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Cours de Physiologie Lappareil respiratoire. Sommaire : Chapitre 1 : Échange et transport des gazÉchange et transport des gaz I. IntroductionIntroduction.

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1 Cours de Physiologie Lappareil respiratoire

2 Sommaire : Chapitre 1 : Échange et transport des gazÉchange et transport des gaz I. IntroductionIntroduction II. Physique des gazPhysique des gaz III. Air atmosphérique et air alvéolaireAir atmosphérique et air alvéolaire IV. Les différents gaz du sangLes différents gaz du sang V. La respiration tissulaireLa respiration tissulaire VI. Phénomènes physico-chimique des échangesPhénomènes physico-chimique des échanges VII. Causes possibles de perturbation des échangesCauses possibles de perturbation des échanges Chapitre 2 : Anatomie et mécanique respiratoireAnatomie et mécanique respiratoire I. IntroductionIntroduction II. AnatomieAnatomie III. Mouvement respiratoireMouvement respiratoire IV. La ventilation pulmonaireLa ventilation pulmonaire V. La régulation de la ventilationLa régulation de la ventilation

3 Chapitre 1 Échange et transport des gaz.

4 I. Introduction Lair atmosphérique est composé de 3 gaz principaux : - 79 % : azote (aucune influence sur la respiration) - 21 % : dioxygène - 0,03 % : dioxyde de carbone Sang désoxygéné : - 54% de dioxyde de carbone - 14% de dioxygène - autres gaz Sang oxygéné : - 20% de dioxygène

5 II. Physique des gaz Principaux caractères physique des gaz : - ils exercent une pression - molécules en mouvement continu - la température a un rôle important - forces dattraction entre les molécules. (nulles pour les gaz et importantes pour les liquides) Comme il sagit de gaz, ils sont régit par certaine lois physique. Dont voici les plus importante : 1. Loi de BOYLE : La pression dun gaz est inversement proportionnelle à son volume si la température reste constante.

6 II. Physique des gaz 2. Loi de CHARLES : La pression dun gaz est directement proportionnelle à la température absolue si le volume reste contant. 3. Loi dAVOGADRO : Tous gaz qui ont même volume, à la même température et à la même pression contiennent le même nombre de molécules. 4. Loi des gaz parfaits : P. V = n.R.T P : Pression atmosphérique (atm) V : volume (L) n : molécule R : constante qui est égal à : 0,082 T : Température absolue (K)

7 II. Physique des gaz 5. Loi des molécules des gaz : Lair que lon respire est composé majoritairement de : CO2, O2 et azote. Loi de DALTON : Chaque gaz de mélange se comporte comme sil occupait le volume total et possède une pression partielle indépendante des autres gaz présents. Loi de HENRY :Concerne la dissolution des gaz dans un liquide. Il se fait avec le coefficient de solubilité. La pression est le facteur principal. Chaque gaz à un coefficient de solubilité dans un liquide. Le CO2 possède la plus grande solubilité.

8 II. Physique des gaz Lhémoglobine (Hb) : - Responsable de la couleur rouge du sang. => pigment dans les globules rouges. - Transporteur de molécule. => grande affinité pour le CO2 et O2. Dans le plasma, il y a présence de gaz dissous. Ces gaz vont être fixé en combinaisons chimiques sur lhémoglobine.

9 III. Air atmosphérique et air alvéolaire La composition de lair atmosphérique ne change pas. => Fixité de lair atmosphérique La composition de lair alvéolaire ne change pas malgré les demande variables. => Fixité de lair alvéolaire Le quotient respiratoire est défini par le volume de CO2 et le le volume de O2. Cette varie selon le type daliments. => coef respiratoire = VCO 2 / V O2 < 1 (en théorie) Une partie de l O2 va être utilisé pour produire de leau, des déchets et du CO2 => combustion non complète.

10 IV. Les différents gaz du sang 1. O2 Forme dissous : lié à la forte pression dans les poumons. Forme combiné à Hb. (forme la plus importante) => 100 mL de sang artériel 19,7 mL de O2 => 100 mL de sang veineux 13,8 mL de O2 Hb-O2 est très instable par rapport à HB-CO2 Il y concurrence entre O2 et CO2 lors de la fixation avec lHb. => Facteur dinstabilité : pH et la température. La myoglobine : Courbe inverse de Hb pour une meilleur utilisation des muscles. => délivre plus facilement O2 dans les muscles.

11 IV. Les différents gaz du sang 2. CO 2 Forme plasmatique - dissous dans le plasma (très soluble) - combiné (système tampon) => 35 mL / 100mL de sang (H2CO3, …) - combinaison avec des protéines. => carbonates Forme globulaire : Hb-CO2 => 15 mL CO2 / 100 mL de sang Anhydrase carbonique : enzyme au niveau des alvéoles pulmonaires. => facilite la dissociation de Hb-CO2 da,s les poumons de manière active. Remarque : Si Hb-O2 diminue alors Hb-CO2 augmente au niveau des tissus lors que cela devient plus alcalin.

12 V. La respiration tissulaire Permet léchange des gaz grâce au mitochondrie => Toute cellule doit être a proximité des vaisseaux. La circulation sanguine va influencer par la proximité et par le débit. Les variations de débit peuvent facilité les échanges. Différence artério-veineuse en O2 => 34 % pour le cerveau => supérieur à 80% pour les muscles en activité.

13 VI. Phénomènes physico-chimique des échanges système en contact. surface déchange (90 m² déplié pour les alvéoles. Maladie : Œdème pulmonaire (plasma au lieu de O2) => par le chlore, gaz de combat, …

14 VII. Causes possibles de perturbation des échanges Lié à lair alvéolaire : - Composition de lair alvéolaire, pression - Baisse de la surface d échange - Baisse du débit ventilatoire Liée à lorganisme : - Demande dO2 - Rejet de CO2 - Température du corps - Débit sanguin Liée à létat du sang : - Quantité dHb - Composition chimique du plasma - Gaz dissout dans le plasma

15 Chapitre 2 Anatomie et mécanique respiratoire

16 I. Introduction Mise en contact de lair alvéolaire et du sang désoxygéné. Le cycle normal du cycle respiratoire est denviron de 12 par minute. L élasticité pulmonaire est importante car elle permet aux poumons de se rétracter.

17 II. Anatomie a) Les poumons

18 Trachées Coeur Poumons

19 Poumon droit

20 Coupe du tissus du poumons

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22 Représentation 3D des poumons Vascularisation des poumons

23 II. Anatomie Les deux poumons sont situés dans la cage thoracique. Le poumon droit a 3 lobes alors que le gauche en a 2. Les poumons sont diviser en lobes et les lobes en lobules. Les lobules sont en contact avec lair grâce aux bronchioles. Il y a 3.10^8 alvéoles dans les poumons. La paroi des alvéoles est très fine. Les alvéoles pulmonaire sont remplies dun liquide facilitant lélasticité pulmonaire.

24 Image 3D dalvéoles

25 Échange gazeux dans les alvéoles

26 Schéma 3D des échanges gazeux

27 Échanges gazeux au niveau alvéolaire

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29 II. Anatomie b) Les voies respiratoires Elles commencent tout dabord par le nez et les fosses nasales. Le nez à une triple fonction : - Humidificateur de lair - Réchauffement de lair - Dépoussiérage de lair Les cordes vocales sont présentes dans le larynx. Les Bronches suivent une dichotomie. Les divisions se font à angle égal. Il y a environs 17 divisions à partir de la trachée jusquaux alvéoles. Les alvéoles font parties du système déchange.

30 II. Anatomie Toutes les poussières sont dangereuses dès quelles arrivent dans les poumons. Au niveau des alvéoles, les macrophages sont des cellules qui permettent le nettoyage. Pour les plus petites particules, cest le système lymphatique qui fait fonction de nettoyeur. Ce système envoie les particules non phagocyter dans les ganglions qui vont être stocker.

31 II. Anatomie c) La plèvre La plèvre est lenveloppe des poumons. Formée de deux feuillets => Protection des poumons (si celui-ci est déchiré, le poumon ne fonctionne plus). Entre les deux feuillets il y a du vide Lélasticité pulmonaire est aussi liée à la tension de surface en plus des fibres. Compliance pulmonaire = élasticité dun volume.

32 II. Anatomie d) Le thorax Cest la partie squelette des poumons associée à la colonne vertébrale à larrière et à la cage thoracique à lavant. Il sert à protéger le poumon des chocs. => rôle de protection. Le diaphragme permet de pouvoir bouger les côtes lors de lexpiration et dinspiration. Il est en forme de deux coupoles, situé sous les poumons. Il sagit dun anneau qui monte et qui descend.

33 III. Mouvement respiratoire - Inspiration : Cest la phase active. Elle est réalisée par le diaphragme et lélasticité pulmonaire. Cest une contraction générale du diaphragme qui permet daugmenter le volume du poumons. - Expiration : Cest la phase passive réalisée par les muscles intercostaux qui peuvent freiner ou augmenter la respiration. Elle utilise aussi lélasticité pulmonaire. Lors dun effort intense lexpiration devient active. - Rythme Respiratoire :Il varie selon lâge, chez les nouveaux nés : 44 cycles (vite), a 14 ans : 20 cycles et chez ladulte : 12 à 16 cycles. - Mouvement non respiratoire :rire, chant, bâillement, hochet, les pleurs, efforts.

34 IV. La ventilation pulmonaire On peut mesurer le débit de O2 à laide dun spiromètre, on obtient ainsi une courbe de débit en fonction du volume. Elle peut se faire avec des appareils : - circuit ouvert => mais aussi pour mesurer le rejet de CO2 - circuit fermé (quantité dO2 déterminée, on mesure le temps jusquà épuisement de lair.) La courbe la plus utilisée est la courbe débit / volume

35 Exemple de courbe débit / volume

36 IV. La ventilation pulmonaire Il y a réduction des capacités respiratoire avec lâge, du fait que les fibres soient moins élastiques. Débit (Q) : Q = 6 à 8 L / min (repos) Q = 100 à 150 L / min (effort) Q alvéolaire = V courant – V espace mort x Fréq Resp Où V espace mort comportant la fosse nasale, bronche, … Mieux veut une respiration lente et remplie quune respiration vite et peu rempli.

37 V. La régulation de la ventilation Il peut être multiplié par 15, elle est assuré par le centre respiratoire (bulbe rachidien => zone sensible) Les centres bulbaires se trouvent dans un centre respiratoire. Un stimuli respiratoire est un facteur de régulation dont les variations physiologiques agissent sur les centres respiratoires et leur apportent une information sur les besoins de lorganisme. Le premier stimulus essentiel est le CO2 => le mécanisme est double : - artériel (chimiorécepteur) : si la stimulation augmente, la ventilation diminue. - directement sur les centres bulbaires (puisquils sont vascularisé)

38 V. La régulation de la ventilation Le deuxième stimulus est l O2 : => si on diminue linspiration dO2 on diminue la respiration artérielle, ce qui provoque une hyperventilation. => même mécanisme que pour le CO2 Le troisième stimulus est le pH : => augmentation dacide ventilation augmente => augmentation de base ventilation diminue. Le quatrième stimulus sont les propriocepteurs => reflex sur la respiration.


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