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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 Examen clinique (dyspnée, orthopnée …) Radiographie, radioscopie Electromyographie : recherche une atteinte neuro-musculaire PImax, PEmax, sniff test

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 Rappel : La loi de Boyle-Mariotte Loi des gaz : PV = nRT Loi de Boyle-Mariotte : PV = constante à température constante T : température P : pression V : volume

11 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

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

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

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

15 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

16 D après J.B. West, Physiologie Respiratoire, Ed Pradel Le cycle respiratoire

17 4- Les Résistances

18 Expiration Résistances élastiques statiques Résistances dynamiques Force appliquée Inspiration R. des voies aériennes Frottements des tissus

19 Les résistances 4-1 Statiques a Notion de compliance : thoracique, pulmonaire, thoraco-pulmonaire b Compliance pulmonaire : fibres élastiques interface gaz / liquide 4-2 Dynamiques a frottement des tissus b écoulement de l air dans les voies aériennes: les facteurs modifiant les RVA

20 e = L / F ressort C = V / P système tridimensionnel 4-1-a Les résistances statiques : La compliance

21 Capacité vitale V P Volume pulmonaire Inspir. forcée Expir. Calme (CRF) Expir. forcée V. relax cm H 2 O Pression transpulmonaire Compliance pulmonaire

22 Pression cmH 2 O Volume pulmonaire normal emphysème fibrose

23 4-1-b 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. exemple : –l'élastine : peut être 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.

24 4-1-b Compliance 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

25 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

26 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)

27 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

28 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

29 Le surfactant Loi de Laplace : P = 2T / r Le surfactant abaisse plus T des petits alvéoles que des gros Donc P devient identique dans les gros et les petits alvéoles Doù une stabilité pulmonaire Si T identique, Palv1 > Palv2 alv1 alv2

30 Rôles du surfactant Réduit la tension superficielle Stabilité pulmonaire : la tension de surface varie avec l étirement du surfactant Maintien les alvéoles au sec

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

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

33 4-2-b Les facteurs modifiant les résistances des voies aériennes (RVA) Rappels - Écoulement des gaz dans un tube - Répartition des RVA Facteurs modifiant les RVA : - Phénomènes « passifs » : - Phénomènes « actifs » : la bronchomotricité

34

35 Modification « passive » gaz structure des bronches tissu de soutien volume pulmonaire pression intra-pleurale Modification « active » : Bronchomotricité RVA Les facteurs modifiant les RVA

36 Densité et viscosité des gaz RVA avec la densité et la 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

37 Structure de la trachée

38 Structure des bronches

39 Les bronches sont enchâssées dans le tissu pulmonaire

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

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

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

43 Récepteur M3 : bronchoconstriction M2 : limite la relaxation adrénergique

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

45 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

46 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

47 Système non adrenergique non cholinergique NANC Système inhibiteur 2ème neurone parasympathique et autres? Neuropeptides (VIP, NO) bronchodilatation VIP : vasoactive intestinal polypeptide NO : monoxyde dazote (++ homme)

48 Système excitateur Agression épithéliale Fibres C Système nerveux central substance P neurokinine A bronchoconstriction mucus sous-tend une réaction inflammatoire ? Système NANC

49 Mesure des RVA (indirectement : Courbe débit-volume) interruption du débit pléthysmographie

50 Relation pression-débit PAPA PBPB V. (P A - P B ). V RVA =

51 (P A - P Baro ). V RVA = Interruption du débit PAPA PAPA Valve fermée : P Bouche = P A

52 Pléthysmographie (P A - P B ) V RVA =. P cabine : permet de calculer P A

53 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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