Les Oiseaux possèdent un système respiratoire vraiment extraordinaire !

En complément des poumons, les Oiseaux possèdent des sacs aériens, qui n’ont pas une fonction directe sur les échanges gazeux, mais qui interviennent comme des soufflets en maintenant un flux d’air unidirectionnel et constant dans les poumons. Que l’Oiseau inspire OU expire, il y a toujours de l’air non-vicié qui traverse les poumons. Seuls certains sacs se remplissent tandis que d’autres se vident. De plus, les échanges gazeux ne s’effectuent pas comme chez les Mammifères, dans des alvéoles, qui sont des culs-de-sac, mais dans des parabronches, sortes de micro-tubes où l’air circule de manière unidirectionnelle. Concrètement, à chaque inspiration ET à chaque expiration, il y a un renouvellement total de toute la masse d’air contenu dans les poumons. Il n’y a pas d’espace mort, pas de volume résiduel d’air.

Déplacement de l'air dans le système respiratoire des Oiseaux : deux cycles respiratoires sont nécessaires pour que l'air inspiré soit expiré. On visualise en ROUGE sur le schéma le trajet de l'air inhalé au cours de la première inspiration, pendant toute la durée des deux cycles respiratoires. Le déplacement de l'air est toujours unidirectionnel grâce à la présence de valves (clapets anti-retour).   L'oiseau inspire : tous les sacs aériens se gonflent. Les sacs postérieurs s'emplissent d'air pur en provenance de l'extérieur; les sacs antérieurs s'emplissent d'air vicié en provenance des parabronches. Grâce à un système de shunts, de clapets anti-retour et d'effets Venturi"Effet Venturi, du nom du physicien italien du XVIIIème siècle Giovanni Battista Venturi : Dans un écoulement canalisé, lorsque le débit reste constant et que la section mouillée diminue, la vitesse augmente tandis que la pression diminue (principe des trompes à eau)." (schéma), de l'air pur entre dans une partie des parabronches sans passer par les sacs postérieurs.   L'oiseau expire : tous les sacs aériens se dégonflent. Les sacs postérieurs vident l'air pur dans les parabronches; les sacs antérieurs vident l'air vicié vers l'extérieur. Grâce à un système de shunts, de clapets anti-retour et d'effets Venturi"Effet Venturi, du nom du physicien italien du XVIIIème siècle Giovanni Battista Venturi : Dans un écoulement canalisé, lorsque le débit reste constant et que la section mouillée diminue, la vitesse augmente tandis que la pression diminue (principe des trompes à eau)." (schéma), de l'air vicié sort directement à l'extérieur sans passer par les sacs postérieurs.

En outre, le système tubulaire des parabronches autorise une surface d’échange pratiquement dix fois supérieure à celle observée chez les Mammifères de tailles comparables (1). La paroi de ces parabronches est parsemée de très nombreux petits orifices qui conduisent l’air dans un réseau de canalicules d’un diamètre compris entre 3 et 10 µ, appelées "capillaires aériens". Ces "capillaires aériens" sont entrelacés avec un réseau de capillaires sanguins, dans une disposition dite à "courants croisés". C’est à dire que l’air, dans les "capillaires aériens" et le sang, dans les capillaires sanguins, circulent dans des sens opposés. Cette circulation à contre courant, qu’on retrouve aussi dans les branchies des Poissons, améliore sensiblement l’extraction du dioxygène (2).

Et comme si ce n’était déjà pas assez suffisant, l’épaisseur de la barrière de diffusion est comprise entre 0,1 et 0,2 µ chez les Oiseaux, c’est à dire 10 à 25 fois moins que chez les Mammifères (1 à 5 µ) (1) !

La grande surface d’échange que permet le système tubulaire des parabronches, le système à "courants croisés" et la faible épaisseur de la barrière de diffusion assurent un rendement extraordinaire des échanges gazeux. Les concentrations pulmonaires de dioxygène sont ainsi beaucoup plus élevées chez les Oiseaux que chez les Mammifères. Les Oiseaux sont donc parfaitement adaptés à fournir un effort intense et soutenu comme l’exige le vol.

   N°1 GILLES Raymond et coll (2006)
« Physiologie animale »
Éditions De Boeck Université (pages 203 et 204)