DIFFUSION ALVEOLO-CAPILLAIRE

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1 DIFFUSION ALVEOLO-CAPILLAIRE
Realisé par Dr Bensouag

2 PLAN DU COURS -1- INTRODUCTION RAPPEL ANATOMIQUE DE LA MEMBRANE ALVEOLO-CAPILLAIRE PRINCIPE PHYSIQUE DE LA DIFFUSION CAPACITE DE DIFFUSION :DL

3 1-INTRODUCTION La diffusion ou transfert alv-cap consiste a assurer les echanges gazeux a travers la MAC entre les alveoles et le sang capillaire pulmonaire de telle sorte que dans les conditions normales de respiration : les pressions partielles alveolaires d’O2 et de CO2 ( PAO2, PACO2 ) soient egales aux pressions partielles arterielles d’O2 et de CO2 (PaO2,PaCO2)

4 O2 CO2 DIFFUSION DES GAZ A TRAVERS LA MEMBRANE ALVEOLO CAPILLAIRE
PVO mmHg PVCO2 45 mmHg ALVEOLE ALVEOLE GR PAO2 100 mmHg PACO2 40 mmHg O2 CO2 PcO mmHg PcCO2 40 mmHg < 1µm V GAZ = K. ( PAO2 – PVO2) K dépend de sol, e, S,

5 2- RAPPEL ANATOMIQUE DE LA MAC
La mb alvéolaire Paroi capillaire Lame basale

6 Membrane alvéolo-capillaire

7 -3- PRINCIPE PHYSIQUE DE LA DIFFUSION
Lois de la diffusion. La diffusion d'un gaz à travers un tissu est régie par la loi de Fick: la diffusion est : -Proportionnelle à la surface du tissu (S: 50 à 100 m pour la barrière alvéolo-capillaire) Et inversement proportionnelle à l'épaisseur (E: 0,5 m pour la barrière alvéolo-capillaire) de ce tissu.

8 -Elle est aussi proportionnelle au gradient de concentration ( ou de pression ( P1 - P2 ) de part et d'autre du tissu Elle est enfin proportionnelle à une constante de diffusion (D) qui tient compte des caractéristiques du gaz (cette constante est proportionnelle à la solubilité du gaz (Sol) Et inversement proportionnelle à la racine carrée de son poids moléculaire (PM) Cetteconstante de diffusion est 20 fois plus élevée pour CO que pour O .

9 k: constante de la MAC K=Sol.
V V V .Vgaz=kx S/E(PA-Pa) k: constante de la MAC K=Sol.

10 LA LOI DE FICK

11 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

12 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

13 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

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

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

16 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-Mariotte : PV= constante En clair, l’air va toujours des hautes pressions vers les basses pressions

17 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

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

19 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

20 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.,

21 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)

22 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

23 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

24 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

25 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

26 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

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

28 Les muscles inspiratoires
Diaphragme : Principal muscle inspiratoire % du W (75% pendant un effort muscle) 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 +/-

29 Diaphragme Intercostaux ext

30 Sterno Cleido mastoïdien Scalènes Grand pectoral

31 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

32 La cascade de l’O2

33

34 Echanges gazeux H2O H2O

35 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

36 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.

37 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

38 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

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

40 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

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

42 Corpuscules carotidiens
Sinus carotidiens Corpuscules aortiques

43 Bulbe Région rostrale LCR Sensibilité au pH et pCO2

44 - +  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 - +

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

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

47 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

48 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