Chapitre 4 — Physiologie respiratoire · Topic 1 · Leçon 1.4
Contrairement à l’inspiration, l’expiration au repos est passive : elle ne consomme pas d’énergie musculaire. Elle est initiée par le réflexe d’Hering-Breuer, qui met fin à l’inspiration, puis pilotée par le retour élastique du poumon. À l’effort, une expiration active peut être recrutée.
🎯 Objectifs pédagogiques
- Expliquer pourquoi l’expiration au repos est passive ;
- Décrire le réflexe d’Hering-Breuer ;
- Suivre l’évolution des pressions à l’expiration ;
- Distinguer expiration passive et active ;
- Comprendre le rapport I/E et son inversion dans l’asthme et la BPCO.
🧭 Plan de la leçon
- L’expiration passive : retour élastique
- Le réflexe d’Hering-Breuer
- L’expiration active et le rapport I/E
1. L’expiration passive : retour élastique
Au repos, l’expiration est un phénomène passif qui ne consomme pas d’énergie musculaire. Elle résulte de deux mécanismes combinés :
- Relâchement des muscles inspiratoires (diaphragme, intercostaux externes) ;
- Retour élastique du tissu pulmonaire — les poumons distendus reprennent spontanément leur volume de repos, comme un ressort étiré.
En se relâchant, le diaphragme remonte vers sa position basale (poussé par la pression abdominale), les intercostaux externes se relâchent et le sternum redescend. Le volume de la cage thoracique diminue.
Quand le volume thoracique diminue, la pression alvéolaire augmente :
- PA passe de −2 mmHg (fin d’inspiration) à +2 mmHg (expiration).
- PPl passe de −8 mmHg (fin d’inspiration) à −4 mmHg (retour vers −5).
Puisque PA > PB, l’air s’écoule des alvéoles vers l’extérieur, jusqu’à équilibre (PA revient à 0 en fin d’expiration).
Deux origines :
- Fibres élastiques du tissu conjonctif interstitiel (élastine, collagène). Elles s’étirent à l’inspiration puis reprennent leur forme.
- Tension de surface du film liquidien qui tapisse la paroi alvéolaire. C’est le facteur dominant. Elle tend à collaber les alvéoles — et serait catastrophique sans le surfactant, qui l’atténue (voir Leçon 2.2).
C’est ce recul élastique qui, une fois les muscles inspiratoires relâchés, ramène spontanément le système à son volume de repos.
2. Le réflexe d’Hering-Breuer
Le réflexe d’Hering-Breuer est un arc réflexe qui met fin à l’inspiration et déclenche l’expiration passive. Il fait intervenir :
| Élément | Localisation / rôle |
|---|---|
| Récepteurs | Mécanorécepteurs à l’étirement, dans la paroi bronchique et pulmonaire. Sensibles à l’inflation des poumons. |
| Afférences | Fibres du nerf vague (X) vers le tronc cérébral. |
| Centre intégrateur | Centres respiratoires bulbo-pontiques. |
| Efférences | Arrêt de la décharge sur le phrénique et les nerfs intercostaux → relâchement des muscles inspiratoires. |
Ce réflexe empêche une inflation excessive et instaure la rythmicité du cycle respiratoire : dès que le poumon est suffisamment étiré, l’inspiration s’arrête, l’expiration passive commence. Il est plus marqué chez le nouveau-né et lors d’inspirations profondes.
3. L’expiration active et le rapport I/E
À l’effort, en cas d’obstruction bronchique (asthme, BPCO) ou lors d’une parole prolongée, l’expiration passive ne suffit plus : une expiration active est recrutée.
| Expiration passive (repos) | Expiration active (effort, pathologie) | |
|---|---|---|
| Muscles | Aucun (relâchement + retour élastique) | Abdominaux (grand droit, obliques) + intercostaux internes |
| Effet | Volume expiré = Vt | Volume expiré ↑ (jusqu’à mobilisation du volume de réserve expiratoire) |
| Débit expiratoire | Modéré | Bien supérieur au repos |
Le rapport I/E (durée inspiration / durée expiration) est normalement de 1/1,5 à 1/2 au repos : l’expiration dure ~1,5 à 2 fois plus longtemps que l’inspiration. À l’effort, ce rapport tend vers 1/1.
Un rapport inversé (I/E > 1, expiration plus courte que l’inspiration) témoigne d’un obstacle expiratoire : le patient a du mal à faire sortir l’air (asthme, BPCO, bronchite chronique). C’est un signe clinique précieux, retrouvé à l’auscultation par un temps expiratoire prolongé et un frein expiratoire (sifflement).
En cas d’obstruction bronchique sévère (crise d’asthme), l’expiration est incomplète : une partie de l’air reste piégée dans les alvéoles (air trapping). Le poumon se distend progressivement (distension thoracique), le diaphragme s’aplatit anormalement, sa mécanique devient inefficace. C’est la spirale péjorative de l’insuffisance respiratoire obstructive.
🧠 À retenir absolument
- Expiration au repos = passive (relâchement musculaire + retour élastique du poumon).
- Origine du retour élastique : fibres élastiques + tension de surface alvéolaire.
- Réflexe d’Hering-Breuer : récepteurs à l’étirement pulmonaire → vague (X) → tronc cérébral → arrêt de l’inspiration → expiration passive.
- Expiration active = muscles abdominaux + intercostaux internes (effort, obstruction).
- Rapport I/E normal ≈ 1/1,5 à 1/2. Inversion (I/E > 1) = obstacle expiratoire (asthme, BPCO).
- À l’expiration : PA devient positive (~ +2 mmHg) → l’air sort.
❓ Questions fréquentes
Pourquoi l’expiration au repos ne consomme-t-elle pas d’énergie ?
Parce qu’elle est portée par le retour élastique du poumon et du thorax : les tissus étirés à l’inspiration reprennent spontanément leur forme, comme un ressort. Il suffit de relâcher les muscles inspiratoires : la mécanique fait le reste. À l’effort en revanche, il faut activement pousser l’air dehors pour maintenir un rythme respiratoire élevé.
Que se passerait-il sans réflexe d’Hering-Breuer ?
Les inspirations pourraient devenir excessivement profondes, jusqu’à la distension pulmonaire pathologique. Ce réflexe assure la rythmicité et limite chaque inspiration à un volume raisonnable. Il est particulièrement actif chez le nouveau-né, où il contribue à établir un rythme respiratoire stable dans les premiers jours de vie.
Pourquoi l’expiration est-elle prolongée dans l’asthme ?
Parce que la bronchoconstriction augmente la résistance des voies aériennes. La loi de Poiseuille (R ∝ 1/r⁴) prédit qu’une réduction du rayon bronchique multiplie considérablement la résistance. L’air met plus de temps à sortir, l’expiration se prolonge, et le rapport I/E s’inverse (l’inspiration devient plus courte que l’expiration).
Le nerf vague est-il uniquement afférent dans le réflexe d’Hering-Breuer ?
Dans cet arc réflexe, oui : ses fibres sensitives conduisent le signal des récepteurs à l’étirement vers le tronc cérébral. Mais le nerf vague est aussi porteur de fibres motrices (parasympathiques) qui vont vers les bronches et provoquent la bronchoconstriction. Il joue donc plusieurs rôles distincts dans la physiologie respiratoire.
🚀 Pour aller plus loin
Contenu pédagogique original — Réussir SVT. L’équipe Réussir SVT.