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PHYSIOLOGIE RESPIRATOIRE «Bases et principes » Dr L. TUAL SAR CHU Jean Verdier, Pr Gilles DHONNEUR SMUR CH de Gonesse. www.airway-educ.org 11/2006.

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1 PHYSIOLOGIE RESPIRATOIRE «Bases et principes » Dr L. TUAL SAR CHU Jean Verdier, Pr Gilles DHONNEUR SMUR CH de Gonesse. 11/2006

2 Physiologie respiratoire Objectifs de lenseignement : Principes de… La physiologie, une matière indispensable…

3 Les échanges gazeux : Problématique du Transport de lO 2 et du CO 2 de lorganisme unicellulaire à lanimal du règne « supérieur ». Étape 1: convection ventilatoire Étape 2 : diffusion alvéolo-capillaire Étape 3 : convection circulatoire Étape 4 : diffusion capillaro-cellulaire

4 Physiologie respiratoire *a. Anatomie des voies aériennes supérieures :

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9 Le système circulatoire ANATOMIE Droit Artère pulmonaire Veines pulmonaires Capillaires pulmonaires Capillaires Artérioles Artères Veinules Veines

10 La convection ventilatoire Espace mort Alvéole

11 La convection ventilatoire Calculs (V D = 150 ml) 10 l/min = 10 x 1 = 10 x 0, x 0,85 = 1,5 + 8,5 10 l/min = 20 x 0,5 = 20 x 0, x 0,35 = 3 + 7

12 Physiologie respiratoire b. La mécanique ventilatoire : i. Forces élastiques, compliance, courbes pression-volume statique ii. Forces résistives, linéarité, pressions et débit

13 La convection ventilatoire La mécanique ventilatoire : i. Inspiration: forces élastiques, compliance, courbes pression-volume statique ii. Expiration: forces résistives, linéarité, pressions et débits

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16 Mécanique inspiratoire Plèvre pulmonaire Cavité pleurale Plèvre pariétale Diaphragme ± 1 à 10 cm

17 Mécanique inspiratoire Léquation des gaz parfaits: P 1 V 1 = P 2 V 2 = constante Si V 2 alors P 2 P0P0 P0P0 P0P0 P -5cmH2O p = 0 p = -5cmH 2 O

18 La convection ventilatoire La mécanique ventilatoire : i. Inspiration: forces élastiques, compliance, courbes pression-volume statique ii. Expiration: forces résistives, linéarité, pressions et débits

19 Lors de lexpiration, les forces de rétraction pulmonaire sont supérieures à celles de dilatation thoracique donc le volume du système thoraco-pulmonaire diminue Si V 2 alors P 2 P0P0 P0P0 P0P0 P 5cmH2O p = 0 p = +5cmH 2 O Mécanique expiratoire

20 Physiologie respiratoire En conclusion : *Linspiration : active, vaincre les forces élastiques *Lexpiration : passive, dépend des résistances

21 Physiologie respiratoire *c. Principaux déterminants de loxygénation artérielle : i. P. barométrique, FiO 2

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23 Pression atmosphérique Everest Mt Blanc

24 Physiologie respiratoire *c. Principaux déterminants de loxygénation artérielle : ii. Ventilation Alvéolaire ou 1 ère étape du transport par convection, PAO 2 = (PB - PH 2 O) x FiO 2 – (PACO 2 /QR)

25 Physiologie respiratoire *c. Principaux déterminants de loxygénation artérielle : iii. La diffusion à travers la membrane alvéolo- capillaire ou 2 ème étape du transport…

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27 La diffusion alvéolo-capillaire Diffusion selon un gradient de pression La Loi de Fick: S=surface ( m 2 ), E=épaisseur (0,5 µm), D=cte de diff. et P1-P2 la différence de pression partielle.

28 Physiologie respiratoire *Distribution ventilation-perfusion i. Espace mort : ii. Shunt :

29 Les échanges gazeux PHYSIOLOGIE Hétérogénéité ventilation-perfusion; shunt et espace mort Rapports ventilation-perfusion 2 V a 31 VQVQ = 0 VQVQ = 1. Alvéole ventilé mal perfusé (effet espace mort). 2. Alvéole perfusé mal ventilé (effet shunt). 3. Alvéole ventilé et perfusé (compartiment « idéal « )

30 Les échanges gazeux PHYSIOLOGIE ZONE de SHUNTZONE SILENCIEUSE UNITE NORMALEESPACE MORT A B C D RAPPORT VENTILATION - PERFUSION

31 Physiologie respiratoire *c. Principaux déterminants de loxygénation artérielle : iv. Le shunt (QS/QT) physiologique

32 Physiologie respiratoire *d. Transport artériel en oxygène, ou 3ème étape du transport… TaO 2 = Qc x CaO 2 CaO 2 = x SaO 2 x [Hb] + x PaO 2 (mlO 2.100ml -1 de sang) pouvoir oxyphorique de lHb : = 1,39 mlO2.gHb -1 coefficient de solubilité de lO 2 dans le plasma : = 0,003 mlO 2.mmHg ml -1 plasma

33 Physiologie respiratoire *e. Distribution périphérique Courbe de dissociation de lHb…

34 La courbe de dissociation de lO 2 O 2 O 2 O 2 O 2 O 2 O 2 O 2 O 2- Hb - O 2 O 2 O 2 O 2- - O 2 O 2 xx O 2- Hb - O 2 O 2 O 2 Oxygène fixé et oxygène dissous % SAT PaO 2 Courbe de dissociation de loxygène Pressions partielles en oxygène dans le sang T°, CO 2, 2-3DPG pH Effet Bohr

35 Physiologie respiratoire *f. Les volumes pulmonaires CRF, VR, VT, VRI, VRE, CV

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37 Physiologie respiratoire *g. Les débits VEMS, rapport de Tiffeneau VEMS/CV

38 Physiologie respiratoire *h. Régulation de la respiration Chémorécepteurs périphériques et centraux, centres ventilatoires, « stimulus ventilatoires »

39 Régulation de la respiration La ventilation du sujet sain: CO 2 ! *PaCO 2 40 ± 2 mmHg *pH 7,40 ± 0,02 Lhypoxémie ? Un stimulus si PaO 2 < 60 mmHg!

40 Physiologie respiratoire Et le CO 2 ? 4 étapes évidemment, et cest sous forme de tampon bicarbonate que 90 % du CO 2 retourne au poumon.

41 La physiologie du CO 2 Origine du CO 2 éliminé : dissous (10%), sous forme de bicarbonate (60%) et dhémoglobine carbaminée (30%). Loxydation de lHb (fixation dO 2 ) facilite le re largage du CO 2 (Effet Haldane).

42 Le capnogramme Espace anatomique Espace alvéolaire Gaz alvéolaire EXPIRATION CO 2 TEMPS PETCO2 PECO2

43 Bibliographie Physiologie respiratoire. John B. WEST, éditions Pradel Physiopathologie respiratoire. John B. WEST, éditions Pradel Physiologie en anesthésiologie FEEA, éditions Pradel Exploration fonctionnelle pulmonaire. Jack WANGER, éditions MASSON-Williams & Wilkins

44 FIN

45 Principales pathologies respiratoires *Pleurale –PNO, Hémothorax, pleurésie *Parenchyme –Pneumopathie –Œdème pulmonaire cardiogènique ou lésionnel –Atélectasie –Contusion pulmonaire

46 Principales pathologies respiratoires *Pleurale –PNO, Hémothorax, pleurésie Contexte, asymétrie thoracique/distension, tympanisme ou matité TTT: Exsuflation/drainage

47 Principales pathologies respiratoires *Parenchyme –Pneumopathie –Œdème pulmonaire cardiogènique ou lésionnel –Atélectasie –Contusion pulmonaire Contexte, T°, ProBNP, GB, Rx thorax TTT: ATB, Diurétiques, CPAP/VSAI, IOT/VM

48 Principales pathologies respiratoires *Bronchique –Asthme –BPCO/emphysème *Vasculaire pulmonaire –Embolie pulmonaire

49 Principales pathologies respiratoires *Bronchique –Asthme –BPCO Contexte, Auscultation, DEP, Rx Thorax, GDS

50 Physiopathologie respiratoire *Syndrome obstructif : –atteinte respiratoire due à une limitation des débits dans l'arbre bronchique (définition EFR) –(le plus fréquent)

51 Effet du tabac sur les voies aériennes Cellules ciliées trachéales

52 Bronchiolite tabagique et ECL Bronchiolite du fumeur avec fibrose de la paroi bronchiolaire, rupture des attaches alvéolaires, et encombrement bronchique par le mucus Barnes PJ, N Engl J Med, 2000

53 Physiopathologie : BPCO Obstruction: Œdème/inflammation Mucus Hyperéactivité bronchique Hypertrophie du muscle lisse péribronchiolaire Fibrose et distorsion Destruction des fibres élastiques et perte des attaches alvéolaires péribronchiolaires Barnes PJ, N Engl J Med, 2000/Willemse BW, Eur Respir J, 2004

54 Définition de la BPCO Maladie chronique et lentement progressive, caractérisée par une diminution non complètement réversible des débits aériens. Contexte, GDS, Rx Thorax Aérosols, O 2 contrôlée selon SPO 2, kiné, HBPM, renutrition, ATB, VNI, IOT/VM GOLD: NHLBI/WHO workshop report. NIH, 2001, 1-30/Rev Mal Respir, 2003, 4S10-4S13

55 Physiopathologie respiratoire *a. Maladies obstructives ii. Asthme

56 Asthme HRB!!!!! *Inflammation, *Bronchospasme, * Sécrétion *Contexte, DEP, GDS, Rx thorax

57 Asthme Contrôle bronchospasme * 2 (Ventoline, bricanyl) corticoïdes inhalés, *Si gravité moyenne ou aigu grave: ipratropium (Atrovent), * corticothérapie par voie générale prednisone 60 mg/j x 5 à 10j * 2 (Ventoline, bricanyl) au PSE *Parfois IOT/VM

58 Physiopathologie respiratoire *Syndrome restrictif : –atteinte respiratoire due à une limitation de l'expansion pulmonaire : les volumes sont diminués

59 Physiopathologie respiratoire *b. Maladies restrictives i. Parenchyme pulmonaire (fibroses, Sarcoïdose, P. Hypersensibilité, Radiations, toxiques…) ii. Plèvre (PNO, ép. liq., pachypleurite…)

60 Physiopathologie respiratoire iii. Paroi thoracique (scoliose, spondyl. Ankylosante) iv. Maladies Neuromusculaires (S. Guillain-Barré, poliomyélite, SLA, myasthénie, dystrophies musculaires)

61 Physiopathologie respiratoire *Insuffisance Respiratoire Chronique (IRC) : –atteinte respiratoire entraînant une gêne fonctionnelle chiffrée par la dyspnée (définition clinique) –PaO2 < 60 mmHg en air ambiant (définition gazométrique) Type I : PaCO2 < 50 mmHg Type II : PaCO2 > 50 mmHg

62 Physiopathologie respiratoire *Insuffisance Respiratoire Chronique (IRC) : Traitement OLD –PaO2 < 55 mmHg en air ambiant (définition gazométrique) –Au moins 15h /j –Objectif PaO2>60mmHg Mais aussi, bronchodilatateurs, kiné, renutrition

63 Physiopathologie respiratoire *c. Maladies vasculaires i. IVG ii. EP iii. HTAP

64 Physiopathologie respiratoire *c. Maladies vasculaires i. IVG Œdème interstitiel puis alvéolaire, Pcap pulmonaire > 18 mmHg. Contexte, Auscultation, ProBNP, Rx Thorax, lasilix, vasodilatateurs, CPAP, IOT/VM

65 Physiopathologie respiratoire *c. Maladies vasculaires ii. EP

66 Lembolie pulmonaire Occlusion artérielle pulmonaire par migration de…

67 GDS Hypoxémie + hypocapnie. 20 % des patients ont une PaO 2 normale. Chez le sujet sain et en labsence de tableau de choc, la PaO 2 est relativement corrélée au pourcentage docclusion vasculaire.

68 Prise en charge Tout lever, toute marche INTERDITS Escaliers: transport pieds en haut-tête en bas en cas de choc ou IC Droite... Le patient est dirigé sur un hôpital adapté à la gravité.

69 Traitement Urgence ! (prévention des récidives). Héparine sodique, à dose curative (4000 UI en bolus puis 300 UI/kg/j), contrôle TCA à la 4ième heure.

70 Traitement Mesures symptomatiques : *O 2, l hypoxémie étant facile à corriger ± VM (peut aggraver dysfonction VD). VT 7 ml/kg et PEP=0!! *Remplissage modéré 500 ml de colloïdes, surtout en cas de choc et avant IOT, VM. *Dobutamine et noradrénaline, dans les états de choc. Adrénaline (petites doses+++).

71 Traitement Fibrinolyse : EP graves et ACR (CI chirurgie récente !). Si activité circulatoire: 100 mg en 2 heures, si ACR 50 mg en bolus.

72 Physiopathologie respiratoire *c. Maladies vasculaires iii. Hémoptysies Tuberculose, cancer, bronchectasies, EP… Urgent si abondant: VVP, LVA = IOT sélective, vasoconstricteurs = Glypressine, Fibro, artério/embolisation, chirurgie

73 Physiopathologie respiratoire *d. Autres : i.Syndrome de détresse respiratoire aiguë (SDRA) Histologique : une lésion de la membrane alvéolo- capillaire avec troubles de la perméabilité Radiologique : opacités infiltratives diffuses bilatérales Mécanique : chute de la CRF et de la compliance pulmonaire Des échanges : hypoxémie par effet shunt avec rapport PaO2/FiO2 < 200 mmHg

74 Physiopathologie respiratoire Hémodynamique : pression de filtration des capillaires pulmonaires, PAPO < 18 mmHg Évolutif : tendance à la fibrose Note : le syndrome de lésion pulmonaire aiguë (ALI =Acute Lung Injury) ne se différentie du SDRA que par le rapport 200 < PaO2/FiO2 < 300 mmHg

75 SDRA TTT: IOT/VM VAC, VT = 6 ml/kg, FR 20-30, PEP 5 à 20 cmH 2 O I/E 1/3-1/4 Curares et sédation profonde DV Pas de NO sauf exception

76 Physiopathologie respiratoire *d. Autres : i.Syndrome dapnées du sommeil (SAS) C'est un ensemble de signes en rapport avec des arrêts respiratoires (apnées) et/ou des diminutions du flux respiratoire (hypopnées) pendant le sommeil, qui sont anormaux par leur nombre et leur durée. Le SAS est lié à la fermeture inopportune ou au rétrécissement excessif du pharynx pendant le sommeil.

77 Physiopathologie respiratoire Les causes du SAS sont diverses mais le plus souvent de nature obstructive. Les conséquences du SAS Appauvrissement de l'organisme en oxygène, "mise en alerte du cerveau" qui va, pendant quelques secondes, occasionner un réveil plus ou moins conscient, accélération du rythme cardiaque.

78 Physiopathologie respiratoire Traitement principalement par ventilation nasale en Pression Positive Continue (PPC). Chirurgie ORL Perte de poids…

79 SAS: Traitement


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