Mécanisme de la respiration

La respiration est une succession  de mouvement : inspirations et expirations rythmés par des moments d'arrêt appelés apnées

Les mouvements respiratoires 

Dans la physiologie moderne occidentale, on attribue les mouvements respiratoires à la quantité d'oxygène consommé par les cellules et les tissus, proportionnellement à la quantité de dioxyde de carbone qui est rejetée. 

Pour que l'inspiration se produise, les Poumons doivent se dilater, grâce à la contraction du diaphragme en conjonction avec les muscles intercostaux externes, bien que de nombreux muscles entourant la cage thoracique (muscles érecteurs du rachis,, sternocleido-mastoïdiens, petits pectoraux et scalènes) soient engagés à un moindre niveau, particulièrement durant une respiration anormalement profonde ou difficile.  De tous les muscles engagés dans le processus respiratoire, le diaphragme est le plus important.

Pour que les poumons se gonflent d'air à l'inspiration, il faut  qu'une force extérieure, les muscles inspirateurs, étire la cage thoracique qui s'agrandit dans tous ses diamètres (vertical, antéropostérieur, transversal) pour permettre aux poumons de se remplir d'air.

L'inspiration est donc un phénomène actif, dû à l'action des muscles inspirateurs (diaphragme, muscles scalènes, certains intercostaux, petit dentelé postérieur et supérieur) sur la cage thoracique. 

Ce volume est variable selon chacun, selon sa morphologie, sa force physique, la santé de ses poumons et peut augmenter, dans certaines limites en s'entraînant. L'augmentation de volume des poumons provoque une dépression qui aspire l'air (on parle de ventilation en pression négative); 

Lors de l'inspiration, le diaphragme s'abaisse exerçant une traction vers le bas sur la cavité pleurale lorsqu'il se contracte et pousse les viscères pour permettre aux poumons de se développer vers les pieds (d'ailleurs, lorsqu'une personne dort, on voit son ventre se lever et se baisser), tandis que la contraction des muscles intercostaux externes soulève la poitrine vers le haut et vers l'extérieur. L'expansion de la cavité thoracique en résultant produit une pression interne négative (relation à la pression atmosphérique à l'extérieur du corps) qui permet à l'air de circuler dans les passages respiratoires et de remplir les poumons.

L'expiration est le retour sur elle-même de la cage thoracique qui chasse l'air en dehors des poumons. Elle ne réclame, dans la respiration normale, l'intervention d'aucune puissance musculaire active. C'est, en effet, un phénomène purement passif qui se produit lorsque le diaphragme et les muscles de la cage thoracique se relâchent. C'est l'élasticité naturelle de la cage thoracique et le poids des viscères qui fait diminuer le volume des poumons. 

L'action de détente passive des tissus connectifs élastiques entourant et soutenant la cage thoracique, en relation avec l'élasticité des tissus pulmonaires, produit une pression positive interne (relative à la pression atmosphérique à l'extérieur du corps) tout en attirant doucement vers l'intérieur la cavité thoracique. ; cela provoque l'expulsion de l'air contenu dans les Poumons, lorsqu'ils se contractent pour venir à leur taille habituelle de repos. La respiration normale favorise la relaxation du haut du corps. 

Les muscles expirateurs 'intercostaux internes, grand droit, obliques interne et externe et le transverse) n'interviennent que dans l'expiration forcée permettant d'augmenter la remontée du diaphragme. L'expiration forcée (due à une obstruction ou à une respiration difficile) nécessite une contraction musculaire active supplémentaire, réduisant encore la dimension de la cage thoracique. 

Cette contraction engage:

•  l'action de divers muscles abdominaux au pourtour des côtes (principalement les muscles intercostaux internes) qui se contractent pour réduire la dimension de la cage thoracique)

• ainsi que l'action de certains muscles abdominaux (muscles droit, transverse, oblique interne et oblique externe de l'abdomen) en comprimant les viscères abdominaux et exerçant ainsi une force ascendante sur le diaphragme.

La rétention, c'est le processus de retenir son souffle poumons pleins. Pendant la rétention il se produit un échange gazeux entre le sang et l'air retenu, ce qui favorise le recueillement des déchets du sang vicié.

Les muscles constituent un système actif qui déforme un système passif en modifiant la pression. Le système étant fermé, cela entraîne une variation de volume de la cage thoracique (lorsque le système passif est la paroi des poumons) et de débit dans les voies aériennes.

Si les muscles respiratoires sont non fonctionnels, cela entraîne la mort puisque le système passif seul ne peut pas se déformer sans les contraintes de variation de pression -> pas de ventilation possible.

La ventilation au repos chez l'adulte en bonne santé est de 12 à 20 mouvements par minute, elle peut varier en fonction de plusieurs facteurs comme l'activité physique ou les émotions. Les troubles de la ventilation sont appelés dyspnée, la ventilation peut être par exemple plus rapide (tachypnée) ou plus lente (bradypnée) que la « normale » (la normalité dépendant des individus). Lorsque la ventilation descend en dessous de 6 mouvements par minute ou bien s'arrête (apnée), on estime qu'elle est inefficace et doit être supplée par une ventilation artificielle.

La maladie d'Ondine (Syndrome d'Ondine) est un syndrome qui se manifeste par l'absence totale de respiration spontanée (aucun réflexe ventilatoire). Le patient doit « penser » à respirer ; la nuit, il doit être placé sous ventilateur.

• Les clavicules montent à l'inspiration et descendent à l'expir.

• Les côtes s'ouvrent à l'inspiration et se ferment à l'expiration.

• Le sternum bascule.

• Le diaphragme descend à l'inspiration et remonte à l'expiration.

• L'abdomen se soulève à l'inspiration et descend à l'expiration.

• Le périnée, se dilate à l'inspiration, se rétracte à l'expir.

• L'anus s'ouvre à l'inspiration, se renferme à l'expiration.

Le rôle des poumons dans le développement du Qi

Les Poumons contrôlent le Qi du corps, tandis que le Qi des Reins est chargé d'aider les Poumons à réguler la respiration. Ainsi, sur l'inspiration, alors que le Qi descend dans le thorax, les Reins retiennent et stabilisent le souffle. Le Yuan Qi emmagasiné dans les Reins doit être continuellement approvisionné par le Qi d'accumulation qui provient de l'air, de la nourriture et de l'eau.

L'absorption d'air, de nourriture et d'eau dans le corps dépend de la circulation fluide de l'énergie des Poumons. Le rôle premier des Poumons étant l'absorption du Qi universel et environnemental, les anciens maîtres taoïstes de Qi Gong donnaient une grande importance aux exercices de respiration. Ils pensaient que la santé et l'état émotionnel d'un patient étaient profondément liés à ses mouvements respiratoires. 

Pour développer le Qi, les anciens maîtres de Qi Gong recommandaient de "respirer avec vigueur" sous forme de régulation dynamique du souffle et d'utiliser une "respiration douce" sous forme de régulation sereine du souffle après s'être entraînés à nourrir et regénérer le Qi. Les exercices de régulation du souffle ont longtemps été considérés comme des prescriptions puissantes pour équilibrer la santé du patient. 

Mouvements respiratoires normaux et anormaux
Dans la respiration normale, les poumons maintiennent le passage de l'air libre de tout obstacle et disséminent le Qi vital à travers tout le corps. Quand le système respiratoire fonctionne correctement, le diaphragme et ls muscles intercostaux externes se contractent activement, permettant aux Poumons de se dilater et d'aspirer l'air extérieur dans le corps. Il s'agit d'une inspiration normale. Puis le diaphragme et les muscles intercostaux se relâchent, suivi d'une détente élastique de la paroi thoracique et des Poumons, permettant de rejeter l'air des Poumons. Il s'agit d'une expiration normale.

Pour relâcher le diaphragme, les viscères et les muscles intercostaux, la respiration doit être abdominale normale, profonde ou inversée

En ce qui concerne la respiration anormale, une inspiration forcée entraîne une contraction trop intense du diaphragme, des muscles intercostaux externes, muscles sterno-cléido-mastoïdiens, petits pectoraux et scalènes. On ressent une compression musculaire anormale au niveau des Poumons pendant l'inspiration. Pour une expiration forcée, les muscles intercostaux et les muscles abdominaux sont forcés de se contracter.

Les poumons sont chargés de nettoyer l'air inspiré et de maintenir le mouvement du Qi circulant vers le bas. Comme l'orifice interne des Poumons se trouve au niveau du nez, si les fonctions respiratoires normales sont entravées, le nez peut se boucher, on peut tousser, cela peut entraîner de la dyspnée, ou devenir un mouvement respiratoire anormal chronique, on peut faire de l'asthme, de l'oligurie (diminution de la quantité de formation d'urine) et d'oedème.

Respiration diaphragmatique et costale

La respiration diaphragmatique, appelée fréquemment respiration abdominale, comprend l'usage quasi exclusif du diaphragme dans le processus d'inspiration. Cette façon de respirer est presque toujours liée à l'expansion extérieure de l'abdomen qui se produit lorsque le diaphragme pousse vers le bas sur les viscères abdominaux au cours du processus d'inspiration

On distingue : 

• Le type abdominal normal où les côtes sont à peu près immobiles, le gonflement se faisant essentiellement dans le sens vertical (abaissement du diaphragme). A l'inspiration, le ventre se gonfle, à l'expiration le ventre rentre,

• Le type abdominal paradoxal ou inversé dans lequel le ventre se rétracte à l'inspiration et se gonfle à l'expiration

La respiration costale, également connue sous le nom de respiration poitrinaire ( ou thoracique), se réfère à un mouvement respiratoire dépendant principalement de la contraction et du relâchement des divers muscles intercostaux et autres muscles entourant la cage thoracique

On distingue : 

• Le type costal supérieur dans lequel les côtes supérieures ont une action prépondérante,

• Le type costal inférieur où seules les côtes inférieures et le diaphragme semblent respirer

Calmer son esprit pour détendre la respiration

Vous pouvez vous livrer à une expérience simple : inspirez profondément Jusqu'à ce que vos poumons soient complètement remplis, puis retenez votre chronométrant votre capacité à retenir cet air.

Recommencez en inspirant vos capacités, et mesurez à nouveau le temps de rétention de l'air dont vous êtes capable.

Vous vous rendrez compte que dans le deuxième cas, vous pourrez retenir l'air bien plus longtemps. La raison en est très simple : vos poumons et les muscles qui les entourent restent détendus, et dans ce cas, votre esprit et votre corps peuvent à leur tour se détendre, ce qui réduit considérablement vos besoins en oxygène. Dès lors, lorsque vous régulez votre respiration, votre priorité doit être de maintenir les poumons détendus et calmes.

Lorsque vous vous entraînez, vous devez d'abord calmer votre esprit pour: réguler votre respiration. Quand cette dernière est régulée, le calme de votre esprit s'accentue. Il peut alors, à son tour, vous aider à mieux réguler votre respiration jusqu'à ce que votre esprit soit profondément concentré. 

capacité respiratoire et composition de l'air
Un homme en bonne santé a, en moyenne, une capacité pulmonaire totale de six litres, tandis que celle de la femme est légèrement inférieure. Notre capacité respiratoire est variable selon la constitution physique, le volume résiduel d'air qui reste dans les poumons et surtout les bronches, même après avoir expiré au maximum est d'environs 1,5 litres. 

La capacité pulmonaire totale varie également selon la pression atmosphérique. En raison des différences de pression atmosphérique, un individu vivant au niveau de la mer développera une capacité pulmonaire totale relativement plus réduite que celle d'un individu vivant en haute altitude.

Les volumes respiratoires

Volume et capacité respiratoire d'un homme

La quantité totale d'air inspiré ou expiré varie en fonction de nombreux facteurs. Afin de décrire les capacités des différentes étapes de la respiratoire, plusieurs termes descriptifs ont été développés. 

Le volume d'air inspiré et expiré d'une personne respirant normalement est d'environ  500 ml d'air. Cette quantité s'appelle le volume courant.

Environ 150 ml de cet air demeure dans les espaces désaffectés anatomiques des passages respiratoires; ainsi 350 ml environ atteint effectivement les alvéoles. 

Au cours d'une respiration profonde, la quantité d'air inhalé peut grimper jusqu'à 3 100 ml ou plus au-dessus du volume courant moyen : c'est le volume de réserve respiratoire. 

De façon similaire, une expiration forcée peut rejeter 1 200 ml d'air supplémentaire en moyenne par rapport à une expulsion normale au cours d'une expiration passive; cette quantité d'air expirée est connue sous le nom de volume de réserve expiratoire. 

Même après une expiration forcée, une quantité d'air, appelée volume résiduel de 1 200 ml en moyenne demeure dans les Poumons pour empêcher leur collapsus et garantir que les alvéoles restent légèrement remplies d'air. 

L'air résiduel existe essentiellement au niveau des alvéoles pulmonaires qui offrent une grande surface de contact ( environs 200 m2) où les capillaires pulmonaires vont venir prendre l'oxygène pour être transporté par le sang à toutes les parties de l'organisme, pour le nourrir et le régénérer.

Cet air alvéolaire ne circule pas dans les voies aériennes, mais stagne dans les alvéoles où il est renouvelé à chaque mouvement respiratoire. Cet air constitue un réservoir, de composition constante, où le sang qui circule d'une façon permanente dans les capillaires puise son oxygène et rejette son gaz carbonique : l'air alvéolaire est lui-même régulièrement approvisionné en oxygène et épuré de son gaz carbonique par l'air inspiré.

Capacités respiratoires

Comme mentionné ci-dessus, la totalité de cet air ne peut être expirée en une seule fois. La capacité vitale, d'environ 4 800 ml, présente le maximum de quantité d'air échangeable. Cette capacité vitale décroît avec l'âge et est plus particulièrement réduite chez les fumeurs que chez les non-fumeurs.

La capacité inspiratoire, d'environ 3 600 ml, représente la quantité d'air pouvant être inspiré après le volume courant d'inspiration. De même, la capacité fonctionnelle résiduelle, d'approximativement 2 400 ml, représente la quantité d'air demeurant dans les Poumons après le volume courant d'exhalation.

On estime qu'un adulte normal respire environ 12 fois par minute, 720 fois par heure et 17 280 fois par jour. Cela se traduit par un volume moyen d'air échangé (à l'exclusion de l'air retenu dans les espaces d'air désaffectés des passages respiratoires), connu comme le taux de ventilation alvéolaire, à raison de 4 200 ml par minute, 252 000 ml (252 litres) par heure et 6 048 000 ml (6 048 litres) par jour. Une respiration rapide et superficielle agit peu pour accroître le taux de ventilation alvéolaire, en raison de la quantité d'air inspiré demeurant dans l'espace désaffecté dans les passages respiratoires. Inversement, une respiration lente et profonde peut augmenter extrêmement la quantité d'échange gazeux dans les Poumons, car le volume d'air disponible augmente bien plus au-delà des 150 ml d'espace d'air désaffecté qui se produit au cours de la respiration courante ou superficielle.

Le contenu moyen d'air inspiré correspond à : nitrogène 78,6 %, oxygène 20,9 %, dioxyde de carbone 0,04 %, eau 0,46 %. 

Le contenu moyen d'air expiré correspond à : nitrogène 78,6 %, oxygène 20,9 %, dioxyde de carbone 0,04 %, eau 0.46 %

L'air expiré contient moins d'oxygène (environ 16 %) et plus de dioxyde de carbone (4,5 %), ainsi que de la vapeur d'eau. Environ 200 ml d'oxygène est diffusé au travers de la membrane respiratoire et absorbé dans le Sang chaque minute.

L'atmosphère contient également moins de quantités de traces d'autres gaz inertes comme l'argon et l'hélium.