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Poumon

Introduction

Poumons humains :
1 : Trachée
2 : Veine pulmonaire
3 : Artère pulmonaire
4 : Conduit alvéolaire
5 : Alvéole
6 et 7 : Bronchioles
8 : Bronche primaire
9 : Bronche secondaire
10 : Bronche tertiaire
11 : Larynx (Le larynx est un organe situé au niveau de la gorge. Il est situé après la jonction du pharynx. Il est l'intermédiaire entre le pharynx et la trachée et abrite les cordes vocales. Il fait partie des voies...)

Le poumon est un organe (Un organe est un ensemble de tissus concourant à la réalisation d'une fonction physiologique. Certains organes assurent simultanément plusieurs fonctions, mais dans ce...) invaginé permettant d'échanger des gaz (Un gaz est un ensemble d'atomes ou de molécules très faiblement liés et quasi-indépendants. Dans l’état gazeux, la matière n'a pas de forme propre ni de volume...) vitaux, notamment l'oxygène et le dioxyde de carbone (Le dioxyde de carbone (appelé parfois, de façon impropre « gaz carbonique ») est un composé chimique composé...). L'oxygène est nécessaire au métabolisme de l'organisme, et le dioxyde de carbone (Le carbone est un élément chimique de la famille des cristallogènes, de symbole C, de numéro atomique 6 et de masse atomique 12,0107.) 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 (La filtration est un procédé de séparation permettant de séparer les constituants d'un mélange qui possède une phase liquide et une...) du sang (Le sang est un tissu conjonctif liquide formé de populations cellulaires libres, dont le plasma est la substance fondamentale et est présent chez la plupart des animaux. Un humain...) en éliminant de petits caillots.

Le poumon des Vertébrés prend son origine embryologique dans une excroissance de l'œsophage, la vessie (La vessie est l'organe du système urinaire dont la fonction est de recevoir l'urine terminale produite par les reins puis de la conserver avant son évacuation au cours de la...) natatoire, et est donc formé d'endoderme (doublé secondairement de mésoderme pour la vascularisation). Chez certains poissons (Les Poissons sont une constellation du zodiaque traversée par le Soleil du 12 mars au 18 avril. Dans l'ordre du zodiaque, elle se situe entre le Verseau à l'ouest et le Bélier à l'est. Bien...) 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. On trouve un poumon gauche fonctionnel chez les espèces primitives de boa et de python. Ce poumon est vestigial ou complètement absent chez les autres serpents. Comme la majorité des organes internes des serpents, du fait de l'addition (L'addition est une opération élémentaire, permettant notamment de décrire la réunion de quantités ou l'adjonction de...) des vertèbres supplémentaires, il est allongé.

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

  • Un poumon trachéen, une extension à l'amont du poumon droit, qui permet la respiration (Dans le langage courant, la respiration désigne à la fois les échanges gazeux (rejet de dioxyde de carbone, CO2, appelé parfois de façon impropre « gaz carbonique », et...) lors de l'ingestion d'une proie (Une proie est un organisme capturé vivant, tué puis consommé par un autre, qualifié de prédateur.).
  • Une partie inférieure développée servant à régler l'équilibre hydrostatique chez les espèces aquatiques, comme la vessie natatoire chez les poissons.

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

Le poumon des oiseaux est très modifié, formant (Dans l'intonation, les changements de fréquence fondamentale sont perçus comme des variations de hauteur : plus la...) des faisceaux de tubes entre deux sacs aériens où l'air (L'air est le mélange de gaz constituant l'atmosphère de la Terre. Il est inodore et incolore. Du fait de la diminution de la pression de l'air avec l'altitude, il est nécessaire de pressuriser les cabines des avions...) circule dans un seul sens (SENS (Strategies for Engineered Negligible Senescence) est un projet scientifique qui a pour but l'extension radicale de l'espérance de vie humaine. Par une évolution progressive allant du ralentissement du vieillissement, suivi...). Contrairement aux autres poumons où l'air fait des mouvements de va-et-vient au cours d'un cycle inspiration/expiration.

Humains

Anatomie (L'anatomie (provenant du nom grec ἀνατομία anatomia, provenant du verbe ἀνατέμνειν...)

Poumons humains ouverts, trachée et bronches

L'Homme (Un homme est un individu de sexe masculin adulte de l'espèce appelée Homme moderne (Homo sapiens) ou plus simplement « Homme ». Par distinction, l'homme prépubère est...) possède deux poumons, gauche et droit, deux organes thoraciques, séparés 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. et monte même jusqu'au dessus de la clavicule (La clavicule, du latin clavicula signifiant petite clé, désigne en anatomie un os de la partie supérieure du thorax antérieur, placé entre la pointe supérieure du sternum et le dessus de...), à la base du cou (Le cou est la région du corps qui est située entre la tête et le reste du corps (torse ou tronc).), dans le creux supraclaviculaire.

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,tandis que la partie culminale (culmen) correspond au lobe supérieur droit. Les lobes sont séparés 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 (Les pulmonaires sont des plantes de la famille des Boraginacées appartenant au genre Pulmonaria. Elles doivent leur nom au fait que, selon les Romains, leur racine...)
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 (En France, ce nom désigne un médecin, un pharmacien ou un chirurgien-dentiste, à la fois en activité et en formation à l'hôpital ou en cabinet pendant une durée variable...) (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 système 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 appelées plèvres. L'inspiration et l'expiration sont sous le contrôle des muscles intercostaux et du diaphragme qui déforment la cage thoracique et donc 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 constituent un cycle respiratoire. En même temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le changement dans le monde.), 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 ( Forme première d'un document : Droit : une minute est l'original d'un acte. Cartographie géologique ; la minute de terrain est la carte originale, au crayon, levée sur le...). Lors d'un effort, ces quantités peuvent varier 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 (Le nez (du latin nasus) est chez l'homme la saillie médiane du visage située au-dessus de la lèvre supérieure et qui, en le surplombant, recouvre l'orifice des fosses nasales, qui...) (la voie habituelle au repos) ou par la bouche (La bouche (encore dénommée cavité buccale ou cavité orale) est l'ouverture par laquelle la nourriture d'un animal entre dans son corps. Le mot gueule s'utilise aussi, mais avec un sens familier voire grossier lorsque...), pour traverser le pharynx (Le pharynx est un carrefour aéro-digestif entre les voies aériennes (de la cavité nasale au larynx) et les voies digestives (de la cavité buccale ou bouche à l'œsophage). On rencontre également...) et le larynx, qui constituent 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. Ensuite s'embranchent les bronchioles respiratoires, point (Graphie) 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 (L’eau est un composé chimique ubiquitaire sur la Terre, essentiel pour tous les organismes vivants connus.). De plus l'air subit un filtrage, en effet tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou l'univers.) le long des voies respiratoires sont disposées des cellules sécrétant du mucus, des glandes et des cellules ciliées. Ceci permet de 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 permettant son élimination dans le tube digestif (on parle d'escalateur mucociliaire). Ceci constitue 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 système de défense.

Alvéoles
Schéma en coupe des cellules d'un alvéole.

C'est dans les alvéoles, petits sacs terminant les voies respiratoires, appelés sacs pulmonaires ou vésicules pulmonaires, que se produisent les échanges gazeux. Ils sont tapissés d'une paroi très fine (jusqu'à 0,2 μm ; pour comparaison, le diamètre des globules rouges est de 7 μm) contenant les capillaires. La surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a plusieurs acceptions, parfois objet géométrique, parfois frontière physique, et est souvent...) 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 essentielle, dans la mesure où il permet de diminuer la tension superficielle (La tension superficielle, ou énergie d'interface, ou énergie de surface, est la tension qui existe à la surface de séparation de deux milieux.) en permettant ainsi une distension pulmonaire plus facile. Pour comparaison, son rôle est le même que le savon (Le savon est un objet liquide ou solide composé de molécules amphiphiles composées de sels métalliques, spécifiquement d'hydroxyde de sodium ou...) qu'on ajoute à l'eau afin de former des bulles de savon. Il prévient le collapsus des alvéoles en phase (Le mot phase peut avoir plusieurs significations, il employé dans plusieurs domaines et principalement en physique :) 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 pendant la ventilation pulmonaire

Dépendent essentiellement de la contraction des muscles respiratoires qui provoque un gradient de pression (La pression est une notion physique fondamentale. On peut la voir comme une force rapportée à la surface sur laquelle elle s'applique.) entraînant l'air à l'intérieur des poumons. L'inspiration est donc qualifiée d'active, la contraction du diaphragme, qui augmente le diamètre vertical (Le vertical (rare), ou style vertical, est un style d’écriture musicale consistant en accords plaqués.) de la cage thoracique et des muscles intercostaux externes, qui augmente le diamètre antéropostérieur, entraîne une diminution de la pression à l'intérieur des poumons et donc une entrée d'air.

L'expiration naturelle est un phénomène passif, résultant de forces de rappel élastiques lorsque les muscles se relâchent qui font revenir la cage thoracique à son volume (Le volume, en sciences physiques ou mathématiques, est une grandeur qui mesure l'extension d'un objet ou d'une partie de l'espace.) de début d'inspiration et donc 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 (Le transport est le fait de porter quelque chose, ou quelqu'un, d'un lieu à un autre, le plus souvent en utilisant des véhicules et des voies de communications (la route, le canal ..)....) 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 l'ensemble (En théorie des ensembles, un ensemble désigne intuitivement une collection d’objets (les éléments de l'ensemble), « une multitude qui peut être comprise comme un tout », comme l'énonçait...) 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 quand respectivement elle est de 40 mmHg et de 46 mmHg dans le capillaire, le co2 va des alvéoles jusqu'au sang et le dioxyde de carbone fait le chemin inverse (En mathématiques, l'inverse d'un élément x d'un ensemble muni d'une loi de composition interne · notée multiplicativement, est un élément y tel que x·y = y·x = 1, si 1 désigne...).
Le temps de contact entre le sang et les alvéoles est de 0,75 seconde ( Seconde est le féminin de l'adjectif second, qui vient immédiatement après le premier ou qui s'ajoute à quelque chose de nature...), mais un tiers du temps seulement suffit pour atteindre les équilibres. Le système cœur-poumons est appelé petite circulation ; cette dernière a été mise en évidence la première 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 (Un tronc peut être :) cérébral. Sa régulation dépend essentiellement de la pression partielle de dioxyde de carbone dans le sang, celle-ci étant captée par deux types de chémorécepteurs localisés en périphérie et dans le système nerveux central. Les premiers se situent dans la crosse de l'aorte et à la bifurcation des carotides, les seconds se situent sur la face ventrale du bulbe rachidien (La medulla oblongata (ou bulbe rachidien, ou moelle allongée, ou myélencéphale) est la partie inférieure du tronc cérébral (la plus caudale) chez les vertébrés. Elle est située au dessus...). 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... )

Le maintien de la stérilité pour assurer une capacité respiratoire

Le poumon, organe complexe, est maintenu stérile par les sécrétions qu'il génère, en particulier par un certain nombre (La notion de nombre en linguistique est traitée à l’article « Nombre grammatical ».) de constituants antimicrobiens présents dans le mucus. En sus des glycoprotéines, exemple mucines, on trouve des protéines antimicrobiennes du type lactoferrine, lysosyme, lactoperoxydase''. On trouve également d'autres proteines de type duox' qui permettent la production de peroxyde (Un peroxyde est un composé chimique de formule générale R-O-O-R', le groupe -O-O- étant appelé peroxyle (abrégé "peroxo" quand il est mis en préfixe). Ces...) d'hydrogène, peroxyde nécessaire à la production d'hypothiocyanite. On notera que cette fonction est altérée chez les patients atteint de mucoviscidose (La mucoviscidose (pour « maladie des mucus visqueux » en français) ou cystic fibrosis (pour « fibrose kystique », sous-entendu « du...).

Rôle du système nerveux autonome

Une stimulation (Une stimulation est un événement physique ou chimique qui active une ou plusieurs cellules réceptrices de l'organisme. La cellule traduit la stimulation par un potentiel d'action, qui est transmis par les nerfs vers les...) sympathique de l'arbre (Un arbre est une plante terrestre capable de se développer par elle-même en hauteur, en général au delà de sept mètres. Les arbres acquièrent une structure rigide composée...) bronchique provoque une dilatation (La dilatation est l'expansion du volume d'un corps occasionné par son réchauffement, généralement imperceptible. Dans le cas d'un gaz, il y a dilatation à pression constante ou...) des bronches ainsi qu'une inhibition de la sécrétion de mucus. A contrario, une stimulation parasympathique provoque une constriction des bronches ainsi qu'une stimulation de la sécrétion de mucus.

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