PHYSIOLOGIE RESPIRATOIRE Dr jm MAURY

Physiologie respiratoire Les 2 rôles de l’appareil respiratoire : la respiration Ventilation: la mécanique ventilatoire Echanges gazeux Transport des gaz par le sang Diffusion tissulaire Régulation l’épuration muco-ciliaire      

I- La respiration

A- La mécanique ventilatoire Ventilation pulmonaire Permet de renouveler l’air dans les alvéoles Le cycle respiratoire: Inspiration  Expiration

Phase inspiratoire Contraction des m. insp. (diaphragme+ intercostaux ext.) Si inspiration forcée: scalènes, SCM, pectoraux  Volume cage thoracique  Volume pulmonaire  pression intra-alvéolaire (palvéolaire < patm ) Ecoulement de l’air des zones de htes p (env) vers zone basses p (poumons)

Rôle du diaphragme

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

B-   Les échanges gazeux

Définitions VE=VT x f VA= (VT-VD) x f VE : ventilation globale, : quantité d’air pénétrant dans le poumon par minute. f= fréquence respiratoire, VT = volume courant   VA : ventilation alvéolaire : quantité d’air pénétrant dans les alvéoles par minute. f = fréquence respiratoire, VT = volume courant, VD= espace mort (dead volume) VE=VT x f VA= (VT-VD) x f

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 mm Hg (0,03 kPa) Azote 78,08 % 593,41 (78,1 kPa) Argon 00,93 % 007,07 (0,93 kPa) Pression partielle = % x pression atmosphérique

Circulation pulmonaire Pression : pression artérielle pulmonaire (PAP), PAPm=15-20 mm Hg Pression artérielle partielle en oxygène (PaO2), pression partielle en CO2 (PaCO2) Débit de la circulation pulmonaire = débit cardiaque. Sang artériel oxygéné dans les veines pulmonaires PaO2 = 100 mm Hg PaCO2 = 40 mm Hg

Transfert alvéolo-capillaire Diffusion alvéolo-capillaire: liée à un gradient de pression c’est-à-dire une différence de pression partielle de part et d’autre de la membrane alvéolo-capillaire.

Dépend de plusieurs facteurs : Surface d’échanges : elle est diminuée en cas d’anomalie des rapports ventilation-perfusion Épaisseur -  Distance alvéolaire -  Membrane alvéolo-capillaire -  Distance intraplasmatique -  Membrane du globule rouge -  Distance intra érythrocytaire -  Combinaison avec l’hémoglobine Solubilité du gaz Temps de contact Différence de pression du gaz entre phase gazeuse et phase liquide

Transport des gaz par le sang Oxygène Forme dissoute : 0,3% Forme combinée à l’oxygène: Hb + O2 HbO2 Dioxyde de carbone Forme dissoute : 3% Forme combinée : 97% sous forme de bicarbonates : équilibre acido-basique. CO2 + H2O CO3H2 HCO3- + H+ (anhydrase carbonique).

La cascade de l’O2

C- Régulation de la respiration

Centres 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 respiratoires Centre cortical : cortex cérébral, respiration volontaire. Centres bulbo-protubérantiels : respiration automatique : Centre pneumotaxique : pont (tronc cérébral), inspiratoire et expiratoire, modulation de la réponse respiratoire Centre apneustique : tronc cérébral, rôle dans l’interruption de l’inspiration Centres bulbaires : tronc cérébral au niveau du bulbe, rôle dans la rythmicité respiratoire.

Régulation centrale Chémorécepteurs centraux : sur les cellules des centres bulbaires Stimulés par augmentation du CO2 alvéolaire et ions H+.

Régulation périphérique Mécanorécepteurs : sensibles à l’étirement, présents sur tout l’arbre bronchique, réponse lente à l’inflation pulmonaire Chémorécepteurs périphériques : corpuscules carotidiens et aortiques réponse rapide à l’hypoxie sévère, à l’hypercapnie et à l’acidose (ions H+) entraînant une hyperventilation immédiate

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

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

 PpO2art PpCO2 art  pH  PpCO2art PpO2 art  pH Facteurs chimiques Centres respiratoires   Diaphragme (force et fréquence de contraction)  Amplitude et fréquence respiratoire   Ventilation  Régulation PCO2 et PO2art et pH

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

Corpuscules carotidiens Sinus carotidiens Corpuscules aortiques

LCR Sensibilité au pH et pCO2 Bulbe Région rostrale LCR Sensibilité au pH et pCO2

II- L’épuration pulmonaire

A- Physique Conditionnement de l’air : réchauffement et humidification de l’air inspiré au niveau de l’arbre trachéo-bronchique. Nez : particules > 10 m Pharynx : particules > 5 m

Épuration muco-ciliaire (arbre trachéo-bronchique): agrégation des particules par le mucus sécrété par les cellules mucipares et remontées par le mouvement des cils (cellules ciliées) environ 1 cm/mn. Toux : accélère l’épuration. Surfactant alvéolaire : particules < 1 m

B- Défenses immunologiques IgA sécrétoire : défense antibactérienne. Macrophages alvéolaires : phagocytose.

Conclusion Respiration: permet les échanges gazeux et la distribution de l’O2 aux différents organes et tissus, rejet du CO2 EFR: permet de mesurer les volumes et débits pulmonaires GDS: évaluation des échanges gazeux. PaO2, PaCO2, pH. Épuration: permet la filtration de l’air expiré et l’élimination des agents infectieux