Systèmes respiratoire et rénal E. COLLIN Laboratoire de biologie

Système respiratoire

Anatomie et physiologie de la respiration Voies aériennes supérieures Fosses nasales Pharynx Larynx Trachée Bronches souches pénétrant chacune dans un poumon

Les poumons Poumon droit : 3 lobes Poumon gauche : 2 lobes Veine pulmonaire Artère pulmonaire Conduit alvéolaire Les poumons Poumon droit : 3 lobes Poumon gauche : 2 lobes Bronchioles débouchant dans Alvéoles (~500 millions): très vascularisées, échange gazeux acinus alvéole

Vascularisation des poumons Circulation pulmonaire Placée entre le cœur droit et le cœur gauche Accompagne les voies aériennes jusqu’aux canaux alvéolaires Reçoit 100 % du débit cardiaque Circulation fonctionnelle assurant les échanges gazeux Autres fonctions : Rôle métabolique Filtre circulatoire CO 2 O 2 Veine pulmonaire Artère pulmonaire Élimination du CO2 Apport en O2 à la cellule

Vascularisation des poumons Circulation bronchique Fonction nutritive : oxygénation des structures pulmonaires Assurée par les vaisseaux bronchique qui suivent les bronches 1% du débit cardiaque

Circulation bronchique

Anatomie et physiologie de la respiration Structures intervenant dans les mouvements respiratoires Cage thoracique : compartiment osseux non rigide Muscles inspirateurs (diaphragme, muscles intercostaux, muscles scalènes) Muscles expirateurs Plèvre : membrane séreuse des poumons (feuillet pariétal et viscéral, liquide intra-pleural)

Anatomie et physiologie de la respiration

Notions d’activité respiratoire Hyperpnée et hypopnée : amplitude de la respiration Tachypnée, bradypnée et apnée qualifient sa fréquence Hypo et hyperventilation définissent exclusivement le rejet de CO2 Dyspnée : traduit la sensation de gêne respiratoire Orthopnée : forte dyspnée (position droite du thorax)  ou  de la pCO2

Rôle des poumons Assurer l’oxygénation du sang Participer à la défense de l’organisme Participer à la sécrétion d’hormones Filtrer le sang

Étapes de la respiration Ventilation : Arrivée d’air dans les poumons et sortie d’air des poumons Étape alvéolaire : Échange des gaz entre les alvéoles et le sang par diffusion Étape sanguine : Transport des gaz par le système circulatoire Étape tissulaire : Échange des gaz entre le sang des capillaires tissulaires et les cellules

ventilation Les échanges gazeux entre les alvéoles et l’air ambiant se font grâce à une différence de pression entre ces 2 systèmes : Inspiration : pression alvéoles < pression air Contraction diaphragme Soulèvement cage thoracique Expiration : pression alvéoles > pression air Rétrécissement cage thoracique et poumons Contraction muscles intercostaux internes

Enfants prématurés et maladie des membranes hyalines ventilation Rôle important du surfactant (complexe de protéines et lipides) Sécrétée par les cellules alvéolaires Recouvre surface interne des alvéoles Augmente l’extensibilité pulmonaire Enfants prématurés et maladie des membranes hyalines

Diffusion O2 des alvéoles vers le sang et CO2 en sens inverse Étape alvéolaire Au niveau des alvéoles vésicules aux parois mince entourées par un réseau de capillaires pulmonaires très dense Diffusion O2 des alvéoles vers le sang et CO2 en sens inverse

Étape alvéolaire Conditions nécessaires à un bon échange alvéolo-capillaire Intégrité de la membrane alvéolo-capillaire Bon rapport ventilation-perfusion si déséquilibre mauvaise oxygénation du sang Fibrose pulmonaire Emphysème pulmonaire

Étape sanguine OXYGENE GAZ CARBONIQUE transporté pas les hématies grâce à l’hémoglobine dans les différents organes Hb + O2 HbO2 (oxyHb) = peu stable GAZ CARBONIQUE Déchet rejeté par les cellules, évacué dans les alvéoles Transporté sous 3 formes : 65 % sous forme HCO3- 30 % lié à l’hémoglobine 5 % sous forme dissoute Libération O2 quand pO2 

Contrôle de la respiration Respiration = automatique, cyclique et adaptée Mécanismes à l’origine de cet automatisme ? Comment et par quoi sont-ils influencés? Système nerveux central Oxygène (O2) Gaz carbonique (CO2)

Contrôle de la respiration Le système nerveux central (SNC) contrôle la contraction des muscles inspirateurs Toute diminution de la pO2 (< 60 mmHg) stimulation des centres respiratoires du SNC augmentation de la ventilation retour vers la normale de la pO2

Contrôle de la respiration Toute diminution de la pCO2 artérielle diminution de la ventilation retour vers la normale de la pCO2

Anoxie et hypoxie Anoxie = diminution importante de la quantité d’oxygène apportée aux tissus Hypoxie = quand cette diminution est faible 4 catégories en fonction de leur étiologie Anoxie hypoxémique Anoxie anémique Anoxie ischémique Anoxie cytotoxique

Anoxie hypoxémique La pO2 artérielle est diminuée Quand ? pO2 atmosphérique basse (haute altitude) Activité respiratoire  (paralysie des muscles respiratoires) Alvéoles mal ventilées (obstruction par un corps étranger) Échange alvéolo-capillaire insuffisant (pneumopathie)

Anoxie anémique Capacité de fixation de l’O2 réduite Quand ? Déficit en GR Déficit en hémoglobine Hémoglobine anormale Inefficacité de l’hémoglobine (intoxication au monoxyde de carbone)

Anoxie ischémique Défaut d’apport de sang aux tissus Quand ? Forte  de la pression sanguine (insuffisance cardiaque) Obstruction des vaisseaux

Anoxie cytotoxique Les cellules ne peuvent pas utiliser l’O2 apporté par les vaisseaux Quand ? Intoxications (ex : acide cyanhydrique)

Système rénal

l’appareil urinaire 2 reins : sécrètent l’urine 2 uretères : conduits excréteurs d’urine à la suite du calice et du bassinet Vessie : réservoir Urètre : conduit excréteur externe

Fonctions du rein Maintient de la composition du milieu intérieur (homéostasie), des équilibres hydro-électrolytiques et phosphocalciques Excrétion des produits de dégradations (urée, créatinine) et du substances étrangères (médicaments) Fonction endocrine à travers 3 hormones : Rénine régulation pression artérielle EPO synthèse des globules rouges 1,25 hydroxylase régulation métabolisme calcique

Le rein Parenchyme rénal : constitué de néphrons (unité fonctionnelle du rein) Cortex : contient des pelotons vasculaires (corpuscules de Malpighi) Filtration du sang Médulla : constituée des pyramides deMalpighi

NEPHRON

Le corpuscule 4 à 6 capillaires Capsule de Bowman Pôle vasculaire Pôle urinaire

Le tube du néphron Tube contourné proximal Anse henlé : Tube distal Branche descendante Branche ascendante Tube distal Tube collecteur de Bellini

Vascularisation des néphrons Artère rénale artérioles afférentes capillaires glomérulaires artériole efférente réseau autour du réseau tubulaire du néphron (vasa recta) réseaux Veineux Veine rénale veine cave inférieure Réabsorption et sécretion Capillaires et tubules en contact permanent

Formation de l’urine Filtration glomérulaire Réabsorption tubulaire Sécretion tubulaire

Filtration glomérulaire Production d’urine primitive par filtration du plasma : retient les globules rouges, globules blancs, plaquettes et les grosses protéines Taux de filtration glomérulaire Urine primitive = eau, petites protéines, glucose, sodium, chlore, urée, bicarbonates Insuffisance rénale glomérulopathie créatinine = témoin du bon fonctionnement de cette filtration

Réabsorption tubulaire 99 % de l’urine primitive est réabsorbée le long des tubules dont 80 % dans le tube contourné proximal Réabsorption totale des substances utiles (glc, protéines), partielle d’eau et d’électrolytes La quantité de chaque substance réabsorbée dépend de son taux sanguin au même instant En cas de glycémie  (diabète) on pourra retrouver du glc dans les urines glycosurie

Vol urine excrétée / jour = 1,5L Sécretion tubulaire Production de l’urine définitive Sécretion d’ions (K+, H+) et substances toxiques ou étrangères (déchets, médicaments…) Vol urine excrétée / jour = 1,5L

Exploration de la fonction rénale Tests de la fonction glomérulaire Clairance Volume de plasma totalement épuré d’une substance par unité de temps (en ml/min) Ex : Clairance de la créatinine reflète la vitesse max à laquelle le plasma peut être épuré car cette substance n’est ni réabsorbée, ni secrétée dans le tubule U x V U = concentration de la substance dans l’urine V = débit (vol / tps recueil urines) P = concentration de la substance dans le sang Cl = P Cl (créat) = TFG

Tests de la fonction glomérulaire Protéinurie Très peu de protéines dans les urines à l’état normal (< 0,15 g/24h) car les grosses protéines (albumine) na passent pas et les petites sont réabsorbées dans les tubules Ces dosages se font sur des urines de 24h

L’analyse d’urine Partie intégrante de l’examen clinique Aspect macroscopique (volume et couleur) Aspect microscopique Bandelettes réactives pour rechercher : Glc, corps cétoniques, présence de sang, pH, protéines, nitrites, leucocytes