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Les échanges gazeux
Évolution
Gilles BourbonnaisCégep de Sainte-Foy
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1. Échanges cellulaires et système de
transport 2. Évolution du système de transport 3.
Le cur 4. La circulation sanguine 5. Le sang 6.
Les maladies cardio-vasculaires
7. Les échanges gazeux
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Surface respiratoire
Les cellules ont besoin dabsorber de lO2 et de
rejeter du CO2. Les échanges gazeux se font par
diffusion à partir de lair ou de leau
(organismes aquatiques). Chez les
pluricellulaires, les échanges se font à partir
d une membrane spécialisée (poumons, branchies,
peau).
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O2
CO2
Respiration cutanée

• Surface respiratoire peau de lanimal
• Organismes aquatiques ou terrestres.
• La peau doit demeurer humide si elle sèche, elle
  devient imperméable aux gaz. Lanimal doit donc
  vivre en milieu aquatique ou à tout le moins
  humide.

N.B. Les Amphibiens respirent aussi avec des
poumons.
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La respiration cutanée limite laccroissement en
taille de lanimal.
Les besoins en oxygène sont proportionnels au
nombre de cellules, donc au VOLUME de lanimal.
Labsorption de loxygène (les échanges
respiratoires) est proportionnelle à la surface
de la peau (puisque la respiration est cutanée).
OR si on augmente la taille dun animal, le
volume augmente au cube et la surface au carré.
DONC, le volume (besoins en O2) augmente beaucoup
plus vite que la surface de la peau. Le
changement du rapport surface / volume limite
laccroissement de la taille si lanimal respire
par la peau.
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Le rapport surface / volume diminue si on
augmente la taille.
Ex. Un cube de 1 m de côté
Surface 6 m2 Volume 1 m3 Rapport surface /
volume 6
Surface 150 m2 Volume 125 m3 Rapport surface
/ volume 1,2 donc presque 6 fois moins que pour
le cube de 1 m de côté.
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Les insectes ont développé un tout autre système
respiratoire système de trachées
Corps parcouru de tubes remplis dair, les
trachées, qui se divisent en trachéoles contenant
un liquide.
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Les trachées souvrent sur lextérieur par de
petites ouvertures, les stigmates. La trachée se
divise en trachéoles de plus en plus fines qui
parcourent tout le corps. Les gaz respiratoires
se dissolvent dans le liquide qui remplit les
trachéoles les plus fines.
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Sac aérien
Trachées
LIEN
Stigmates
Par endroits, les trachées communiquent avec des
sacs remplis dair à lintérieur du corps (les
sacs aériens). Ces sacs allègent le corps et
permettent de stocker de lair (on les retrouve
surtout dans le voisinage des muscles).
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Branchies
Les branchies sont particulièrement bien adaptées
à la vie aquatique. Il sagit dune peau mince,
très vascularisée (doù sa couleur rouge) et très
plissée (ce qui augmente la surface).
LIEN
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• Branchies externes
• Manque de protection
• Résistance au déplacement dans l eau

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Chez les poissons, ce sont des mouvements de la
bouche et des opercules qui permettent de faire
circuler leau entre les branchies (cest
pourquoi un poisson immobile ouvre et referme
sans arrêt la bouche il aspire de leau et la
laisse échapper en ouvrant ses opercules).
N.B. Cest loxygène (O2) dissout dans leau qui
est absorbé, pas le O du H2O évidemment.
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Fentes branchiales sur le côté de la tête
Chez certains poissons comme les requins, il ny
a pas dopercules. Les branchies sont à
lintérieur de fentes sur le côté de la tête. Ce
sont les déplacement de lanimal qui lui
permettent de faire circuler leau entre ses
branchies. La plupart des requins doivent donc
nager sans arrêt afin de pouvoir respirer.
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Au niveau des branchies, le sang dans les
capillaires à lintérieur des branchies, circule
en sens contraire de leau à la surface des
branchies. Cette circulation à contre-courant
permet au sang dabsorber plus doxygène.
Limage ci-haut, démontre lavantage dune
circulation à contre-courant. Voyez comment, dans
la circulation à contre-courant, le taux
doxygène dans le sang demeure inférieur à celui
dans leau même quand le taux dans le sang
avoisine les 90.
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Poumons
Adaptation à la vie terrestre (hors de leau)
Il y a de gros avantages à sapprovisionner en
oxygène dans lair

• O2 plus abondant (air contient 20 dO2)
• Air plus facile à déplacer que leau ce qui
  demande donc moins defforts pour ventiler
• MAIS
• Pertes deau ? par évaporation. La surface
  respiratoire doit constamment demeurer humide (si
  elle sèche, les gaz respiratoires ne passeront
  plus).

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Les poumons sont des sacs internes qui
communiquent avec lair à lextérieur.
Chez les Amphibiens, les poumons sont formés de
deux sacs légèrement plissés (les plis augmentent
la surface de contact avec lair). Chez les
Reptiles, les plis internes sont plus accentués
(donc plus de surface) les poumons prennent une
apparence spongieuse.
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Chez les Mammifères, les poumons sont formés de
minuscules sacs aux parois minces, les alvéoles,
qui communiquent avec lair extérieur par de
petits conduits qui se réunissent en plus gros
(les bronches et la trachée).
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Les premiers animaux pourvus de poumons sont
apparus au dévonien supérieur (environ 360
millions dannées). Ces animaux, ancêtres des
amphibiens et de tous les tétrapodes (les animaux
à quatre pattes) étaient des poissons munis de
pattes qui vivaient dans un milieu pauvre en
oxygène. Il devenait avantageux pour eux de
développer des organes permettant de capter
loxygène de lair. Ces poissons qui devaient
déjà respirer en partie par la peau (comme
plusieurs espèces actuelles adaptées à vivre dans
des milieux peu oxygénés) développèrent, à partir
de sacs internes leur permettant d'adapter leur
flottabilité, des poumons primitifs permettant de
profiter encore plus de loxygène de lair.
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Les plus vieux fossiles connus de poissons
terrestres munis de poumons.
Ichthyostega
Acanthostega
LIEN
Dévonien supérieur, 360 MA
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(No Transcript)
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FIN de la première partie