Ventilation Pulmonaire Flashcards
Ventilation pulmonaire
Nous parlerons ici du système d’échanges gazeux chez les mammifères.
Les cellules ont besoin d’un apport constant d’O2 pour pouvoir accomplir la respiration cellulaire
Rappel : la respiration cellulaire se passe dans les mitochondries. C’est un processus qui transforme du glucose et de l’oxygène en dioxyde de carbone et eau et surtout en énergie.
C6H12O6 + 6O2 → 6CO2+ 6H2O + 38 ATP
C’est la respiration proprement dite.
L’oxygène est fourni aux cellules et le CO2 est expulsé grâce à la ventilation pulmonaire qui permet :
• L’inspiration et l’expiration
• L’échange d’O2 et CO2 entre les poumons et le sang (respiration externe)
• L’échange entre le sang et les cellules (respiration interne).
Le nez
Réchauffe, humidifie, grâce aux capillaires sanguins et filtre l’air (vibrisses), • Reçoit les stimuli olfactifs,
• Forme une caisse de résonance, importante pour la phonation
On y retrouve un épithélium cilié (qui repousse les intrus) et des cellules calciformes (qui participe à l’humidification et retient les particules).
Pharynx
C’est un entonnoir qui s’étend des narines au cou
• Il conduit l’air et la nourriture.
• Il sert de caisse de résonance (phonation)
Larynx
Il est un conduit qui va du pharynx à la trachée, soutenu par des pièces
cartilagineuses, dont la pomme d’Adam
• L’épiglotte, une autre pièce cartilagineuse, se referme sur l’ouverture du larynx
lors de la déglutition pour empêcher que la nourriture passe dans la trachée.
• (ciblé par la testostérone) On trouve aussi dans le larynx les cordes vocales : l’air fait vibrer les cordes et produit ainsi des sons qui se propagent dans le pharynx, le nez et la bouche. C’est la tension des cordes qui détermine la hauteur des sons.
Les hommes ont des cordes plus épaisses et plus longues qui vibrent plus lentement. Ceci donne une voix plus grave.
Trachée
Elle s’étend du larynx aux bronches et se situe juste devant l’œsophage.
• Il y a des anneaux cartilagineux en C dont l’ouverture fait face à l’œsophage et laisse passer la nourriture
Il y a des muscles lisses qui relient le C.
• L’épithélium est cilié et sécrète du mucus
• Les cils repoussent le mucus vers le larynx et l’œsophage : les cellules mortes et agents pathogènes sont ainsi dirigés vers l’estomac où ils vont être détruits par l’acide gastrique.
Il est préférable d’avaler ce qui remonte et de ne pas cracher
Bronches
Il y en a deux qui vont de la trachée aux poumons.
• Ils se divisent dans les poumons jusqu’à donner des bronchioles; c’est l’arbre bronchique.
• Les bronchioles ne contiennent plus de cartilage, mais encore une grande quantité de muscles lisses. Lors d’une crise d’asthme, il y a possibilité de fermeture des voies.
Poumons
Il y en a deux situés dans la cavité thoracique.
• Deux couches de membranes séreuses recouvrent les poumons : ce sont les plèvres.
• Chaque poumon est divisé en lobes, chacun doté de sa propre bronche.
• Ceci se divise en lobules, puis en canaux alvéolaires et finalement en alvéoles
dans un sac alvéolaire.
Structure des alvéoles :
oLes parois des alvéoles sont formées d’épithélium pavimenteux très mince et d’une membrane basale; ce sont les pneumocytes. de type I à travers lesquels se font les échanges de gaz.
o Il y a aussi des pneumocytes de type II qui produisent du surfactant. Ce surfactant réduit la tension superficielle de la paroi empêchant ainsi affaissement des alvéoles lors de l’expiration.
Problème chez les bébés prématurés qui n’ont pas ce surfactant.
o Les alvéoles sont entourés de capillaires avec lesquels les échanges se font. Il y a 70 m2 pour les échanges.
o Les macrophages alvéolaires nettoient les alvéoles des microorganismes et cellules mortes. Les restes sont ensuite remontés par les cils jusqu’à la jonction entre le larynx et l’œsophage
Anatomies voies respiratoires
Nez
Pharynx
Larynx
Trachée
Bronches
Poumons
Ventilation pulmonaire physiologie
La ventilation pulmonaire est un processus par lequel s’effectuent les échanges gazeux entre l’atmosphère et les alvéoles pulmonaires.
Tout comme dans la circulation, où le sang se déplace d’une région à pression plus élevée vers une région à pression moins élevée, l’air va circuler en suivant le meme principe
Mécanique ventilatoire
Inspiration
Les poumons doivent se dilater, ce qui augmente le volume pulmonaire et réduit la pression dans les poumons (il y aura alors plus d’espace pour le même nombre de molécules).
Ceci suit la loi de Boyle : La pression exercée par un gaz dans un récipient fermé est inversement proportionnelle au volume du récipient (P1V1=P2V2).
1. Il y a d’abord contraction du diaphragme et des muscles intercostaux externes. Il faut donc un influx nerveux; c’est un processus actif.
2. Ceci provoque une augmentation du volume thoracique.
3. La pression intrapulmonaire baisse jusqu’à être en dessous de la
pression …………………….. : 758 versus 760 mm Hg
4. Ceci provoque l’inspiration
Expiration
Le gradient est inversé par rapport à l’inspiration : la pression des poumons devient supérieure à celle de l’atmosphère.
C’est un processus passif (lors de l’expiration normale), car il n’y a pas de contractions musculaires.
1. Le diaphragme et les muscles intercostaux externes se relâchent.
2. Le volume du thorax diminue, car les poumons se rétractent.
3. La pression intrapulmonaire augmente ainsi jusqu’à 763 mm Hg (versus 760).
4. Ceci provoque l’expiration.
Combien de fois adulte respire par minutes
12 fois au repos : 12 inspirations et 12 expirations
- Environ 500 mL d’air se déplacent lors de chaque inspiration et expiration : c’est le volume courant. Par minute, il y a donc 500 X 12 = 6000 mL qui se déplacent.
- De ces 500 mL, 350 atteignent les alvéoles et participent aux échanges. Le 150 mL restant est pris dans le nez, pharynx, larynx, etc., et est expulsé lors de l’expiration sans avoir participé aux échanges : c’est l’espace mort anatomique.
- L’espace mort est une constante chez un individu. C’est pourquoi l’augmentation du volume inspiré est préférable à une augmentation de la fréquence lorsqu’il faut améliorer les échanges gazeux. Une respiration rapide et superficielle n’apporte que peu ou pas d’air nouveau au niveau des alvéoles.
- Lors d’une inspiration forcée, on peut déplacer environ 3100 mL de plus.
- Il reste toujours, même après une expiration forcér, un volume résiduel (1200 mL).Chez l’oiseau, la situation est différente. Il possède des sacs aériens reliés au système pulmonaire ce qui produit un système à deux temps. Il faut deux inspirations et deux expirations pour que l’air inspiré du début soit expulsé. Tout l’air passe par les poumons Il n’y a pas de volume mort anatomique ou de volume résiduel.
Régulation ventilation
La régulation est nerveuse. Elle se fait d’abord au niveau du centre respiratoire dans le bulbe rachidien.
Le centre de rythmicité respiratoire, dans le bulbe rachidien, règle le rythme de base de la respiration :
2 secondes : inspiration
3 secondes : expiration
Ceci se fait grâce à l’excitabilité intrinsèque des neurones inspiratoires qui provoquent la contraction du diaphragme et des muscles intercostaux externes.
Lors d’une expiration normale, les neurones inspiratoires cessent d’envoyer des influx nerveux, car ils sont inhibés par le centre expiratoire.
Lors d’une expiration forcée, les neurones expiratoires provoquent la contraction d’autres muscles : les abdominaux et intercostaux internes.
(Au niveau du pont, des influx nerveux rendent la respiration plus régulière.)
Différents facteurs peuvent faire varier le pH artériel :
Origine respiratoire
Variation de PCO2 :
↓pH → acidose respiratoire (respiration superficielle)
↑pH → alcalose respiratoire (hyperventilation : augmentation de l’amplitude et la fréquence)
Origine métabolique
Production d’acides par le métabolisme cellulaire
- Acide lactique pendant l’exercice
- Acide acétique produit lors de l’ingestion de grandes quantités
d’alcool
- Acides cétoniques provenant d’acides gras chez les diabétiques
Dans tous les cas d’augmentation d’acidité, l’amplitude et la fréquence respiratoire augmentent pour éliminer l’excès de H+.
Ces corrections respiratoires s’accomplissent en une minute environ. Ce sont toutefois les reins qui règlent les concentrations des substances acides et alcalines autres que l’acide carbonique.
Les chimiorécepteurs (situés dans l’aorte et les carotides) préviennent le bulbe rachidien de la situation.
Situation normale pour PCO2 : 40 mm Hg
Si la PCO2 augmente, ceci provoquera une augmentation de la fréquence respiratoire (hyperventilation).
Situation normale pour PO2 : 105 mm Hg
- La PO2 a besoin d’une baisse plus dramatique, car l’hémoglobine est saturée à 95 mm Hg.
- Si PO2 descend plus bas que 60 mm Hg, il y aura augmentation de la fréquence respiratoire.
Le centre respiratoire peut voir son action modifiée par plusieurs facteurs :
- Le cortex cérébral : nous pouvons contrôler notre respiration, ou du moins son amplitude, ce qui nous permet de retenir notre respiration en entrant dans l’eau et en présence de gaz toxiques.
On peut s’empêcher de respirer jusqu’à un certain point seulement. Quand la PCO2 atteint un seuil critique, le centre inspiratoire est stimulé de toute façon.
Il y a des nageurs en compétition qui utilisent l’hyperventilation pour diminuer leur PCO2. Ceci crée une période de latence avant de revenir au niveau qui provoque une inspiration. , la PO2 peut diminuer jusqu’à 15 ou 20 mm Hg ce qui provoque un évanouissement.
• Les stimuli chimiques
L’appareil respiratoire est très sensible aux taux de O2, CO2 et H+ dans
le sang.
Le système perçoit surtout le changement ……… qui est lié directement au CO2 dissous.
CO2+ H2O ↔ H2CO3 ↔ H+ + HCO3- Acide carbonique instable
Donc ↑CO2 →↑H+ →↓pH
ou ↓CO2 →↓H+→↑pH
- La pression artérielle
Les barorécepteurs préviennent le bulbe rachidien de la situation
↑Pression artérielle → ↓rythme cardiaque →↓fréquence respiratoire
↓Pression artérielle → ↑ rythme cardiaque →↑fréquence respiratoire
Les fréquences cardiaque et respiratoire sont liées.
• Les irritants
Toux, éternuements, etc.
• Autres
Rire, pleurs.
Les gaz respiratoires et lois liées aux gaz
L’air est un mélange de :
Oxygène 21%
Dioxyde de carbone 0,04%
Azote 79%
Eau 0,5%
Argon
Hélium, etc. Traces
Chaque gaz a sa propre pression, comme si les autres gaz étaient absents : c’est la pression partielle P qui est directement proportionnelle au pourcentage de gaz dans le mélange (loi de Dalton).
PO2 dans l’atmosphère
= Pression atmosphérique X % d’O2 dans l’air
= 760mmHg X 21%
≈ 159 mm Hg
PCO2 dans l’atmosphère ≈ 0,03 mm Hg
Chaque gaz va diffuser vers une région où sa pression partielle est moins élevée, jusqu’au point d’équilibre entre les deux phases (air et liquide).
Les gaz vont se dissoudre dans un liquide en fonction de leur pression partielle et de son coefficient de solubilité. Pour cette raison, le CO2 se dissout plus que l’oxygène et le N2, très peu
L’azote qui est le gaz le plus important en pourcentage ne participe pas à la ventilation, car il a un coefficient de solubilité très peu élevé au niveau de la mer. Toutefois, les plongeurs qui respirent de l’air sous une pression élevée courent le danger d’avoir un volume considérable d’azote dissout dans le plasma. Ceci provoque du vertige (ivresse des profondeurs, car N2 est plus soluble dans les lipides (de la moelle épinière, etc.) que dans l’eau.
Il est important que le plongeur revienne lentement à la surface pour permettre au N2 d’être éliminé par les poumons. Autrement, l’azote se sépare trop rapidement et il se forme des bulles de gaz dans les tissus. C’est la maladie des caissons qui se manifeste par des douleurs articulaires, étourdissement, paralysie, perte de connaissance. Pour éviter ceci, les plongeurs utilisent un mélange d’hélium (moins soluble que N2) et d’O2 dans leur bonbonne.
