physiologie Flashcards
3 composantes de l’appareil respiratoire d’un point de vue fonctionnel?
1) pompe ventilatoire
2) réseau de distribution de l’air
3) surface d’échange pour les gaz
qu’est ce que la pompe ventilatoire comprend?
côtes, thorax osseux, muscles respiratoires, diaphragme, intercostaux, muscles accessoires
Quel est le principal muscle respiratoire au repos?
le diaphragme
D’où vient l’innervation du diaphragme?
C-3, C-4, C-5 (nerfs cervicaux)
Qu’est ce qui se passe dans l’inspiration?
diaphragme se déplace vers le bas, la cavité abdominale stabilise cette contraction et les côtes remontent (grâce aux muscles intercostaux) vers le haut pour augmenter le volume du thorax
Vrai ou faux: les muscles intercostaux sont peu actifs lors de la respiration au repos?
vrai
Quelles parties des voies respiratoires supérieures ont un rôle dans la distribution de l’air?
nez, sinus paranasaux, larynx, pharynx
Rôles des voies aériennes supérieures?
purifier, humidifier et réchauffer l’air ambiant
aussi parole, odorat et déglutition
Quelles parties des voies respiratoires inférieures ont un rôle dans la distribution de l’air?
trachée, bronches, bronchioles, alvéoles
Comment est ce que les voies respiratoires inférieures peuvent être divisées?
voies de conduction et zone respiratoire
Qu’est ce que les voies de conduction?
jusqu’au bronchioles terminales
espace mort anatomique (150 mL)
qu’est ce que la zone respiratoire?
bourgeonnements alvéolaires distalement aux bronchioles terminales
endroit où se font les échanges gazeux
Grandeur de la surface de section dans la trachée?
2-5 cm carré
Grandeur de la surface de section des bronchioles terminales?
300 cm carré
nombre d’alvéoles au delà des bronchioles terminales?
300 000 000
Grandeur de la surface d’échange au delà des bronchioles terminales?
70 mètres carré
Quels sont les 4 volumes primaires?
volume courant (Vt ou Vc), volume de réserve inspiratoire (VRI), volume résiduel (VR) et volume de réserve expiratoire (VRE)
Qu’est ce que le volume courant (Vt ou Vc)?
volume qui entre et sort des poumons lors d’une respiration normale
Qu’est ce que le volume de réserve respiratoire (VRI)?
volume d’air supplémentaire qu’on peut inspirer après avoir inspiré le volume courant
Qu’est ce que la capacité inspiratoire?
volume maximal d’air qui peut être inhalé à partir de la position de repos (Vc+VRI)
Qu’est ce que le volume résiduel (VR)?
volume d’air qui reste dans les poumons après avoir fait un effort pour expirer tout l’air
Qu’est ce que le volume de réserve expiratoire (VRE)?
volume d’air supplémentaire qu’on peut expirer après une expiration normale
qu’est ce que la capacité résiduelle fonctionnelle (CRF)?
volume d’air qui reste dans les poumons après une expiration normale (VR + VRE)
Qu’est ce que la capacité pulmonaire totale (CPT)?
quantité maximale d’air que peuvent contenir les poumons (VR + VRE + Vc + VRI)
Qu’est ce que la capacité vitale (CV)?
volume d’air maximal qui peut être expiré après une inspiration maximale (VRE + Vc + VRI)
Qu’est ce que l’on ne peut pas savoir avec un spiromètre conventionnel?
volume résiduel (VR) donc capacité résiduelle fonctionnelle (CRF) et capacité pulmonaire totale (CPT)
2 méthodes pour mesurer le volume résiduel (VR)?
dilution à l’hélium et méthode pléthysmographique
Qu’est ce que la méthode de dilution à l’hélium?
le principe est de mettre en communication un gaz (hélium) dont le volume et la concentration sont connus avec le volume pulmonaire inconnu
l’hélium est utilisé, car c’est un gaz inerte qui ne diffuse pas à travers la membrane alvéolo-capillaire et donc le volume demeure constant
l’hélium se mélange avec le volume qu’on veut mesurer et la concentration d’hélium se stabilise après quelques minutes
C1 x V1 = C2 x (V1+ V2)
manière mathématique de trouver le VR?
CRF - VRE
À quoi sont dues les propriétés élastiques des poumons?
tissu élastique et collagène qui entourent les vaisseaux pulmonaires et les bronches
Comment est contrecarré la tendance du poumon à se vider complètement?
tendance de la cage thoracique d’augmenter son volume lors d’une position de repos
Quel est le volume de repos de la cage thoracique sans poumon?
1 litre au dessus de la capacité résiduelle fonctionelle
Comment s’appelle la courbe de changement de volume par rapport au changement de pression?
courbe de compliance
Comment s’appelle la courbe de changement de pression par rapport au changement de volume?
courbe d’élastance
Pression à l’intérieur d’un poumon isolé sur une table?
0
Pression lorsque le poumon est rempli au maximum (CPT)?
30 cm H2O
Pression à l’intérieur du thorax quand le volume de la cage thoracique sans poumons correspond au VR?
-20 cm H2O
Pression à l’intérieur du thorax quand le volume de la cage thoracique sans poumons correspond au CPT?
10 cm H2O
Pression à l’intérieur du thorax quand le volume de la cage thoracique sans poumons correspond à 1L au dessus de la CRF?
0
Pour augmenter le volume du système respiratoire, il faut?
activer les muscles inspiratoires
Quelle est la pression à un volume supérieur à la CRF?
toujours positive
Pression maximale du système respiratoire?
40 cm H2O (à la CPT)
Pour diminuer le volume du système respiratoire, il faut?
activer les muscles expiratoires
Quelle est la pression à un volume inférieur à la CRF?
toujours négative
Pression minimale du système respiratoire?
-25 cm H2O (au VR)
Quels sont les déterminants de la capacité pulmonaire totale?
recul élastique des poumons et force des muscles inspiratoires
Quels sont les déterminants du volume résiduel?
recul élastique de la cage thoracique, force des muscles expiratoires, fermeture des voies aériennes (>45 ans)
Déroulement de l’inspiration normale?
- contraction des muscles respiratoires
- pression intrapleurale plus négative
- gradient entre l’extérieur et l’intérieur de l’alvéole
- pression dans l’alvéole est plus négative que la pression atmosphérique et l’air entre dans l’alvéole
- alvéole augmente de volume
- alvéole accumule un recul élastique qui est égal et opposé à la pression pleurale
- lorsque l’équilibre est atteint, l’air arrête d’entrer et la pression dans l’alvéole est égale à la pression atmosphérique
Déroulement de l’expiration normale?
- alvéole a accumulé de l’énergie élastique et les muscles se relâchent rapidement
- pression intra-pleurale devient moins négative et le recul élastique de l’alvéole crée une pression intra-alvéolaire positive
- pression de l’alvéole devient plus positive que la pression atmosphérique et l’air sort de l’alvéole
- l’air continue de sortir de l’alvéole tant qu’il n’y a pas un équilibre entre la pression de recul élastique de l’alvéole et la pression intrapleurale
Déroulement de l’expiration forcée?
- contraction supplémentaire des muscles expiratoires
- pression intra-pleurale positive qui est transmisse aux alvéoles
- la pression transpulmonaire reste la même que lors d’une expiration normale, c’est le gradient entre l’intérieur de l’alvéole et l’atmosphère qui est augmenté
- débit expiratoire est augmenté de façon importante
Qu’est ce que la courbe d’expiration forcée établit?
la relation entre le volume pulmonaire expiré et le temps
Comment est effectuée la courbe d’expiration forcée?
le sujet doit inspire lentement jusqu’à capacité pulmonaire totale (CPT) et après effectuer une expiration forcée jusqu’au volume résiduel (VR)
En combien de temps un individu normal vide ses poumons (pour la courbe d’expiration forcée)?
3 secondes
Lors d’une courbe d’expiration forcée, quelle quantité un individu normal peut expirer durant la première seconde?
80% de la capacité vitale forcée (CVF)
ce volume est appelé VEMS (volume expiratoire maximal seconde)
Quel est l’indice de Tiffeneau?
rapport VEMS/CVF (meilleur indice d’obstruction bronchique)
Qu’est ce que le dérivé de la courbe d’expiration forcée donne?
courbe débit/volume
débit maximale est au début et diminue progressivement après
Le débit expiratoire est dépendant de quels facteurs?
recul élastique du poumon
pression de fermeture critique des voies aériennes
résistance des voies aériennes en amont de segment compressible
Qu’est ce que le point d’égale pression?
à la fin d’une inspiration normale, pression intrabronchique (pression de recul élastique du poumon) est égale à la pression pleurale
Qu’est ce que le point de pression transmurale critique?
vu que les bronches ont un certain tonus, la compression ne survient pas au point d’égale pression, mais un peu plus bas, ce qui s’appelle le point de pression transmurale critique
Quelles conditions sont nécessaires pour que le débit expiratoire soit indépendant de l’effort et dépende seulement des élastico-résistives des poumons?
pression pleurale > pression transmurale critique
Pourquoi est-ce que le débit diminue avec le volume pulmonaire?
pression de recul élastique diminue
et résistance bronchique augmente
3 étapes de l’oxygénation tissulaire?
- respiration externe (oxygène travers la membrane alvéolo-capillaire pour atteindre le sang)
- transport de l’oxygène (besoin de débit cardiaque normale et concentration normale d’hémoglobine)
- respiration interne (oxygène passe des capillaires aux tissus)
2 critères de la respiration externe?
- quantité suffisante d’oxygène doit atteindre l’alvéole (ventilation)
- interface ventilation-perfusion doit durer assez longtemps (diffusion)
Relation entre la pression partielle du CO2 et la ventilation alvéolaire?
PACO2 = (VCO2 x 0.863) / VA
Qu’est ce que la loi de Fick?
V = [A x D x (P1-P2)] / T
où V = diffusion A = surface D = capacité de la membrane à diffuser P1 & P2 = pressions partielles de part et d'autre de la membrane T = épaisseur de la membrane
De quoi dépend la capacité de la membrane à diffuser?
solubilité du gaz et poids moléculaire du gaz
Est-ce que le CO2 diffuse plus rapidement que l’oxygène?
20 fois plus rapidement
sa solubilité est beaucoup plus élevée, mais son poids moléculaire n’est pas très différent
Quels facteurs limitent le transfert d’un gaz?
perfusion et la diffusion
Par quoi est limité le transfert de l’oxygène?
surtout limité par la perfusion
oxygène doit se combiner avec l’hémoglobine (vitesse de réaction limitée)
l’augmentation de la pression partielle de l’oxygène dans le sang est rapide et diminue progressivement le gradient au travers de la membrane et donc le transfert du gaz
ce phénomène pourrait être contré par une augmentation du débit sanguin
Par quoi est limité le transfert du CO?
surtout limité par la diffusion
différence entre les pressions est très élevée, car le CO se lie rapidement avec l’hémoglobine dans le sang, donc le transfert est limité par la capacité de la membrane à laisser passer le CO
le CO est donc un meilleur gaz pour évaluer la diffusion que l’oxygène
Comment peut être mesuré la diffusion du CO?
DL = VCO/ PACO
DL = diffusion VCO = débit du CO PACO = pression alvéolaire du CO
exprimé en volume de CO transféré en mL/min/mmHg de pression alvéolaire
2 méthodes de la mesure de la diffusion du CO en clinique?
méthode en apnée: mesure du taux de disparition du CO du gaz alvéolaire en apnée pendant 10 secondes
méthode en état stable: sujet respire une concentration basse de CO, on mesure le taux de disparition du CO du gaz alvéolaire en fonction de la concentration alvéolaire
Quel est le temps de transit dans le capillaire pulmonaire?
0.75 sec au repos et 0.25 s à l’effort
Quels facteurs influencent la vitesse de diffusion?
grosseur de la molécule, coefficient de solubilité, inversement proportionnel à la densité du gaz, directement proportionnel à la différence de pression de part et d’autre de la membrane
Quels facteurs peuvent limiter la diffusion/empêcher l’équilibration?
épaississement de la membrane alvéolo-capillaire (fibrose), diminution du gradient de pression (altitude), exercice intense, diminution de la surface d’échange (pneumonie, emphysème)
Qu’est ce qu’on peut trouver sur un bilan fonctionnel respiratoire?
courbe d’expiration forcée (CEF) avant vs après bronchodilatateur
boucle débit volume (dérivé de la CEF)
mesure des volumes pulmonaires (VR, CPT et CRF)
mesure de la diffusion du monoxyde de carbone
Quels sont les critères de l’obstruction bronchique?
VEMS < 80% de la prédite ET
VEMS/CVF < 70% de la prédite
Quels sont les critères de réversibilité aux bronchodilatateurs?
augmentation du VEMS > 200 cc ET
augmentation du VEMS >12%
causes d’obstruction bronchique?
bronchite chronique, emphysème, asthme
Quels sont les critères de syndrome restrictif?
VEMS < 80% de la prédite ET
VEMS/CVF > 80% de la prédite ET
diminution des volumes pulmonaires
De quelles façons est transporté l’oxygène dans le sang?
dissoute (dépend de la constante de solubilité –>
0.003 mL d’oxygène/mmHg/100 mL de sang) et combinée (à l’hémoglobine pour permettre d’augmenter la capacité de transport)
caractéristiques de l’hémoglobine?
molécule de haut poids (64 500)
4 chaines: 2 beta et 2 alpha
une chaine pour un groupe hémé (qui est fait de fer et d’un groupe porphyrique)
oxygène se fixe sur la molécule de fer
concentration normale d’hémoglobine dans le sang est de 15g/100 mL de sang
1g d’hémoglobine a la capacité de transporter quelle quantité d’oxygène?
1.34 mL d’oxygène
La courbe de dissociation de l’hémoglobine se déplace vers la droite quand?
concentration d’ions H+ augmente, PaCO2 augmente, température augmente, 2-3 DPG augmente (compétition pour hémoglobine, ex: anémie, hyperthyroïdie, altitude, insuffisance cardiaque, exercice intense, etc)
tend à diminuer la libération d’oxygène dans les tissus
La courbe de dissociation de l’hémoglobine se déplace vers la gauche quand?
concentration d’ions H+ diminuent, PaCO2 diminue, température diminue, 2-3 DPG diminue
tend à augmenter la libération d’oxygène dans les tissus
Quelle est la pression partielle d’oxygène à laquelle la saturation est de 50%?
26 mmHg
Qu’est ce que le contenu artériel en oxygène (CaO2)?
volume d’oxygène présent dans le sang, c’est la somme de l’oxygène dissous (PaO2 en mmHg x 0.003) et l’oxygène lié à l’hémoglobine (Hb x 1.34 mL O2/g Hb x %sat)
Dans le sang artériel, quel pourcentage de l’oxygène est transporté de façon dissoute ou combiné à l’hémoglobine?
2% dissoute
98% combiné à l’hémoglobine
Quelle est la pression veineuse de l’oxygène?
autour de 40 mmHg
Quantité d’oxygène dans les veines?
15.2 mL/100 mL
Différence entre le contenue artériel et veineux en oxygène?
environ 5mL d’oxygène de moins dans le sang veineux par 100 mL de sang
Quantité d’oxygène consommé par les tissus chez un individu normal au repos?
250 mL/min
Quel est le débit cardiaque chez un individu normal au repos?
5 L/min
Qu’est ce qui détermine la perfusion tissulaire?
la pression partielle de l’oxygène
Quelle est la principale utilisation de l’oxygène au niveau tissulaire?
oxidation du pyruvate dans le cycle de krebs pour former de l’ATP
sans oxygène = anaérobie (va entrainer une acidémie)
Quand survient l’hypoxie?
quand l’oxygène n’est pas en quantité suffisante pour rencontrer les besoins métaboliques d’un tissu
lorsque pression de l’oxygène dans la mitochondrie < 7 mmHg
Quelle quantité de CO2 produit un individu normal au repos?
200 mL/min
Qu’est ce que le quotient respiratoire?
production de CO2 / production d’O2 = 0.8
Quelle est la relation entre la ventilation alvéolaire et la production de CO2?
PaCO2 est proportionnelle à VCO2/VA
Qu’est ce qui arrive si la PaCO2 n’est pas constante?
modifications importante dans la concentration des ions H+ dans le sang
Comment se calcule la ventilation minute (VE)?
volume de chaque respiration (VT) x fréquence respiratoire par minute (Fr)
Est-ce que la ventilation minute est un bon moyen de déterminer si la ventilation alvéolaire est appropriée?
non, préférable de mesurer la PaCO2
Qu’est ce que comprend la ventilation minute (VE)?
ventilation alvéolaire (VA) et ventilation de l’espace-mort (VD)
Quel est le volume d’une respiration normale?
500 mL
Quel est le volume d’espace-mort dans une respiration normale?
150 mL
4 formes du transport du CO2?
CO2 dissous
acide carbonique (H2CO3)
ion bicarbonate (HCO3-)
composés carbamino
La quantité de CO2 dissout dans le sang est proportionnel à?
coefficient de solubilité
pression partielle du CO2
Quel est le coefficient de solubilité du CO2?
0.072 mL/mmHg/100 mL
Quelle est la pression partielle du CO2?
40 mmHg
Quel est le volume de CO2 dissous dans le sang à une pression partielle de 40 mmHg?
2.9 mL/100 mL
Quel pourcentage de CO2 est transporté sous forme dissoute?
8%
Quelle est la quantité d’acide carbonique dans le sang?
0.006 mL par 100 mL de sang
Quel pourcentage de CO2 est transporté par l’ion carbonique?
80%
2 mécanismes qui rendent possible le transport du CO2 par l’ion carbonique?
anhydrase carbonique et le “transfert des chlorures”
Qu’est ce que l’anhydrase carbonique?
enzyme qui se retrouve dans les globules rouges et qui active la réaction (déplace la réaction vers la droite)
H2O + CO2 -> H2CO3 -> H+ + HCO3-
Qu’est ce que le “transfert des chlorures”?
ion H+ ne peut s’accumuler dans la cellule et va se lier à l’hémoglobine
ion bicarbonate va sortir du globule rouge vers le plasma
des ions chlorure vont passer du plasma jusqu’au globule rouge pour garder l’électroneutralité de la cellule
Qu’est ce qu’un groupement carbamino?
protéine qui transporte du CO2
Quel pourcentage du CO2 est transporté par des groupements carbamino?
2%
Quel pourcentage du CO2 est transporté par des groupements carbamino-hémoglobine?
10%
Quand augmente l’affinité de hémoglobine pour le CO2?
quand l’hémoglobine est désaturée en oxygène,
donc l’hémoglobine qui transporte du CO2 a moins d’affinité pour l’oxygène
pression de l’oxygène dans le sang artériel?
90 mmHg
pression de l’oxygène dans le sang veineux?
40 mmHg
pression du CO2 dans le sang artériel?
40 mmHg
pression du CO2 dans le sang veineux?
46 mmHg
contenu d’oxygène dans le sang artériel?
20 mL/100 mL
contenu d’oxygène dans le sang veineux?
15 mL/100 mL
contenu de CO2 dans le sang artériel?
48.5 mL/100 mL
contenu de CO2 dans le sang veineux?
52.5 mL/100 mL
concentration d’ions H+ dans l’organisme?
40 nanomoles/L
Quel est le pH normal?
7.40
Qu’est ce qui arrive au pH lorsqu’on double [H+]?
pH diminue de 0.3
Quel est l’écart de pH compatible avec la vie?
de 6.9 à 7.7
donc de 20 à 130 nanomoles/L
Vrai ou faux: l’organisme tolère mieux une hausse de pH qu’une baisse de pH.
faux: tolère mieux une baisse de pH (ex bicarbonate dans l’intestin)
Qu’est ce que la règle du pouce pour le pH?
entre 7.28 et 7.45, un changement de pH de 0.01 correspond à un changement de 1 nM/L de [H+]
[H+] à un pH de 7.28?
52 nM/L
[H+] à un pH de 7.45?
35 nM/L
Qu’est ce qu’une solution tampon?
solution dans laquelle le pH tend à être stable, minimise les changements de pH en transformant les acides/bases fortes en faibles
composée d’un acide faible et d’un sel de sa base conjuguée
Quel est le système tampon le plus utilisé dans l’organisme?
système bicarbonate (50% de l’activité tampon de l’organisme)
exemples de systèmes tampon extracellulaire?
système bicarbonate, protéines plasmiques, phosphates inorganiques
exemples de systèmes tampon intracellulaire?
système bicarbonate, hémoglobine, oxyhémoglobine, phosphate inorganiques, phosphates organiques
De quoi dépend l’efficacité d’un système tampon?
quantité de tampons disponible
pK du système tampon
monde de fonctionnement du tampon (ouvert ou fermé)
Qu’est ce que le pK d’un acide faible?
pH auquel 50% de l’acide est dissocié et 50% n’est pas dissocié
Qu’est ce que le pK du système bicarbonate?
6.1
Qu’est ce qui arrive au système bicarbonate lorsque le pH est à 7.4?
95% du système est sous forme dissociée, donc le système est plus apte à tamponner les acides que les bases
Est ce que le système bicarbonate est ouvert ou fermé?
système ouvert pcq il communique avec le poumon, donc pas d’accumulation d’acide faible dans l’organisme (acide carbonique se transforme en CO2 qui peut être éliminé par le poumon)
Pourquoi est-ce que le système bicarbonate est un système efficace?
- présent en grande quantité
- dissocié à 95% à un pH normal
- communique avec l’extérieur via le CO2 dans les poumons
Qu’est ce que l’équation de Henderson-Hasselbach?
Kc (constante de dissociation de l’acide carbonique) = concentration des produits de dissociation (H+ et HCO3-) divisé par la concentration de l’acide non-dissocié (H2CO3)
pK est l’inverse du logarithme du Kc
Quels sont les 2 principaux organes responsables d’excréter l’acide?
les reins (80 mEq par 24h) et les poumons (13 000 mEq par 24h)
le poumon ne peut pas assurer la job seul
Comment est-ce que le poumon excrète les acides?
excrètent acides “volatiles”, ceux qui peuvent être transformé de la phase liquide à gazeuse
Comment est-ce que les reins excrètent les acides?
excrètent des acides “fixes” comme l’acide sulfurique et l’acide phosphorique, ils ne peuvent être converti en gaz et doivent être excrétés en phase liquide dans l’urine
Qu’est ce qu’un acidose?
pH diminue car augmentation de la pression du CO2 (problème respiratoire) ou diminution de [HCO3-] (problème métabolique)
Qu’est ce qu’un alcalose?
pH augmente car diminution de la pression du CO2 (problème respiratoire) ou augmentation de [HCO3-] (problème métabolique)
Vrai ou faux: les mécanismes compensateurs sont parfait et parviennent à ramener le pH à 7.40.
faux
Comment réagit l’organisme quand il y a une diminution de la PaCO2?
diminue [HCO3-] et l’inverse si augmentation
PaCO2 normale?
40 mmHg
[HCO3-] normale?
24 mEq/L
PaO2 normale?
100 - (age/3)
Comment est-ce que notre respiration autonome est maintenue?
grâce à des circuits intégrés qui répondent à des stimuli chimiques (pH, PCO2, O2) ou à des réflexes (irritants)
chémorécepteurs périphériques et centraux sont responsables de la réponse
Qu’est ce que le centre médullaire assure?
la rythmicité
Qu’est ce que le centre apneutique assure?
commande l’inspiration
Qu’est ce que le centre pneumotaxique assure?
freine l’inspiration
Par quoi sont modulés les centres médullaire, apneutique et pneumotaxique?
par le pH (pCO2) et les réflexes venant du nerf vague (récepteur de la toux), de l’étirement et récepteur J
