Physiologie- Partie 1 Flashcards
L’appareil respiratoire peut être divisé en 3 composantes. Quelles sont-elles ?
- La pompe ventilatoire
- Un réseau de distribution d’air
- Une surface d’échange pour les gaz
Quel est le principal muscle de la respiration au repos ?
Le diaphragme (95% du travail)
P.S. Les muscles intercostaux sont très peu actifs durant la respiration normale.
De ou provient l’innervation motrice du diaphragme ?
Des 3e,4e et 5e nerfs cervicaux (nerf phrénique)
De quoi est constitué le réseau de distribution de l’air ?
- Les voies aériennes supérieures qui comprennent le nez, les sinus para nasaux, le pharynx et le larynx.
Leur rôle est de purifier, de réchauffer et d’humidifier l’air ambiant. Elles ont aussi un rôle dans l’odorat, dans la déglutition et dans la parole.
- Les voies aériennes inférieures qui débutent à la jonction du larynx avec la trachée. Elles incluent la trachée, les bronches, les bronchioles et les alvéoles.
Les voies aériennes inférieures peuvent être divisées en deux :
- Les voies de conduction: jusqu’aux bronchioles terminales (espace-mort)
- La zone respiratoire: distalement aux bronchioles respiratoires commencent à apparaître des bourgeonnements alvéolaires. À partir du lobule pulmonaire que commence les échanges gazeux.
Comment se fait le mouvement des gaz au niveau des alvéoles ?
Par diffusion au niveau des capillaires alvéolaires
Quels sont les 4 volumes ?
- Le volume courant (500 ml)
- Le volume de réserve inspiratoire (3100 ml)
- Le volume résiduelle (1200ml)
- Le volume de réserve expiratoire (1200ml)
Quelles sont les 4 capacités ?
- La capacité inspiratoire (VRI+ Vt)
- La capacité résiduelle fonctionnelle (VR+VRE)
- La capacité pulmonaire totale (VR+VRE+Vt+VRI)
- La capacité vitale (VRE+Vt+VRI)
À l’aide du spiromètre, quelles capacités sont incapables d’être calculées ?
- Capacité résiduelle fonctionnelle
- Capacité totale pulmonaire
Car on ne connaît pas le volume résiduel.
Quelles sont les 2 techniques pour mesurer le chaînon manquant ?
- Dilution à l’hélium
On met le volume pulmonaire qu’on veut mesurer en relation avec un volume connu de gaz qui connait un gaz traceur dont on connaît la concentration.
On utilise l’hélium car c’est un gaz inerte, qui ne diffuse pas à travers la membrane alvéole-capillaire et dont le volume demeure constant.
Le gaz connu se mélange avec le volume inconnu et le tout se stabilise.
On mesure généralement CRF et on a qu’à le soustraire du volume de réserve respiratoire : CRF-VRE=VR
2. Méthode pléthysmographique
À quoi sont dûes les propriétés élastiques du poumon ?
Au tissu élastique et au collagène qui entourent les vaisseaux pulmonaires et les bronches (qui donnent un support structurel à l’intérieur des parois alvéolaires)
Qu’est-ce que la courbe de compliance ?
La courbe de changement de volume par changement de pression. (V/P)
P.S. L’inverse serait l’élastance
P.S. Le poumon est de moins en moins compilant plus le volume augmente.
P.S. La cage thoracique est de moins en moins complainte plus le volume diminue.
À la CPT, lorsque le poumon est gonflé au maximum, la pression à l’intérieur est de combien ?
30 cmH2O
Le poumon travaille-t-il à la fin d’une expiration normale (CRF) ?
Non, le système respiratoire est au repos.
Quelle est la pression maximale du système (CPT) ?
+40 cm H2O
Quelle est la pression minimale du système (VR) ?
-25 cm H2O
Quels sont les déterminants de la capacité pulmonaire totale ?
- Le recul élastique du poumon.
2. La force des muscles inspiratoires.
Quels sont les déterminants du volume résiduel ?
- Recul élastique de la cage thoracique (jeune)
- La fermeture des voies aériennes ( plus âgé que 45 ans)
- La force mes muscles expiratoires
Qu’entraîne une contraction des muscles inspiratoires ?
Une pression inter pleurale plus négative.
P.S. Il se crée alors un gradient plus important entre l’intérieur et l’extérieur. L’alvéole augmente de volume et accumule un recul élastique.
L’air cesse de rentrer quand l’alvéole accumule un reçul élastique qui égale la pression pleurale.
Qu’arrive-t-il à la pression pleurale lors d’une expiration forcée ?
Elle devient très positive.
Qu’est-ce que le VEMS ?
Le volume expiratoire maximal durant la première seconde.
Que nous donne la dérivé de la courbe d’expiration forcée (volume-temps) ?
Le débit
Quand survient la compression des voies aériennes ?
Quand la pression pleurale égale la pression intra bronchique.
Le débit expiratoire dépend de quel facteur ?
- Le recul élastique du poumon (volume)
- La pression de fermeture critique des voies aériennes
- La résistance des voies aériennes en amont du segment compressible.
Quelles sont les 3 étapes de l’oxygénation tissulaire ?
- Respiration externe
- Transport de l’oxygène
- Respiration interne
Qu’est-ce que la respiration externe ?
- Les molécules d’O2 passent de l’air ambiant vers le sang par le poumon.
- Diffusion à travers la membrane alvéole-capillaire.
Qu’est-ce que la respiration interne ?
- La diffusion de l’O2 entre les petites capillaires et les tissus.
P.S. L’hémoglobine est le point de référence.
Quels sont les 2 critères à la respiration externe ?
- Une quantité suffisante d’O2 doit atteindre l’alvéole : ventilation (pour passer l’espace-mort)
- L’interface ventilation-perfusion doit durer suffisamment longtemps (diffusion)
Par quoi est médiée la ventilation ?
La ventilation est médiée par le niveau de CO2 artériel.
P.S. Une des conséquences de l’excrétion de CO2 est l’apport de O2 à l’alvéole. Il existe un lien entre la PaCO2 en la ventilation alvéolaire.
La diffusion est définie par quoi ?
La loi de Fick
Le taux de transfert du gaz est proportionnel à la surface du tissu et à la différence de pression partielle de part et d’autre du tissu et inversement proportionnel à l’épaisseur du tissu.
Le CO2 diffuse beaucoup plus rapidement que l’O2 pour quelle raison ?
Sa solubilité est beaucoup plus élevée.
Par quoi est limité le transfert d’un gaz ?
- La diffusion
2. La perfusion
Quelles sont les 2 méthodes de mesure de DLCO en clinique ?
- La méthode en apnée ou à respiration unique. On mesure le taux de disparition du CO du gaz alvéolaire en apnée de 10 secondes
- La méthode en état stable ou en respiration spontanée multiple. Le sujet respire une concentration basse de CO (0,1%) et on mesure le taux de disparition du CO du gaz alvéolaire en fonction de la concentration alvéolaire
Quels sont les 4 facteurs pouvant empêcher la diffusion ou retarder l’équilibration ?
- Épaississement de la membrane alvéolo-capillaire (fibrose)
- Diminution du gradient de pression (altitude)
- Exercice intense (associé ou non à l’altitude ou la fibrose)
- Diminution de la surface d’échange (pneumonectomie emphysème)
Quelle est la différence de contenu en O2 entre le sang artériel et le sang veineux ?
Environ 5 ml/100ml de sang
Quelle est la consommation d’oxygène au niveau du coeur ?
11 ml O2/100 ml de sang
Quelle est la consommation d’oxygène au niveau de la peau ?
1 ml O2/100 ml de sang
Donnez des exemples d’utilisation du débit sanguin pour des fonctions autres que l’oxygénation chez les organes qui consomment peu d’oxygène.
- La peau comme régulateur thermique
- Le glomérule rénal pour la filtration
Au niveau tissulaire, l’oxygène est utilisé pour le cycle de Krebs majoritairement (production ATP)
Quand survient l’hypoxie dans les mitochondries ?
Lorsque la PO2 est inférieur à 7 mm Hg
Quand l’oxygène n’est pas en quantité suffisante pour rencontrer les besoins métaboliques d’un tissu.
Au repos, quelle est la production de CO2 et la consommation de O2 ?
Il consomme 250 ml O2/min et produit 200 ml CO2/min
Qu’est-ce que le quotient respiratoire ?
Il s’agit du rapport V CO2/ V O2
P.S. Il est normalement de 0.8
P.S. La consommation d’oxygène et la production de CO2 peuvent augmenter par un facteur de 15 à 20 chez quelqu’un à l’effort.
Pourquoi un individu doit-il maintenir sa PaCO2 constante ? Et comment maintient-il cela ?
Toute variation entraîne des modifications importantes dans la concentration des ions H+ dans le sang.
Pour se faire, si par exemple un individu augmente sa production de CO2, pour maintenir sa PaCO2 constante, il devra augmenter sa ventilation.
Quelles sont les 4 formes de transport du CO2 ?
- CO2 dissous
- Acide carbonique (H2CO3)
- Ion bicarbonate (HCO3-)
- Composés carbamino
Combien de pourcentage de CO2 est transporté sous forme dissoute ?
8%
À quoi est proportionnelle la quantité de CO2 dissous ?
À la pression partielle du gaz (PaCO2) et à sa solubilité.
P.S. Le contenu est de 2.9 ml / 100 ml de sang (Le coefficient de solubilité est de 0.072 ml/mm Hg/100 ml
Combien y a-t-il de H2CO3/ 100 ml de sang ?
0.006 ml de H2CO3/ 100 ml de sang. Il est en très petite quantité dans l’organisme.
Le CO2 combiné avec l’eau forme le H2CO3 (acide carbonique)
Quelle est la forme la plus utilisée par le CO2 dans le sang ?
L’ion bicarbonate (80%)
Ceci est dû par 2 mécanismes : l’anhydrase carbonique et le transfert des chlorures.
Quelle est la concentration normale de HCO3- dans le sang ?
24mEq/L soit 53.3 ml CO2/100 ml
Qu’est-ce que l’effet Bohr ?
L’hémoglobine qui transporte du CO2 a moins d’affinité pour l’oxygène.
Quelle proportion de CO2 est transportée sous forme de carbamino ?
10%
Quel est le volume de CO2 transporté par le sang artériel ?
48ml/ 100ml
Quel est le volume de O2 transporté par le sang artériel ?
20ml/ 100ml
Comment mesure-t-on l’équilibre acido-basique ?
En évaluant la concentration d’ions H+ dans l’organisme.
P.S. La concentration normale est de 40 nanomoles/L .
L’équilibre acido-basique est un des éléments les plus stables qui nous permet de garder un équilibre dans le milieu interne de l’organisme.
Qu’est-ce que le pH ?
L’inverse du logarithme de la concentration d’ions H+ libres dans le sang.
Quel est le pH normal ?
Le pH normal est de 7.40
Lorsqu’on double H+, de combien diminue-t-on le pH ?
De 0.3
La relation entre la concentration H+ et le pH : Lorsque H+ augmente, le pH diminue et inversement.
Quels sont les barrières de pH compatibles avec la vie ?
Un pH inférieur à 6.9 ou supérieur à 7.7.
L’organisme tolère mieux un pH acide à cause qu’on peut tamponner avec l’ion bicarbonate.
P.S. La concentration en H+ compatible avec la vie varie donc de 20 à 130 nMol/L
Donnez un exemple d’un acide faible et d’un acide fort.
HCl est un acide fort
H2CO3 est un acide faible
Un acide libère des ions H+ en solution. VS La base absorbe un ion H+.
Que fait la solution tampon ?
La solution tampon minimise les changements de pH en transformation les acides ou les bases fortes en acides ou en bases plus faibles.
Le pH de la solution tamponnée est moins affecté lors d’un changement de la concentration des ions H+.
De quoi est composée une solution tampon ?
Elle est composée d’un acide faible et d’un sel de sa base conjuguée.
P.S. Lorsqu’un acide fort est ajouté à la solution tampon, il réagit avec le sel de la base conjuguée.
Quel est le système tampon le plus utilisé dans l’organisme ?
Le système bicarbonate (50% de l’activité tampon de l’organisme)
Comment les systèmes tampons peuvent-ils être divisé ?
- Extracellulaire : Système bicarbonate, protéines plasmatiques (albumine et globuline) , phosphates inorganiques (H2PO4)
- Intracellulaire : Système bicarbonate, hémoglobine, oxyhémoglobine, phosphates inorganiques, phosphates organiques
De quoi dépend l’efficacité d’un système tampon ?
- La quantité de tampons disponible
- Le pK du système tampon
- Le mode de fonctionnement du tampon (ouvert ou fermé)
Qu’est-ce que le pK d’un acide faible ?
Le pH auquel 50% de l’acide est dissocié et 50% est non dissocié.
P.S. Le pK du bicarbonate est de 6.1.
Pourquoi le système bicarbonate est plus apte à tamponner les acides que les bases ?
Car à un pH de 7.40, le système bicarbonate est sous forme dissociée à 95%.
Un acide fort est tamponné par la partie dissociée et une base forte est tamponnée par la partie non dissociée.
Pourquoi le système bicarbonate est un système ouvert ?
Parce qu’il communique avec le poumon. Il n’y a donc pas d’accumulation d’acide faible dans les poumons. En effet, H2CO3 se transforme en Co2 et peut être évacué par le poumon.
On sort les éléments qui nuisent au système, donc on obtient un système plus efficace.
Quels sont les 2 principaux organes responsables de l’excrétion d’acide ?
Le rein et le poumon
P.S. Le poumon excrète 13 000 mEq de CO2 et le rein n’en excrète que 80 mEq.
P.S. L’être humain ne peut pas fonctionner avec seulement un des 2 mécanismes.
L’organisme a tendance à produire un excès d’acide.
Le poumon excrète quel type d’acide ?
Le poumon excrète des acides volatiles (peuvent être transformés de phase liquide à phase gazeuse) . L’acide carbonique (H2CO3) est le seul acide à être sécrété par les poumons en phase normale.
Le rein excrète quel type d’acide ?
Le rein excrète des acides fixes comme l’acide sulfurique et l’acide phosphorique. Ils doivent être excrétés sous forme d’urine car on ne peut pas les convertir en gaz.
Quels sont les récepteurs dans le poumons qui remarquent les stimuli chimiques (pH, PCO2 et O2) ?
Ce sont les chémorécepteurs (périphériques et centraux).
Quels sont les 3 centres intervenant dans la régulation de la ventilation ?
- Le centre médullaire assure la rythmicité.
- Le centre apneustique commande l’inspiration.
- Le centre pneumotaxique freine l’inspiration.
P.S. Les 3 sont modulés par le pH (pCO2) et par des réflexes venant du nerf vague (toux), de l’étirement et récepteur J.
De combien la surface de section des voies aériennes augmente-elle de la trachée aux bronches terminales ?
De 2-5 cm2 à la trachée à plus de 300 cm2 au niveau des bronches
Qu’est-ce que qui fait qu’on a une capacité résiduelle fonctionnelle (position de repos)
- La tendance du poumon à se collaber suite à une expiration normale (sans cage thoracique V=0)
- La tendance de la cage thoracique à augmenter de volume à la position de repos : CRF (sans poumons V=1L au dessus de la CRF)
Quelle est la position de repos ?
CRF
À la capacité pulmonaire totale, la pression à l’intérieur du poumon est à combien ?
+30 cmH2O
À combien serait la pression à l’intérieur du thorax si on diminue le volume de la cage thoracique au volume correspondant au volume résiduel ?
-20 cm H2O
Vs à CPT, +10 cm H2O
Que faut-il activer pour augmenter le volume du système ?
Les muscles inspiratoires
Que faut-il activer pour diminuer le volume du système ?
Les muscles expiratoires
Qu’en est-il des jeux de pression en l’absence de mouvement d’air ?
La pression de recul élastique du poumon est égale et opposée à la pression pleurale.
Quand est-ce que l’air entre dans le poumon ?
Quand la pression pleurale est plus négative (exprimée en valeur absolue) que la pression de recul du poumon.
L’expiration est-il un processus actif ou passif ? Même chose pour l’inspiration.
L’inspiration est active.
L’expiration est passive.
Qu’accumule l’alvéole à la fin de l’inspiration ?
De l’énergie élastique donc les muscles inspiratoires se relâchent tranquillement.
Quand est-ce que l’air sort des poumons ?
Quand la pression pleurale négative exprimée en valeur absolue est plus petite que la pression de recul élastique du poumon.
Qu’arrive-t-il à la pression pleurale lors de l’expiration forcée ?
Elle devient très positive.
Comment se mesure la courbe d’expiration forcée ?
Le patient inspire lentement jusqu’à CPT et ensuite il effectue une manoeuvre d’expiration forcée jusqu’au volume résiduel (VR).
- Normalement, 80% du CVF est expiré durant la première seconde.
- Le patient est ensuite capable de vider ses poumons en 3 secondes.
- Le volume expiré durant la première seconde est le VEMS.
Qu’arrive-t-il au débit dans la courbe débit-volume ?
Le débit est maximal rapidement et baisse progressivement par la suite jusqu’au volume résiduel.
Qu’est-ce que le PEP (point d’égale pression )
Lors d’une expiration normale, la pression pleurale devient plus positive : l’air se déplace vers la bouche alors que la pression intra bronchique est dissipée en générant un débit.
Durant l’expiration forcée, il existe un point ou la pression intra bronchique est égale à la pression pleurale, c’est le PEP. Il survient alors une compression des voies aériennes. Le débit expiratoire demeure constant malgré une compression plus grande.
C’est pourquoi le débit expiratoire est effort-dépendant au début et effort-indépendant par la suite.
Pourquoi la compression ne survient pas exactement au PEP ?
Car les bronches ont un certain tonus dû au cartilage. Le PEP est donc un peu plus bas selon la rigidité des bronches. (point de pression transmuable)
Quel est le lien entre la PaCO2 et la ventilation alvéolaire ?
- La ventilation alvéolaire est proportionnel à la production de CO2.
- La ventilation alvéolaire est inversement proportionnel à la que de CO2
Par quoi est définie la diffusion d’un gaz ?
- Proportionnel à la différence de pression de part et d’autre de la membrane, à la surface et au coefficient de solubilité
- Inversement proportionnel à l’épaisseur de la membrane et à la racine carrée de son poids moléculaire
De combien de fois plus rapidement diffuse le CO2 que le O2 ?
20 fois
Sa solubilité est beaucoup plus élevée mais son poids moléculaire n’est pas très différent (44 vs 32)
Pourquoi l’oxygène est-il limité par la perfusion ?
Car la liaison à l’hémoglobine est lente. La pression partielle de O2 augmente progressivement de l’autre côté de la membrane (sang) diminuant le gradient alvéole-capillaire. Ce phénomène pourrait être contré par une augmentation du gradient de pression.
Pourquoi le CO est-il limité par la diffusion ?
Car la liaison CO à l’hémoglobine est très rapide. La pression partielle dans le CO est donc pratiquement toujours à 0 et le gradient est donc toujours maximal. Le transfert est donc limité par la capacité de la membrane à laisser passer le CO.
Quel unité est utilisée pour exprimer un volume de CO ?
ml/min/ mm Hg
De quoi dépend la vitesse de diffusion ?
- La grosseur de la particule : O2 est plus légère que CO et donc diffuse plus rapidement en phase gazeuse
- Le coefficient de solubilité : Le CO2 est plus soluble en solution liquide et donc diffuse plus rapidement
- La diffusion d’un gaz est inversement proportionnel à sa densité (loi de graham)
- La diffusion d’un gaz est porportionnel à la différence de pression de part et d’autre de la membrane (pour l’O2 si on augmente la pression partielle dans l’air inspirée, on augmente le gradient de pression et par le fait même, la diffusion)
Combien de temps prend l’équilibration de part et d’autre de la membrane alvéole-capillaire ?
0.25 sec.
Que contient un bilan fonctionnel ?
- Courbe d’expiration forcée avant et après bronchodilatateur
- Boucle débit-volume (dérivé de CEF)
- Mesures des volumes pulmonaires: CPT, VR, CRF
- Mesure de la diffusion de CO (DLCO)
Quels sont les critères d’obstruction bronchique ?
- VEMS sous 100%
et - VEMS/CVF sous 70%
Quels sont les critères de réversibilité aux bronchodilatateurs ?
- Augmentation du VEMS de 200 cc
et - Augmentation du VEMS de plus de 12%
Quelles sont les causes d’obstruction bronchique ?
- Bronchite chronique
- Emphysème
- Asthme
Quels sont les critères de syndrome restrictif ?
1. VEMS sous 80% et 2. VEMS/CVF plus grand que 80% et 3. Diminution des volumes pulmonaires
Comment est transporté l’oxygène dans le sang ?
- Sous forme dissoute (la constante de solubilité dans le plasma est de 0.003 ml d’O2/ mm Hg/ 100 ml de sang
- Sous forme combinée ( L’hémoglobine permet de lier l’O2 et d’augmenter sa capacité de transport par un facteur de 100)
Décrire l’hémoglobine.
- Molécule de haut poids
- Composée de l’hèle et de la globine
- La globine contient 4 chaînes d’acides aminés (2 alpha et 2 beta)
- Le groupe hème est composé d’un groupe porphyrine et de fer.
- L’oxygène se fixe sur le fer
La concentration normale d’hémoglobine dans le sang est de 15g/100 ml
Qu’est-ce que le pourcentage de saturation des hémoglobines ?
Le % des sites occupés sur l’hémoglobine.
Elle lie 4 oxygènes.
Combien de ml d’O2 transporte 1g d’hémoglobine ?
1,34 ml d’O2 lorsque saturé à 100%
Quels sont les critères pouvant faire bouger la courbe de SO2 en fonction de PO2 vers la droite ?
- Concentration plus grande de H+
- 2-3 DPG augmente la compétition avec l’O2 pour se lier à l’hémoglobine
- PaCO2 augmentée
- Une hyperthermie
Que signifie un déplacement vers la gauche de la courbe SO2 en fonction de PO2 ? Vers la droite?
- Vers la gauche tendance à diminuer la quantité de O2 libérée aux tissus
- Vers la droite tendance à augmenter la quantité de O2 libérée aux tissus
Quelle est la p50 normale ?
26 mm Hg
Qu’est-ce que détermine la PaO2 ?
La perfusion tissulaire
Une PaO2 correspond à une quantité d’oxygène transportée (pourcentage de saturation)
Combien d’oxygène contient le sang veineux ?
Environ 75 % du contenu au sang artériel
Quelle est la relation d’équilibre du CO2 ?
Équilibre entre la quantité de CO2 produite par les tissus en périphérie, la qte de CO2 transportée dans le sang et la qte de CO2 excrétée par le poumon.
Environ combien de ml d’O2 constitue la ventilation de l’espace-mort ?
150 ml (1/3 de l’oxygène n’est donc pas efficace)
Qu’est-ce qu’un groupement carbamino ?
Le groupement d’une molécule de CO2 avec une protéine qui peut être l’hémoglobine.
- 2% du CO2 est transporté sous forme carbamino
- 10% du CO2 est transporté sous forme carbamino-hémoglobine
Qu’arrive-t-il quand on dissous un acide faible en solution ?
Il se crée un acide et une base et il existe une relation d’équilibre entre les deux.
Pourquoi un acide ou une base peuvent être tamponnés également au pK ?
Car la base est tamponnée par la partie non-dissociée et l’acide par la partie dissociée.
Pourquoi le système bicarbonate est-il efficace ?
- Présent en grande quantité
- Est dissocié à 95% au pH normal
- Communique avec l’extérieur via le CO2 dans le poumon (système ouvert)
On parle de quel type de problème lors d’un changement de la PaCO2 ?
Problème respiratoire
Voir p.45 pour les types d’acide et d’alcalose.
On parle de quel type de problème lors d’une modification de la concentration de HCO3-?
Problème métabolique
Quelles sont les valeurs normales d’un gaz artériel ?
- pH = 7.4
- PaCO2 = 40 mm Hg
- HCO3-= 24 mEq/L
- PaO2 (100 - (age/3))
Quelles sont les conditions externes pouvant modifier l’équilibre acido-basique ?
- Un gros repas
- L’exercice intense
- L’altitude
- Le températures extrêmes
