Le contrôle cérébral de l’expiration peut être décomposé en contrôle volontaire et contrôle involontaire. Pendant l’expiration volontaire, l’air est retenu dans les poumons et libéré à un rythme fixe. Parmi les exemples d’expiration volontaire, citons : chanter, parler, faire de l’exercice, jouer d’un instrument et l’hyperpnée volontaire. La respiration involontaire comprend la respiration métabolique et comportementale.
Editer l’expiration volontaire
La voie neurologique de l’expiration volontaire est complexe et n’est pas entièrement comprise. Cependant, quelques éléments de base sont connus. Le cortex moteur au sein du cortex cérébral du cerveau est connu pour contrôler la respiration volontaire, car le cortex moteur contrôle les mouvements musculaires volontaires. C’est ce qu’on appelle la voie corticospinale ou voie respiratoire ascendante. La trajectoire du signal électrique part du cortex moteur, passe à la moelle épinière, puis aux muscles respiratoires. Les neurones spinaux se connectent directement aux muscles respiratoires. Il a été démontré que l’initiation de la contraction et de la relaxation volontaires des muscles costaux internes et externes a lieu dans la partie supérieure du cortex moteur primaire. Le centre de contrôle du diaphragme est situé en arrière de l’emplacement du contrôle thoracique (dans la partie supérieure du cortex moteur primaire). Des études indiquent qu’il existe de nombreux autres sites dans le cerveau qui peuvent être associés à l’expiration volontaire. La partie inférieure du cortex moteur primaire peut être impliquée, spécifiquement, dans l’expiration contrôlée. Une activité a également été observée dans l’aire motrice supplémentaire et le cortex prémoteur pendant la respiration volontaire. Cela est très probablement dû à la concentration et à la préparation mentale du mouvement musculaire volontaire.
L’expiration volontaire est essentielle pour de nombreux types d’activités. La respiration phonique (génération de la parole) est un type d’expiration contrôlée qui est utilisé tous les jours. La génération de la parole dépend complètement de l’expiration, on peut le constater en essayant de parler tout en inspirant. En utilisant le flux d’air provenant des poumons, on peut contrôler la durée, l’amplitude et la hauteur du son. Lorsque l’air est expulsé, il passe par la glotte, ce qui provoque des vibrations et produit un son. Selon le mouvement de la glotte, la hauteur de la voix change et l’intensité de l’air à travers la glotte modifie le volume du son produit par la glotte.
Expiration involontaireModification
La respiration involontaire est contrôlée par des centres respiratoires situés dans le bulbe rachidien et le pons. Le centre respiratoire médullaire peut être subdivisé en deux parties, antérieure et postérieure. On les appelle respectivement les groupes respiratoires ventral et dorsal. Le groupe respiratoire pontin est constitué de deux parties : le centre pneumotaxique et le centre apneustique. Ces quatre centres sont situés dans le tronc cérébral et travaillent ensemble pour contrôler la respiration involontaire. Dans notre cas, le groupe respiratoire ventral (VRG) contrôle l’expiration involontaire.
La voie neurologique de la respiration involontaire est appelée voie bulbospinale. Elle est également désignée sous le nom de voie respiratoire descendante. » Cette voie descend le long de la colonne vertébrale ventrale latérale. La voie descendante pour l’inspiration autonome est située latéralement, et la voie pour l’expiration autonome est située ventralement. » L’inspiration autonome est contrôlée par le centre respiratoire pontin et les deux centres respiratoires médullaires. Dans notre cas, le VRG contrôle l’expiration autonome. Les signaux du VRG sont envoyés le long de la moelle épinière à plusieurs nerfs. Ces nerfs comprennent les intercostaux, les phréniques et les abdominaux. Ces nerfs mènent aux muscles spécifiques qu’ils contrôlent. La voie bulbospinale qui descend du VRG permet aux centres respiratoires de contrôler la relaxation musculaire, ce qui conduit à l’expiration.
Modification du bâillement
Le bâillement est considéré comme un mouvement gazeux non respiratoire. Un mouvement de gaz non respiratoire est un autre processus qui déplace l’air dans et hors des poumons qui n’incluent pas la respiration. Le bâillement est un réflexe qui tend à perturber le rythme normal de la respiration et on pense qu’il est également contagieux. La raison pour laquelle nous bâillons est inconnue, mais certains pensent que nous bâillons comme un moyen de réguler les niveaux d’O2 et de CO2 du corps. Des études réalisées dans un environnement contrôlé avec différents niveaux d’O2 et de CO2 ont réfuté cette hypothèse. Bien qu’il n’y ait pas d’explication concrète quant à la raison pour laquelle nous bâillons, d’autres pensent que nous expirons comme un mécanisme de refroidissement de notre cerveau. Des études menées sur des animaux ont étayé cette idée et il est possible que les humains y soient également liés. Ce que l’on sait, c’est que le bâillement permet de ventiler toutes les alvéoles des poumons.
Édition des récepteurs
Plusieurs groupes de récepteurs dans le corps régulent la respiration métabolique. Ces récepteurs signalent au centre respiratoire de déclencher l’inspiration ou l’expiration. Les chimiorécepteurs périphériques sont situés dans l’aorte et les artères carotides. Ils réagissent aux variations des taux sanguins d’oxygène, de dioxyde de carbone et de H+ en envoyant un signal au pons et à la médulla. Les récepteurs d’irritation et d’étirement dans les poumons peuvent directement provoquer l’expiration. Tous deux détectent les particules étrangères et favorisent la toux spontanée. Ils sont également appelés mécanorécepteurs car ils reconnaissent les changements physiques et non les changements chimiques. Les chimiorécepteurs centraux de la moelle reconnaissent également les variations chimiques de H+. Plus précisément, ils surveillent le changement de pH au sein du liquide interstitiel médullaire et du liquide céphalo-rachidien.