Physiologie du système respiratoire Flashcards
Quel est le muscle principal de l’inspiration ?
Diaphragme
Mécanique de la respiration
variation du volume > variation de la pression (loi de Boyle- Mariot) > débit d’air (écoulement des gaz).
C’est quoi la loi de Boyle-Mariot ?
Pression d’un gaz dans un récipient fermé est inversement proportionnelle au volume du contenant.
> l’écoulement de l’air inspiré suit le gradient de pression.
> les différences de volume du poumon forcent l’air à y rentrer à l’inspiration et à l’expiration.
Inspiration : quel type de processus au repos et à l’effort ?
Processus actif : au repos et à l’effort
> L’augmentation de volume est due au travail des muscles inspiratoires qui augmente
le volume thoracique et alvéolaire.
Expiration : quel type de processus au repos et à l’effort ?
Au repos : Processus passif
> La diminution du volume est due à la relaxation des muscles inspiratoires qui
diminue le volume thoracique et alvéolaire et aux forces de recul élastique.
À l’effort (expiration forcée) : Processus actif
> La diminution du volume est due à combinaison de la contraction des muscles de
la ceinture abdominale, de la relaxation des muscles inspiratoires qui diminue le
volume thoracique et alvéolaire et aux forces de recul élastique
Lors de l’inspiration : 6 étapes
- La contraction des muscles intercostaux permet aux côtes et au sternum d’être tirés vers le haut.
- Le diaphragme se contracte, devient plat en s’abaissant et se raidit. La cage thoracique prend ainsi du volume.
- Les poumons prennent alors aussi du volume. En effet, puisque la plèvre est collée à la paroi interne de la cage thoracique, elle force
les poumons à s’étirer. - La pression à l’intérieur des poumons (intra-alvéolaire) est alors plus petite que celle à l’extérieur (pression atmosphérique).
- C’est pourquoi l’air se dirige vers les poumons. On inspire de l’air !
- Chaque inspiration permet l’entrée d’environ 0,5 L d’air.
Lors de l’expiration : 7 étapes
- Le relâchement des muscles intercostaux permet aux côtes et au sternum de redescendre.
- Le diaphragme se relâche, se courbe et remonte.
- La cage thoracique perd ainsi du volume.
- Les poumons ont alors un volume plus petit.
- La pression à l’intérieur des poumons (intra-alvéolaire) est alors plus grande que celle à l’extérieur (pression atmosphérique).
- C’est pourquoi l’air se dirige à l’extérieur des poumons. On expire de l’air !
- Lors d’une expiration, les poumons ne se vident pas complètement. Il restera toujours une petite quantité d’air appelée volume résiduel.
On l’estime à environ 1,2 L
Vrai ou faux : les poumons se vident au complet à chaque expiration.
Faux, il reste toujours un volume d’air appelé volume risiduel (1,2 L).
pression atmosphérique (Patm)
- au niveau de la mer 760 mm Hg (1atm).
- référence 0 cm H2O.
Pression intra-alvéolaire (Palv) :
Pression de l’air contenue à l’intérieur des alvéoles.
* Avant l’inspiration Palv = Patm = 760 mm Hg = 0 cm H20.
* ↓ Lors de l’inspiration (< 1 atm) et ↑ Lors de l’expiration (> 1 atm).
Pression intra-pleurale (PIP)
- Pression mesurée dans la cavité pleurale.
- Résulte
- des forces de recul élastique du poumon.
- Des forces extérieures (distension/compression)
- Au repos avant l’inspiration = 756 mm Hg
- 5 cm H20 (car les deux feuillets de la plèvre ont tendance à vouloir se séparer, donc, la pression est négative.
Pression intra-alvéolaire, intra-pleurale et volume respiratoire :
Pression intra-alvéolaire :
* La pression intra-alvéolaire diminue quand le volume
des poumons augmente pendant l’inspiration;
* Le pression intra-alvéolaire augmente durant l’expiration.
Pression intra-pleurale :
* Elle devient plus négative dans la cavité quand la paroi
thoracique prend de l’expansion durant l’inspiration
* Elle revient à sa valeur de repos lorsque la paroi thoracique se rétracte.
Volume respiratoire :
* Pendant chaque respiration, les gradient de pressions
forcent le déplacement de 0,5L d’air vers l’intérieur et
l’extérieur des poumons
Les pressions en jeu durant l’expiration normale
L’air sort des poumons lorsque la pression pleurale négative exprimée en valeur
absolue est plus basse que la pression de recul élastique du poumon.
Lors d’une manœuvre d’expiration forcée.
* sous la force des muscles expiratoires, la
pression pleurale devient très positive
* la pression pleurale vient s’ajouter aux forces de recul élastique du poumon et
font augmenter de façon importante la pression intra-alvéolaire. C’est un
mécanisme actif et passi
Un déséquilibre homéostatique amène quoi ?
Pneumothorax (surtout en fin d’extension.
effet d’une expiration forcée sur le calibre des voies aériennes :
- Durant l’expiration forcée, il existe un point quelque part
dans l’arbre bronchique ou la pression intrabronchique
est égale à la pression pleurale. C’est le point d’égale
pression (pression dans les alvéoles = pression dans les voies respiratoires). - Si à cet endroit la bronche n’est pas assez résistante elle
va se collapser . - Le point d’égale pression tend à se rapprocher de des
voies respiratoires distales au fur et mesure de l’expiration.
Si compression dynamique des voies respiratoires ?
moins d’air qui sort = déformation de la courbe de spiromètrie.
Volumes et capacités pulmonaires
quantité de gaz dans les poumons : 4 volumes + 4 capacités.
> une capacité est une somme de un ou plusieurs volumes.
Quels sont les 4 volumes respiratoires ?
- Volume de réserve inspiratoire : volume d’air supplémentaire qu’On peut inspirer en plus du volume courant (3100 ml).
- volume courant : volume d’air qui entre et sort des poumons lors d’une respiration normale (500 ml).
- Volume de réserve expiratoire : volume d’air supplémentaire qu’on peut expirer après une expiration normale (1200 ml).
- Volume résiduel : volume d’air qui reste dans le poumon après avoir expiré le plus d’air possible (1200 ml).
Quelles sont les 4 capacités ?
- Capacité inspiratoire : volume maximal d’air qui peut être inspiré à partir de la CRF (3600 ml) = volume de réserve inspiratoire + volume courant.
- Capacité résiduelle fonctionnelle : volume d’air qui demeure dans le poumon après une expiration normale (2400 m) = volume de réserve expiratoire + volume résiduel.
- Capacité vitale : volume d’air maximal qui peut être expiré après une inspiration maximale (4800 ml) = VRI + VC + VRE.
- Capacité pulmonaire totale : volume d’air que peuvent contenir les poumons après une inspiration maximale (6000 ml) = VRI + VC + VRE + VR.
Vrai ou faux : la distribution de la ventilation n’est pas homogène dans le poumon + facteurs qui influencent.
Vrai.
Influencée par :
- la compliance du système respiratoire (propriétés élastiques).
- la résistance à l’écoulement de l’air (propriétés dynamiques).
Propriétés élastiques du SR : c’est quoi ?
- Capacité du système respiratoire (interaction poumon /cage thoracique) à
s’étirer et à revenir à sa forme de repos (recul élastique) après chaque cycle
respiratoire. - les propriétés élastiques du tissus pulmonaire sont très différentes de celles de la cage thoracique mais ces 2 structures sont solidaires l’une de l’autre.
- La perte d’élasticité des structures affecte donc directement la compliance du système respiratoire et le travail respiratoire.
> Importance de l’élastine.
> Importance du surfactant.
> Importance de l’élasticibilité de la cage thoracique.
Élastique : beaucoup vs peu d’élastine ?
> définit les propriétés élastiques du poumon.
- Beaucoup > fibrose interstitielle (fibrose pulmonaire) (poumon qui ne se laisse pas se déformer).
- peu > perte élasticibilité pulmonaire (emphysème).
Surfactant : fonction et avantages
- Mélange complexe de phopholipides et lipoprotéines sécrétées par les pneumocytes alvéolaires de type 2.
Fonction :
– Diminution de la tension superficielle du liquide alvéolaire rendant ainsi les alvéoles moins susceptibles de s’affaisser.
Avantages :
– Maintien les alvéoles au sec
– ↑ stabilité des alvéoles
– ↑ compliance
– ↓ travail respiratoire
Comment éliminer le surfactant ?
- par des grandes inspirations.
Compliance pulmonaire : définition
- Variation de volume pulmonaire observée pour une variation de pression.
- La courbe de changement de volume par changement de pression s’appelle la courbe de compliance (ΔV/ ΔP).
> pour un petit changement de pression = grand changement de volume.
Compliance de la cage thoracique :
- La pression de recul élastique de la cage
thoracique : - Est de 10 cm H2O à la capacité pulmonaire totale.
- Est de - 40 cm H2O au volume résiduelle.
Compliance du SR
> compliance du poumon + compliance de la cage thoracique.
importance :
* Plus un le système est compliant, moins il demande d’effort inspiratoire.
* Moins il est compliant plus il demande d’effort inspiratoire
* La perte de compliance du système respiratoire (tissus pulmonaire ET cage thoracique) entraine un effort
Inspiratoire accru.
Importance de la position sur la compliance : chez un sujet assis ou debout
- La pression intra-pleurale est plus négative au sommet (-10 cm H2O) qu’à la base (-2,5 cm H2O).
- les alvéoles des bases pulmonaires sont moins
distendues que les alvéoles des sommets et leurs compliances est plus grande. - les alvéoles des bases pulmonaires bénéficient
d’une ventilation supérieure à celles des alvéoles des sommets.
Exemples de situations qui affectent la compliance respiratoire ? (déséquilibre homéostatique)
- asthme.
- MPOC (emphysème) : facile à remplir, mais difficile à vider = poumon très compliant.
- Fibrose pulmonaire : peu de changement de volume + coût énergétique élevé = poumon peu compliant.
Résistance à l’écoulement de l’air dans les voies respiratoires :
L’écoulement de l’air est directement proportionnel à la différence de pression et inversement proportionnel à la résistance des voies
respiratoires.
* La résistance offerte par les voies respiratoires est normalement minime et
dépend principalement :
– De la longueur des voies de conduction.
– Du flux (laminaire VS Turbulent).
– Du diamètre des voies de conduction .
V = ∆P/R.
Importance du débit sur la résistance : laminaire vs turbulent
- Laminaire :
– Concerne les faibles débits.
– La direction du flux est parallèle aux parois.
– La résistance à l’écoulement est faible. - Turbulent :
– Concerne : - les haut débits
- les obstacles/encombrement
– les lignes de direction du flux sont désorganisées.
– La résistance à l’écoulement est élevée.
Importance du diamètre du réseau des voies de conduction :
Chez l’adulte, la résistance des voies aériennes est pour 90⁄100 due aux bronches moyenne et seulement pour
10⁄100 aux bronches intra-pulmonaires.
Importance du volume pulmonaire sur le diamètre des voies respiratoires :
- Au fur et à mesure de l’inspiration, le diamètre des bronchioles augmente et
la résistance diminue. - Au fur et à mesure de l’expiration, le diamètre des bronchioles diminue et la
résistance augmente.
Effet d’une expiration forcée sur le calibre des voies aériennes
- Durant l’expiration forcée, la pression externe des muscles expiratoires contribue à
augmenter la pression intrathoracique et à
comprimer les voies aériennes. - Si la bronche n’est pas assez résistante elle va se collapser et va augmenter la résistance à l’air.
L’Importance de la bronchomotricité sur le diamètre des voies respiratoires :
– La paroi des bronches comprend des cellules musculaires lisses dont le niveau de contraction est contrôlé par des mécanismes nerveux et humoraux .
– Une contraction des muscles péri-bronchiques
(bronchospasme) diminue la lumière bronchique et
augmente la résistance à l’écoulement de l’air . C’est le cas dans l’asthme.
La distribution de la ventilation en position debout
- supérieure aux bases comparativement aux sommets.
2 types d’anomale de la distribution de la ventilation :
- bronchospasme (asthme).
- obstruction (cancer).
ventilation collatérale
- communication entre les sacs alvéolaires surtout si blocage.
Ventilation pulmonaire (VE) vs ventilation alvéolaire (VA) : espace mort VD
Région ventilée ne participant pas aux échanges gazeux (2mL /Kg de poids corporel).
– (150 ml chez un individu de 75Kg)
* Anatomique (voies de conduction).
* Alvéolaire (zone ventilée mais peu ou pas perfusée) normalement négligeable.
* Physiologique (anatomique + alvéolaire).
Rapport VD/VT (volume courant)
150 ml/500 ml.
Normalement compris entre 0,20 et 0,35 ce qui signifie que l’espace mort représente environ 30% du volume courant. À chaque respiration de 500 ml, il y a seulement 350 ml (70%) qui participeront aux
échanges gazeux.
Ventilation alvéolaire
Ventilation minute (VE) :
- Volume d’air total respiré par minute.
VE = FR x VT
FR: fréquence respiratoire
VT: volume courant
12 x (500ml) = 6000 ml d’air /minute
Ventilation alvéolaire (VA) :
Volume d’air par minute qui participe aux échanges gazeux.
Va = FR x (VT-VD)
FR: fréquence respiratoire
VT: volume courant
VD: espace mort
12 x (500ml-150ml) = 4200 ml d’air /minute
Perfusion pulmonaire : plus grande à ? à cause de ?
> plus grande à la base qu’au sommet du poumon.
la principale cause de l’inégalité : gravité.
ratio perfusion sommet/base : 1/20.
Rapport ventilation-perfusion (VA/Q)
Ratio sommet/base :
* Ventilation alvéolaire : 1/4
* perfusion : 1/20.
VA/Q : (ventilation alvéolaire/perfusion)
* sommet : 3,3
* base : 0.63 (air va ici après inspiration)
* moyenne : 0,8 soit 4 litres ventilation/5 litres de
perfusion.
> plus on est à la verticale plus on se rapproche de 1.
*la base est plus affectée si pneumonie, car plus d’échanges gazeux.
Déséquilibre homéostatique : shunt et espace-mort
Shunt : endroit où il devrait y avoir de la ventilation et de la perfusion, mais il y’en a pas.
Hypoxémie vs normoxie/hypoxémie dans les cas sévère
Hypoxémie : sang veineux qui se mélange avec sang oxygéné = sang moyenne.
> shunt et effet shunt : zones perfusées mal ventilée.
Normoxie/Hypoxémie sévère : quantité de sang artériel insuffisant pour les besoins métaboliques.
> espace mort : zones ventilées mal perfusées.
