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Physiologie Respiratoire Pr A. Charloux Institut de Physiologie Service de Physiologie et dExplorations Fonctionnelles.

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1 Physiologie Respiratoire Pr A. Charloux Institut de Physiologie Service de Physiologie et dExplorations Fonctionnelles

2 Plan Introduction - Rappels d anatomie fonctionnelle Ventilation et mécanique ventilatoire Diffusion alvéolocapillaire Circulation pulmonaire Inégalités ventilation/perfusion Transport de l O 2 et du CO 2 La régulation de la ventilation

3 Introduction Rappels d anatomie fonctionnelle 1-Définition de la respiration 2-Schéma général 3-Anatomie fonctionnelle –VAS / VAI –bronches –alvéoles –circulation 4-Autres fonctions du poumon

4 1- Définition Physiologie respiratoire : étude des échanges gazeux entre l air et les tissus But de la respiration : délivrer aux tissus la quantité d oxygène (O 2 ) nécessaire et éliminer de gaz carbonique (CO 2 ) produit

5 2-Schéma général de la respiration

6 Ventilation (V A ) Echanges gazeux alvéolo-capillaires Transport O 2, CO 2 Circulation pulmonaire (Q) V A /Q Fourniture d O 2 Consommation d O 2 Élimination de CO 2 Production de CO Diffusion

7 Rappel : les pressions partielles La pression totale exercée par les gaz dun mélange gazeux est égale à la somme des pressions partielles P = P1 + P2 … Air atmosphérique –Fraction ou concentration en O 2 : F O 2 : 21% –F CO 2 : 0.03% –F N 2 : 79% Patm = PN 2 + PO 2 + PCO 2 = 760 mmHg

8 Rappel : les pressions partielles Dans l air atmosphérique : P B = 760 mmHg FiO 2 = 21% = 0.21 = 210 mL d O 2 par litre d air PO 2 = 760 x 0.21 = 160 mmHg Dans les bronches : P vapeur d eau : 47 mmHg PO 2 (bronches) = ( ) x 0.21 = 150 mmHg

9 FiO 2 = 0.21 PO 2 = 160 mmHg PO 2 = 150 mmHg (vapeur d eau) PaO 2 = 95 mmHg PvO 2 = 40 mmHg PO 2 = 5 mmHg PcO 2 = 100 mmHg F E O 2 = 0.17 PAO 2 = 100 mmHg Consommation d O 2 Fourniture d O 2 -

10 FiCO 2 0 PCO mmHg P A CO 2 = 40 mmHg PaCO 2 =40 mmHg PvCO 2 = 45 mmHg PcCO 2 = 40 mmHg F E CO Production de CO 2 Élimination de CO 2 -

11 3-Rappels d anatomie fonctionnelle

12 Cage thoracique: Squelette, muscles, tendons, ligaments, tissu adipeux Rôle dans la ventilation Rappels d anatomie fonctionnelle

13 Voies aériennes, parenchyme pulmonaire, plèvre

14 Voies aériennes supérieures Voies aériennes inférieures 150 mL L

15 Acinus 6mm de Bronchiole Bronchiole respiratoire canal alvéolaires sac alvéolaire artériole pulmonaire bronchiole terminale plèvre Veinule pulmonaire entre les lobules

16 ALVEOLES 300 millions d alvéoles 50 à 100m² de surface déchange

17 Circulation pulmonaire circulation fonctionnelle à basse pression

18 Circulation pulmonaire zone d échanges

19 4- Autres Fonctions du Poumon Filtre des particules inhalées, des agents infectieux... –filtre bronchique : tapis muco-ciliaire –filtre alvéolaire : macrophages alvéolaires –système immunologique du poumon

20 Paroi bronchique Tapis muco- ciliaire : battements des cils : 9 à 20x/sec 10 à 100mL de mucus/jour v = 5-7mm/min

21 Autres Fonctions du Poumon 2. Fonction endocrine et métabolique –exemple : système rénine-angiotensine –Clairance de nombreux facteurs (ANP, ET …) AgI Endothélium enzyme de conversion AgII

22 Autres Fonctions du Poumon 3. Equilibre acido-basique 4. Phonation

23 La ventilation 1- Définition 2- La mesure de la ventilation –volumes mobilisables (CV...) –débits et VEMS –volumes non mobilisables (CRF, VR, CPT) 3- Les normes 4- l espace mort 5- les différences régionales de ventilation

24 1- La ventilation : définition But : renouveler l air alvéolaire Phénomène actif qui nécessite la contraction des muscles respiratoires dont le rôle est de mobiliser la cage thoracique La ventilation est finement régulée

25 Repos : inspiration = phénomène actif expiration = phénomène passif inspirationexpiration

26 2- La mesure de la ventilation

27 Spirographe à cloche

28 Spirographe - pneumotachographe

29 temps volume Spirographie - volumes mobilisables - Respiration calme volume courant V T fréquence respiratoire F R inspiration expiration Cycle respiratoire VTVT V E = V T x F R V E =ventilation minute, L/min..

30 Respiration calme Respiration Normale Tachypnée Bradypnée Respiration périodique

31 temps volume Spirographie - Volumes mobilisables Respiration maximale « lente » VRE inspiration expiration VRI VTCV =VRE+VT+VRI

32 temps volume Spirographie - Débits expiratoires- Expiration forcée 1 sec inspiration expiration CV forcée (< CV lente) VEMS Coefficient de Tiffeneau = VEMS/CV

33 volume débit VRI VT VRE (VR) CV inspiration expiration La courbe débit-volume

34 Débit de pointe DEM50 DEM75 DEM25 DEMM25-75 volume débit inspiration expiration La courbe débit-volume

35

36 CV VR CPT CRF Mesure du volume non mobilisable

37 C 1 V 1 = C 2 (V 1 + CRF) Technique de dilution de l hélium (He) He C 1, V 1 CRF C2C2

38 Mesure pléthysmographique des volumes pulmonaires Mesure du Volume Gazeux Thoracique (gaz compressibles contenus dans le thorax) V P P V V P P V Expiration contre une valve fermée Inspiration contre une valve fermée

39 Volumes pulmonaires VR VRE VRI CRF CV CPT VT

40 Spirographie : les variables mesurées V T : volume courant (tidal) (L) CV : capacité vitale (L) VRE : volume de réserve expiratoire (L) VRI : volume de réserve inspiratoire (L) VEMS : volume expiré maximal seconde (L) DEM : débit expiratoire maximal (L/sec) VR : volume résiduel (L) CRF : capacité résiduelle fonctionnelle (L) CPT : capacité pulmonaire totale (L)

41 Mesures ATPS / BTPS / STPD : les mesures doivent être converties ! ATPS : Ambiant Temperature and Pressure Saturated with water vapor BTPS : Body Temperature and Pressure Saturated with water vapor STPD : Standard Temperature and Pressure Dry

42 3-Normes : en fonction du sexe, de l âge, de la taille Homme, 50 ans, 1.83m : –CV : 5.0 L –VEMS : 3.9 L –Tiffeneau : 78 % –CPT : 7.5 L Femme, 30 ans, 1.54m : –CV : 3.2 L –VEMS : 2.8 L –Tiffeneau : 83 % –CPT : 4.4 L [Valeurs normales] : moyenne +/ déviation standard résiduelle [5ème,95ème percentile]

43 Effet de l âge sur les volumes pulmonaires

44 4-Espace mort Anatomique : zone de conduction. Pas de surface d échange. 150 mL Physiologique = espace mort anatomique + zones pulmonaires ventilées mais dont la perfusion est inefficace Chez l adulte sain : espace mort physiologique très proche de l espace mort anatomique

45 2200 ml 2700 ml 500 ml 150 ml Espace mort Volume alvéolaire Inspiration

46 2700 ml 2200 ml 500 ml Expiration

47 Espace mort Au cours d un cycle respiratoire : V T : volume courant –V D : espace mort physiologique –V A : volume alvéolaire ventilé V E : ventilation minute V T = V A + V D V E = V A + V D....

48 Espace mort Le volume alvéolaire (« efficace ») est donc inférieur au volume courant Toute augmentation de V D par rapport à V T diminue V A et donc lefficacité de la ventilation V T = V A + V D V E = V A + V D...

49 5- Différences régionales de ventilation


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