Système respiratoire : généralités

Système respiratoire : généralités

Sources

Anatomie & physiologie en fiches, Anne Muller, 2025, Elsevier Masson

Cours IFSI

L’anatomie et la physiologie pour les infirmier(e)s, Sophie Dupont, 2024, Elsevier Masson

L’essentiel de l’anatomie et de la physiologie, Ian Peate, 2024, De Boeck Supérieur

Physiology, Pulmonary Ventilation and Perfusion, Kyle A, 2023

Présentation du système respiratoire sur msdmanuals.com

Julie VIOLET

Mis à jour le 12/07/2026

À retenir
Les points essentiels du cours
Le système respiratoire apporte l’O₂ et élimine le CO₂. Les voies aériennes supérieures filtrent, humidifient et réchauffent l’air. Les alvéoles constituent le principal lieu des échanges gazeux. Une hématose efficace nécessite une ventilation, une diffusion et une perfusion adaptées. Le poumon droit comporte trois lobes et le poumon gauche deux lobes. Le diaphragme est le principal muscle inspiratoire. L’inspiration est active ; l’expiration au repos est principalement passive. Le surfactant diminue la tension superficielle et aide à maintenir les alvéoles ouvertes. L’O₂ est principalement transporté lié à l’hémoglobine. Le CO₂ est principalement transporté sous forme de bicarbonates. La PaCO₂ joue un rôle majeur dans la régulation de la ventilation. La SpO₂ renseigne sur la saturation de l’hémoglobine en oxygène, mais ne permet pas d’évaluer directement la PaCO₂ ni l’efficacité de la ventilation alvéolaire.

I. Généralités

Le système respiratoire regroupe les organes permettant la circulation de l’air et les échanges gazeux entre l’organisme et le milieu extérieur.

Il comprend :

  • le nez et les cavités nasales ;
  • le pharynx ;
  • le larynx ;
  • la trachée ;
  • les bronches et les bronchioles ;
  • les poumons ;
  • les alvéoles pulmonaires.

 

Sa fonction principale est d’assurer :

  • l’apport d’oxygène (O₂), indispensable au fonctionnement cellulaire ;
  • l’élimination du dioxyde de carbone (CO₂), produit par le métabolisme cellulaire.

 

Le système respiratoire participe également :

  • à l’équilibre acido-basique ;
  • à la phonation ;
  • à l’olfaction ;
  • au réchauffement, à l’humidification et à la filtration de l’air inspiré ;
  • à la défense contre les particules et les agents pathogènes inhalés.

 

 

II. Organisation des voies aériennes

Le système respiratoire est divisé en voies aériennes supérieures et inférieures.

 

Voies aériennes supérieures

Elles comprennent : le nez et les cavités nasales, le pharynx, le larynx. Elles assurent notamment :

  • la conduction de l’air ;
  • sa filtration ;
  • son humidification ;
  • son réchauffement ;
  • l’olfaction ;
  • la phonation ;
  • la protection des voies aériennes inférieures.

 

Nez et cavités nasales

Les cavités nasales sont deux espaces creusés dans le massif facial et séparés par le septum nasal.

La muqueuse nasale est vascularisée et partiellement tapissée d’un épithélium cilié. Les poils, le mucus et les cils permettent de piéger puis d’évacuer une partie des particules inhalées.

Le déplacement du mucus vers le pharynx par les cils constitue la clairance mucociliaire.

 

Pharynx

Le pharynx est un conduit commun aux voies respiratoires et digestives. Il constitue un carrefour aérodigestif.

Il comprend :

  • le nasopharynx ou rhinopharynx ;
  • l’oropharynx ;
  • le laryngopharynx ou hypopharynx.

 

Larynx

Le larynx relie le pharynx à la trachée.

Il est constitué de plusieurs cartilages, dont :

  • le cartilage thyroïde ;
  • le cartilage cricoïde ;
  • les cartilages aryténoïdes ;
  • l’épiglotte.

 

Il assure trois fonctions principales :

  • le passage de l’air ;
  • la phonation grâce aux cordes vocales ;
  • la protection des voies respiratoires au cours de la déglutition.

 

Voies aériennes inférieures

Elles comprennent :

  • la trachée ;
  • les bronches ;
  • les bronchioles ;
  • les structures alvéolaires.

 

On distingue deux zones fonctionnelles :

  • Zone de conduction : elle transporte l’air sans participer directement aux échanges gazeux : trachée → bronches → bronchioles → bronchioles terminales ;
  • Zone respiratoire (zone des échanges gazeux) : elle comprend principalement : les bronchioles respiratoires, les conduits alvéolaires et les alvéoles. 

 

 

III. Trachée et arbre bronchique

Trachée

La trachée est un conduit situé entre le larynx et les bronches principales.

Elle mesure environ 10 à 12 cm chez l’adulte et se trouve en avant de l’œsophage.

Sa paroi est renforcée par des anneaux cartilagineux incomplets en forme de C, qui maintiennent les voies aériennes ouvertes.

La trachée se divise au niveau de la carène en :

  • bronche principale droite ;
  • bronche principale gauche.

 

La bronche principale droite est plus courte, plus large et plus verticale que la bronche principale gauche. Un corps étranger inhalé se dirige donc plus fréquemment vers l’arbre bronchique droit.

 

Arbre bronchique

Les voies aériennes se ramifient progressivement : bronches principales → bronches lobaires → bronches segmentaires → bronchioles → bronchioles terminales → bronchioles respiratoires → conduits alvéolaires → alvéoles pulmonaires.

Les bronchioles ne possèdent pas de cartilage. Leur paroi contient des fibres musculaires lisses capables de modifier leur diamètre.

  • La bronchoconstriction diminue le calibre des voies aériennes et augmente les résistances au passage de l’air.
  • La bronchodilatation augmente le calibre bronchique et facilite le passage de l’air.

 

 

IV. Poumons et plèvre

Les poumons sont situés dans la cage thoracique, de part et d’autre du médiastin et au-dessus du diaphragme.

 

Poumon droit

Il possède trois lobes : supérieur, moyen, inférieur.

 

Poumon gauche

Il possède deux lobes : supérieur et inférieur.

Il est légèrement plus petit que le poumon droit en raison de la présence du cœur.

 

Hile pulmonaire

Sur la face médiale de chaque poumon se trouve le hile pulmonaire, zone de passage des éléments formant la racine du poumon :

  • bronche principale ;
  • artère pulmonaire ;
  • veines pulmonaires ;
  • vaisseaux bronchiques et lymphatiques ;
  • nerfs.

 

Plèvre

Chaque poumon est entouré d’une membrane appelée plèvre, constituée de deux feuillets :

  • la plèvre viscérale, appliquée contre le poumon ;
  • la plèvre pariétale, tapissant la paroi thoracique.

 

Entre les deux se trouve la cavité pleurale, contenant une faible quantité de liquide pleural. Ce liquide facilite le glissement des feuillets lors de la respiration.

La pression intrapleurale normalement négative contribue à maintenir les poumons déployés contre la paroi thoracique.

 

 

V. Alvéoles et échanges gazeux

Les alvéoles pulmonaires sont de petites cavités remplies d’air situées à l’extrémité de l’arbre respiratoire. Elles sont entourées d’un réseau dense de capillaires pulmonaires.

Leur paroi comporte notamment :

  • des pneumocytes de type I, très fins, participant aux échanges gazeux ;
  • des pneumocytes de type II, qui produisent le surfactant ;
  • des macrophages alvéolaires, qui participent à la défense immunitaire.

 

Surfactant

Le surfactant pulmonaire est une substance qui tapisse la face interne des alvéoles.

Il diminue la tension superficielle et contribue :

  • à maintenir les alvéoles ouvertes ;
  • à prévenir leur collapsus en fin d’expiration ;
  • à améliorer la compliance pulmonaire ;
  • à réduire le travail respiratoire.

 

Membrane alvéolo-capillaire

La membrane alvéolo-capillaire sépare l’air alvéolaire du sang des capillaires pulmonaires.

Les échanges gazeux s’effectuent par diffusion passive, selon les différences de pression partielle :

  • l’O₂ diffuse de l’alvéole vers le sang ;
  • le CO₂ diffuse du sang vers l’alvéole avant d’être expiré.

 

Trois phénomènes sont indispensables à une hématose efficace :

  • ventilation : arrivée d’air dans les alvéoles ;
  • diffusion : passage des gaz à travers la membrane alvéolo-capillaire ;
  • perfusion : circulation du sang dans les capillaires pulmonaires.

 

 

VI. Circulation pulmonaire

La circulation pulmonaire, ou petite circulation, conduit le sang veineux vers les poumons afin qu’il soit oxygéné.

Le trajet est le suivant : ventricule droit → tronc pulmonaire → artères pulmonaires → capillaires pulmonaires → veines pulmonaires → oreillette gauche.

Les artères pulmonaires transportent un sang pauvre en O₂ et riche en CO₂.

Les veines pulmonaires transportent un sang riche en O₂.

Une artère se définit donc comme un vaisseau qui quitte le cœur, et une veine comme un vaisseau qui revient vers le cœur, indépendamment de l’oxygénation du sang.

 

 

VII. Mécanique ventilatoire

La ventilation pulmonaire alterne deux phases : l’inspiration et l’expiration.

L’air se déplace toujours d’une zone de pression élevée vers une zone de pression plus faible.

 

Inspiration

Au repos, l’inspiration est un phénomène actif.

Le principal muscle inspiratoire est le diaphragme.

Lorsqu’il se contracte :

  • il s’abaisse ;
  • le volume de la cage thoracique augmente ;
  • la pression alvéolaire devient inférieure à la pression atmosphérique ;
  • l’air entre dans les poumons.

 

Les muscles intercostaux externes participent également à l’augmentation du volume thoracique.

Lors d’une inspiration forcée, des muscles accessoires peuvent être recrutés, notamment les muscles scalènes et sternocléidomastoïdiens.

 

Expiration

Au repos, l’expiration est principalement passive.

Elle résulte :

  • du relâchement des muscles inspiratoires ;
  • du recul élastique des poumons et de la cage thoracique.

 

Le volume thoracique diminue, la pression alvéolaire augmente et l’air sort des poumons.

Lors d’une expiration forcée, les muscles abdominaux et intercostaux internes sont sollicités.

 

Facteurs influençant la ventilation
  • Compliance pulmonaire : correspond à la capacité des poumons à se distendre sous l’effet d’une variation de pression. Une diminution de la compliance rend le poumon plus difficile à distendre.
  • Résistance des voies aériennes : correspond à l’opposition des voies aériennes au passage de l’air. Elle dépend fortement du calibre bronchique.
  • Tension superficielle : la tension superficielle du liquide alvéolaire tend à favoriser la rétraction des alvéoles. Elle est diminuée par le surfactant.

 

 

VIII. Volumes respiratoires

Les volumes pulmonaires varient selon l’âge, le sexe, la taille et la morphologie. Les chiffres indiqués sont donc des valeurs moyennes.

  • Fréquence respiratoire (FR) :  nombre de cycles respiratoires par minute. Chez l’adulte au repos, elle est habituellement comprise autour de 12 à 20 cycles par minute.
  • Volume courant (VT ou VC) : volume d’air inspiré ou expiré au cours d’une respiration normale. Il est d’environ 500 mL chez l’adulte au repos.
  • Volume de réserve inspiratoire (VRI) : volume d’air supplémentaire pouvant être inspiré après une inspiration normale.
  • Volume de réserve expiratoire (VRE) : volume d’air supplémentaire pouvant être expiré après une expiration normale.
  • Volume résiduel (VR) : volume d’air restant dans les poumons après une expiration maximale. Il ne peut pas être expiré volontairement.
  • Capacité vitale (CV) : volume maximal mobilisable entre une inspiration maximale et une expiration maximale. CV = VT + VRI + VRE
  • Capacité pulmonaire totale (CPT) : volume total contenu dans les poumons après une inspiration maximale. CPT = CV + VR
  • Ventilation minute :  volume total d’air mobilisé en une minute. Ventilation minute = fréquence respiratoire × volume courant

 

Une partie de l’air reste dans les voies aériennes de conduction et ne participe pas aux échanges gazeux : c’est l’espace mort anatomique.

 

 

IX. Transport des gaz respiratoires

Transport de l’oxygène

L’O₂ est transporté dans le sang sous deux formes :

  • principalement lié à l’hémoglobine ;
  • en faible quantité dissous dans le plasma.

 

La fixation de l’O₂ sur l’hémoglobine forme l’oxyhémoglobine.

La saturation en oxygène correspond au pourcentage de sites de fixation de l’hémoglobine occupés par l’O₂.

  • La SpO₂ est estimée par l’oxymètre de pouls.
  • La SaO₂ est mesurée dans le sang artériel.
  • La PaO₂ correspond à la pression partielle de l’oxygène dissous dans le sang artériel.

 

La libération de l’O₂ vers les tissus est favorisée notamment par :

  • l’augmentation du CO₂ ;
  • la diminution du pH ;
  • l’augmentation de la température.

 

Transport du dioxyde de carbone

Le CO₂ est transporté :

  • dissous dans le plasma ;
  • lié à des protéines, dont l’hémoglobine ;
  • principalement sous forme d’ions bicarbonate HCO₃⁻.

 

La réaction suivante, facilitée par l’anhydrase carbonique des globules rouges, participe au transport du CO₂ et à la régulation de l’équilibre acido-basique :

CO₂ + H₂O ⇌ H₂CO₃ ⇌ H⁺ + HCO₃⁻

Une diminution de la ventilation alvéolaire favorise l’accumulation de CO₂ et l’hypercapnie. Une augmentation de la ventilation alvéolaire favorise son élimination et peut entraîner une hypocapnie.

 

 

X. Régulation de la ventilation

La ventilation est principalement contrôlée automatiquement par des réseaux nerveux situés dans le tronc cérébral, au niveau du bulbe rachidien et du pont.

Elle peut également être modulée volontairement, notamment lors de la parole, du chant ou d’une apnée volontaire.

 

Chimiorécepteurs centraux

Ils sont principalement sensibles aux variations de CO₂ par l’intermédiaire des modifications du pH du liquide cérébrospinal.

Une augmentation de la PaCO₂ stimule généralement la ventilation.

 

Chimiorécepteurs périphériques

Ils sont situés notamment au niveau des corpuscules carotidiens et aortiques.

Ils sont sensibles :

  • à la diminution de la PaO₂ ;
  • à l’augmentation de la PaCO₂ ;
  • à la diminution du pH.

Ils transmettent ces informations aux centres respiratoires afin d’adapter la fréquence et l’amplitude de la ventilation.

Pour résumer (carte mentale)

système respiratoire