La Respiration La respiration permet à notre organisme d’amener l’oxygène aux muscles, cerveau, etc. et d’évacuer les déchets gazeux : le CO2.

PLAN Les voies aériennes supérieures : Fosses nasales, etc.… Les poumons Les échanges gazeux dans les poumons Le sang… déjà vu… Les échanges gazeux au niveau cellulaire La régulation du CO2

Les voies aériennes : Trajet de l’air Voies aériennes supérieures Voies aériennes inferieures

Voies aériennes supérieures

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

Les poumons

Diaphragme Intercostaux ext

Sterno Cleido mastoïdien Scalènes Grand pectoral

Motricité de la cage thoracique. Les poumons Motricité de la cage thoracique. La plèvre entoure chaque poumon. C'est un sac à doubles feuillets, qui solidarise la face extérieure du poumon à la paroi thoracique. Le feuillet pariétal (côté paroi) est accolé à la paroi thoracique, le feuillet viscéral (côté poumon) est solidaire du poumon. Chaque sac pleural délimite une cavité virtuelle où règne une dépression (de 30 mBar) et contenant le liquide pleural. Cette dépression assure l'adhésion des feuillets pleuraux entre eux. Ainsi les poumons sont unis aux parois thoraciques par la plèvre.

Les poumons Les feuillets sont unis mais glissent l'un sur l'autre. Le liquide facilite le glissement des feuillets l'un contre l'autre. A cause de cette dépression (effet ventouse), l'expansion de la cage thoracique entraîne l'expansion des poumons. Une rupture alvéolaire barotraumatique l'air pénètre accidentellement entre les deux feuillets (pneumothorax), le système ne fonctionne plus. La cohésion des poumons est rompue, les poumons ne suivent plus les mouvements thoraciques.

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

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 poumons Les volumes pulmonaires : Le volume total est d’environ 4 à 5 litres, composé comme suit : Volume résiduel : 1,2 l Volume de réserve inspiratoire : 1,5 l Volume courant : 0,5 l Volume réserve expiratoire : 1,5 l

Les poumons Volume Residuel : 1,2 l Volume incompressible des poumons et des voies aériennes. Ce volume est aussi appelé volume mort Volume courant : 0,5 l Volume utilisé pour la respiration Volume de réserve Inspiratoire : 1,5 l Volume sollicité lors d’une grande inspiration Volume réserve expiratoire : 1,5 l Volume sollicité lors d’une grande expiration VRE VC VRI VR

Les volumes pulmonaires Les poumons Les volumes pulmonaires

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)

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

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

Régulation du CO2 Le CO2 en excès est toxique pour l’organisme. Il existe donc un système de régulation du CO2 pour l’évacuer s’il est en excès. La mesure de la tension de CO2 est dans l’hypothalamus. Si la tension est excessive, l’organisme va alors forcer sur l’inspiration pour amener plus d’oxygène.

Régulation du CO2 En conséquence, la respiration devient superficielle, et il n’y a pas évacuation de CO2, alors que l’organisme continue à en fabriquer. La pression partielle de CO2 augmente, etc C’est un cercle vicieux. Il faut donc apprendre à forcer son expiration pour évacuer le CO2

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