Le terme de respiration peut être interprété de deux manières différentes. A son sens le plus strict, il désigne les échanges gazeux entre une cellule et le milieu environnant, c'est-à-dire la consommation d'oxygène et le rejet de gaz carbonique. On peut également l'interpréter dans un sens beaucoup plus large et général, pour désigner les mouvements de va-et-vient de l'air à travers l'appareil respiratoire. Dans cette dernière acception, il devient synonyme de ventilation, terme qui devrait lui être préféré.
La fonction ventilatoire est étroitement corrélée à la fonction circulatoire dont elle est un complément. L'un des paramètres utilisés pour décrire l'efficience conjointe des deux systèmes est le rapport ventilation-perfusion, qu'il soit appliqué à l'ensemble de l'arbre respiratoire ou à une portion plus restreinte.
Les cycles ventilatoires (inspiration, puis expiration), à l'origine du débit ventilatoire, permettent le renouvellement de l'air contenu dans les alvéoles (air alvéolaire), dont la composition est différente de l'air atmosphérique. Elle est maintenue constante au repos, et dans des conditions de neutralité thermique.
La fonction ventilatoire exerce chez le chat trois rôles :
- elle joue le rôle principal dans la régulation de la quantité d'oxygène transportée dans le sang artériel, exprimée par sa pression partielle (PaO2, de l'ordre de 95 à 100 mmHg), - elle participe à la régulation de l'équilibre acido-basique du sang artériel, en permettant la régulation de la pression partielle en gazcarbonique (PaCO2, comprise entre 35 et40 mmHg), - enfin, comme le chat est une espèce incapable d'une sudation, elle participe activement à la lutte contre le chaud en éliminant de la chaleur sous forme de vapeur d'eau.
Les voies aériennes
L'air pénètre dans les voies respiratoires par les narines. Au besoin, et notamment quand il a chaud, le chat peut aussi respirer par la bouche. Après avoir traversé les fosses nasales et le pharynx, l'air gagne la trachée et les bronches avant de se distribuer dans les alvéoles pulmonaires. Les voies aériennes ne sont pas que de simples conduits d'acheminement de l'air. Au passage, il est réchauffé et se charge en vapeur d'eau jusqu'à saturation (ce qui correspond, à 38 °C à environ 6 % de vapeur d'eau). Dans la lutte contre le chaud, ce système est utilisé au maximum : l'animal respire vite et élimine une grande quantité de chaleur. Ce mode de ventilation est appelé polypnée thermique.
Pendant son trajet, l'air est aussi filtré, grâce à de très nombreux cils portés par les cellules de la muqueuse, et à la sécrétion de mucus formant une sorte de tapis roulant remontant les poussières et les particules jusqu'au pharynx, où elles sont dégluties. Enfin, c'est dans les fosses nasales que siège l'olfaction, et dans le larynx que l'air est mis en vibration par les cordes vocales, ce qui permet au chat de miauler.
Chez le chat, comme chez l'homme, la trachée et les bronches renferment des muscles dont la contraction provoque une diminution de leur diamètre, et une augmentation nette de la résistance à l'écoulement de l'air. Cette bronchoconstriction reste modérée chez l'animal sain. Elle ne se justifie que par la possibilité d'être inhibée à l'effort, provoquant une augmentation du débit de l'air à travers l'appareil respiratoire. Dans certaines affections respiratoires, comme l'asthme bronchique, des crises de bronchoconstriction (appelées bronchospasmes) peuvent gêner considérablement la respiration et entraîner des conséquences dramatiques, allant jusqu'à la mort par asphyxie.
Les mouvements de l'air et l'hématose
La mécanique ventilatoire étudie les forces motrices permettant le déplacement de l'air par la mise en jeu des muscles de l'appareil respiratoire. À l'inspiration, le diaphragme, muscle séparant le thorax de l'abdomen, se contracte et augmente le volume de la cage thoracique vers l'arrière. Il est aidé par les muscles intercostaux externes. Cette augmentation de volume crée une dépression dans l'espace compris entre les poumons et la paroi thoracique (espace pleural), ce qui engendre la pénétration de l'air. Dans les conditions normales, au repos et à neutralité thermique, l'expiration suit alors passivement : l'élasticité des poumons et du thorax les ramène à leur position de repos, chassant l'air à l'extérieur. Au besoin, des muscles, notamment la paroi abdominale, peuvent cependant se contracter pour accélérer l'expiration.
La fréquence respiratoire du chat au repos varie entre 20 et 40 cycles par minute. A chaque cycle, la quantité d'air mobilisée, appelée volume courant, est de l'ordre de 30 ml. Le produit des deux donne le débit ventilatoire, qui varie entre 0,5 litre et 1 litre par minute au repos. À l'effort, le débit s'accroît, grâce à une augmentation du volume courant et surtout de la fréquence respiratoire.
L'hématose désigne l'ensemble des échanges gazeux entre l'air alvéolaire et le sang. Elle résulte de phénomènes purement passifs, liés aux gradients de pression partielle des gaz entre l'air et le sang. L'oxygène, plus concentré dans l'alvéole que dans le sang arrivant aux poumons, passe de l'air vers le sang. Le gaz carbonique suit le trajet inverse. Le seul moyen qu'a l'animal d'agir sur ces échanges est de faire varier ces pressions partielles, en modifiant le débit ventilatoire. Toute augmentation du débit ventilatoire (hyperventilation) favorise le renouvellement de l'air alvéolaire et augmente les échanges. Des capteurs, situés dans les artères carotides et dans l'aorte, analysent en permanence la composition du sang artériel, et adaptent la ventilation à toute variation, de façon à maintenir toujours les mêmes valeurs de pression partielle en oxygène et en gaz carbonique.
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