Les branchies : des organes respiratoires

Les branchies : des organes respiratoires
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Les branchies : des évaginations pharyngiennes repliées

Figure 1. Anatomie du Gardon en vue ventrale

Figure 1. Anatomie du Gardon en vue ventrale

Les branchies sont des évaginations de la paroi du pharynx. Il s'agit d'organes pairs situés au niveau de la tête, de part et d’autre du pharynx. Chaque groupe est recouvert d’un opercule délimitant une cavité branchiale. Chaque cavité branchiale abrite quatre arcs branchiaux.

Figure 2. Arc branchial de Gardon isolé en vue latérale

Figure 2. Arc branchial de Gardon isolé en vue latérale

Chaque arc branchial soutient de multiples paires de lames branchiales, libres sur leur longueur.

Figure 3. Cavité branchiale de tête de Perche en coupe transversale (Collection de l'ENS de Lyon)

Figure 3. Cavité branchiale de tête de Perche en coupe transversale (Collection de l'ENS de Lyon)

Figure 4. Lame et lamelles branchiales de Truitelle en coupe transversale (Collection de l'ENS de Lyon)

Figure 4. Lame et lamelles branchiales de Truitelle en coupe transversale (Collection de l'ENS de Lyon)

Les lames branchiales portent de nombreuses lamelles branchiales perpendiculaires à leur surface.

Les échanges gazeux sont réalisés au niveau des lamelles branchiales dont l’épithélium est simple et pavimenteux. Son épaisseur est faible. Les branchies présentent une surface d’échange très étendue pour un volume relativement réduit.

Les branchies sont vascularisées par des artères branchiales afférentes et efférentes. L’eau circule dans le sens inverse du sang.

Les branchies : des échanges gazeux respiratoires par diffusion

Les échanges de gaz respiratoires concernent de petites molécules gazeuses : le dioxygène O₂ et le dioxyde de carbone CO₂. Le dioxygène dissous dans l'eau du milieu extérieur traverse les cellules épithéliales des lamelles branchiales et enrichit le sang. Le dioxyde de carbone présent dans le sang est de même rejeté dans le milieu extérieur.

Du fait de leur petite taille et de l’absence de charge, ces molécules sont capables de traverser la bicouche phospholipidique des cellules épithéliales par diffusion simple. Ce type de transfert est passif. En d’autres termes, il s’effectue sans consommation d’énergie. La diffusion simple ne nécessite pas de transporteurs, de canaux ou encore de vésicules. Elle s’effectue toujours suivant le gradient de pression partielle, c'est-à-dire du milieu de pression partielle élevée vers le milieu de pression partielle faible jusqu’à équilibre des pressions partielles dans les deux milieux.

La diffusion simple est décrite par la loi de Fick :

Flux du gaz = constante de diffusion x différence de pression partielle x surface de l'échangeur x épaisseur de l’échangeur^-1

Cette loi met en évidence que le flux de gaz respiratoire est proportionnel à la différence de pression partielle du gaz entre le milieu intérieur et le milieu extérieur et à l'aire de la surface de diffusion. Il est également inversement proportionnel à l’épaisseur de la surface de diffusion. L'échangeur est représenté par l'épithélium des lamelles branchiales.

La surface d’échange de l’appareil branchial a une étendue moyenne de 1 à 10 cm² par gramme d’animal.

L’épithélium branchial simple et pavimenteux a une épaisseur d'environ 2 μm.

La différence de pression partielle entre l’eau et le sang le long des lamelles est assurée par le renouvellement de l'eau au contact de la surface d'échanges, appelée ventilation. La circulation à contre-courant des milieux extérieur et intérieur est à l'origine du maintien de la différence de pression partielle sur toute la longueur des lamelles branchiales.

La fonction principale des branchies correspond aux échanges de gaz respiratoires. Les branchies possèdent d'autres fonctions, osmorégulatrice et excrétrice.