Poumon

Le poumon est un organe invaginé permettant d'échanger des gaz vitaux, surtout l'oxygène et le dioxyde de carbone. L'oxygène est indispensable au métabolisme de l'organisme, et le dioxyde de carbone doit être évacué.


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Anatomie de l'appareil respiratoire - Anatomie humaine par système

Poumons humains :
1 : Trachée
2 : Veine pulmonaire
3 : Artère pulmonaire
4 : Conduit alvéolaire
5 : Alvéole
6 7 : Bronchioles
8 : Bronche primaire
9 : Bronche secondaire
10 : Bronche tertiaire
11 : Larynx

Le poumon est un organe invaginé permettant d'échanger des gaz vitaux, surtout l'oxygène et le dioxyde de carbone. L'oxygène est indispensable au métabolisme de l'organisme, et le dioxyde de carbone doit être évacué.

Vertébrés

Outre les échanges gazeux, les poumons participent à d'autres fonctions, comme par exemple la régulation du métabolisme acido-basique ainsi qu'un rôle de filtration du sang en éliminant de petits caillots.

Le poumon des Vertébrés prend son origine embryologique dans une excroissance de l'œsophage, la vessie natatoire, et est par conséquent constitué d'endoderme (doublé secondairement de mésoderme pour la vascularisation). Chez certains poissons amphibies possédant un poumon, comme les dipneustes, l'origine vessiale du poumon apparaît clairement.

Serpents

Chez la majorité des serpents un seul poumon subsiste, le poumon droit, le gauche étant soit atrophié soit absent[1]. On trouve un poumon gauche fonctionnel chez les espèces primitives de boa et de python. Ce poumon est vestigial ou totalement absent chez les autres serpents. Comme la majorité des organes internes des serpents, du fait de l'addition des vertèbres supplémentaires, il est allongé.

L'unique poumon droit a acquis de nouveaux diverticules chez certaines espèces :

Les serpents ont une trachée soutenue par des anneaux cartilagineux qui la maintiennent béante y compris lors de l'ingestion d'une proie les empêchant ainsi de s'étouffer.

Oiseaux

Article détaillé : Dispositif respiratoire des oiseaux.

Le poumon des oiseaux est particulièrement modifié, formant des faisceaux de tubes entre deux sacs aériens où l'air circule dans un seul sens. Contrairement aux autres poumons où l'air fait des mouvements de va-et-vient au cours d'un cycle inspiration/expiration.

Humains

Anatomie

Poumons humains ouverts, trachée et bronches

L'Homme possède deux poumons, gauche et droit, deux organes thoraciques, scindés l'un de l'autre par le médiastin, médialement. Ils sont posés sur le diaphragme et protégés par la cage thoracique en avant, en dehors et en arrière, sauf au niveau de leur sommet, car ils dépassent le bord supérieur de la première côte.

Le poumon droit est divisé en trois lobes (supérieur, moyen et inférieur), le gauche divisé en deux lobes (supérieur et inférieur). À gauche, la partie lingulaire du lobe supérieur correspond au lobe moyen droit. Les lobes sont scindés par des scissures, deux à droite (la grande ou "oblique", et la petite ou "horizontale") et une à gauche (l'oblique).

Chaque lobe des poumons est divisé en segments pulmonaires :

La segmentation pulmonaire
Poumon droit Poumon gauche
Lobe pulmonaire supérieur Lobe pulmonaire supérieur
Segment Apical Le Culmen
Segment Apical
Segment Antérieur (ventral) Segment Antérieur (ventral)
Segment Postérieur (dorsal) Segment Postérieur (dorsal)
Lobe pulmonaire moyen La Lingula
Segment Externe (latéral) Segment Supérieur
Segment Interne (médial) Segment Inférieur
Lobe pulmonaire inférieur Lobe pulmonaire inférieur
Segment Apical (Fowler) Segment Apical (Fowler)
Segment Péricardiaque (para-cardiaque) Segment Péricardiaque (para-cardiaque)
Segment Antéro-basal (ventro-basal) Segment Antéro-basal (ventro-basal)
Segment Latero-basal Segment Latero-basal
Segment Postero-basal Segment Postero-basal


La vascularisation pulmonaire artérielle est double : le dispositif pulmonaire et bronchique. Les artères pulmonaires apportent le sang veineux du ventricule droit pour l'oxygénation, leur parcours suivant les bronches. Les artères bronchiques proviennent de l'aorte ou des artères intercostales et apportent le sang oxygéné à la paroi bronchique au niveau des bronchioles terminales.

Les poumons sont reliés aux côtes de la cage thoracique par deux membranes nommées plèvres. L'inspiration et l'expiration sont sous le contrôle des muscles intercostaux et du diaphragme qui déforment la cage thoracique et par conséquent les poumons via le jeu des plèvres.

Physiologie

Schéma de l'appareil respiratoire de l'homme.
Bronchial anatomy.jpg

Les poumons sont ventilés par les mouvements thoraciques lors de l'inspiration et de l'expiration, qui forment un cycle respiratoire. En même temps, les alvéoles reçoivent du sang pompé par le cœur droit. Au repos, 4 litres d'air et 5 litres de sang traversent les poumons par minute. Lors d'un effort, ces quantités peuvent fluctuer de manière importante (jusqu'à 160 litres d'air et 30 litres de sang par minute). Ces apports permettent aux alvéoles de remplir leur rôle d'échanges gazeux, à travers de fines membranes qui séparent les alvéoles des capillaires sanguins.

Voies aériennes

L'air passe par le nez (la voie habituelle au repos) ou par la bouche, pour traverser le pharynx et le larynx, qui forment les voies aériennes supérieures. Il parvient ensuite au niveau de la trachée qui se divise en deux bronches souches (au niveau de T5, de la carène), pour se subdiviser de nombreuses fois, jusqu'à former les bronchioles terminales. Jusqu'à ce niveau, il n'y a aucun alvéole, d'où son nom de partie conductrice. Par la suite s'embranchent les bronchioles respiratoires, point de départ de la partie respiratoire. Celle-ci contient les alvéoles, où peuvent avoir lieu les échanges gazeux.

En plus de leur rôle de conduction de l'air, les voies aériennes supérieures assurent le conditionnement de l'air. Elles permettent ainsi de réchauffer l'air jusqu'à la température de 37°C (température corporelle) et d'en assurer la saturation en eau. Qui plus est l'air subit un filtrage, en effet tout le long des voies respiratoires sont disposées des cellules sécrétant du mucus, des glandes et des cellules ciliées. Ceci sert à créer une couche de mucus tapissant les voies, et ainsi de fixer les particules (poussières, bactéries, ... ) traversant les dites voies. Le mouvement des cils (des cellules ciliées) déplace ce mucus en direction du pharynx donnant la possibilité son élimination dans le tube digestif (on parle d'escalateur mucociliaire). Ceci forme un mécanisme important de défense des poumons contre les agressions extérieures. De plus, on retrouve des macrophages, qui, par leur action de phagocytose, complètent ce dispositif de défense.

Alvéoles
Schéma en coupe des cellules d'un alvéole.

C'est dans les alvéoles, petits sacs terminant les voies respiratoires, nommés sacs pulmonaires ou vésicules pulmonaires, que se produisent les échanges gazeux. Ils sont tapissés d'une paroi particulièrement fine (jusqu'à 0, 2 μm ; pour comparaison, le diamètre des globules rouges est de 7 μm) contenant les capillaires. La surface totale destinée aux échanges est d'environ 130 m², soit la taille d'un terrain de volley. Ceci permet aux alvéoles d'assurer leur rôle, qui est de transmettre l'oxygène au sang et d'en extraire le dioxyde de carbone.

À ce niveau, on retrouve les pneumocytes de type 2, qui sécrètent le surfactant. La présence de ce dernier est principale, étant donné qu'il sert à diminuer la tension superficielle en donnant la possibilité ainsi une distension pulmonaire plus facile. Pour comparaison, son rôle est le même que le savon qu'on ajoute à l'eau pour former des bulles de savon. Il prévient le collapsus des alvéoles en phase d'expiration. Il est lavé par l'eau lors des noyades ce qui impose une surveillance intensive des noyés réanimés.

Les mouvements de l'air au cours de la ventilation pulmonaire

Dépendent principalement de la contraction des muscles respiratoires qui provoque un gradient de pression entraînant l'air au sein des poumons. L'inspiration est par conséquent qualifiée d'active, la contraction du diaphragme, qui augmente le diamètre vertical de la cage thoracique et des muscles intercostaux externes, qui augmente le diamètre antéropostérieur, entraîne une diminution de la pression au sein des poumons et par conséquent une entrée d'air.

L'expiration naturelle est un phénomène passif, résultant de forces de rappel élastiques quand les muscles se relâchent qui font revenir la cage thoracique à son volume de début d'inspiration et par conséquent chasse l'air des poumons. On peut néanmoins réaliser une expiration forcée, qui est active. Elle fait intervenir les muscles abdominaux et les muscles intercostaux internes.

Les échanges et le transport des gaz

La respiration externe, pulmonaire, permet la transformation du sang désoxygéné qui vient du cœur en sang oxygéné, qui y retournera pour être redistribué à la totalité du corps. Les échanges entre les alvéoles et le sang sont fonction des différences des pressions partielles, un gaz diffusera de la pression élevée vers la pression basse selon la loi de Fick. La pression partielle des alvéoles étant de 100 mmHg pour le dioxygène et de 40 mmHg pour le dioxyde de carbone lorsque respectivement elle est de 40 mmHg et de 46 mmHg dans le capillaire, le dioxygène va des alvéoles jusqu'au sang et le dioxyde de carbone fait le chemin inverse. Le temps de contact entre le sang et les alvéoles est de 0, 75 seconde, mais un tiers du temps uniquement suffit pour atteindre les équilibres. Le dispositif cœur-poumons est nommé petite circulation; cette dernière a été mise en évidence la premiere fois par le médecin arabe Ibn Nafis en 1242 au Caire

La régulation de la respiration

La respiration se déroule de façon inconsciente et rythmique grâce à l'activité de certains neurones du tronc cérébral. Sa régulation dépend principalement de la pression partielle de dioxyde de carbone dans le sang, celle-ci étant captée par deux types de chémorécepteurs situés en périphérie et dans le dispositif nerveux central. Les premiers se situent dans la crosse de l'aorte ainsi qu'à la bifurcation des carotides, les seconds se situent sur la face ventrale du bulbe rachidien. Toutes modifications de la teneur en dioxyde de carbone dans le sang entraînent une réponse du rythme et de la profondeur de la ventilation. Des modulations des activités respiratoires peuvent aussi être dues à d'autres stimulations, comme par exemple au cours des émotions (peur, excitation... )

Invertébrés

Il existe aussi des «poumons» chez les invertébrés qui ne sont pas homologues des poumons de vertébrés, dans la mesure où ils sont constitués par invagination de l'ectoderme. On les trouve chez les Chélicérates (araignée, scorpion), chez les crabes terrestres (Gecarcinidæ, Grapsidæ, …) et chez les Gastéropodes Pulmonés (escargot) où c'est la cavité palléale qui joue le rôle de poumon, communiquant avec l'extérieur par un petit orifice nommé pneumostome. En général, les poumons permettent une respiration en milieu aérien tout en évitant la déshydratation.

Notes et références

  1. Les serpents, ces animaux fascinants - L'anatomie du serpent sur Squamata

Voir aussi

Liens externes

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"Poumon d'un"

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La version présentée ici à été extraite depuis cette source le 21/11/2009.
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