La mécanique ventilatoire

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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 forces  contraction musculaire 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 L ’appareil thoraco-pulmonaire
Voies aériennes Pression pleurale Pression alvéolaire Poumon Cage thoracique diaphragme Cage thoracique : système fermé Poumon : système ouvert

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 V P V P

11 Poumon : système ouvert
P atmosphérique ou barométrique = 760mmHg = référence (prise comme 0) = Patm ou PB Patm Inspiration: La pression alvéolaire PA diminue PA<Patm L’air entre de l’extérieur vers les alvéoles PA  L’air se déplace d’une zone de haute pression vers une zone de basse pression

12 Poumon : système ouvert
P atmosphérique Expiration: La pression alvéolaire PA augmente PA>Patm L’air sort des alvéole vers l’extérieur PA 

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

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

15 Le cycle respiratoire D ’après J.B. West, Physiologie Respiratoire,
Pression intrapleurale (cm H2O) D ’après J.B. West, Physiologie Respiratoire, Ed Pradel

16 4- Les Résistances

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

18 Les résistances 4-1 Statiques 4-2 Dynamiques
exemple : la compliance pulmonaire : fibres élastiques interface gaz / liquide 4-2 Dynamiques résistance à l’écoulement de l’air dans les voies aériennes: les Résistances des Voies Aériennes Chez l’homme sain, ces résistances sont faibles : ventiler demande peu d’effort …

19 Compliance pulmonaire
4-1 Statiques Compliance pulmonaire Volume pulmonaire emphysème normal fibrose Pression cmH2O

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 d’un 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 cmH2O, 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 d’aménorrhée surfactant vers 36 semaines d’aménorrhée

26 Maladie des membranes hyalines
Nourrisson normal Membranes hyalines (déficit en surfactant) r = 50 µ T = 5 dyn/cm P = 2 x 5 / 50 dyn/cm² P = 2 cm H2O r = 25 µ T =25 dyn/cm P = 2 x 25 / 25 dyn/cm² P = 20 cm H2O 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 4-2 Les facteurs modifiant les résistances des voies aériennes (RVA)
Modification « passive » gaz structure des bronches tissu de soutien RVA Modification « active » : Bronchomotricité

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 l’azote par l’hélium, 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 Les facteurs modifiant les RVA
Modification « passive » RVA Modification « active » : Bronchomotricité • Voie nerveuse • Médiateurs endogènes bronchiques (mastocytes, celllules épithéliales) extrinsèques (éosinophiles, neutrophiles)

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

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

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

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

39 Centres végétatifs  libération de médiateur (mastocyte)
• Glande sous muqueuse • Art. bronchique • Muscle lisse bronchique Centres végétatifs Ganglions cervicaux et thoraciques Muscle lisse Segments Moelle dorsale R. 2 adrénergiques adrénaline circulante bronchodilatation  libération de médiateur (mastocyte)  œdème de la muqueuse  Cl muco- ciliaire Médullo- surrénale 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 d’azote, NO) Système excitateur, bronchoconstricteur (associé à une réaction inflammatoire ?)

42 Coût de la respiration en O2
au repos : < 5% de la VO2 totale effort maximal : 8-15% de la VO2 totale chez un sujet sain (mais 20-25% chez un patient ayant une BPCO)