ELEMENTS DE PHYSIOLOGIE RESPIRATOIRE

Fonctions du Système respiratoire Fonction POMPE Ventilatoire Fonction d’Echangeur Gazeux alvéoles – sang capillaire

Ventilation totale = Vent Alvéolaire + Vent espace mort

Espace Mort (Vd) Vd Anatomique Vd Alvéolaire Vd Physiologique

Production métabolique Ventilation Alvéolaire V ’CO2 PaCO2 // V ’A Production métabolique (V ’CO2) PaCO2 Ventilation Alvéolaire (V ’A)

V ’Alvéolaire et PaCO2 PaCO2= Production de Co2 Ventilation Alvéolaire PaCO2 = V ’CO2 V ’Courante - V ’Espace Mort Vd Anatomique Vd Alvéolaire Vd Physiologique

ELEMENTS de PHYSIOLOGIE VENTILATOIRE Mécanique Respiratoire le modèle: soufflet + moteur le soufflet: spirométrie charge élastique: compliance charge résistive: Rva le moteur: relation force-longueur relation effort-Pgénérée Rapport VA / Q influence de VA/Q sur PaO2 Hétérogénéité de la distribution régionale de VA et Q Cause de l ’hétérogénéité de la distribution régionale de V Cause de l ’hétérogénéité de la distribution régionale de Q

Modèle Mécanique Élément Résistif soufflet Élément élastique moteur

Modèlisation du système respiratoire

SPIROMETRIE Capacité Pulmonaire Totale Capacité Vitale Volume Résiduel Résiduelle Fonctionnelle Volume Résiduel Volume Expiratoire de Réserve Volume Courant Volume Inspiratoire de Réserve

Rapport de Tiffeneau

Notions de « charges » élastiques et résistives Pel Pres Pmus Equation de mouvement Pmus = Pel + Pres

Courbe Pression-Volume statique du Système Respiratoire CHARGE ELASTIQUE Courbe Pression-Volume statique du Système Respiratoire Notion de Compliance distensibilité du Système respiratoire Volume pulmonaire aéré

COURBE PRESSION - VOLUME STATIQUE du Système Respiratoire CPT Vti V CRF P C = V / P VR Pst

A est deux fois plus « distensible » que B 1 cm H2O 1 cm H2O La Compliance mesure la « distensibilité » PA P B +100 ml CA=100 ml/cm H2O + 50 ml CB = 50 ml/cm H2O Compliance : V / P ml/cm H2O A est deux fois plus « distensible » que B

+ 10 mL Cs = 10 mL/ cm H2O + 1000 mL Ce = 1000 mL/ cm H2O éléphant souris + 10 mL Cs = 10 mL/ cm H2O Le tissu pulmonaire de la souris n’est pas 100 fois moins distensible que celui de l’éléphant ( en réalité la Compliance spécifique ml/cm H2O/g de tissu est la même ) C’est le volume pulmonaire de départ qui est très différent La Compliance renseigne sur le volume pulmonaire aéré, disponible pour la ventilation. + 1000 mL Ce = 1000 mL/ cm H2O

1 cm H2O 1 cm H2O + 100 mL C = 100 mL/ cm H2O + 50 mL C = 50 mL/ cm H2O Poumons normaux SDRA sévère

RVA dépend du volume Pulmonaire Pova CHARGE RESISTIVE RVA = P / V RVAinsp = Pova - Palv / Vinsp RVAexpi = Palv - Pova / Vexpi RVA =  . L . V  . D4 RVA dépend du volume Pulmonaire R Palv

Le « Moteur » : diaphragme Relation longueur repos - force 100% % de la force maximale 100% 130% % de la longueur maximale

Le « Moteur » : diaphragme Relation effort – pression générée BPCO distendu r1 Normal r2 P1 = 2T / r1 P2 < P1 P2 = 2T / r2

Possibilité de réaliser une inspiration Charge mécanique respiratoire Performances neuromusculaires Ch résistive Ch élastique

Endurance musculaire respiratoire : déséquilibre énergétique favorable Besoins en O2 Fourniture en O2

Equilibre Ventilatoire (sujet normal) TaO2 Besoins ventilatoires mus. resp . Besoins ventilatoires Charge mécaniq Capacité effecteur neuro -musc Reserve

Equilibre Ventilatoire (sujet BPCO compensé) Besoins ventilatoires Capacité effecteur resp . neuro -musc . TaO2 mus. resp . (Diaphragme inefficace) Reserve Ventilatoire ( PEPi ) Charge mécaniq . resp .

Equilibre Ventilatoire (sujet BPCO décompensé) Capacité effecteur resp. neuro-musc. TaO2 mus.resp. (Diaphragme inefficace) Besoins ventilatoires ( PEPi ) Charge mécaniq.resp.

ECHANGES GAZEUX ET RAPPORT VENTILATION / PERFUSION

P partielles en mmHg Pi O2 = 160 Pi N2 = 600 PAH2O = 47 PAN2 = 573 PACO2 = 40 PAO2 = 100 Pcap CO2 = 40 Pcap O2 = 100 Pv CO2 = 45 PvO2 = 40 Pcap O2 100 45 40 P partielles en mmHg Pcap CO2 75 msec

Notion de Rapport Ventilation / Perfusion V = 5 L / min Q = 5 L / min

Notion de Rapport Ventilation / Perfusion V < 5 L / min Q = 5 L / min

Débit de colorant V / Débit de diluant Q Notion de Rapport Ventilation / Perfusion V = 5 L / min Q < 5 L / min La couleur du liquide à la sortie de la chambre de mélange dépend du rapport Débit de colorant V / Débit de diluant Q

Notion de Rapport Ventilation / Perfusion La coloration du liquide à la sortie collective dépend : De la coloration à la sortie de chaque type d’unité (rapport V/Q régional) Du nombre respectif d’Unités D, N, et S Unité Type D Unité Type N Unité Type S

Le niveau de Pa O2 dépend du rapport VA / Q Rapport Ventilation / Perfusion VA = 5 L / min Pi O2 = 150 mm Hg Q = 5 L / min Pv O2 = 40 mmHg PaO2 = 98 mm Hg PA O2 = 100 mmHg VA / Q = 1 Le niveau de Pa O2 dépend du rapport VA / Q

Unités pulmonaires à rapport VA / Q = 0 VA = 0 L / min Pi O2 = 150 mm Hg Q = 5 L / min Pv O2 = 40 mmHg PaO2 = 40 mm Hg PA O2 <100 mmHg SHUNT

Unités pulmonaires à rapport VA / Q < 1 VA < 5 L / min Pi O2 = 150 mm Hg Q = 5 L / min Pv O2 = 40 mmHg PaO2 < 98 mm Hg Effet shunt

Unités à rapport VA / Q =  V = 5 L / min Pi O2 = 150 mm Hg Q = 0 L / min Pv O2 = 40 mmHg PAO2 = 150 mm Hg Vd alvéolaire

Unités pulmonaires à rapport VA / Q >1 V = 5 L / min Pi O2 = 150 mm Hg Q < 5 L / min Pv O2 = 40 mmHg PaO2 > 98 mm Hg Effet Espace mort

Répartition Régionale du Volume Inspiré VA Répartition Régionale du Volume Inspiré VA Base Sommet

Immédiatement avant le début de l ’Inspiration 0 cm H2O - 10 cm H2O - 2 cm H2O

Répartition Régionale du Volume Inspiré Pression Volume Fin Inspiration Début Inspiration Répartition Régionale du Volume Inspiré

Répartition Régionale du Débit Sanguin Qsg Répartition Régionale du Débit Sanguin Q Base Sommet

Répartition Régionale du Débit Sanguin WEST PAP PA > Pa > Pv I II III Pa > PA > Pv VD Pa > Pv > PA Répartition Régionale du Débit Sanguin

Répartition pulmonaire régionale du débit sanguin et du débit gazeux VA / Q 1  Base Sommet Q VA 3ème côte VA / Q Zones à VA / Q <1 Zones à VA / Q  1 Zones à VA / Q > 1

VA / Q = 1 VA / Q >1 VA / Q =  VA / Q <1 VA / Q = 0

VA / Q = 1 VA / Q >1 VA / Q =  VA / Q <1 VA / Q = 0 VA / Q

Modèle à 3 compartiments VA / Q =  VA / Q VA / Q = 1 VA / Q = 0

Rapport ventilation/perfusion global = 1 30% 65% 5%

Effet « espace mort » > 30% Augmentation des zones à haut rapport VA /Q

Effet « shunt » > 5% Augmentation des zones à bas rapport VA /Q

Effet de la PEPi (1) CPT CRF VR Volume CPT CRF VR PEPi Pst L’inspiration a lieu sur la zone de mauvaise compliance du SR

Merci de votre Attention

Inhomogénéité de la distribution de la Perfusion II III

Inhomogénéité de la distribution de la Ventilation -13 -5 -10 -2 -2 -5 -10 -13 Ppl

VA /Q VA / Q Q VA Zones à VA / Q <1 Zones à VA / Q = 1 Zones à VA / Q > 1 > 1 1 < 1 Bases Sommet

Anatomie Fosses nasales Pharynx Larynx Trachée Bronches souches

Espace Mort (Vd) [ 150 ml ] Vd alvéolaire = volume de gaz contenu dans zones alvéolaires ne participant pas aux échanges gazeux

V’Alvéolaire et PaCO2 V’CO2 PaCO2 = ---------- . K V’ Alv

SPIROMETRIE

Ph Co2 2-3 DPG Ph Co2 2-3 DPG