Cours 2 : La fonction respiratoire: ventilation, échanges et transport des gaz et régulation Flashcards
Terminologie : Quantité d’air inhalé ou expiré au cours d’une respiration calme, relaxée
Volume courant (Vt)
Terminologie : Quantité d’air pouvant être inspirée avec un effort maximal en sus d’une inspiration courante
Volume de réserve inspiratoire (VRI)
Terminologie : Quantité d’air pouvant être expirée avec un effort maximal en sus d’une expiration courante
Volume de réserve expiratoire (VRE)
Terminologie : Quantité d’air restant dans les poumons après une expiration maximale; maintient des alvéoles ouverts entre les respirations et se mélange avec l’air frais à la respiration suivante
Volume résiduel (VR)
Terminologie : Capacité d’air pouvant être expirée avec un effort maximal après une inspiration maximale (VRE + Vt + VRI); utilisée pour vérifier la force des muscles thoracique et la fonction pulmonaire
Capacité vitale (CV)
Terminologie : Quantité maximale d’air pouvant être inspirée après une expiration courante normale (Vt + VRI)
Capacité inspiratoire (CI)
Terminologie : Quantité d’air restant dans les poumons après une expiration courante normale (VR + VRE)
Capacité résiduelle fonctionnelle (CRF)
Terminologie : Quantité maximale d’air que les poumons peuvent contenir (VR + CV)
Capacité pulmonaire totale (CPT)
Terminologie : Volume d’air mobilisé au cours de la 1ere seconde d’une expiration forcée faisant suite à l’inspiration forcée
Quelle est cette valeur?
Volume expiratoire maximal seconde (VEMS)
environ 3.5L
Qu’est-ce que le coefficient de Tiffeneau?
Reflète le degré d’obstruction des bronches
Terminologie : Volume d’air mobilisé en 1 minute par une respiration calme
Ventilation pulmonaire de repos
Quelle est la valeur de la ventilation pulmonaire de repos? Et celle de la ventilation maximale minute ?
Ventilation pulmonaire repos : 6-8L/min
Ventilation maximale minute : 120-160L/min (20x la valeur de repos)
Terminologie : Volume de gaz inspiré qui atteint effectivement les alvéoles par minutes
Ventilation alvéolaireE
Terminologie : Zone de conduction qui ne participe pas aux échanges
Espace mort anatomique
Quelle est la formule de la ventilation pulmonaire de repos?
Fréquence respiratoire (FR) X Volume courant (Vt)
Quelle est la valeur du volume de l’espace mort anatomique?
Environ 150mL
Quelle est la formule de la ventilation alvéolaire?
FR x (Vt-VEMA)
Quelle valeur est la plus grande, La ventilation pulmonaire ou la ventilation alvéolaire?
Ventilation pulmonaire
Nommer les 3 facteurs qui influencent la ventilation alvéolaire
- Fréquence respiratoire
- Capacité résiduelle fonctionnelle (CRF)
- Répartition de l’air inspiré
Comment la fréquence respiratoire influence la ventilation alvéolaire?
Plus la fréquence respiratoire augmente, plus le volume courant diminue donc moins la ventilation alvéolaire est efficace
Comment la capacité résiduelle fonctionnelle influence la ventilation alvéolaire?
Comme c’est le volume dans lequel va se diluer la ventilation alvéolaire, plus la CRF est grande, moins la ventilation alvéolaire est efficace
À chaque inspiration, on renouvelle quelle fraction ou pourcentage d’air alvéolaire?
1/8 ou 12% de l’air alvéolaire
Terminologie : Volume d’air qui ne participe pas aux échanges
Espace mort physiologique
Quelle est la différence entre l’espace mort anatomique et l’espace mort physiologique?
L’espace mort physiologique est l’espace mort anatomique + l’espace mort alvéolaire
Terminologie : Volume d’air contenu dans les alvéoles non vascularisées
Espace mort alvéolaire
Comment la répartition de l’air inspiré influence la ventilation alvéolaire?
Car même chez un sujet sain, il y a une partie de l’air inspiré où les alvéoles ne participent pas aux échanges
Terminologie : Transfert des gaz de l’alvéole pulmonaire aux capillaires pulmonaires, et vice-versa
Échanges gazeux alvéolo-capillaires
Terminologie : Comparaison air inspiré / air expiré
Versant ventilatoire
Quel est le versant ventilatoire du O2, CO2 et du N2?
O2 : air inspiré 21%-> air expiré 15-16% (-4%)
CO2 : air inspiré 0-0.04% -> air expiré 4% (+4%)
N2 : air inspiré 79%-> air expiré 79%
Terminologie : Comparaison du sang veineux mêlé / sang artériel (concentration du gaz en ml/100ml de sang)
Versant circulatoire
Quel est le versant circulatoire du O2, CO2 et N2?
O2 : Cv 15ml -> Ca 20ml (+5ml)
CO2 : Cv 54ml -> Ca 49ml (-5ml)
N2 : Cv 1ml -> Ca 1ml
Est-ce que la pression est plus basse ou plus haute à Calgary? Quelle incidence est-ce que ça a?
La pression atmosphérique est plus haute à Calgary, donc la pression partielle en O2 est plus haute dans cette ville
Terminologie : Pression qu’exercerait un gaz dans un mélange gazeux s’il occupait à lui seul le volume du mélange
Pression partielle
Quelle est la pression partielle en O2?
160mmHg
Mécanisme des échanges : Transfert de gaz par _________ se fait en fonction d’un ___________ de part et d’autre de la ________
Diffusion passive
Gradient de pression
Membrane alvéolo-capillaire
Le passage des gaz se fait dans quel sens? (basse pression vs haute pression)
zone de haute pression vers zone de basse pression
La capacité de diffusion alvéolo-capillaire dépend de quelle 4 caractéristiques?
- La solubilité du gaz
- Le poids moléculaire du gaz
- La surface de la membrane
- L’épaisseur de la membrane
Qu’est-ce qu’il y a à comprendre avec la formule de la capacité de diffusion alvéolo-capillaire?
La solubilité du gaz et la surface de la membrane sont proportionnelle à la capacité de diffusion alors que le poids moléculaire du gaz et l’épaisseur de la membrane sont inversement proportionnelle à la capacité de diffusion
Qu’est-ce qui rend la capacité de diffusion alvéolo-capillaire favorable?
Membrane alvéolo-capillaire peu épaisse et surface d’échange alvéolaire importante
Selon les conditions suivantes, comment varie Po2 alvéolaire et Pco2 alvéolaire?
1. Respiration d’air avec faible Po2
2. Aug. ventilation alvéolaire et métabolisme inchangé
3. Dim. ventilation alvéolaire et métabolisme inchangé
4. Aug. métabolisme et ventilation alvéolaire inchangée
5. Dim. métabolisme et ventilation inchangée
6. Aug. proportionnelles du métabolisme et de la ventilation alvéolaire
- Po2 : abaissée - Pco2 : Pas de modification
- Po2 : augmentée - Pco2 : abaissée
- Po2 : abaissée - Pco2 : augmentée
- Po2 : abaissée - Pco2 : augmentée
- Po2 : augmentée - Pco2 : abaissée
- Po2 et Pco2 : pas de modification
Terminologie : Se caractérise par une augmentation du rapport de la production de CO2 sur la ventilation alvéolaire
Hypoventilation
Comment on peut dire qu’un sujet hypoventile?
Sa Pco2 s’élève au-dessus de sa valeur normale de 40mmHg
Terminologie : Se caractérise par une baisse du rapport de la production de CO2 sur la ventilation alvéolaire
Hyperventilation
Comment on peut dire qu’un sujet hyperventile?
Sa Pco2 devient inférieure à sa valeur normale de 40 mmHg
Pour les sujet sain, les gaz rapidement ou lentement et l’écoulement de sang dans les capillaires est rapide ou lent? Combien de temps pour les érythrocytes de passer à travers les capillaires pulmonaires et combien de temps pour avoir l’équilibre entre les Po2?
Les gaz diffusent rapidement et l’écoulement de sang est lent. L’érythrocyte prends 0,75sec et l’équilibre entre les Po2 prend 0.25sec
Quelle sera les conséquences en chaine de la baisse du débit aérien dans une région pulmonaire->2->3->4-> Dérivation du débit sanguin et du débit d’air à distance de zones pathologiques locales vers des régions saines du poumon
- Diminution Po2 dans le sang pulmonaire
- Vasoconstriction des vaisseaux pulmonaires
- Baisse du débit sanguin
Quelle sera les conséquences en chaine de la baisse du débit sanguin dans une région pulmonaire->2->3->4-> Dérivation du débit sanguin et du débit d’air à distance de zones pathologiques locales vers des régions saines du poumon
- Diminution Pco2 dans les alvéoles
- Bronchoconstriction
- Baisse du débit aérien
Le transport des gaz par le sang ce fait sous 2 formes, lesquelles?
La forme dissoute et la forme combinée
Quelle forme de transport intermédiaire est obligatoire pour passage alvéole à hémoglobine à cellule?
La forme de transport dissoute
Pour le transport des gaz par la forme dissoute, la quantité de gaz dissout sera en fonction de quel facteur?
Plus la pression partielle du gaz est importante, plus la quantité de gaz dissous sera importante (proportionnelle)
Quelle valeur de o2 dissous se retrouve dans le sang artériel et dans le sang veineux mêlé?
0.3ml O2/100ml sang artériel
0.12ml O2/100ml sang veineux mêlé
Combien de molécules d’o2 peut fixer 1 molécule d’hémoglobine?
4 molécules d’o2
Terminologie : Quantité maximale d’o2 en ml que peut fixer 1g d’hémoglobine
Pouvoir oxyphorique de l’hémoglobine
Dans les conditions normales, quelle est le pouvoir oxyphorique de l’hémoglobine?
environ 1.39ml d’o2 par g d’hémoglobine
Terminologie : Quantité maximale d’O2 en ml que peut transporter l’hémoglobine contenue dans 100ml de sang
Capacité de transport en O2 de l’hémoglobine
Dans les conditions normales, quelle est la capacité de transport en O2 de l’hémoglobine?
19.7ml d’o2/100ml de sang
Terminologie : Rapport de la quantité d’o2 réellement fixée à l’hémoglobine sur la capacité de transport en O2 de l’hémoglobine
Saturation de l’hémoglobine en o2
Expliquer comment la pression partielle en O2 fait varier le transport de l’o2
À des Po2 élevées, l’affinité de l’hémoglobine augmente donc l’hémoglobine capte l’o2 (dans les poumons)
À des Po2 basses, l’affinité de l’hémoglobine diminue donc l’hémoglobine libère l’o2 (dans les tissus)
Expliquer comment la pression partielle en co2, le pH et la température fait varier le transport de l’o2
Lorsque Pco2 augmente, le pH diminue ou la température augmente, l’affinité de l’hémoglobine pour l’o2 va diminuer (donc le sang transporte moins d”o2)
Pour une même Po2, est-ce le sang veineux ou le sang artériel qui transporte le plus d’o2?
Le sang artériel transporte plus d’o2
Quelle information important peut-on voir sur le courbe de dissociation de l’oxyhémoglobine
L’hémoglobine est presque complètement saturé à 70mmHg, accroissement subséquent a peu d’effet sur la saturation
Nommer 2 importances du plateau de la courbe de dissociation de l’oxyhémoglobine
- Excellent facteur de sécurité, la saturation de l’hémoglobine reste pratiquement normale alors que la fonction pulmonaire peut être significativement perturbée
- Chez les sujets sains au niveau de la mer, augmenter la Po2 alvéolaire (par hyperventilation ou en respirant l’oxygène à 100%), ça n’ajoute que très peu d’oxygène au sang, car l’hémoglobine est presque deja saturé a 100mmHg.
Expliquer l’effet de 1. L’acidité, 2. La température et 3. La concentration de DPG (dérivé de sucre) sur la courbe de dissociation de l’oxyhémoglobine
- Le co2 et H+ agissent en se combinant avec la portion globine de l’hémoglobine et en modifiant la conformation de la molécule
- L’élévation de la température diminue l’affinité de l’Hb pour l’o2 en modifiant sa configuration moléculaire
- Pour l’exercices en altitude, il y a augmentation de DPG et la courbe de dissociation est décalée vers la droite donc O2 est cédé plus facilement aux tissus actifs
Est-ce que l’affinité de l’hémoglobine pour d’o2 augmente ou diminue au niveau des tissus et au niveau des poumons et pourquoi?
Tissus : l’affinité diminue et le sang artériel cède son o2, car la Pco2 augmente, le pH diminue et la température augmente
Poumons : l’affinité augmente et le sang veineux capte de l’o2, car la Pco2 diminue, le pH augmente et la température diminue
Nommer une conséquence sur le transport des gaz de l’augmentation de 2-3-DPG et 2 situations où on en produit plus
Le 2-3-DPG vont se fixer sur l’hémoglobine et donc diminuer l’affinité avec l’o2
Les diabétiques et l’altitude sont 2 causes d’une plus grande production de 2-3-DPG
Nommer les 4 facteurs influençant le transport de l’o2
1.Po2
2. Pco2, pH, température
3. 2-3-DPG
4. Oxyde de carbone
Expliquer comment l’oxyde de carbone est un facteur influençant le transport des gaz et nommer les 2 rôles néfastes
Le CO a une affinité très importante pour l’hémoglobine (plus grande que l’o2)
1. L’oxyde de carbone empêche la fixation de l’o2 sur l’hémoglobine (prend sa place)
2. paradoxalement, augmente l’affinité de l’o2 pour l’hémoglobine, mais au niveau des tissus l’o2 est cédé moins facilement (inverse de l’effet bohr)
Quelle est l’aspect quantitatif et l’aspect fonctionnel de la forme dissoute pour le transport de l’O2?
Quantitatif : environ 1,5%
Fonctionnel : Rôle capital (car la forme intermédiaire est obligatoire
Quelle est l’aspect quantitatif et l’aspect fonctionnel de la forme dissoute pour le transport de l’CO2?
Quantitatif : environ 5%
Fonctionnel : Rôle capital (car la forme intermédiaire est obligatoire
Combien y a t-il de ml de CO2 dissout par 100ml de sang veineux et par 100ml de sang artériel?
3.5ml de CO2 dissout /100ml sang veineux
3ml de CO2 dissout /100ml sang artériel
Quelles sont les 2 formes de transport pour le CO2?
Forme dissoute et forme combinée (comme l’o2)
La forme combinée de Co2 représente quel %?
95%
Décrire le processus de chacune des formes combinées du CO2 et quelle sera le résultat de chacun des processus
Forme bicarbonates (combinaison à de l’ea)
->Dans plasma : Protéinates de Na
->Dans globules rouges : Protéinates de K
Forme composés carbaminés (combinaison à protéines)
->Dans plasma : Protéines plasmatiques
->Dans globules rouges : Hémoglobines
Terminologie : Échanges transmembranaire contre le gradient de concentration de Cl- pour maintenir l’équilibre acido-basique
Effet hamburger
Nommer les 3 facteurs du transport du CO2
- Pco2
- Po2, pH et température
- Hémoglobine et protéines plasmatiques : qte Co2 fixée dépend de leur concentration
Terminologie : Pour une même Pco2, le sang veineux transporte plus de CO2 que le sang artériel
Effet haldane
Si dans le sang, la Po2 augmente, le pH augmente et la température diminue, le sang transporte plus ou moins de CO2?
Moins
Expliquer l’action du gradient de pression au niveau des poumons et au niveau des tissus
Poumons : PCO2 des alvéoles est plus faible donc le sang veineux cède son co2
Tissus : PCO2 des tissus est plus élevé donc le sang artériel capte du co2
Terminologie : Transfert par diffusion passive en fonction d’un gradient de concentration selon les caractéristiques du gaz et la surface d’échange (nb de capillaires et épaisseur membrane alvéolo-capillaire)
Échanges gazeux hémato-tissulaires
Terminologie : Réactions sensibles à la (H+) du liquide où elles se déroulent (et donc du pH)
Équilibre acido-basique
Une augmentation des ions H+ à quelle conséquence sur le pH?
Une diminution du pH (et inversement)
Quelle est la valeur du pH sanguin d’un sujet sain? Et quelle gamme de pH est compatible avec la vie?
sujet sain : 7.4
gamme compatible avec la vie : 7 à 7.8
Quelle terme donne-t-on a un pH de moins de 7.4? Et de plus de 7.4?
-7.4 : Acidose
+7.4 : Alcalose
Si les réponses de l’organisme n’avaient pas lieu pour éviter la variation du pH, que se passerait-il au pH?
La production quotidienne d’ions H+ devrait faire diminuer le pH
Nommer les 3 systèmes de réponse de l’organismes pour éviter les variations de pH et combien de temps prends à agir chacun d’eux
- Système tampons du sang (moins d’une seconde)
- Action des poumons (quelques secondes)
- Action des reins (quelques minutes à quelques heures)
Nommer les 3 molécules qui entre en jeu dans le système tampon du sang
1.Bicarbonates
2. Hémoglobine
3. Protéines
Expliquer comment le système tampons du sang réagis lorsque 1. il y a augmentation des H+ et 2. il y a diminution des H+
Augmentation : combinaison H+ avec tampon
Diminution : dissociation du complexe H-Tampon et libérations des ions H+
IMPORTANT : tampons=réaction réversible
Expliquer l’action des poumons dans la régulation du pH sanguin
Situation normale : respiration élimine la même quantité de CO2 que celle formée
Si acidose (diminution pH) : il y aura liaison de H+ avec bicarbonate et production de CO2, donc augmentation de la ventilation
Si Alcalose (augmentation du pH) : il y aura consommation de CO2 pour production de bicarbonate et H+, donc diminution de la ventilation
Expliquer l’action des reins dans la régulation du pH sanguin
Si acidose (diminution de pH) : Rein élimine ions H+ sous forme de NH4+ (car lié a NH3)
Si alcalose : (augmentation du pH) : Rein élimine ions HCO3- (bicarbonate)
Nommer les 5 intervenants de la commande nerveuse qui régule la ventilation pulmonaire
- Récepteurs = information
- Voies afférentes = nerfs sensitifs
- Centres nerveux = centres respiratoires
- Voies efférentes = nerfs moteurs respiratoires
- Effecteurs = muscles respiratoires
Nommer les 3 centres respiratoires (3 groupes de neurones ayant 1 même fonction)
- Centre pneumotaxique
- Centre apneustique
- Centres bulbaires (centre inspiratoire et centre expiratoire)
Terminologie :
-Situé dans la partie supérieur du pont (protubérance annulaire)
-Inhibe le centre inspiratoire
-Raccourci la période d’inspiration
-Prévient l’hyperinflation des poumons
Centre pneumotaxique
Terminologie :
-Situé dans la partie inférieur du pont (protubérance annulaire)
-Stimule continuellement le centre inspiratoire
-Prolonge l’inspiration; cause l’apnée (retenir respiration)
-Inhibe le centre pneumotaxique
Centre apneustique
Le centre respiratoire ayant une inhibition réciproque
Les centres bulbaire (Groupe respiratoire dorsal et groupe respiratoire ventral)
Terminologie : -Amas de neurones situés sur la portion (x) du bulbe rachidien, à la racine du nerf crânien IX
-Centre inspiratoire
Groupe respiratoire dorsal (du centre bulbaire)
Expliquer le chemin que parcours l’influx nerveux pour mener à une expiration dans le groupe respiratoire dorsale
Nerf phrénique -> Diaphragme
Nerfs intercostaux -> m. intercostaux internes
Thorax se dilate -> augm de volume -> dim. de la pression intra-alvéolaire
GRD devient inactif
Relâchement des m. resiratoires -> Expiration
Terminologie :
-Amas de neurones situés sur la portion (x) du tronc cérébrale
-S’étend de la moelle épinière jusqu’a la jonction du bulbe rachidien et du pont
-Composé d’un nombre plus équilibré de neurones inspiratoires et expiratoires
-Générateur du rythme respiratoire
Groupe respiratoire ventral (centre bulbaire)
À quoi sert le complexe Pré-Botzinger du groupe respiratoire ventral
C’est le générateur du rythme respiratoire
Où se trouve le centre pneumotaxique, le centre apneustique, le groupe respiratoire dorsal et le groupe respiratoire ventral?
Centre pneumotaxique : Partie supérieur du pont (protubérance annulaire)
Centre apneustique :Partie inférieur du pont (protubérance annulaire)
Groupe respiratoire dorsal : Partie dorsale du bulbe rachidien
Groupe respiratoire ventral :Partie ventrale du tronc cérébral (s’étend de la moelle épinière jusqu’a la jonction du bulbe rachidien et du pont
Décrire comment la fréquence des influx envoyés du centre respiratoire aux neurones moteurs qui régissent les muscles respiratoires impacte l’amplitude respiratoire
Plus les influx sont fréquents, plus le nombre d’unités motrices excités est grand et plus les contractions des muscles respiratoires sont intenses
La fréquence respiratoire dépends de quoi? (2)
De la durée de l’action du centre inspiratoire ou, inversement, de la rapidité de son inactivation
Les centres respiratoires contiennent des chémorécepteurs sensibles à 3 paramètres, lesquels? Et comment ceux-ci influence la ventilation pulmonaire
La Pco2, le pH et la température
Si aumg. Pco2, Dim. pH et aumg température-> activation des centres respiratoires, donc augmentation ventilation pulmonaire
si dim Pco2, aumg pH et dim température-> inhibition des centres respiratoires, donc diminution ventilation pulmoanaire
Nommer les 2 chémorécepteurs artériels, à quoi sont-ils sensibles et quel est la réponse de ceux-ci?
aortiques et carotidiens
ils sont sensibles aux variations de composition du sang et ils envoient des influx excitateurs aux centres respiratoires
Expliquer les mécanismes sensibles à la variation des 3 paramètres du sang
- Si PaCO2 augmente -> augmentation de la ventilation périphérique
- si PaO2 diminue (60mmHg) -> augmentation importante de la ventilation pulmonaire
- si pH diminue -> augmentation ventilation pulmonaire (CO2 éliminé) -> augmentation rejet de CO2 -> retour au pH normale (ET INVERSEMENT)
Nommer les 2 barorécepteurs et comment ils réagissent?
aortiques et carotidiens
leur action est moins importante, ils inhibent les CR partiellement, à pression artérielle normale
-Si pression augmente -> inhibition +++ donc diminution ventilation pulmonaire
-si pression diminue -> levée de l’inhibition donc augmentation ventilation pulmonaire
Expliquer le mécanisme de régulation des mécanorécepteurs de l’appareil locomoteur
-au niveau des articulations (tendons, synovie)
-sensibles aux déplacements des pièces articulaires
-Stimulent les centres respiratoires et plus spécifiquement les centres inspiratoire
Mouvements articulaires-> stimulent mécano-> stimulent les centres respiratoires
Expliquer le mécanisme de régulation des métaborécepteurs dans les muscles périphériques et diaphragme (exercice)
Apparition des métabolites -> stimulent métabo-> stimulent les centres respiratoires
Faire la comparaison de l’action Pco2 et Po2 pour la mise en jeu de réflexe vs centrale
Pour mise en jeu réflexe : stimulus = Po2
Pour mise en jeu centrale : stimulus = Pco2
Nommer les 3 centres nerveux qui ont une mise en jeu intercentrale qui modifie le fonctionnement des centres respiratoires, et comment ils agissent sur ceux-ci?
- Cortex cérébral ->Hypo, hyperventilation, apnée mais dans limites temporelles
- Hypothalamus (centre des émotions)
- Centre de déglutition et du vomissement (dans bulbe rachidien) ->Quand ces centres sont actifs, les centres respiratoires sont inhibés (apnée)
Qu’est-ce qui est le plus puissant stimulus respiratoire?
L’augmentation de la Paco2
Dans les conditions normales, comment la PaO2 influence la ventilation?
Elle n’influence qu’indiretement la ventilation via une augmentation de la sensibilité des chémorécepteurs centraux pour la Paco2
Comment une Pao2 sous 60mmHg modifie la respiration?
Il y a une augmentation de la respiration via les chémorécepteurs périphériques (augm pH via dim Paco2 : inhibe la respiration)
Comment les variations du pH artériel modifient la ventilation?
Modification de la ventilation via les chémorécepteurs périphériques, la ventilation influence la Paco2 et le pH du sang artériel, le pH su sang artériel n’as pas d’effet direct sur les chémorécepteurs centraux
