Respiration - documentaire scientifique vidéo - DVD

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Notre série « Cube spatio-temporel, Monade» présente les mécanismes etphénomènes du corps humain en 3D, à l’aide de l’image d’un cube qui intègre àla fois le temps et l’espace.

Le premier tome de la série traite de la respiration.

Respiration, inhalation d’air et absorption d’oxygène.

L’air passe à travers la cavité nasale ensuite la voie respiratoire pour atteindre les alvéoles pulmonaires. Les cellules d’épithélium du type II dechaque alvéole sécrète du surfactant pulmonaire protecteur de la paroi del’alvéole et assure sa souplesse de mouvement.

L’échange de gaz, respiration externe, a lieu dans les alvéoles et lescapillaires sanguins qui les couvrent. Sur ce lieu, l’hémoglobine dans le globulerouge se combine avec l’oxygène et véhicule de l’oxygène dans toutes lescellules du corps.

Chaque cellule du corps a besoin de l’oxygène pour produire de l’énergie, la mettre en réserve sous forme de l’ATP et en consommer. La consommation d’énergie génère du dioxyde de carbone, lequel est véhiculé aux alvéoles pulmonaires ensuite exhalé dans l’atmosphère extérieur par la respiration. C’est ainsi que l’air expulsé par notre corps retourne dans l’atmosphère.

Le réseau spécial des vaisseaux sanguins de la cavité nasale et de la voie respiratoire chauffe et humidifie l’air. Les cellules ‘’gobelet’’ qui sécrètent du mucus et les cellules ciliaires, tous en collaboration, nettoient l’air inhalé. Avecla dilatation et la contraction des alvéoles, les globules rouges aussi gonflent et s’applatissent. Les canaux de molécule sur les membranes du globule rouge,appelés ‘’Aquaporins’’ soutiennent ces mouvements. Les cellules et moléculestrès variées participent au travail de respiration.

◆Prix:

・Prix spécial d'encouragement au Festival du Film/Vidéo scientifique et technologique 2010

・Prix spécial pour le meilleur projet au Festival International du Court-métrage JAAP, 2010

• DVD « Monade, cube spatiotemporel 01 : Respiration » 
• Editeur : ICAM Co., LTD
• Directeur : Jun’ichiro Takeda
• Détails : Durée du DVD 34 mn, en version française & anglaise
• Prix : 19,90€
• Publié en 2011
• ISBN : 978-4-900960-29-9

Extraits du texte de narration de «Monade, cube spatio-temporel 01 : Respiration »

(Chapitre 1 : Absorption de l’oxygène)
Respiration. Inspirer l’air pour absorber de l’oxygène.A chaque respiration, nous inspirons un demi-litre d’air. A chaque minute, 8 litres d’air passent dans la cavité nasale.Les voies respiratoires vont vers les poumons, en se ramifiant et en s’amincissant. L’air inspiré suit son chemin en tourbillonnant, en heurtant la paroi des voies respiratoires enduites de mucus. Il atteint les alvéoles pulmonaires qui sont au bout des bronchioles, des petits sacs en grappes de raisins. L’air remplit les petits sacs.         Chaque alvéole a une ou deux cellules épithéliales alvéolaires de type II, qui sécrètent du surfactant pulmonaire. Comme la paroi interne de chaque alvéole est finement revêtue du film de surfactant, les cellules composant les alvéoles ne sont pas affectées par le contact direct avec l’air.  Le surfactant donne aussi de l’élasticité à l’alvéole pulmonaire : elle peut se distendre et reprendre sa taille initiale.  Les globules rouges passent par les capillaires, séparés des parois alvéolaires  par une barrière de 0, 5 micron constituée par les cellules endothéliales vasculaires et la mince paroi alvéolaire.  C’est ici qu’ont lieu les échanges gazeux.C’est la surface de la membrane du globule rouge. On y voit flotter les protéines et les chaînes de sucre.L’oxygène se déplace d’une région à pression gazeuse relativement élevée vers une région à pression gazeuse moins élevée. Il quitte les alvéoles pour passer dans les globules rouges. Les molécules d’hémoglobine grouillent dans un globule rouge. Un globule rouge contient 300 million de molécules d’hémoglobine.Une molécule d’hémoglobine est composée de quatre unités dont chacune se combine avec une molécule d’oxygène.Notre corps ne peut stocker l’oxygène. Nous respirons continuellement, pour que l’oxygène combiné avec l’hémoglobine dans le globule rouge soit véhiculé à toutes les cellules de notre corps.

(Chapitre 3 : Respiration externe – apport d’oxygène à l’hémoglobine)
La paroi interne de la bronche.Ici aussi, un réseau dense de vaisseaux sanguins chauffe et humidifie l’air. Jusqu’au plus profond des bronches, la paroi interne est revêtue du mucus en deux couches Sol et Gel ; les cellules ciliées font leur travail.Le mucus est aussi produit par les glandes sécrétrices des bronches.Les particules et les bactéries capturées par le mouvement des cils deviennent des crachats et sont transportées ailleurs.La bronche vue par un microscope électronique. Après une quinzaine de ramifications des bronches, les bronchioles s’approchent des alvéoles pulmonaires. Les cils s’espacent peu à peu. Les cellules de Clara apparaissent à la place des cellules caliciformes.Les cellules de Clara sécrètent aussi le surfactant.L’air extérieur, entré par la cavité nasale, est envoyé aux alvéoles aux extrémités des bronchioles, où ont lieu les échanges gazeux.Nous avons coloré en rouge les globules rouges.Les globules rouges vont dans les capillaires des alvéoles.Les globules rouges se dilatent et s’aplatissent en suivant la dilatation et la contraction des alvéoles.A la surface de la membrane des globules rouges, il y a des canaux appelés « aquaporines » qui permettent le passage de l’eau dans les cellules. Grâce aux aquaporines, les globules rouges ont la possibilité de changer leur volume ou leur forme. Voici une aquaporine apparue sur la membrane du globule rouge.
 

(Chapitre 5 : Respiration interne – production d’énergie à partir de l’oxygène -)
Le cœur, qui fonctionne comme une pompe sur le circuit sanguin, a lui-même besoin d’une grande quantité d’oxygène. Les cellules utilisent l’oxygène fourni par la respiration externe pour assurer la respiration interne. L’énergie sous forme d’ATP, nécessaire à toutes les activités des cellules, est produite par la respiration interne.Au long d’une fibre musculaire des cellules musculaires du cœur, nous voyons une rangée de mitochondries en forme circulaire. La membrane interne de chaque mitochondrie est le lieu de la respiration interne qui consomme l’oxygène apporté par le sang.Le complexe d’enzymes respiratoires appelé « système de transport d’électrons » passe à travers la membrane interne.Ce système de transport d’électron « pompe » des protons en franchissant la membrane, de l’intérieur vers l’extérieur.Les électrons sont transférés successivement ; une réaction en chaîne se déroule. Les protons pompés s’accumulent petit à petit à l’extérieur de la membrane.Ici, l’oxygène joue son rôle. L’oxygène et l’hydrogène réagissent pour créer des molécules d’eau et aussi pour pomper des protons.A la fin, les protons accumulés à l’extérieur se déversent à l’intérieur, et l’ATP synthase se met à tourner. Chaque rotation produit trois molécules d’ATP.  Le système de transport d’électrons de la mitochondrie fonctionne uniquement au besoin, en utilisant de l’oxygène pour produire juste la quantité nécessaire d’ATP pour fournir l’énergie dont les cellules ont besoin. L’ATP est créé à l’intérieur de la mitochondrie. A ce moment, le dioxyde de carbone est généré.

(Chapitre 6 : Expulsion du dioxyde de carbone)
Le sang qui transporte l’oxygène jusque dans tous les recoins du corps, recueille au passage du dioxyde de carbone. Ici nous voyons les capillaires qui connectent les artères et les veines dans toutes les régions du corps.La plupart du dioxyde de carbone qui quitte les cellules passe par les globules rouges avant de se combiner avec le sang.Dans les globules rouges, il y a environ 7 million et demi d’anhydrases carboniques mélangées avec l’hémoglobine. Grâce à cette espèce d’enzyme, le dioxyde de carbone se combine avec l’eau pour se transformer en ions bicarbonate, solubles dans l’eau.Le dioxyde de carbone sous forme d’ions bicarbonate est expulsé de la membrane des globules rouges en échange d’ions chlore et se dissout dans le sang.  Ce flux sanguin large et lent, c’est du sang veineux chargé de dioxyde de carbone, qui retourne vers les poumons. Les vaisseaux sanguins veineux sont équipés de valves pour prévenir le reflux sanguin dans le sens inverse. Nous avons injecté un liquide fluorescent pour examiner les valves veineuses.Le sang revient vers les poumons, après avoir recueilli le dioxyde de carbone de toutes les parties du corps.Les ions bicarbonate dissous dans le sang se retransforment en dioxyde de carbone dans les globules rouges.Grâce à la même enzyme dans les globules rouges, les ions bicarbonate redeviennent cette fois de l’oxyde de carbone.L’oxyde de carbone passe du sang dans les alvéoles pulmonaires, où la pression gazeuse est moins élevée. Il est expulsé dans l’air avec la respiration.                            L’air qui a traversé notre corps retourne dans l’atmosphère.Si on relie de bout en bout tous les vaisseaux sanguins de notre corps, leur longueur atteindra 100 mille km. Le sang fait le tour de tous les organes du corps en plusieurs dizaines de secondes, ce qui fait 1 700 tours par jour de circulation sanguine, combinant respiration externe et respiration interne.  Les globules rouges qui continuent à transporter de l’oxygène sont sans cesse renouvelés, car leur durée de vie est de 120 jours. Les molécules qui composent les cellules sont aussi constamment remplacées, à chaque minute ou à chaque seconde. Nombre de cellules sont relayées par d’autres au bout de quelques jours, et en quelques mois le tissu est à son tour remplacé. On dit que nous vieillissons avec nos vaisseaux sanguins. (Producteur : ICAM Co. Ltd)