II-16 Physiologie de la respiration Flashcards
Poumons et respiration :
- anatomie
- objectifs
ANATOMIE
- plèvre autour de chaque poumon → poumon solidaire de la paroi thoracique et diaphragme
☞ pneumothorax : pénétration d’air dans l’espace pleural
- voies aériennes supérieures : nez, fosses nasales, pharynx, larynx
- voies aériennes inférieures : trachée, système bronchique (bronches et bronchioles)
✯ bronches : trachée → 11e division
• diamètre : 1 à 2 mm
• paroi :- armature cartilagineuse fragmentée
- fibres musculaires lisses transversales de Reissessen
- fibres élastiques
✯ bronchioles : à partir de la 11e division
• diamètre très faible : 0,4 à 0,5 mm
• PAS de cartilage ⚠
• fibres musculaires lisses transverses de Reissessen
• facile à collaber ⚠
✯ alvéoles pulmonaires: vésicules rondes ou polygonales
• diamètre 200 à 300 µm
• surface 140 à 150 m²
• séparées par un septum étroit
• interstitium recouvert par un épithélium alvéolaire
De part et d’autre
→ riche en fibres élastiques : élasticité
élastase ↔ α1- antitrypsine
☞ équilibre sinon emphysème
→ riche en capillaires sanguins : autour des alvéoles, réseau dense de capillaires, en contact étroit avec les alvéoles (capillaires continus recourant 80 à 90% de la surface alvéolaire ↔ échange gazeux)
→ épithélium des alvéoles :
• pneumocytes de type I : 95% de la surface
• penumocytes de type II : 5% de la surface ↔ surfactant (mais qui peuvent se différencier en pneumocyte de type I pour réparer la paroi alvéolaire en cas de lésion)
✯ la barrière alvéole-capillaire ou respiratoire (arrière entre l’air et le sang)
• pneumocyte de type I
• cellule endothéliale
• lame commune = fusion des 2 lames basales
↪ faible épaisseur environ 0,3 à 0,5µm : diffusion très facile des gaz
OBJECTIFS
✯ poumon et respiration
- fournir O2 aux cellules et éliminer CO2
- importance de l’élimination CO2 : si hypercapnie : acidose + dépression du SNC → coma + mort
✯ voies aériennes supérieures et bronches
- conditionner l’air :
• réchauffer l’air inspiré à 37°
• saturer en humidité
• filtrer le matériel étranger
- filtrage ( > taille 2 µm) grâce à la clairance muco-ciliaire
• présence de cellules épithéliales ciliées
• mucus (cellules caliciformes)
• solution saline diluée
☞ dysfonctionnement du système de clairance = mucoviscidose : sécrétion inadéquate de liquide
→ mucus trop épais
→ colonisation des voies aériennes par des bactéries
→ infections pulmonaires
- rôle dans l’épuration
✯ Voies aériennes inférieures (7 divisions des bronche) = tuyaux plus ou moins passifs qui véhiculent l’air expiré
- rôle dans la détoxication
✯ surfactant
- diminuer la tension de surface de la couche aqueuse dans les alvéoles
- effet anti-atélectasiant en fin d’expiration
☞ la maladie des membranes hyalines ou syndrome de détresse respiratoire du nouveau-né : insuffisance de surfacent chez les prématurés de 28 semaines
FONCTIONS DU POUMON
1) rôle capital dans la respiration : fournir l’oxygène à l’ensemble des cellules
2) rôle de défense de l’organisme : follicules et tissu lymphoïde diffus
3) rôle endocrine : sécrétions amines et peptides à activité hormonale (enzyme de conversion de l’angiotensine I)
4) rôle de filtration du sang : élimination des petits caillots
TYPES DE CELLULES DIFFERENTES → Spécifiques du poumon : - cellules épithéliales ciliées (mucus) - cellules bronchiolaires non ciliées (CYP 450) - pneumocytes I et II (surfactant) - macrophages alvéolaires (phagocytose)
→ Autres cellules :
- cellules musculaires lisses
- cellules endothéliales
- fibroblastes
- neurones
La circulation du sang dans les poumons
2 systèmes différents :
• un système d’oxygénation du sang = circulation fonctionnelle
→ sang apporté par les artères pulmonaires : capillaires en étroit contact avec les cellules épithéliales (septum)
→ retour du sang par les veines pulmonaires
• un système nourricier des poumons : circulation nourricière
CARACTERISTIQUES DE LA CIRCULATION FONCTIONNELLE
→ faible diamètre des capillaires
Passage des GR un à un
→ faible volume de sang dans cette circulation dont 75 mL contenus dans les capillaires
Transit de la totalité du débit cardiaque
→ un circuit à basse pression : 15 mmHg entrée et 5 mmHg sortie
Absence de transsudation dans les alvéoles
sinon oedème pulmonaire
→ un recrutement possible des zones des sommets non perfusées au repos
→ auto-adaptation : hypoxie => vasoconstriction
Existence d’une adaptation du flux sanguin à la ventilation afin d’assurer la meilleure oxygénation possible
CARACTERISTIQUES DE LA CIRCULATION NOURRICIERE
- artères bronchiques (issues de l’aorte)
- veines pulmonaires et veines azygos
- shunt physiologique : capillaires des parois bronchiques → veinules péri-alvéolaires
La ventilation
Mouvements d’air entre l’atmosphère et les alvéoles pulmonaires liés à des différences de pression
→ rôle des muscles de la cage thoracique et du diaphragme
✯ Pendant l’inspiration, augmentation des diamètres verticaux et antérograde-postérieur de la cage thoracique : ↑ du volume de la cage thoracique
INSPIRATION : processus ACTIF
→ augmentation du volume des poumons
- diminution de la pression intra pulmonaire : inférieure à la pression atmosphérique
→ entrée d’air : arrêt quand cesse l’activité des muscles inspiratoires
✯ EXPIRATION normale = processus entièrement PASSIF par rappel élastique des poumons: mouvement cesse quand égalité des pressions entre l’air alvéolaire et atmosphère
✯ EXPIRATION FORCEE (pendant un exercice)
• Processus actif : intervention des muscles abdominaux et des muscles intercostaux internes
☞ troubles respiratoires dans les maladies neuromusculaires comme la myasthénie grave ou la poliomyélite
Efficacité de la ventilation
- fonction du diamètre total des conduits aériens
- 90% de la résistance : trachée et bronches
Structure rigide, diamètre fixe, surface faible mais présence possible de mucus (allergie, infections pulmonaires) - 10% de la résistance : bronchioles
Surface totale très grande mais possibilité de diminuer le diamètre (bronchoconstriction)
Rôle de certains facteurs :
- histamine : réactions allergiques
- rôle du parasympathique : réflexes des voies aériennes contre les irritants
- rôle des catécholamines circulantes : traitement des crises d’asthme
Appréciation de la fonction pulmonaire en clinique
Mesure des volumes d’air mobilisé par un sujet au repos et au cours d’un effort maximum
→ spirométrie
- poser le diagnostic
- suivre les maladies obstructives chroniques
- volume expiratoire maximum seconde VEMS
→ coefficient de Tiffeneau: VEMS/CV = 80%
☞ toute diminution = trouble respiratoire obstructif
Les 4 volumes respiratoires
VOLUMES RESPIRATOIRES
Valeurs indiquées pour un homme de 70 kg (↓ 20 à 25% chez la femme)
- Volume courant : 500 mL
• Espace mort anatomique : 150 mL
• Débit 4,2 à 7 L/min
- Volume de réserve inspiratoire : 3,1 L
- Volume de réserve expiratoire : 1,2 L
- Volume résiduel : 1,2 L
CAPACITES PULMONAIRES
Combinaisons des différents volumes
- Capacité inspiratoire : 3,6 L (volume courant + volume de réserve inspiratoire)
- Capacité résiduelle fonctionnelle : 2,4 L (volume de réserve expiratoire + volume résiduel)
- Capacité vitale : 4,8L (volume courant + volumes de réserve inspiratoire et expiratoire)
- Capacité pulmonaire totale : 6L
Les échanges gazeux et le transport des gaz dans le sang
Localisation des échanges gazeux :
- dans les poumons entre l’air et le sang
- dans les tissus entre le sang et les cellules
Moteur des échanges
→ la différence de pression partielle des gaz
→ air atmosphérique : composition constante, ne change pas avec l’altitude
O2 :
• air inspiré : 21%
• air expiré : 16%
CO2 :
• air inspiré : 0,04%
• air expiré : 4%
Azote et autres gaz :
• air inspiré : 78%
• air expiré : 78%
Vapeur d’eau :
• air inspiré : variable
• air expiré : saturé
→ air alvéolaire : O2 : 14% CO2 : 5,5% N2 : 80,5% vapeur d'eau : saturé
- pression atmosphérique (mer) = 760 mmHg ou 100 kPa
- pression partielle (mmHg) = pression du mélange (pression atmosphérique. totale - 47 mmHg pour la vapeur d’eau à saturation) * fraction du gaz
Respiration pulmonaire
Respiration pulmonaire : transformation du sang désoxygéné en sang oxygéné :
pO2 air alvéolaire = 100 mmHg
pO2 sang des capillaires = 40 mmHg
→ diffusion O2 vers le sang
pCO2 des capillaires = 46 mmHg
pCO2 air alvéolaire = 40 mmHg
→ diffusion CO2 vers les alvéoles
↪ sang oxygéné avec pO2 de 100 et pCO2 de 40 mmHg
CARACTERISTIQUE DES ECHANGES :
rapidité à travers une membrane peu épaisse : atteint dès le 1/3 du temps de parcours (0,2 à 0,3s sachant que le temps de contact est de 0,75s)
→ existence d’une réserve diffusionnelle
FACTEURS DE MODIFICATION DES ECHANGES GAZEUX PULMONAIRES
- différence de pression partielle
→ altitude : ↓ pO2 air atm
→ hypoventilation : asthme
- surface d’échange disponible :
→ emphysème : destruction des parois des alvéoles : ↓ surface fonctionnelle - distance de diffusion :
→ épaississement de la membrane (fibrose)
→ accumulation de liquide (oedème) - fréquence et amplitude des mouvements respiratoires
→ FR trop rapide : ↓ amplitude des mouvements respiratoires : ↓ volume air/alvéoles → désoxygénation sang
Respiration tissulaire
Respiration tissulaire ; transformation du sang oxygéné en sang désoxygéné
pO2 sang des capillaires : 95 mmHg
pO2 des tissus = 40 mmHg
→ diffusion O2 vers les tissus
pCO2 sang des capillaires : 40 mmHg
pCO2 tissus = 46 mmHg
→ diffusion CO2 vers le sang
↪ sang désoxygéné avec pO2 de 40 mmHg et pCO2 de 46 mmHg
Transport d’O2 dans le sang
Transport de O2 dans le sang sous 2 formes :
- une forme dissoute = pO2
forme faible mais à rôle physiologique
- une forme de réserve ; O2 liée à Hb
liaison à Hb réversible, influencée par
• la pO2 du plasma
• le nombre de sites de liaison (état Fe2+= ferreux ≠ ferrique - Fe3+, type d’Hb)
Rappel : ↓ affinité de Hb pour O2 lorsque
• ↑ H+ (donc pH ↓)
• ↑ CO2
• ↑ température
• ↑ 2,3 DPG
Les hypoxies
Apport insuffisant d’O2 aux tissus
✯ Hypoxie hypoxémique
= pO2 insuffisante dans le sans artériel
- altitude avec pO2 basse
- hypoventilation/ obstruction voies aériennes
- diffusion ralentie/membrane alvéolocapillaires
- communication cardiaque droite/ gauche
✯ Hypoxie des anémies et intoxications par les poisons de l’hémoglobine
= insuffisance d’hémoglobine fonctionnelle
- hémorragie importante
- anémie
- intoxication au CO2, nitrites, chlorates
✯ Hypoxie d’origine circulatoire
= insuffisance d’apport en O2 par le sang
- insuffisance cardiaque
- collapsus circulatoire avec hypotension sévère
✯ Hypoxie histologiques
= blocage des pigments respiratoires tissulaires
- cyanure, hydrogène sulfuré.
