PSL 4-11 (1) Flashcards
Qu’est-ce que la compliance?
La compliance est la facilité des poumons à changer de volume. Elle est égale à ΔV/Δp.
Plus la compliance est importante (= plus élastique), au plus la respiration se fait facilement.
Quelles sont les résistances statiques et dynamiques?
1) Résistances statiques centripède (contre l’inspiration) :
-force centripète = augmente la tendance à l’affaissement
causée par:
-élasticité intrinsèque des poumons
-fibre élastique+ tension de surface du liquide des alvéoles
2) Résistances statiques centrifuge (contre l’expiration)
-force centrifuge = augmente la tendance à l’expension
Causée par:
-Élasticité du thorax et muscles pulmonaires,
-pression intra pleurale négative (lie les poumons au thorax par suction)
3) Résistances dynamiques :
Résistance du flux d’air dans les voies aérienn
Qu’est-ce que les forces de cohésion?
Elles attirent les molécules d’un liquide
-Les molécules à la surface ont moins de voisins, donc une énergie de cohésion plus faible
-Il y a un donc un coût énergétique à se trouver à la surface
Qu’est ce que la tension superficielle?
La tension superficielle, c’est la tendance de la surface à se contracter, ceci est causé par les forces de cohésion des molécules d’un liquide.
Les molécules d’eau à la surface des alvéoles ont une énergie de cohésion plus faible, car elles sont moins entourées de molécules homologues que celles se trouvant en-dessous
Il y a donc un coût énergétique pour les molécules se trouvant à la surface (énergie libre plus élevée)
Elle cause l’affaissement des poumons (contribue au repliement élastique des poumons)
VrAi oU fAuX. À cause de la tension superficielle, l’aire de l’interface liquide-air tend à être maximale.
fAuX. Elle tend à être minimale.
La tension superficielle à la surface des alvéoles explique quelle caractéristique des poumons?
Leur tendance à l’affaissement
Qu’est-ce qui contribue le plus au repliement élastique des poumons?
La tension superficielle
Qu’est-ce que le surfactant?
Quel est son rôle?
(Surface active agent)
C’est des lipoprotéines (partie hydrophobe qui reste dans l’air et partie hydrophile qui se lie aux molécules d’eau), qui sont sécrétées par les pneumocytes de type II
À quoi sert le surfactant?
Il diminue le coefficient de tension superficielle en modifiant les interactions de l’eau à la surface. –> γ (eau) = 0,07 N/m, tandis que γ (eau + surfactant) = 0,025 N/m
Ainsi, le poumon a moins tendance à l’affaissement, donc il est plus facile de respirer
Quels sont les différents flux (types d’écoulement) rencontrés par l’air dans les voies aérienne?
Dans la trachée et les grosses bronches:
– Flux turbulent, rapide (2 m/s), bruyant
– Représente la plus grande partie de la résistance contre laquelle les poumons doient lutter
Aux embranchements:
– Flux transitionnel
Dans les petites voies aériennes:
– Flux laminaire, très lent (0.4 mm/s dans le canal alvéolaire) silencieux
Quels sont les facteurs qui affectent la résistance dynamique de la bronchodilatation (diminue la résistance)? (4 choses)
- Relâchement du muscle lisse bronchiolaire
- Par stimulation du système nerveux sympathique (involontaire) via des récepteurs bêta-adrénergique (exercice physique…)
- Hormones : adrénaline et noradrénaline
- Médicaments antihistaminiques
Quels sont les facteurs qui affectent la résistance dynamique de la bronchoconstriction (augmente la résistance)? (3 choses)
- Constriction du muscle lisse bronchiolaire sous l’influence du système nerveux parasympathique
- Histamine (libéré par réaction allergique)
- Inflammation, air froid, irritants, fumée, asthme
Qu’est-ce que la membrane alvéolo-capillaire?
C’est une barrière extrêmement mince (0.5 µm) et de très grande surface (50-100 m2 cumulé pour toutes les alvéoles) qui sépare l’air alvéolaire et le sang capillaire pulomonaire
Que permet la membarne alvéolo-capillaire?
Elle permet la diffusion passive de O2 et de CO2
De quoi est composé la membrane alvéolo-capillaire?
Elle est composée de 3 couches:
1)Les cellules épithéliales alvéolaires (pneumocytes de type 1; 95%) et les cellules qui sécrètent le surfactant (pneumocytes de type II; 5%)
2) La membrane basale et le tissu interstitiel
3) Les cellules endothéliales capillaires
Comment se font les échanges gazeux entre les alvéoles et les capillaires?
Par diffusion (distance de diffusion= 1-2 µm), dirigé par le gradient de pression partielle
Quelle est la pression partielle de O2 et de CO2 dans le sang veineux?
O2 : 40 mmHg CO2 : 46 mmHg
Quelle est la pression partielle de O2 et de CO2 dans les alvéoles?
O2 : 100 mmHg CO2 : 40 mmHg
VrAi oU fAuX. Le sang reste plus longtemps en contact avec l’alvéole au repos à comparé à lors d’un exercice.
VrAi. Au repos : 0,75 s, exercice = 0,25 s
Les échanges gazeux dans les poumons servent à équilibrer quoi? Est-ce toujours suffisant?
Ils servent à équilibrer les pressions partielles, et oui c’est toujours suffisant
VRAI OU FAUX :La pression partielle d’O2 diminue ensuite un peu (~ 90 mmHg) à cause de shunts artério-veineux
VRAI
Quels sont les facteurs qui affectent la diffusion?
- Fort gradient de pression partielle : favorise O2
- Faible poids moléculaire : favorise O2
(CO2: 44 g/mole ; O2: 32 g/mole) - Solubilité : CO2 est 24x plus soluble qu’O2
- Grande surface de diffusion
- Petite épaisseur de membrane
VrAi oU fAuX. Le CO2 diffuse plus lentement que l’O2 malgré un gradient de pression plus fort.
fAuX. CO2 diffuse plus rapidement malgré un gradient de pression moins fort
VrAi oU fAuX. La circulation pulmonaire reçoit presque tout le débit cardiaque.
Vrai (un peu de sang irrigue les poumons)
VrAi oU fAuX. La circulation pulmonaire va du ventricule gauche à l’oreillette droite.
fAuX. Elle va du ventricule droit à l’oreillette gauche
Quelle la valeur normale approximative de la perfusion pulmonaire?
C’est environ égal au débit cardiaque, soit 5-6 L/min
Qui transporte du sang oxygéné et qui transporte du sang désoxygéné dans la circulation pulmonaire?
L’artère pulmonaire transporte du sang désoxygéné
Les veines pulmonaires transportent du sang oxygéné
(contraire de la circulation systèmique)
VrAi oU fAuX. La circulation pulmonaire est un système à haute pression
fAuX. 10x plus faible que dans la circulation systémique (10 vs 100 mmHg)
Quel est le chemin de la circulation pulmonaire?
Et pression?
Ventricule D → artère pulmonaire (15)→ pré-capillaire (12) → capillaire (10) → post-capillaire (8)→ veine pulmonaire → oreillette G (5).
Que se passe-t-il si les alvéoles se remplissent d’eau?
Que faut-il faire pour éviter cela?
Asphyxie
Il faut garder l’eau du sang dans les capillaires
Quelles sont les forces (2) responsables de la migration de l’eau? (équilibre hydrique)
C’est les forces de Starling:
1) La pression hydrostatique (10 mmHg): pousse le liquide dans les alvéoles
2) La pression oncotique (osmotique qui attire eau vers protéines plasmiques; 25 mmHg) : tend à attirer l’eau dans le sang
LA RÉSULTANTE DES 2 FORCES PERMET DE GARDER LES ALVÉOLES AU SEC
Qu’est-ce que le débit?
Débit= différence de pression / résistance
VRAI OU FAUX: Pour le même débit, la pression est 10x plus faible que dans la circulation systémique, donc la résistance est aussi 10x plus faible
Vrai, la pression et la résistance sont toutes les 2 10x plus faible que dans la circulation systémique
Pendant l’exercice, le débit augmente de combien?
Qu’est-ce que cela implique?
Il augmente de 5 à 25 L/min
- La résistance doit diminuer pour éviter un œdème pulmonaire aigu
- Il y a vasodilatation
- Moins de travail pour le ventricule droit
Qu’est-ce que la vasoconstriction hypoxique?
Lorsque la pression partielle alvéolaire d’O2 diminue:
-Un récepteur dans l’alvéole émet un signal (libération de substances vasoconstrictrices)
-Cela déclenche la contraction du capillaire
-Le débit sanguin s’adapte au débit aérien
-Le sang est redirigé vers des régions mieux ventilées, ce qui améliore l’oxygénation du sang
aide peu lorsque toutes les alvéoles manquent d’O2 (ex: en altitude, maladie pulmonaire obstructive chronique)
Sous quelles formes (3) est transporté le CO2?
1) CO2 dissous (selon la loi de Henry)
2) Bicarbonate (HCO3-) dans le plasma ou dans les globules rouges (+ grande portion)
3) Composés carbaminés (liaison avec Hb)
La concentration de CO2 dissous est proportionnelle à quoi?
à la pression partielle de CO2
Qu’est-ce que la loi d’henry?
[CO ] = α co2 Pco2
– α = coefficient de solubilité = 0.225 mmol/L/kPa
– P = pression partielle
représente env. 10% du transport de CO2
Décrire la formation de bicarbonate
-Quelle est la réaction?
-Par quoi est-elle catalysée?
-Que permet le catalyseur?
-Par quoi sont équilibrés les concentrations de bicarbonate du plasma et des globules rouges?
-Réaction: CO2 + H2O ↔ HCO3- + H+
-Catalysée par l’anhydrase carbonique afin que le temps de contact avec les alvéoles suffise (il y en a dans les globules rouges mais pas dans le plasma)
-Permet une réaction 10,000x plus rapide
- Elles sont équilibrées par un échangeur d’anion
HCO3- - Cl- qui mène à un flux de chlore (Hamburger shift)
Quelles est la réaction de la formation de carbamate d’hémoglobine?
Réaction : Hb-NH2 + CO2↔ Hb-NH-COO- + H+
Pourquoi est-ce que la concentration en O2 influence la liaison du CO2?
Les réactions de formation de bicarbonate et de carbamate dégagent du H+.
Quand il y a trop de H+, la réaction est donc ralentie…
Quand on retire le H+, on déplace l’équilibre de la réaction vers la liaison du CO2.
L’hémoglobine sert de tampon au H+ ce qui facilite la liaison du CO2, mais elle lie mieux le H+ dans sa forme non lié au O2 (qui est plus acide).
Donc en périphérie, ou il y a plus de Hb que de Oxy-Hb, la liaison du CO2 est facilité.
Nommez, en ordre du plus grand au plus petit, les formes sous lesquelles sont transporté le CO2 selon la fraction de CO2 transporté sous cette forme.
bicarbonate (HCO3-) dans le plasma
bicarbonate (HCO3-) dans les globules rouges
composés carbaminés (hémoglobine)
dissout dans le sang
Quelles sont les carractéristiques des courbes de dissociation du CO2?
La courbe de CO2 dissous dans le sang est linéaire, plus la pression du CO2 augmente, plus il y en aura dans le sang.
La courbe du CO2 lié elle varie de facon non linéaire ca rHb limité et dépend de la saturation de l’oxygène.
Qu’est-ce que la barrière hémato-encéphalique?
Rapport avec CO2?
C’est l’interface entre le sang et le liquide céphalorachidien dans le cerveau
-O2 et CO2 passent facilement
-HCO3- passe difficilement (seul tampon du liquide)
Donc, le cerveau est sensible aux changements aigus de CO2 dans le sang (chémorécepteurs)
VRAI OU FAUX: Le ratio HCO3-/CO2 est associé au pH
VRAI
Qu’est-ce qu’une augmentation aigue de CO2?
-CO2 augmente brusquement dans le sang, puis dans le CFS
-À cause des tampons dans le sang, CO2 diminue plus dans CFS
-Chémorécepteurs donnent le signal d’adapter la respiration
Qu’est-ce qu’une augmentation chronique de CO2?
-CO2 augmente sur le long terme dans le sang, puis dans le CFS
-HCO3- a le temps de diffuser, ce qui compense le manque de tampons dans le CFS
-pH diminue un peu
-Signal des chémorécepteurs est faible
Quels sont les moyens de transport de l’O2?
- dissout dans le sang
- lié à l’hémoglobine dans les globules rouges
Quelle est la solubilité de l’O2?
Très faible : 3 mL O2 / L de sang lorsque PO2 = 100 mmHg
La solubilité de l’O2 suffit-elle à la survie?
Non
Quelle doit être la concentration d’hémoglobine dans le sang pour que le transport d’O2 soit suffisant?
Il faut PO2 = 100 mmHg et 150 g Hb / L sang
Quelles sont les fonctions (3) de l’hémoglobine?
-transporteur d’O2
-implication dans le transport de CO2 (carbamate)
-tampon (H+) pour le pH sanguin
Quelle est la structure moléculaire de l’hémoglobine?
-Tétramère: 4 sous-unités avec chacune un groupe hème (Fe (II) + porphyrine)
-Chaque atome de fer peut se lier à un O2
-Oxygénation : Hb + O2↔ Oxy-Hb (oxyhémoglobine)
De quoi dépend la quantité de O2 liée à Hb?
La pression partielle de O2
Quelle est la capacité normale de transport d’O2 par l’hémoglobine?
Environ 200 mL O2 / L sang
Quelles sont les carractéristiques de la courbe de dissociation du O2?
La courbe linéaire de la solubilité du O2 est extrêmement faible, car celui-ci se dissous peu dans le sang. (solubilité O2= 1/22 x solubilité CO2)
La courbe de dissociation lié à l’hémoglobine fini par se saturer (car le nombre de Hb limite l’association) et varie grandement selon la concentration de Hb dans le sang.
Quelles sont les carractéristique de la courbe de saturation du O2?
La courbe de saturation dépend de la fraction des Hb occupés par du O2.
Il y a un décalage de cette courbe selon l’affinité du Hb pour le O2, cette affinité dépend de la concentration en CO2 et du PH sanguin.
Ainsi, quand il y a peu de CO2, le ph est basique, l’hémoglobine a une plus grande affinité pour le O2 et se sature plus rapidement (logique, si pas beaucoup de CO2, cela veut dire que le tissus n,a pas besoin de beaucoup de O2). Quand il y a beaucoup de CO2, le contraire arrive.
Que signifie un décalage vers la gauche dans la courbe de saturation de l’O2?
Baisse de CO2
Baisse de température
Baisse de DPG
Hausse du pH
Donc, augmente saturation de O2
Que signifie un décalage vers la droite dans la courbe de saturation de l’O2?
Hausse de CO2, température et DPG
Baisse de pH
Donc, diminue saturation de O2
Quels sont les facteurs qui favorisent la libération de O2?
1) pH plus acide: Hb se lie au H+, donc est moins disponible pour se lier au O2
2) PCO2 sanguine augmentée: la présence de CO2 diminue le pH
3) Température corporelle augmentée: la température change la configuration de Hb
4) Forte concentration de DPG:
-activé en présence d’hypoxie (corp-cerveau privé de O2)
-DPG se lie à Hb et diminue l’affinité pour O2
Quels sont les autres transporteurs de l’O2?
1) Myoglobine: stockage court-terme de O2 dans les muscles
2)Hémoglobine foetale: variante d’Hb, plus d’affinité avec O2
3) Méthémoglobine: Fe(III) à la place de Fe(II), pas de liaison avec O2
4) Hémoglobine: liaison de CO, forte affinité (empoisonnement au monoxyde de carbone)
Qu’est-ce que l’intoxication au monoxyde de carbone?
Co se lie à Hb, empêche le sang de transporter O2, donc l’organisme de reçoit pas assez de O2=intoxication
Qu’est-ce que la respiration interne?
La respiration interne est le principe par lequel:
L’O2 diffuse des vaisseaux périphériques vers les tissus adjacents (distance de diffusion : 10-50 µm)
Idem en sens inverse pour le CO2
Le CO2 diffuse plus vite, donc c’est l’O2 qui est le facteur limitant
La diffusion suit le gradient de pression partielle PO2
PO2 ne doit pas descendre en dessous de 0.1 Kpa dans les mitochondries
Qu’est-ce que le principe de Fick?
Principe de Fick:
VO2= Q([O2a]-[O2v])
Consommation de O2 = débit sanguin x différence artério-veineuse de O2
Que ce passe-t’il quand l’organisme a besoin de plus de O2?
Quand le corps a besoin de plus d’oxygène:
Augmenter le Q (vasodilatation)
Augmenter l’extraction tissulaire de O2
Qu’est-ce que l’extraction tissulaire de O2?
– EO2 = ([O2]a-[O2]v) / [O2]a = fraction d’O2 consommée
– EO2 ≈ 0.04 (peau), 0.3 (cerveau), 0.6 (cœur),
0.3 à 0.9 (muscles, en fonction de la demande)
Quelles sont les causes de réduction de l’apport en O2?
-Hypoxique: moins d’O2 arrive dans les alvéoles
-Anémique: faible capacité de transport dans le sang
-Ischémique ou stagnante : flux sanguin réduit (p.ex.
insuffisance cardiaque ou obstruction des artères)
– Augmentation de la distances entre capillaires : plus de cellules sont éloignées de la source d’O2
– Cytotoxique : affection de l’utilisation de l’O2 par les mitochondrie (p.ex. empoisonnement à la cyanure)
Quels sont les dangers de l’hypoxie?
- Sur le cerveau
– Très sensible à l’hypoxie; les cellules mortes ne peuvent généralement pas être remplacées - Anoxie (absence d’oxygène)
– P.ex. dû à un arrêt cardiaque/respiratoire
– Facteur limitant : survie du cerveau
* Perte de fonction : 5 sec
* Perte de conscience : 15 sec
* Dommages irréparables : 3 min - Symptôme : la cyanose
– Coloration bleutée de la peau (trop d’Hb désoxygéné)
Qu’est-ce que le controle de la respiration
Objectif: contrôle la ventilation pour maintenir
– PCO2artérielle et alvéolaire ~ 40 mmHg
– pH sanguin ~ 7.4
– PO2 artérielle et alvéolaire ~ 100 mmHg
Quels sont les stimulis physiologiques pour le controle de la respiration?
baisse de PO2
Augmentation de PCO2
Quels sont les nécessités du contrôle de la respiration?
– Le métabolisme et les besoins peuvent augmenter
(p.ex. exercice physique)
– L’environnement peut changer (p.ex. altitude)
– Parler, rire, tousser, déféquer, …
Quels sont les composants du contrôle de respiration?
- Générateur du rythme respiratoire
– Dans le tronc cérébral; automatisme respiratoire - Messages du cerveau
– Action volontaire, émotion, température, toux - Chémorécepteurs
– Mesure de PO2, PCO2 et pH dans le sang (périphérie) et le liquide céphalorachidien (central) - Mécanorécepteurs
– Mesure de la tension des muscles intercostaux
– Mesure de l’activité physique dans les muscles
Qu’est-ce que le générateur du rythme respiratoire?
- Dans le bulbe rachidien
- Neurones inspiratoires et
expiratoires, activés en
alternance - Reçoit les signaux des
senseurs et contrôle l’activité
des poumons
Que font les chémorécepteurs?
- L’intensité de la ventilation involontaire est déterminée par PO2, PCO2 et pH
- Des chémorécepteurs mesurent ces grandeurs dans l’arc aortique les carotides et le tronc cérébral
- Une boucle de rétroaction agit sur la ventilation pour réguler PO2(périphérique, sang artériel), PCO2 et pH (central surtout)
Que font les mécanorécepteurs?
- Des senseurs mesurent la tension des muscles intercostaux pour réguler la profondeur de la
respiration - Des senseurs de tension dans la trachée et les bronches répondent à l’augmentation du volume pulmonaire et limitent la profondeur de respiration
(réflexe Hering-Breuer)
Pourquoi la ventilation augmente durant l’exercice? (2)
1) Co-innervation des muscles et des centres respiratoires du bulbe rachidien
2) Signaux des mécanorécepteurs du système locomoteur
Autres senseurs et stimulants?
- Senseurs d’irritation dans les muqueuses bronchiques
– Volume pulmonaire diminue → ventilation augmente
– Poussière ou gaz irritant → toux - Barorécepteurs
– Pression sanguine diminue → ventilation augmente - Senseurs de température
– Dérégulation (p.ex. fièvre) → ventilation augmente - Système nerveux central
– Émotions, réflexe (p.ex. éternuement), contrôle volontaire - Hormones
– Progestérone : grossesse → ventilation augmente
