D’un point de vue physiologique, le système respiratoire a pour fonction primaire de permettre les échanges gazeux. Chez les êtres vivants, celui-ci fournit l’oxygène et rejette le gaz carbonique. Par ailleurs, le système respiratoire intervient dans le mé- canisme phonatoire. Ce dernier, comparé à une « soufflerie », reste primordial dans la production de la parole car il fournit l’air nécessaire à la vibration des plis vocaux. La voix représente en effet une expiration sonorisée (Draper & al. 1959, Draper & al. 1960, Cornut 1959, Cornut 1983, Hixon 1973, Hixon 1976, Le Huche & Allali 1991, Ormezzano 2000, Mcfarland 2006).
Le thorax, qui représente la partie supérieure du tronc et qui est principalement constitué d’une armature osseuse, la cage thoracique, contient les organes principaux à cette phase respiratoire : les poumons. De nombreux muscles du thorax et de l’abdo- men interviennent dans le processus respiratoire.
1.2.1
Les mécanismes respiratoires
Le cycle respiratoire est automatique et vital. Ces cycles restent sensibles à l’acti- vité du corps humain. Ainsi, nous sommes capables d’adapter nos efforts respiratoires aux diverses situations. Par exemple, l’effort physique requiert un apport d’oxygène plus important, ce qui entraîne une accélération du rythme respiratoire. L’acte de res- piration s’effectue en deux mouvements : une inspiration pour laquelle la pression à l’intérieur des poumons doit être plus faible que la pression atmosphérique et une ex- piration pour laquelle la pression dans les poumons doit être supérieure à la pression extérieure.
Le mouvement d’inspiration se caractérise principalement par une augmentation majeure de la cage thoracique associée à une dilatation des poumons qui se remplissent d’air. L’air pénètre par le nez et/ou la bouche, descend dans le larynx, rejoint la trachée puis s’engouffre dans les deux bronches qui se subdivisent en bronchioles contenant les alvéoles pulmonaires.
Lors du mouvement d’expiration, le parcours est inversé. L’air quitte les poumons par les bronches et la trachée. Il rencontre alors un obstacle, les plis vocaux qui vont en- trer en vibration sous l’effet de la pression, dans le cadre d’une phonation. Lors d’une phase expiratoire simple, la glotte reste ouverte et l’air peut continuer de s’échapper à travers le conduit vocal.
De manière générale, les volumes d’air mobilisés pour la ventilation quotidienne représentent, chez un adulte, 20000 litres d’air inspiré et expiré. Aussi, la respiration se décompose en plusieurs phases qui mobilisent des volumes d’air variables selon les besoins vitaux, l’état physiologique ou la situation dans laquelle évolue l’individu. Les différents volumes d’air utilisés se décomposent de la manière suivante :
. La respiration de repos représente 0,4 à 0,7 litres d’air, c’est le volume courant (VC)
. L’inspiration forcée qui, mobilise 1,5 à 2,5 litres d’air, s’effectue lors d’une pro- longation d’un mouvement inspiratoire. Les poumons se remplissent totalement, c’est le volume de réserve inspiratoire (VRI)
. L’expiration forcée se traduit par une prolongation d’une expiration normale. En cas de nécéssité, nous pouvons vider complètement nos poumons lors d’une expiration complète de 1 à 2 litres environ, c’est le volume de réserve expiratoire (VRE).
. A la fin d’une expiration forcée, nos poumons ne se vident jamais complètement. Ils contiennent toujours une quantité d’air qui ne peut pas être expulsé, soit 1,2 litre environ, c’est l’air résiduel (AR)
. On appelle capacité résiduelle fonctionnelle (CRF) la somme du V RE + AR . Finalement, la capacité vitale (CV) est la somme de l’ensemble des volumes
d’air intervenant dans la respiration, soit : CV = V C + V RI + V RE (Draper & al. 1959, Draper & al. 1960, Cornut 1983, Léothaud 1994, Hans 2003).
1.2.2
Les muscles respiratoires
1.2.2.1 Muscles de l’inspiration
Le muscle qui représente la principale force inspiratoire est le diaphragme. Placé entre le thorax et l’abdomen, le diaphragme est un muscle en forme de dôme. Lors d’une contraction, le diaphragme s’abaisse et va appuyer sur les viscères, ce qui va permettre l’augmentation de la cage thoracique. La dilatation des côtes est également provoquée par l’association des contractions des muscles intercostaux externes (cf. figure 1.2).
Figure 1.2 – Vues antérieure et latérale des muscles intercos- taux internes et externes (où M= muscles, d’après www.univ- brest.fr/S_Commun/Biblio/ANATOMIE/Web_anat/Thorax/Paroi/Orifice_Super.htm).
D’un point de vue anatomique, les muscles intercostaux externes sont tendus entre le bord inférieur des côtes supérieures et la face supérieure des côtes inférieures. Ceux- ci occupent tout l’espace intercostal depuis le rachis jusqu’au sternum. Ces muscles
1.2. Le syst`eme respiratoire 13
sont fibreux entre les cartilages costaux. Ces fibres sont obliques vers le bas, l’avant et l’intérieur. Ils sont doublés, à leur face profonde, par la membrane intercostale externe.
1.2.2.2 Muscles de l’expiration
Outre les muscles intercostaux internes1 (cf. figure 1.2), qui participent à la fer-
meture costale, les muscles abdominaux jouent un rôle important dans cette phase respiratoire. Ces muscles, en se contractant, abaissent les côtes et rétrécissent la cein- ture abdominale, provoquant la fermeture thoracique (Draper & al 1959, Lebrun 1966, Le Huche & Allali 1991). Leur action est donc antagoniste à celle du diaphragme. La figure 1.3 résume l’action des muscles respiratoires durant les phases d’inspiration et d’expiration.
Figure 1.3 – Action des muscles respiratoires durant les phases (a) d’inspiration et (b) d’expiration (d’après www.paramed-prepa.com).
1.2.3
Respiration et phonation
Dans un acte de respiration calme, le rythme des cycles d’inspiration et d’expira- tion semble régulier. La durée des deux temps respiratoires est relativement compa- rable, bien que le temps d’expiration soit légèrement allongé.
Lors de la phonation, le rythme respiratoire est volontairement modifié. L’inspira- tion se raccourcit, devient plus intense et prend le sens « d’un élan du geste phonatoire » tandis que l’expiration s’allonge et devient « souffle phonatoire ». La voix résulte donc d’une expiration sonorisée. Les volumes d’air mobilisés s’accroissent également par rapport au « volume courant » lors d’une phase de respiration calme. Le locuteur va alors mobiliser 60 à 80% de sa capacité vitale.
En outre, l’obstacle de l’air au niveau du larynx et plus spécifiquement des plis vo- caux va élever la pression sous-glottique (PSG). Les muscles respiratoires vont devoir
1. Les muscles intercostaux internes sont tendus entre la lèvre externe des côtes supérieures et la face supérieure des côtes inférieures.
s’adapter pour participer à cette augmentation de la PSG et surtout pour maintenir la vibration. De manière schématique, nous relevons trois types d’activités musculaires durant la phonation. Premièrement, les muscles inspiratoires doivent se contracter plus longtemps pour ralentir le processus de fermeture de la cage thoracique. Deuxième- ment, à mesure que l’air pulmonaire décroît, les muscles inspiratoires se relâchent. La pression doit se maintenir par l’action des muscles expiratoires qui prennent le relai. L’action des muscles expiratoires permet d’obtenir des mouvements expiratoires plus rapides, plus amples et prolongés. Finalement, à la fin de l’émission sonore et lorsque la pression de relaxation devient négative, l’intervention des muscles abdominaux de- vient importante.