https://one-course.com/books/biology/1/fr/chapter/17-les-os-et-les-muscles#def-g3-bones-and-muscles-muscle) des [côtes](https://one-course.com/books/biology/1/fr/chapter/17-les-os-et-les-muscles#def-g3-bones-and-muscles-skeleton) soulèvent et élargissent la cage, et le *diaphragme* — le large plancher musclé sous les [poumons](https://one-course.com/books/biology/1/fr/chapter/47-comment-les-animaux-respirent#def-g7-how-animals-breathe-four) — s’aplatit vers le bas ; la cage élargie étire les [poumons](https://one-course.com/books/biology/1/fr/chapter/47-comment-les-animaux-respirent#def-g7-how-animals-breathe-four) , et l’air entre les remplir ;
- expirer, au repos, est surtout un *relâchement* : les [muscles](https://one-course.com/books/biology/1/fr/chapter/17-les-os-et-les-muscles#def-g3-bones-and-muscles-muscle) se détendent, la cage étirée revient d’elle-même, l’air ressort. (Souffler des bougies ajoute du [muscle](https://one-course.com/books/biology/1/fr/chapter/17-les-os-et-les-muscles#def-g3-bones-and-muscles-muscle) au ressort.)

Environ $15$ fois par minute au repos ([Définition 26.1](https://one-course.com/books/biology/1/fr/chapter/26-la-respiration#def-g4-breathing-movements)), sans qu’on le demande ([Remarque 33.4](https://one-course.com/books/biology/1/fr/chapter/33-le-cerveau-aux-commandes#rem-g5-brain-in-command-more)) — et plus profondément et plus vite à la demande ([Proposition 49.4](https://one-course.com/books/biology/1/fr/chapter/49-les-organes-au-travail#prop-g7-organs-at-work-supply)).

**Démonstration.** *Admis à ce niveau.* ∎

**Exemple 51.2 (Sentir le soufflet).**

Les mains sur les [côtes](https://one-course.com/books/biology/1/fr/chapter/17-les-os-et-les-muscles#def-g3-bones-and-muscles-skeleton), inspire profondément : la cage se soulève et s’élargit sous tes paumes ([Exemple 26.2](https://one-course.com/books/biology/1/fr/chapter/26-la-respiration#ex-g4-breathing-watch)). Halète maintenant comme un chien : ces bouffées rapides et superficielles sont presque tout entières du [diaphragme](#prop-g7-lungs-and-gas-exchange-ventilation). Le hoquet, pour être complet, ce sont les faux départs saccadés du [diaphragme](#prop-g7-lungs-and-gas-exchange-ventilation) — le soufflet qui rate son coup à son propre calendrier.

## 51.2 Les alvéoles et l’échange

**Définition 51.3 (Alvéoles).**

Les minuscules poches d’air de [Définition 26.3](https://one-course.com/books/biology/1/fr/chapter/26-la-respiration#def-g4-breathing-organs) sont les *alvéoles* : des centaines de millions de bulles à paroi mince, groupées à l’extrémité la plus fine des voies aériennes, chacune enveloppée de fins [vaisseaux sanguins](https://one-course.com/books/biology/1/fr/chapter/27-le-cur-et-le-sang#def-g4-heart-and-blood-vessels). Leur surface totale est le demi-court de tennis de [Remarque 26.4](https://one-course.com/books/biology/1/fr/chapter/26-la-respiration#rem-g4-breathing-sponge) — la copie humaine du cahier des charges « grande, mince, humide » de [Proposition 47.1](https://one-course.com/books/biology/1/fr/chapter/47-comment-les-animaux-respirent#prop-g7-how-animals-breathe-spec).

**Proposition 51.4 (L’échange, en chiffres).**

Compare l’air qui entre et l’air qui sort : l’air inspiré contient environ $21$ pour cent de [dioxygène](https://one-course.com/books/biology/1/fr/chapter/46-quest-ce-que-la-respiration#def-g7-what-is-respiration-respiration) et presque pas de [dioxyde de carbone](https://one-course.com/books/biology/1/fr/chapter/46-quest-ce-que-la-respiration#def-g7-what-is-respiration-respiration) ; l’air expiré est descendu à environ $16$ pour cent de [dioxygène](https://one-course.com/books/biology/1/fr/chapter/46-quest-ce-que-la-respiration#def-g7-what-is-respiration-respiration) et monté jusqu’à environ $4$ pour cent de [dioxyde de carbone](https://one-course.com/books/biology/1/fr/chapter/46-quest-ce-que-la-respiration#def-g7-what-is-respiration-respiration) (chaud et humide de surcroît — [Exemple 26.7](https://one-course.com/books/biology/1/fr/chapter/26-la-respiration#ex-g4-breathing-mirror)). Ces différences sont l’échange : à travers les parois alvéolaires, le [dioxygène](https://one-course.com/books/biology/1/fr/chapter/46-quest-ce-que-la-respiration#def-g7-what-is-respiration-respiration) passe vers le [sang](https://one-course.com/books/biology/1/fr/chapter/25-le-voyage-des-aliments#prop-g4-journey-of-food-absorb) et le [dioxyde de carbone](https://one-course.com/books/biology/1/fr/chapter/46-quest-ce-que-la-respiration#def-g7-what-is-respiration-respiration) repasse en sens inverse ([Proposition 26.5](https://one-course.com/books/biology/1/fr/chapter/26-la-respiration#prop-g4-breathing-exchange)), à chaque minute de chaque jour.

**Démonstration.** *Admis à ce niveau.* ∎

![Un amas alvéolaire parmi les centaines de millions : des parois de bulles minces, une enveloppe de fins vaisseaux, et le passage à double sens qui est la raison d’être de tout cela.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/biology-1/g7-lungs-and-gas-exchange/fig-461ab9f43377.svg)

*Un amas alvéolaire parmi les centaines de millions : des parois de bulles minces, une enveloppe de fins vaisseaux, et le passage à double sens qui est la raison d’être de tout cela.*

**Exemple 51.5 (La comptabilité tombe juste).**

Huit litres par minute, un vingtième du [dioxygène](https://one-course.com/books/biology/1/fr/chapter/46-quest-ce-que-la-respiration#def-g7-what-is-respiration-respiration) de chaque souffle retenu : l’arithmétique fournit à peu près la facture de [dioxygène](https://one-course.com/books/biology/1/fr/chapter/46-quest-ce-que-la-respiration#def-g7-what-is-respiration-respiration) du corps au repos — et à l’effort, avec une [ventilation](https://one-course.com/books/biology/1/fr/chapter/46-quest-ce-que-la-respiration#def-g7-what-is-respiration-respiration) triplée et approfondie et les tournées du [cœur](https://one-course.com/books/biology/1/fr/chapter/27-le-cur-et-le-sang#def-g4-heart-and-blood-heart) accélérées ([Proposition 49.4](https://one-course.com/books/biology/1/fr/chapter/49-les-organes-au-travail#prop-g7-organs-at-work-supply)), la livraison se multiplie pour égaler la facture des [muscles](https://one-course.com/books/biology/1/fr/chapter/17-les-os-et-les-muscles#def-g3-bones-and-muscles-muscle). Les nombres de la machine et le registre du corps s’accordent ; ce sont les mêmes livres tenus à deux guichets.

## 51.3 La machinerie maltraitée : la fumée

**Proposition 51.6 (Ce que la fumée fait à l’ensemble).**

La fumée de tabac attaque chaque étage de ce chapitre ([Proposition 36.5](https://one-course.com/books/biology/1/fr/chapter/36-faire-des-choix-sains#prop-g5-healthy-choices-substances) donnait l’avertissement ; voici l’ingénierie) :

- ses goudrons enduisent et irritent les voies aériennes : les surfaces de nettoyage faiblissent, et la « toux du fumeur » est le balai débordé des voies aériennes ;
- les parois alvéolaires, irritées en permanence, se dégradent : les poches fusionnent en espaces moins nombreux, plus grands, plus flasques — *de la surface est perdue* , et l’échange avec elle (le cahier des charges, démantelé) ;
- l’un des gaz de la fumée occupe les places du [dioxygène](https://one-course.com/books/biology/1/fr/chapter/46-quest-ce-que-la-respiration#def-g7-what-is-respiration-respiration) dans le [sang](https://one-course.com/books/biology/1/fr/chapter/25-le-voyage-des-aliments#prop-g4-journey-of-food-absorb) , en le chassant de son propre transport ;
- et les voies aériennes se rétrécissent — chaque souffle dans une poitrine de fumeur est un souffle dans un soufflet en partie bouché.

Les dégâts sont lents, cumulatifs et seulement en partie réversibles : le [poumon](https://one-course.com/books/biology/1/fr/chapter/47-comment-les-animaux-respirent#def-g7-how-animals-breathe-four) qui n’a jamais commencé garde entier son demi-court de tennis ([Remarque 36.6](https://one-course.com/books/biology/1/fr/chapter/36-faire-des-choix-sains#rem-g5-healthy-choices-never)).

**Démonstration.** *Admis à ce niveau.* ∎

**Exemple 51.7 (Deux épreuves d’escalier).**

Les trois étages de [Chapitre 49](https://one-course.com/books/biology/1/fr/chapter/49-les-organes-au-travail#ch-g7-organs-at-work), montés par deux adultes de même âge et de mêmes habitudes d’entraînement, dont l’un fume depuis longtemps : le fumeur arrive essoufflé à un [pouls](https://one-course.com/books/biology/1/fr/chapter/27-le-cur-et-le-sang#prop-g4-heart-and-blood-pulse) que l’autre n’atteint qu’en sprintant. Moins de surface, des places prises, des voies rétrécies — la chaîne d’approvisionnement paie la facture de [Proposition 49.1](https://one-course.com/books/biology/1/fr/chapter/49-les-organes-au-travail#prop-g7-organs-at-work-bill) à travers une admission étranglée. Les tests de condition physique lisent l’histoire des [poumons](https://one-course.com/books/biology/1/fr/chapter/47-comment-les-animaux-respirent#def-g7-how-animals-breathe-four) aussi sûrement que n’importe quelle imagerie.

**Méthode 51.8 (Entretenir la machinerie).**

[Méthode 26.8](https://one-course.com/books/biology/1/fr/chapter/26-la-respiration#met-g4-breathing-care), remise à niveau avec les raisons de ce chapitre :

1. pas de fumée — ni la tienne ni celle des autres : la surface perdue ne se regagne guère ;
2. aère les pièces ( [Exercice 26.10](https://one-course.com/books/biology/1/fr/chapter/26-la-respiration#exo-g4-breathing-10) ) et préfère pour le sport un air extérieur propre ;
3. exerce le soufflet : un effort qui fait respirer profondément [muscle](https://one-course.com/books/biology/1/fr/chapter/17-les-os-et-les-muscles#def-g3-bones-and-muscles-muscle) la [ventilation](https://one-course.com/books/biology/1/fr/chapter/46-quest-ce-que-la-respiration#def-g7-what-is-respiration-respiration) et garde toute la surface ventilée ;
4. respire par le nez dans le froid et la poussière ( [Exercice 26.7](https://one-course.com/books/biology/1/fr/chapter/26-la-respiration#exo-g4-breathing-7) ) — le filtre protège le balai.

## 51.4 Exercices

**Exercice 51.1 ★.**

Décris l’[inspiration](https://one-course.com/books/biology/1/fr/chapter/26-la-respiration#def-g4-breathing-movements) et l’[expiration](https://one-course.com/books/biology/1/fr/chapter/26-la-respiration#def-g4-breathing-movements) comme travail et relâchement : quels [muscles](https://one-course.com/books/biology/1/fr/chapter/17-les-os-et-les-muscles#def-g3-bones-and-muscles-muscle), quels mouvements ?

**Solution de Exercice 51.1.**

[Inspiration](https://one-course.com/books/biology/1/fr/chapter/26-la-respiration#def-g4-breathing-movements) : les [muscles](https://one-course.com/books/biology/1/fr/chapter/17-les-os-et-les-muscles#def-g3-bones-and-muscles-muscle) des [côtes](https://one-course.com/books/biology/1/fr/chapter/17-les-os-et-les-muscles#def-g3-bones-and-muscles-skeleton) soulèvent et élargissent la cage pendant que le [diaphragme](#prop-g7-lungs-and-gas-exchange-ventilation) s’aplatit vers le bas ; la cage étirée ouvre grand les [poumons](https://one-course.com/books/biology/1/fr/chapter/47-comment-les-animaux-respirent#def-g7-how-animals-breathe-four) et l’air entre — un travail musculaire. [Expiration](https://one-course.com/books/biology/1/fr/chapter/26-la-respiration#def-g4-breathing-movements) au repos : les [muscles](https://one-course.com/books/biology/1/fr/chapter/17-les-os-et-les-muscles#def-g3-bones-and-muscles-muscle) se détendent et la cage étirée revient d’elle-même en poussant l’air dehors — un relâchement, presque gratuit.

**Exercice 51.2 ★.**

Qu’est-ce que le [diaphragme](#prop-g7-lungs-and-gas-exchange-ventilation), et où se trouve-t-il ?

**Solution de Exercice 51.2.**

Le large plancher musclé sous les [poumons](https://one-course.com/books/biology/1/fr/chapter/47-comment-les-animaux-respirent#def-g7-how-animals-breathe-four), qui ferme la cage thoracique par le bas ; son aplatissement est la moitié profonde de chaque [inspiration](https://one-course.com/books/biology/1/fr/chapter/26-la-respiration#def-g4-breathing-movements).

**Exercice 51.3 ★.**

Que sont les [alvéoles](#def-g7-lungs-and-gas-exchange-alveoli) — combien, avec quelles parois, enveloppées de quoi ?

**Solution de Exercice 51.3.**

Les poches d’air des [poumons](https://one-course.com/books/biology/1/fr/chapter/47-comment-les-animaux-respirent#def-g7-how-animals-breathe-four) : des centaines de millions de bulles à paroi mince à l’extrémité la plus fine des voies aériennes, chacune enveloppée de fins [vaisseaux sanguins](https://one-course.com/books/biology/1/fr/chapter/27-le-cur-et-le-sang#def-g4-heart-and-blood-vessels).

**Exercice 51.4 ★.**

Donne les nombres ronds : le [dioxygène](https://one-course.com/books/biology/1/fr/chapter/46-quest-ce-que-la-respiration#def-g7-what-is-respiration-respiration) de l’air inspiré, celui de l’air expiré ; le [dioxyde de carbone](https://one-course.com/books/biology/1/fr/chapter/46-quest-ce-que-la-respiration#def-g7-what-is-respiration-respiration) de l’air expiré. Quelles sont les différences ?

**Solution de Exercice 51.4.**

Inspiré : environ $21$ pour cent de [dioxygène](https://one-course.com/books/biology/1/fr/chapter/46-quest-ce-que-la-respiration#def-g7-what-is-respiration-respiration), presque pas de [dioxyde de carbone](https://one-course.com/books/biology/1/fr/chapter/46-quest-ce-que-la-respiration#def-g7-what-is-respiration-respiration). Expiré : environ $16$ pour cent de [dioxygène](https://one-course.com/books/biology/1/fr/chapter/46-quest-ce-que-la-respiration#def-g7-what-is-respiration-respiration) et environ $4$ pour cent de [dioxyde de carbone](https://one-course.com/books/biology/1/fr/chapter/46-quest-ce-que-la-respiration#def-g7-what-is-respiration-respiration). Les différences — cinq points de [dioxygène](https://one-course.com/books/biology/1/fr/chapter/46-quest-ce-que-la-respiration#def-g7-what-is-respiration-respiration) prélevés, quatre de [dioxyde de carbone](https://one-course.com/books/biology/1/fr/chapter/46-quest-ce-que-la-respiration#def-g7-what-is-respiration-respiration) ajoutés — sont l’échange lui-même.

**Exercice 51.5 ★.**

Quel cahier des charges les [alvéoles](#def-g7-lungs-and-gas-exchange-alveoli) satisfont-elles, et avec quels deux autres organes de cette année le partagent-elles ?

**Solution de Exercice 51.5.**

La surface de passage grande, mince, humide et tapissée de [sang](https://one-course.com/books/biology/1/fr/chapter/25-le-voyage-des-aliments#prop-g4-journey-of-food-absorb). Partagée avec les lamelles des [branchies](https://one-course.com/books/biology/1/fr/chapter/47-comment-les-animaux-respirent#def-g7-how-animals-breathe-four) ([Proposition 47.1](https://one-course.com/books/biology/1/fr/chapter/47-comment-les-animaux-respirent#prop-g7-how-animals-breathe-spec)) et les [villosités](https://one-course.com/books/biology/1/fr/chapter/50-digestion-et-nutriments#prop-g7-digestion-and-nutrients-absorption) de l’intestin ([Exemple 50.7](https://one-course.com/books/biology/1/fr/chapter/50-digestion-et-nutriments#ex-g7-digestion-and-nutrients-spec)).

**Exercice 51.6 ★.**

Nomme trois des quatre attaques de la fumée contre la machinerie.

**Solution de Exercice 51.6.**

Des goudrons qui enduisent et irritent les voies aériennes (le balai débordé et sa toux) ; des parois alvéolaires qui se dégradent — de la surface perdue ; un gaz de la fumée qui occupe les places du [dioxygène](https://one-course.com/books/biology/1/fr/chapter/46-quest-ce-que-la-respiration#def-g7-what-is-respiration-respiration) dans le [sang](https://one-course.com/books/biology/1/fr/chapter/25-le-voyage-des-aliments#prop-g4-journey-of-food-absorb) ; des voies aériennes rétrécies qui étranglent le soufflet.

**Exercice 51.7 ★★.**

Pourquoi inspirer est-il un travail alors qu’expirer au repos est gratuit ? D’où vient la poussée vers l’extérieur ?

**Solution de Exercice 51.7.**

L’[inspiration](https://one-course.com/books/biology/1/fr/chapter/26-la-respiration#def-g4-breathing-movements) doit étirer la cage et les [poumons](https://one-course.com/books/biology/1/fr/chapter/47-comment-les-animaux-respirent#def-g7-how-animals-breathe-four) contre leur ressort — cet étirement est le travail. L’[expiration](https://one-course.com/books/biology/1/fr/chapter/26-la-respiration#def-g4-breathing-movements) de repos est le ressort lui-même qui revient : la cage élargie et les [poumons](https://one-course.com/books/biology/1/fr/chapter/47-comment-les-animaux-respirent#def-g7-how-animals-breathe-four) étirés se rétractent, et cette rétraction pousse l’air.

**Exercice 51.8 ★★.**

Explique pourquoi une surface alvéolaire perdue ne peut pas être compensée en respirant plus vite — quel facteur de l’échange manque ?

**Solution de Exercice 51.8.**

L’échange a besoin de surface autant que d’air frais : le passage ne se fait que là où l’air rencontre une paroi tapissée de [sang](https://one-course.com/books/biology/1/fr/chapter/25-le-voyage-des-aliments#prop-g4-journey-of-food-absorb). Un soufflet plus rapide à travers des poches moins nombreuses et plus flasques ventile une surface qui n’existe plus — le facteur manquant est l’aire de passage elle-même.

**Exercice 51.9 ★★.**

Interprète les deux épreuves d’escalier de [Exemple 51.7](#ex-g7-lungs-and-gas-exchange-stairs), attaque par attaque.

**Solution de Exercice 51.9.**

Le fumeur monte avec des voies aériennes rétrécies (admission étranglée), une surface alvéolaire réduite (moins de chargement par souffle) et des places de [dioxygène](https://one-course.com/books/biology/1/fr/chapter/46-quest-ce-que-la-respiration#def-g7-what-is-respiration-respiration) occupées par le gaz de la fumée (moins transporté par tournée). Pour payer la même facture musculaire, le [cœur](https://one-course.com/books/biology/1/fr/chapter/27-le-cur-et-le-sang#def-g4-heart-and-blood-heart) doit faire plus de tournées — d’où l’arrivée essoufflée à un [pouls](https://one-course.com/books/biology/1/fr/chapter/27-le-cur-et-le-sang#prop-g4-heart-and-blood-pulse) de niveau sprint.

**Exercice 51.10 ★★.**

Un plongeur expire lentement en remontant ; un trompettiste tient de longues notes régulières. Quelles moitiés de [Proposition 51.1](#prop-g7-lungs-and-gas-exchange-ventilation) chacun entraîne-t-il ou utilise-t-il ?

**Solution de Exercice 51.10.**

Tous deux sont un contrôle entraîné de la phase *sortante* : ajouter du [muscle](https://one-course.com/books/biology/1/fr/chapter/17-les-os-et-les-muscles#def-g3-bones-and-muscles-muscle) mesuré à ce qui n’est d’ordinaire qu’un ressort passif — le plongeur pour évacuer régulièrement l’air qui se détend, le musicien pour doser un long flux sortant maîtrisé. (Leurs [inspirations](https://one-course.com/books/biology/1/fr/chapter/26-la-respiration#def-g4-breathing-movements) profondes entraînent aussi le travail entrant.)

**Exercice 51.11 ★★.**

Concilie [Exemple 51.5](#ex-g7-lungs-and-gas-exchange-accounting) avec [Proposition 49.4](https://one-course.com/books/biology/1/fr/chapter/49-les-organes-au-travail#prop-g7-organs-at-work-supply) : quels trois réglages multiplient la livraison à l’effort, et à quels guichets ?

**Solution de Exercice 51.11.**

Une [ventilation](https://one-course.com/books/biology/1/fr/chapter/46-quest-ce-que-la-respiration#def-g7-what-is-respiration-respiration) plus profonde et plus rapide multiplie le chargement au guichet alvéolaire ; un [cœur](https://one-course.com/books/biology/1/fr/chapter/27-le-cur-et-le-sang#def-g4-heart-and-blood-heart) plus rapide et plus fort multiplie les tournées au guichet du transport ; le réacheminement élargit les vaisseaux locaux des [muscles](https://one-course.com/books/biology/1/fr/chapter/17-les-os-et-les-muscles#def-g3-bones-and-muscles-muscle) au guichet de la livraison. Trois réglages, une livraison multipliée (les livres équilibrés de [Exemple 51.5](#ex-g7-lungs-and-gas-exchange-accounting)).

**Exercice 51.12 ★★★.**

« Le [poumon](https://one-course.com/books/biology/1/fr/chapter/47-comment-les-animaux-respirent#def-g7-how-animals-breathe-four) est une frontière d’un demi-court de tennis repliée dans une boîte à chaussures, et la fumée est un feu lent à cette frontière. » Justifie les deux images avec les nombres et les mécanismes de ce chapitre.

**Solution de Exercice 51.12.**

La frontière : des centaines de millions d’[alvéoles](#def-g7-lungs-and-gas-exchange-alveoli) totalisent environ un demi-court de tennis de surface d’échange, replié dans une poitrine — et à travers elle, cinq points de pourcentage du [dioxygène](https://one-course.com/books/biology/1/fr/chapter/46-quest-ce-que-la-respiration#def-g7-what-is-respiration-respiration) de chaque souffle passent vers l’intérieur et quatre de [dioxyde de carbone](https://one-course.com/books/biology/1/fr/chapter/46-quest-ce-que-la-respiration#def-g7-what-is-respiration-respiration) vers l’extérieur. Le feu lent : les goudrons et l’irritation de la fumée consument cette frontière année après année — ils en enduisent les abords, en effondrent les poches, en saisissent les places de transport — de façon cumulative, silencieuse et seulement en partie réversible, comme une frontière brûlée plus vite qu’elle ne peut être rebâtie.

## 51.5 Problème : le dossier de la machine respiratoire

**Problème 51.1.**

Problème du week-end — l’inspection du soufflet humain par des ingénieurs

Une classe d’ingénierie « inspecte » sur le papier la machine respiratoire humaine : admission, pompe, surface d’échange, liaison au transport, et carnet d’entretien.

**Partie I — La pompe.**

1. Dresse le cycle de la pompe : les deux phases, ce qui les actionne, et laquelle coûte de l’ [énergie](https://one-course.com/books/biology/1/fr/chapter/18-une-alimentation-equilibree#prop-g3-balanced-diet-jobs) au repos.
2. La pompe n’est en contact avec aucun [muscle](https://one-course.com/books/biology/1/fr/chapter/17-les-os-et-les-muscles#def-g3-bones-and-muscles-muscle) de l’organe pompé — les [poumons](https://one-course.com/books/biology/1/fr/chapter/47-comment-les-animaux-respirent#def-g7-how-animals-breathe-four) n’en ont pas. Comment l’élargissement de la cage déplace-t-il donc de l’air ?
3. Donne le rythme de la pompe au repos et ses deux réglages d’effort ( [Proposition 49.4](https://one-course.com/books/biology/1/fr/chapter/49-les-organes-au-travail#prop-g7-organs-at-work-supply) ).
4. Haleter, soupirer, souffler des bougies : attribue à chacun sa place dans la mécanique du cycle.

**Partie II — La surface d’échange.**

5. Décris la surface : nom, nombre, paroi, enveloppe, taille totale.
6. Vérifie le cahier des charges de [Proposition 47.1](https://one-course.com/books/biology/1/fr/chapter/47-comment-les-animaux-respirent#prop-g7-how-animals-breathe-spec) , point par point.
7. L’air d’admission et l’air d’échappement diffèrent des pourcentages du chapitre. Calcule la différence de [dioxygène](https://one-course.com/books/biology/1/fr/chapter/46-quest-ce-que-la-respiration#def-g7-what-is-respiration-respiration) en fraction des $21$ pour cent de l’admission — quelle part environ du [dioxygène](https://one-course.com/books/biology/1/fr/chapter/46-quest-ce-que-la-respiration#def-g7-what-is-respiration-respiration) inspiré est retenue ?
8. Pourquoi l’échappement reste-t-il chaud et humide — de quelle propriété de la surface est-ce le prix ?

**Partie III — Le carnet d’entretien.**

9. Classe les quatre attaques de la fumée sous : admission, pompe, surface, transport. Une ligne pour chacune.
10. Le dossier note : « les pertes de surface sont des pertes en capital ». Explique, par opposition aux toux et aux rhumes qui sont des réparations courantes.
11. Rédige le programme d’entretien — [Méthode 51.8](#met-g7-lungs-and-gas-exchange-keep) — en quatre directives d’ingénieur, avec leurs raisons.
12. Conclus l’inspection : une phrase sur la raison pour laquelle cette machine, seule parmi les pompes et les frontières du corps, est à moitié sous le contrôle volontaire de son propriétaire — et sur ce à quoi sert ce contrôle (la parole, le chant, l’ [expiration](https://one-course.com/books/biology/1/fr/chapter/26-la-respiration#def-g4-breathing-movements) lente du plongeur).

**Solution de Problème 51.1.**

**1.** Phase entrante : les [muscles](https://one-course.com/books/biology/1/fr/chapter/17-les-os-et-les-muscles#def-g3-bones-and-muscles-muscle) des [côtes](https://one-course.com/books/biology/1/fr/chapter/17-les-os-et-les-muscles#def-g3-bones-and-muscles-skeleton) soulèvent et élargissent la cage, le [diaphragme](#prop-g7-lungs-and-gas-exchange-ventilation) s’aplatit — cela coûte de l’[énergie](https://one-course.com/books/biology/1/fr/chapter/18-une-alimentation-equilibree#prop-g3-balanced-diet-jobs). Phase sortante (au repos) : les [muscles](https://one-course.com/books/biology/1/fr/chapter/17-les-os-et-les-muscles#def-g3-bones-and-muscles-muscle) se relâchent, la cage et les [poumons](https://one-course.com/books/biology/1/fr/chapter/47-comment-les-animaux-respirent#def-g7-how-animals-breathe-four) reviennent d’eux-mêmes — presque gratuit. Le cycle se répète environ $15$ fois par minute.

**2.** Les [poumons](https://one-course.com/books/biology/1/fr/chapter/47-comment-les-animaux-respirent#def-g7-how-animals-breathe-four) adhèrent à la paroi interne de la cage : élargis la cage et les [poumons](https://one-course.com/books/biology/1/fr/chapter/47-comment-les-animaux-respirent#def-g7-how-animals-breathe-four) sont étirés avec elle, et l’air extérieur entre remplir l’espace étiré. La pompe travaille en remodelant la pièce, non en pressant l’organe.

**3.** Environ $15$ cycles par minute au repos ; à l’effort, les cycles s’accélèrent *et* s’approfondissent — plus de souffles, et plus d’air par souffle.

**4.** Haleter : des cycles rapides et superficiels, presque tout [diaphragme](#prop-g7-lungs-and-gas-exchange-ventilation). Soupirer : un étirement extra-profond et un long relâchement — une remise à zéro du ressort. Les bougies : la phase sortante, avec du [muscle](https://one-course.com/books/biology/1/fr/chapter/17-les-os-et-les-muscles#def-g3-bones-and-muscles-muscle) ajouté au ressort.

**5.** Les [alvéoles](#def-g7-lungs-and-gas-exchange-alveoli) : des centaines de millions de bulles à paroi mince, chacune enveloppée de fins vaisseaux, totalisant environ un demi-court de tennis.

**6.** Grande : le court total. Mince : des parois de bulles de l’épaisseur d’une [cellule](https://one-course.com/books/biology/1/fr/chapter/29-un-premier-regard-sur-les-cellules#def-g5-first-look-at-cells-cell). Humide : leur revêtement. Tapissée de [sang](https://one-course.com/books/biology/1/fr/chapter/25-le-voyage-des-aliments#prop-g4-journey-of-food-absorb) : les vaisseaux qui enveloppent. Cahier des charges satisfait sur les quatre points.

**7.** Cinq points retenus sur $21$ — environ un quart du [dioxygène](https://one-course.com/books/biology/1/fr/chapter/46-quest-ce-que-la-respiration#def-g7-what-is-respiration-respiration) inspiré est prélevé à chaque souffle.

**8.** De l’[humidité](https://one-course.com/books/biology/1/fr/chapter/37-explorer-notre-environnement#def-g6-exploring-our-environment-conditions) de la surface : l’air qui sort a balayé des parois mouillées (et chaudes), si bien que l’échappement emporte de l’eau et de la chaleur — le miroir embué est le coût d’entretien de la surface, payé à chaque souffle.

**9.** Admission : les goudrons enduisent et irritent les voies aériennes. Pompe : des voies rétrécies étranglent chaque cycle. Surface : les parois alvéolaires se dégradent et fusionnent — de l’aire perdue. Transport : le gaz de la fumée occupe les places du [dioxygène](https://one-course.com/books/biology/1/fr/chapter/46-quest-ce-que-la-respiration#def-g7-what-is-respiration-respiration) dans le [sang](https://one-course.com/books/biology/1/fr/chapter/25-le-voyage-des-aliments#prop-g4-journey-of-food-absorb).

**10.** Les toux et les rhumes enflamment puis nettoient — la machinerie se répare et reprend du service. Les parois alvéolaires rompues, elles, ne se rebâtissent pas : chaque poche fusionnée est de l’aire d’échange rayée définitivement des livres — du capital, pas des frais courants.

**11.** (1) N’admettre aucune fumée : les pertes en capital sont définitives. (2) Fonctionner à l’air propre : filtres et balais ont une capacité limitée. (3) Faire travailler la pompe en charge : un effort profond entretient les [muscles](https://one-course.com/books/biology/1/fr/chapter/17-les-os-et-les-muscles#def-g3-bones-and-muscles-muscle) et ventile toute la surface. (4) Admettre par le nez dans le froid et la poussière : le préconditionnement protège la mécanique.

**12.** Seul parmi les pompes du corps, le soufflet obéit à la fois aux services automatiques et à la volonté — parce que le même flux sortant qui évacue le [dioxyde de carbone](https://one-course.com/books/biology/1/fr/chapter/46-quest-ce-que-la-respiration#def-g7-what-is-respiration-respiration) est le souffle de la parole et du chant, et qu’une machine prêtée au langage doit accepter la main de celui qui parle sur les commandes.