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La mécanique ventilatoire 1-Définition 2-Les muscles respiratoires 3-Le cycle respiratoire (relation P/V) 4-Les Résistances statiques dynamiques.

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1 La mécanique ventilatoire 1-Définition 2-Les muscles respiratoires 3-Le cycle respiratoire (relation P/V) 4-Les Résistances statiques dynamiques

2 Mécanique ventilatoire 1- Définition Étude des forces qui mobilisent le poumon et la paroi thoracique et des résistances qui s y opposent F forces contraction musculaire F résistances statiques (structure poumon-thorax...) dynamiques (RVA, frottements tissus)

3 2- Les muscles respiratoires les muscles inspiratoires le diaphragme: formé d'un centre tendineux, et d'une partie musculeuse qui comporte 3 piliers (sternal,costal et vertébral) innervé par les n. phréniques droit et gauche (3,4 et 5ème racines cervicales) sa contraction provoque un élargissement des 3 diamètres du thorax, par un mouvement de piston M. inspiratoire principale

4 Les muscles respiratoires les muscles inspiratoires Les muscles intercostaux externes orientés en bas et en avant, projettent les côtes en haut et en avant stabilisent la cage thoracique augmentent le diamètre latéral

5 Les muscles respiratoires les muscles inspiratoires les muscles inspiratoires accessoires m. scalènes, qui élèvent les 2 premières côtes m. sterno-cleido-mastoïdien, attire le sternum en haut et en avant

6 Les muscles respiratoires les muscles expiratoires L'expiration est un phénomène passif en respiration calme, grâce aux propriétés élastiques du thorax Pour des débits élevés vont intervenir: –les m. abdominaux (grand droit, transverse, obliques) –les m. intercostaux internes orientés en bas et en arrière, projettent les côtes en bas et en dedans

7 Exploration des muscles respiratoires Radiographie, radioscopie Electromyographie : recherche une atteinte neuro-musculaire Mesure des pressions respiratoires maximales, (reflet de la force des muscles respiratoires)

8 3- Le cycle respiratoire évolution des pressions et des volumes

9 Poumon Cage thoracique Voies aériennes diaphragme L appareil thoraco-pulmonaire Cage thoracique : système fermé Poumon : système ouvert Pression pleurale Pression alvéolaire

10 Cage thoracique : système fermé Loi des gaz : PV = nRT Loi de Boyle-Mariotte : PV = constante à température constante T : température, P : pression, V : volume P V V P

11 Poumon : système ouvert P A Inspiration: La pression alvéolaire P A diminue P A

12 Poumon : système ouvert P A Expiration: La pression alvéolaire P A augmente P A >Patm Lair sort des alvéole vers lextérieur P atmosphérique

13 Inspiration Contraction muscles inspiratoires Expansion cage thoracique Pression pleurale (Ppl) Expansion poumon Pression alvéolaire (P A ) Débit aérien atmosphère alvéole Le cycle respiratoire

14 Expiration Relaxation muscles inspiratoires Diminution du volume de la cage thoracique Pression pleurale (Ppl) Diminution du volume pulmonaire Pression alvéolaire (P A ) Débit aérien alvéole atmosphère Le cycle respiratoire

15 D après J.B. West, Physiologie Respiratoire, Ed Pradel Le cycle respiratoire Pression intrapleurale (cm H 2 O)

16 4- Les Résistances

17 Résistances élastiques statiques Résistances dynamiques Force appliquée Inspiration R. des voies aériennes

18 Les résistances 4-1 Statiques exemple : la compliance pulmonaire : fibres élastiques interface gaz / liquide 4-2 Dynamiques résistance à lécoulement de lair dans les voies aériennes: les Résistances des Voies Aériennes Chez lhomme sain, ces résistances sont faibles : ventiler demande peu deffort …

19 4-1 Statiques Compliance pulmonaire Pression cmH 2 O Volume pulmonaire normal emphysème fibrose

20 4-1 Compliance pulmonaire : les fibres élastiques Tissu pulmonaire = réseau de fibres interconnectées entre elles protéines de structures : élastine (principal composant des fibres élastiques), collagène, glycoproteines, protéoglycanes.

21 4-1 Compliance pulmonaire : les fibres élastiques Destruction du tissu élastique : compliance trop élevée : (emphysème) : –l'élastine est altérée par des protéases, comme l'élastase et les métalloprotéinases matricielles des polynucléaires neutrophiles et macrophages –des antiprotéases, dont l' -1antiprotéase, ou antitrypsine, limitent leur action Remplacement du tissu élastique par un tissu rigide : compliance faible (fibrose)

22 4-1Compliance pulmonaire : l interface gaz-liquide Liquide : se rétracte pour obtenir une surface minimale Tension superficielle (T) : force superficielle de contraction dun liquide grâce à laquelle la surface air-liquide tend à être la plus réduite possible

23 Compliance pulmonaire : l interface gaz-liquide Alvéole : assimilé à une sphère liquidienne Loi de Laplace : P = 2T/r P = pression, T = tension superficielle, r = rayon T: dynes / cm, P: dynes / cm² ou cmH 2 O, r: cm T P

24 Le surfactant tapisse les alvéoles composé essentiellement de phospholipides (dont la phosphatidyl choline) et de 13% de protéines secrété par les pneumocytes II (PNII) Agent tensio-actif : réduit la tension superficielle (donc réduit la force de rétraction de la sphère)

25 Le surfactant demi-vie courte : phagocytose par les macrophages alvéolaires et PNII, passage vers les capillaires Chez le foetus: –PNII vers 22 semaines daménorrhée – surfactant vers 36 semaines daménorrhée

26 Maladie des membranes hyalines Nourrisson normalMembranes hyalines (déficit en surfactant) r = 50 µ T = 5 dyn/cm P = 2 x 5 / 50 dyn/cm² P = 2 cm H 2 O r = 25 µ T =25 dyn/cm P = 2 x 25 / 25 dyn/cm² P = 20 cm H 2 O P = 2 x T / r

27 Autres rôles du surfactant Stabilité pulmonaire : la tension de surface varie avec l étirement du surfactant Maintien les alvéoles au sec

28 Explorer la compliance statique Mesure des compliances : recherche ! nécessite la mise en place d un ballonnet oesophagien Imagerie thoracique (TDM): bonne corrélation anatomo-fonctionnelle

29 Modification « passive » gaz structure des bronches tissu de soutien Modification « active » : Bronchomotricité RVA 4-2 Les facteurs modifiant les résistances des voies aériennes (RVA)

30 Densité et viscosité des gaz En hyperbarie (plongée), l des RVA entraîne une travail respiratoire à 20 mètres, la pression est de 3 atmosphères, les RVA sont multipliées par trois Remplacer lazote par lhélium, de faible densité Car les RVA avec la de densité et de viscosité des gaz

31 Structure de la trachée

32 Structure des bronches

33 Les bronches sont enchâssées dans le tissu pulmonaire

34 Modification « passive » celllules épithéliales) Modification « active » : Bronchomotricité Voie nerveuse Médiateurs endogènes bronchiques (mastocytes, extrinsèques (éosinophiles, neutrophiles) RVA Les facteurs modifiant les RVA

35 récepteurs Voies afférentes n. vague Système nerveux central bulbe Voies efférentes parasympathiques (n. vague) sympathiques muscle lisse bronchomotricité - à lirritation - mécanorécepteurs - extra-pulmonaires

36 Bronchoconstriction sécrétion mucus. x Système nerveux central Centres végétatifs Muscle lisse bronchique Nerf vague Tonus parasympathique de repos

37 Ac.Choline récepteur muscarinique agoniste ß adrénergique (-) Atropine (-) (+) Ac.Choline Stimulation nerveuse parasympathique Fibre musculaire lisse Récepteur M3 : bronchoconstriction M2 : limite la relaxation adrénergique

38 Centres végétatifs Ganglions cervicaux et thoraciques Glande sous muqueuse Art. bronchique Muscle lisse bronchique : non Segments Moelle dorsale Système sympathique

39 Centres végétatifs Ganglions cervicaux et thoraciques Glande sous muqueuse Art. bronchique Muscle lisse bronchique R. 2 adrénergiques adrénaline circulante Médullo- surrénale bronchodilatation libération de médiateur (mastocyte) œdème de la muqueuse Cl muco- ciliaire Segments Moelle dorsale Muscle lisse Système sympathique

40 Interactions systèmes sympathique / parasympathique Leur récepteurs sont couplés à des protéines G ont les mêmes voies de signalisation intra-cellulaire dans les mêmes cellules cibles

41 Système non adrenergique non cholinergique NANC Système inhibiteur, bronchodilatateur (exemple : monoxyde dazote, NO) Système excitateur, bronchoconstricteur (associé à une réaction inflammatoire ?)

42 Coût de la respiration en O 2 au repos : < 5% de la VO 2 totale effort maximal : 8-15% de la VO 2 totale chez un sujet sain (mais 20-25% chez un patient ayant une BPCO)


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