Physiologie respiratoire Realisé par Dr Bensouag

INTRODUCTION 1 -La fonction principale du poumon est de permettre des échanges gazeux, c'est-à-dire à l'oxygène de l'air atmosphérique de pénétrer dans le sang veineux et au gaz carbonique d'en sortir. -En plus de cette fonction hématosique, le poumon exerce des fonctions d'épuration (élimination des particules pénétrant dans l'arbre aérien) et des fonctions métaboliques (rôle particulier joué par les cellules endothéliales).

INTRODUCTION 2 La fonction hématosique est assurée d'abord par des échanges de gaz entre l'air ambiant et les alvéoles (ventilation), puis par le passage de ces gaz à travers la membrane alvéolo- capillaire (diffusion), enfin par le transport de ces gaz dans le sang (circulation). Ces 3 étapes vont être analysées successivement .

Le système respiratoire Apport d’O2 et rejet de CO2 Régulation du pH Mise en jeu de structure anatomiques précises : - Système respiratoire - Système circulatoire I- Anatomie du système respiratoire 2 zones à distinguer : Zone de conduction Zone respiratoire

A- Zone de conduction Du nez aux bronchioles Nez, cavité nasale Pharynx, Larynx Trachée Bronches  Bronchioles Fonctions: Acheminer l’air Filtrer l’air Réchauffer l’air Humidifier l’air

B- Zone respiratoire Fonctions: Echanges gazeux Bronchioles terminales Alvéoles et sacs alvéolaires C- Membrane alvéolo-capillaire 3 couches constituent la MAC: La mb alvéolaire Paroi capillaire Lame basale

Membrane alvéolo-capillaire 100 m² de surface d’échange Membrane alvéolo-capillaire

E- Poumon et Plèvre Chaque poumon est recouvert de la plèvre Feuillet viscéral Feuillet pariétal Cavité pleurale

Mécanique ventilatoire C’est quoi? L’étude des fonctions, des éléments, des forces qui permettent ou qui s’opposent à l’écoulement de l’air par les voies aériennes. Elle est basée sur la loi de Boyle-MariottePV= constante En clair, l’air va toujours des hautes pressions vers les basses pressions

II- Ventilation pulmonaire et régulation permet de renouveler l’air dans les alvéoles 2 phases: La phase inspiratoire La phase expiratoire A- Principes physiques Relation volume/pression Si V , p V, p Si V, p

Ecoulement des gaz des zones De hte p vers zone basse p V1, p1 P2 P1 < P2 P1 = P2

Les phénomènes mécaniques du cycle respiratoire Fin d’expiration : PA = PB Les forces de distension élastique de la cage thoracique et de rétraction élastique du poumon sont égales et de sens inverse. Il n’y a pas de débit :la pression alvéolaire s’égalise avec la pression barométrique

Au début du cycle : L’INSPIRATION est provoquée par la traction des muscles Inspiratoires. Le volume pulmonaire augmente, ce qui fait diminuer la pression alvéolaire. La pression alvéolaire devient inférieure à la pression barométrique PA < PB: L’air se dirige des hautes vers les basses pressions et donc entre dans les poumons.,

500ml, Volume courant (Vc) C- Phase inspiratoire Contraction des m. insp. (Diaphragme + Intercostaux ext.) Si inspiration forcée: Scalènes, SCM, pectoraux  Volume cage thoracique  Volume pulmonaire  pression intraalvéolaire (palvéolaire < patm ) Ecoulement de l’air des zones de htes p (env) vers zone basses p (poumons)

Forces en présence à l’inspiration Forces motrices : -les muscles inspiratoires -Forces résistantes : -l’élasticité du système respiratoire -les débits dans les voies aériennes -l’inertie du système respiratoire

L’EXPIRATION Elle est due à la relaxation des muscles inspiratoires. -Le volume pulmonaire diminue ce qui fait augmenter la pression alvéolaire. -La pression alvéolaire devient supérieure à la pression barométrique PA > PB. le poumon se vide

Relâchement des muscles inspiratoires D- Phase expiratoire phénomène passif Relâchement des muscles inspiratoires Sauf si expiration forcée: Abdominaux, Intercostaux Int  Volume alvéolaire (élasticité pulmonaire)  pression intrapulmonaire (palvéolaire > patm ) Ecoulement de l’air hors des poumons

Forces en présence à l’expiration Force motrice : -le retour élastique du système respiratoire Forces résistantes -les débits dans les voies aériennes (résistance plus importante qu’à l’inspiration ) -l’inertie du système respiratoire

Relations forces motrices / forces résistantes P tot = E tot×V + R tot × V’ + I tot ×V’’ P tot = pression totale du système E tot = élasticité totale V = volume R tot = résistance totale V’= débit I tot = inertie totale V’’= accélération

Les muscles inspiratoires -Le diaphragme. -Les inter-costaux externes et internes. -Les scalènes. -Les accessoires -Les muscles expiratoires -Les intercostaux internes (parasternaux). -Les abdominaux

Les muscles inspiratoires Diaphragme : -Principal muscle inspiratoire. - 85% du W (75% pendant un effort muscle). - 2 parties : Diaphragme costal : -tendu sur le tendon central -insertion sur la 7ème à12ème côte Diaphragme crural : -fibres entrecroisées et insérées sur les vertèbres et le tendon central. -Rôle de solidité+++, respiration +/-

Diaphragme Intercostaux ext

Sterno Cleido mastoïdien Scalènes Grand pectoral

Notion Pressions partielles L’atmosphère Gaz Teneur Pression partielle Oxygène 20,95 % 159,22 mm Hg (20,9 kPa) Dioxyde de carbone 00,03 % 000,228 (0,03 kPa) Azote 78,08 % 593,41 (78,1 kPa) Argon 00,93 % 007,07 (0,93 kPa) Pression partielle = % x pression atmosphérique

La cascade de l’O2

Echanges gazeux H2O H2O

E- Régulation de la ventilation au repos Au repos, Ventilation minute = 6 l.mn-1 Ventilation mn = Vc x Fr Vc: Volume courant, 0,5 l Fr: Fréquence respiratoire, 12 Amplitude respiratoire Rythme respiratoire Centres respiratoires Du bulbe rachidien et pont

Centre de contrôle respiratoire Ce sont des centres nerveux du tronc cérébral qui assurent les mouvements respiratoires (inspiration et expiration). Ces centres contrôlent également un grand nombre de réflexes respiratoires : éternuements, toux, bâillement, inspiration forte au contact de l’eau froide ou lors d’une douleur intense, accélération de la respiration si le sang est riche en gaz carbonique, etc.

Centres de la respiration Localisation des neurones respiratoires Vue ventrale du tronc cérébral Coupe horizontale Au niveau de l’obex VRG: ventral respiratory group DRG: dorsal respiratory group PRG: Pontine respiratory group nTS: nucleus of the solitary tract RVLM: rostral ventrolateral medulla nXII: noyau du nerf glosso-pharyngien Moelle épinière nA : nucleus ambigus pFRG: para facial respiratory grou^p

Activités de neurones respiratoires Noter l’évolution des F de PA N1 N. phrénique N2 N. phrénique N3 N. phrénique inspiration Expiration 2 phases inspiration

Cortex cérébral Hypothalamus Facteurs chimiques Centres respiratoires Diaphragme (force et fréquence de contraction) Amplitude et fréquence respiratoire Ventilation

Facteurs chimiques  PpO2art  PpCO2 art  PpCO2art  PpO2 art  pH  pH Centres respiratoires  Diaphragme (force et fréquence de contraction)   Amplitude et fréquence respiratoire   Ventilation  Régulation PCO2 et PO2 art , et pH

 PpCO2  pH  PpO2 Chémorécepteurs centraux (Bulbe rachidien) Chémorécepteurs périphériques (aorte et carotide) Centres respiratoires

Corpuscules carotidiens Sinus carotidiens Corpuscules aortiques

Bulbe Région rostrale LCR Sensibilité au pH et pCO2

- +  PO2 inspirée  Chémorécepteurs centraux (sensibles à la PCO2 et au pH) PO2 alvéolaire  pH  PO2 artérielle PCO2 artérielle Chémorécepteurs périphérique (carotide et aorte) Elimination de CO2 (Reflexe bulbaire) AUGMENTATION de LA VENTILATION - +

D- Régulation de la respiration Chémorécepteurs Générateur de rythme bulbe Mécanorécepteurs pO2, pCO2 et pH

Augmentation du rythme durant l’exercice Stimulation des M respiratoires Générateur de rythme bulbe Augmentation du rythme durant l’exercice

Respiration : poumons – innervation Système nerveux autonome : Innervation sympathique()et parasympathique (p) Formation de 2 plexus hiliaires (antérieur et postérieur) : Fibres motrices (muscle de Reissessen, vaisseaux) Fibres excito-sécrétoires (glandes bronchiques) Effets de stimulations : p = broncho-constriction et excito-sécrétoire  = broncho-dilatatrice

Respiration : poumons – innervation Au niveau épithéliums bronchique et bronchiolaire : Terminaisons vagales sur corps neuro-épithéliaux = groupe de cellules argentaffines, de Clara et capillaires = chémorécepteurs sensibles à l’hypoxie Au niveau alvéoles : qq ramifications nerveuses dans interstitium = contrôle pression capillaires et activité Pc II