Grâce à la respiration, l'inhalation et l'expiration, le système respiratoire facilite les échanges gazeux entre l'air et le sang, et entre le sang et les cellules de l'organisme. Le système respiratoire nous permet également de sentir les odeurs et de créer des sons. Voici les cinq fonctions principales du système respiratoire.
Lors de la ventilation pulmonaire, l'air est inhalé par les cavités nasale et buccale (le nez et la bouche). Il s'achemine dans le pharynx, le larynx et la trachée avant d'atteindre les poumons. L'air est ensuite expiré, reprenant le même chemin en sens inverse. Des modifications en termes de volume et de pression de l'air dans les poumons déclenchent la ventilation pulmonaire. Lors d'une inspiration normale, le diaphragme et les muscles intercostaux externes se contractent, et la cage thoracique s'élève. Lorsque le volume des poumons augmente, la pression de l'air baisse et l'air s'engouffre. Lors d'une expiration normale, les muscles se relâchent. La taille des poumons rétrécit, la pression de l'air augmente et l'air est expulsé.
Au sein des poumons, l'oxygène est échangé contre du dioxyde de carbone, un déchet, au cours d'un processus portant le nom de respiration externe. Ce processus a lieu dans des centaines de millions de sacs microscopiques : les alvéoles. L'oxygène provenant de l'air inspiré se diffuse des alvéoles vers les capillaires pulmonaires les entourant. Il se lie aux molécules d'hémoglobine se trouvant dans les globules rouges, et est pompé dans la circulation sanguine. Pendant ce temps, le dioxyde de carbone issu du sang dépourvu d'oxygène se diffuse des capillaires aux alvéoles ; il est expulsé lors de l'expiration.
La circulation sanguine apporte l'oxygène aux cellules et élimine le dioxyde de carbone, un déchet, grâce à la respiration interne. Au cours de ce processus, les globules rouges transportent l'oxygène absorbé depuis les poumons dans tout le corps grâce au système vasculaire. Lorsque le sang oxygéné atteint les étroits capillaires, les globules rouges libèrent l'oxygène, qui se diffuse alors dans les tissus du corps par les parois des capillaires. Pendant ce temps, le dioxyde de carbone se diffuse depuis les tissus vers les globules rouges et le plasma. Le sang dépourvu d'oxygène réachemine le dioxyde de carbone vers les poumons afin que celui-ci soit expulsé.
La phonation correspond à la création de sons grâce à des structures du tractus respiratoire supérieur. Lors de l'expiration, l'air passe des poumons vers le larynx. Lorsque nous parlons, les muscles du larynx font bouger les cartilages aryténoïdes. Ces cartilages aryténoïdes rapprochent les cordes vocales (ou plis vocaux). Lorsque les cordes sont proches l'une de l'autre, l'air qui les traverse les fait vibrer, créant ainsi des sons. Une tension plus importante au niveau des cordes vocales génère des vibrations plus rapides, et donc des sons plus aigus. Une tension plus faible crée des vibration plus lentes, et des sons plus graves.
Le processus d'olfaction débute avec les fibres olfactives qui tapissent les cavités nasales présentes à l'intérieur du nez. Alors que l'air pénètre dans ces cavités, certaines substances chimiques de l'air se lient à des récepteurs du système nerveux présents sur les cils, et les activent. Ce stimulus envoie un signal au cerveau : les neurones reçoivent le signal émis par les cavités nasales grâce à des orifices présents dans l'os ethmoïde, puis l'envoient aux bulbes olfactifs. Le signal s'achemine ensuite des bulbes olfactifs, le long du nerf crânial I, vers l'aire olfactive du cortex cérébral.
