1 LA CIRCULATION PULMONAIRE

2 Tronc (1) puis branches de l’artère pulmonaire (2), artérioles (3), capillaires (4), veinules (5) puis veines pulmonaires (6) Les artères pulmonaires contiennent du sang « veineux », les veines pulmonaires du sang « artériel » Fonction = échanges gazeux      

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4 Rôles de la circulation pulmonaire participer aux échanges gazeux dépendent de l’adéquation entre la ventilation alvéolaire (VA) et la perfusion pulmonaire (Q) - filtrer le sang et arrêter d’éventuels caillots sanguins afin qu’ils n’atteignent pas d’autres organes vitaux - Rôle anti-thrombogénique grâce aux propriétés de surface des cellules endothéliales et action anti-agrégante et anti-coagulante (par la synthèse de Prostaglandine I2 et de facteurs endothéliaux) endothélium vasculaire pulmonaire ~ 100 m 2

5 - capture et inactivation spécifique de peptides endogènes (noradrénaline, sérotonine, bradykinine, facteur anti-natriurétique auriculaire) - activation de l’angiotensine I en angiotensine II par l’enzyme de conversion

6 CIRCULATION PULMONAIRE

7 Circulation bronchique - Circulation systémique qui irriguent les parois bronchiques - Les artères bronchiques naissent de l’aorte - Débit évalué à 2% du débit cardiaque systémique - Le sang issu des grosses bronches se draine dans l’oreillette droite alors que celui issu des bronches plus périphériques se draine dans l’oreillette gauche et participe au shunt droite-gauche physiologique Vascularisation pulmonaire = 2 circulations : bronchique et pulmonaire

8 - Part de l'artère pulmonaire (sang veineux mêlé éjecté par ventricule droit) - Se ramifie comme les bronches - Les artères pulmonaires sont de grosses artères à paroi mince et très distensible - Accompagne les voies aériennes jusqu’aux canaux alvéolaires et forme le réseau des capillaires pulmonaires qui entourent les alvéoles Artérioles: diamètre < 100 μm; dépourvues quasiment de fibres musculaires Circulation pulmonaire :

9 - Les capillaires pulmonaires cheminent dans la cloison interalvéolaire - Paroi très fine. Diamètre faible (voisin de celui d’un érythrocyte) - Surface du réseau capillaire: 50 à100 m² - L’élasticité du réseau capillaire pulmonaire lui permet la conversion d’un flux sanguin pulsatile (à la sortie du VD) en un flux continu au niveau des capillaires - Les capillaires amènent le sang chargé en CO 2 au niveau des poumons et se chargent d’O 2

10 Le réseau vasculaire pulmonaire est un régime à haut débit et à basse pression Il est perfusé par la totalité du débit cardiaque À des pressions 6 fois inférieures à celles de la circulation systémique Le sang oxygéné emprunte les veines pulmonaires qui circulent à la périphérie des lobules et rejoint les veines pulmonaires de l’oreillette gauche  minimise le travail du ventricule D  sensible à l’influence de la gravité

11 Différences entre circulations pulmonaire et systémique Circulation systémique pulmonaire PA moy (mmHg) 100 >> 15 PV moy (mmHg) 2  5 Résistance vasc (DP/débit)  20 >>  2 Compliance vasc (DV/DP) C syst << C pulm

12 MACROCIRCULATION ARTERIELLE ET VEINEUSE PULMONAIRES  Le réseau vasculaire pulmonaire est en relation anatomique étroite avec l’arbre bronchique L’espace péri-vasculaire subit des forces de traction radiale de la part du parenchyme pulmonaire

13  La ramification artérielle est 4 fois plus importante que celle de l’arbre bronchique  proximité étroite entre les parois des petits vaisseaux et l’air alvéolaire adjacent

14  La paroi des artérioles pulmonaires contient une couche musculaire lisse (jusqu’à la jonction avec les capillaires), particulièrement dans les artérioles qui longent les bronchioles respiratoires  modification active du diamètre. Présence de terminaisons nerveuses adrénergiques et cholinergiques dans la paroi des artérioles.

15 MICROCIRCULATION CAPILLAIRE PULMONAIRE  L’élasticité du réseau capillaire permet la conversion d’un flux sanguin très pulsatile (à la sortie du ventricule D) en un flux continu au niveau des capillaires  La circulation capillaire est le siège: des échanges gazeux avec les alvéoles Mais elle a aussi des fonctions accessoires: - métaboliques: échanges de fluides et de solutés avec l’interstitium - hémodynamique - filtre circulatoire - apport nutritif aux cellules du parenchyme pulmonaire

16  Les capillaires sont, en majorité, dans les parois septales et sont exposés à la pression alvéolaire et à la pression interstitielle Vaisseaux sanguins Bronchiole respiratoire Conduits alvéolaires Alvéoles Conduits alvéolaires Alvéoles Anneaux d’entrée dans les alvéoles Alvéoles Anneaux d’entrée dans les alvéoles Relief du capillaire dans le septum interalvéolaire

17  Les capillaires occupent environ 80% de la surface des alvéoles (  100 m 2 )  La distance entre gaz alvéolaires et lumière capillaire est < 1 µm  Le temps de transit capillaire varie, selon les pressions et le flux vasculaires pulmonaires (de 0,3 à 12 sec, en Moyenne 0,75 sec). Ce temps est suffisant pour équilibrer les pressions partielles des gaz alvéolaires et capillaires (0,3 sec)

18 HEMODYNAMIQUE PERFUSION La perfusion pulmonaire est pratiquement égale au débit cardiaque et le débit sanguin pulmonaire est pulsatile PRESSION La pression motrice de la circulation pulmonaire est la différence des pressions de l’artère pulmonaire cad à l’entrée du système (P ap, 15mm Hg), et de l’oreillette gauche cad à la sortie (P og, 5 mm Hg). Se mesurent grâce à une sonde de Swan-Ganz

19 HEMODYNAMIQUE La PRESSION MOYENNE dans l’artère pulmonaire est égale à 15 mmHg (systolique: mmHg, diastolique: 8-12 mmHg) La PRESSION CAPILLAIRE PULMONAIRE, intermédiaire entre P ap et P og, est d’environ 10 mm Hg (P précap ) au niveau du hile pulmonaire (  niveau oreillette G). Elle atteint  8 mmHg au niveau post capillaire (P postcap ) Cette pression est soumise à la pression hydrostatique donc les pressions capillaires sont: -  dans les parties supérieures du poumon (0 à 10 mm Hg) -  aux bases (10 à 22,5 mmHg)

20 Les RESISTANCES sont faibles (vaisseaux à paroi très fine) et facilitent la répartition homogène du flux sanguin dans les capillaires et les échanges gazeux La résistance vasculaire  à l’effort quand le débit cardiaque  ce qui maintient la pression artérielle TEMPS DE CIRCULATION dans un capillaire: 0.75 s TEMPS D’EQUILIBRATION des gaz entre air et sang est de 0.3 s

21 plèvre parenchyme alvéole Artère pulmonaireVeine pulmonaire Capillaires alvéolaires Pression barométrique Pression pleurale Pression interstitielle Le diamètre des Vx extra alvéolaires dépend, en partie, du volume pulmonaire (traction  importante)  Le volume pulmonaire participe ainsi à la résistance vasculaire pulmonaire Pressions auxquelles sont soumis les vaisseaux pulmonaires La circulation pulmonaire est soumise aux variations de pressions intrathoraciques

22  Les capillaires alvéolaires sont sensibles à la pression alvéolaire Tissu interstitiel Alvéoles P alv CRF P cap. Toute augmentation de la pression alvéolaire  le diamètre des capillaires et  la résistance vasculaire CPT

23  Les capillaires extra-alvéolaires (à la jonction des parois septales) sont essentiellement soumis à la pression interstitielle (dépendant de la pression pleurale) A l’inspiration, vasodilatation des capillaires extra-alvéolaires et  de la résistance vasculaire CRFCPT

24 DEBIT Le débit de la circulation pulmonaire = le débit du ventricule D. Selon le principe de Fick, la quantité d’O 2 captée par les poumons par unité de temps = la quantité d’O 2 fixée par le sang dans le même temps. La quantité d’O 2 captée par les poumons en 1 min = la consommation d’O 2, V O2 = (FIO 2 – FEO 2 ) x V E ° La quantité d’O 2 fixée par le sang en 1 min, Q O2 = (CaO 2 – CvO 2 ) x Q c ° ° ° Au repos, de débit cardiaque = 5 L/min (varie avec age, sexe, posture, exercice…)

25 Lorsque le débit cardiaque augmente, les pressions dans la circulation pulmonaire varient peu  P = Q c. R pulm Débit cardiaque (L/min) Pression artérielle pulmonaire (mmHg) Valeur normale

26 RESISTANCES R =  P = 15-5  1,7-2 mm Hg/L/min Q 5  P : pression artérielle pulmonaire (entrée), 15 mm Hg – pression auriculaire G (sortie), 5 mm Hg Q : débit sanguin pulmonaire (= débit cardiaque D) Se mesure grâce à une sonde de Swan-Ganz

27 Le poumon est le seul organe où la résistance  quand le débit cardiaque  Les résistances sont faibles au repos et diminuent quand le débit cardiaque augmente, ainsi les pressions dans la circulation pulmonaire varient peu

28 Lorsque la pression intra-vasculaire s’élève, les résistances vasculaires diminuent par: recrutement des vaisseaux pulmonaires: normalement, le débit sanguin  de la base vers le sommet du poumon distension des vaisseaux (intervient après le recrutement) recrutement distension

29 VOLUME SANGUIN Le volume de sang contenu dans la circulation pulmonaire est faible: 500 ml 75 ml dans les capillaires le reste, dans les artères et les veines Cette circulation est capacitative, c’est-à-dire qu’elle peut augmenter fortement en cas de besoin (exercice, par ex)

30 DISTRIBUTION DE LA PERFUSION PULMONAIRE C’est une distribution inhomogène qu’on met en évidence par scintigraphie.

31 En position verticale, la perfusion pulmonaire est non homogène: le débit sanguin augmente de l’apex vers la base (pesanteur). La pression alvéolaire P A varie pendant le cycle respiratoire La pression artérielle P a varie pendant le cycle cardiaque (débit pulsatile) et elle varie en fonction du débit cardiaque La position corporelle joue un rôle important (pression hydrostatique)

32 Le poumon peut se diviser en 4 zones et selon les relations entre les pressions artérielles, veineuses et alvéolaires Zone 1 P A > P a > P v Zone 2 P a > P A > P v Zone 3 P a > P v > P A Zone 4

33 Zone 1 P A > P a > P v Les capillaires peuvent être collabés Majorée en cas d’hypovolémie, de ventilation en pression positive pression capillaire pulmonaire  0 C’est une zone ventilée mais non perfusée

34 Zone 2 P a > P A > P v La pression capillaire pulmonaire > pression alvéolaire qui > pression veineuse. Il peut y avoir un collapsus partiel. La pression capillaire  régulièrement au fur et à mesure qu’on descend dans le poumon  recrutement important des capillaires pulmonaires  débit  Correspond à la partie sup. des poumons en position debout/ assis

35 Zone 3 P a > P v > P A Base des poumons Pressions capillaire et veineuse > pression alvéolaire  capillaires entièrement recrutés  le débit  par distension des capillaires pulmonaires

36 Zone 4 Dans les parties inférieures du poumon, les capillaires extra-alvéolaires sont peu étirés  le débit y est   le débit  dans les capillaires alvéolaires

37 Volume sanguin pulmonaire peut varier:  lors de l’exercice: il peut augmenter de 20 à30 % en position assise ou debout (par perfusion des sommets)  il diminue de 20 à30 % lors du passage du clinostatisme (couché) à l’orthostatisme (debout)

38 Particularités de la circulation pulmonaire fœtale - Avant la naissance, la circulation pulmonaire a un faible débit et une pression élevée - A la naissance, dés les premiers mouvements respiratoires, la PO 2 alvéolaire augmente et le poumon prend le relais du placenta pour assurer les échanges gazeux - Dans les 1 ères min qui suivent la naissance, la pression artérielle pulmonaire diminue fortement et le débit sanguin pulmonaire devient égal au débit sanguin systémique -La baisse des résistances vasculaires pulmonaires résulte de l’augmentation du volume pulmonaire et de la PO 2 alvéolaire et de la libération de substances vaso- dilatatrices

39 La vasoconstriction hypoxique Si  PO 2 alvéolaire  vasoconstriction  diminution de la perfusion des zones pulmonaires moins ventilées Lorsque la PO 2 alvéolaire diminue, le muscle lisse des petites artères pulmonaires de la zone se contracte et le débit sanguin est redistribué vers les zones non hypoxiques Cette vasoconstriction est d’autant plus efficace que la zone hypoxique est réduite. En cas d’hypoxie chronique (altitude, insuffisance respiratoire), la vasoconstriction pulmonaire peut  une  importante de la pression artérielle pulmonaire et du travail du ventricule D

40 Au niveau des cellules musculaires lisses des capillaires pulmonaires, l’hypoxie entraîne la fermeture de canaux K+ provocant une dépolarisation. Secondairement, des canaux Ca 2+ s’ouvrent, le Ca 2+ pénètre dans la cellule et active les protéines contractiles

41 La réactivité vasculaire pulmonaire à l’hypoxie est modulée par plusieurs facteurs:  Le système nerveux autonome: le rôle du sympathique n’est pas majeur mais il est plutôt vaso- constricteur. Le parasympathique est responsable d’une vasodilatation pulmonaire et il inhibe la vasoconstriction hypoxique  Les neurokinines (substance P, CGRP, calcitonin gene Related peptide) sont des vasodilatateurs artériels pulmonaires qui inhibent la vasoconstriction pulmonaire hypoxique.

42  Le facteur natriurétique auriculaire est un vasodilatateur pulmonaire et inhibe aussi la vasoconstriction pulmonaire hypoxique.  Facteurs endothéliaux: - le NO freine la vasoconstriction hypoxique. D’ailleurs, le NO inhalé représente actuellement une thérapeutique dans certaines formes d’hypertensions artérielles pulmonaires. - l’endothéline, à faible concentration est vasodilatatrice mais à forte concentration, elle est vasoconstrictrice (cas de l’hypoxie chronique). - la prostacycline est vasodilatatrice

43 TRANSPORT ET CONSOMMATION D’OXYGENE

44  Pas de réserve d’O 2 dans les tissus  adaptation permanente de l’apport d’O 2 en fonction des besoins du métabolisme cellulaire  contrôle constant de la ventilation et du débit cardiaque  Si l’apport en O 2 est insuffisant  hypoxie tissulaire, métabolisme anaérobie, production d’acide lactique hypovolémie anémie  apport O 2 diminution du débit cardiaque  En situation physiologique de repos, c’est plus la demande tissulaire en O 2 que les apports d’O 2 qui détermine la consommation tissulaire (VO 2 )

45 Au cours d’un état de choc, la CaO 2 et le débit cardiaque   mise en route de mécanismes compensateurs:  de l’extraction en O 2 pour maintenir la consommation tissulaire en O 2 (VO 2 ) jusqu’à une valeur critique du seuil de transport de l’O 2 (TO 2 ) Au-delà de cette valeur,  de VO 2 et métabolisme anaérobie Cette dépendance entre VO 2 et TO 2 définie l’état de choc

46 La régulation de l’extraction en O 2 dépend d’une activation simultanée de 2 mécanismes: 1- central: dépendant du SN sympathique vaso- constricteur et du système rénine-angiotensine  redistribution régionale du débit sanguin Le sympathique provoque à la fois - une veino-constriction qui  le retour veineux et le débit cardiaque - une vasoconstricition artérielle qui maintient une pression de perfusion suffisante et permet une régulation métabolique La redistribution du transport d’O 2 privilégie les organes vitaux (cerveau, cœur)

47 2- régional: la  de la PO 2 au niveau pré-capillaire provoque une vasodilatation des artérioles terminales  augmentation du nombre de capillaires perfusés   des distances intercapillaires et  du temps de transit des GR dans les capillaires   extraction de l’O 2 Les capacités d’extraction tissulaire de l’O 2 peuvent être altérées au niveau systémique par: - atteinte du sympathique - shunt artério-veineux au niveau microcirculatoire par: - lésions endothéliales - microembolies au niveau cellulaire par: - atteinte mitochondriale