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Physiologie Respiratoire
Cours: physiologie d’organe Mécanique ventilatoire, volumes pulmonaires Ventilation alvéolaire, transfert alvéolo-capillaire Circulation pulmonaire, rapports ventilation-perfusion Bronchomotricité, contrôle de la ventilation Application: exploration fonctionnelle respiratoire EFR pratique et adaptations ventilatoires à l’exercice
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Volume sanguin ~5 litres Petite circulation ~500 ml
Capillaires pulmonaires ~100 ml 2
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Circulation pulmonaire
VD : Artère pulmonaire : 2 branches : divisions suivant l'architecture bronchique, jusqu'aux bronchioles respiratoires et aux alvéoles où réseau capillaire dense, retour par les veines pulmonaires jusqu'à OG VES = 70 ml : une grande partie du sang capillaire est renouvelé à chaque battement cardiaque Débit VD = débit VG : 5 L/min au repos volume des capillaires pulmonaires : 100 ml
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Circulation pulmonaire
DP R Débit = Pressions (mmHg) dans les circulations Circulation systémique Parois artériolaires épaisses, avec du muscle lisse Circulation pulmonaire Parois artériolaires fines, avec peu de muscle lisse Circulation pulmonaire : haut débit, faible pression et faible résistance à l’écoulement
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Les pressions de la circulation pulmonaire
130 P Aorte VD VG P VG Les pressions dans le VD et l’Art. Pulmonaire sont 6 à 8 fois plus faibles que dans le VG et l’Aorte RVP = RVS / 6 à 8 Aorte AP Psyst mmHg Pdiast mmHg P AP P VD 25 Temps (s) Bien que la pression soit moins élevée au cours de la contraction, le VD éjecte le même volume que le VG.
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Débit sanguin pulmonaire et pression artérielle pulmonaire
La résistance vasculaire pulmonaire diminue quand le débit cardiaque augmente
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Mécanismes de réduction de la résistance
Distension Recrutement Mécanismes adaptatifs à l’exercice lors de du DC
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Variations du débit sanguin pulmonaire
Artérioles pulmonaires peu soumises à régulation du SNA Calibre des petits vaisseaux dépend de PO2 et PCO2 et réponse locale : • Vasoconstriction hypoxique • Vasoconstriction quand hypercapnie Déviation du sang vers les zones les mieux oxygénées Différent des autres circulations où vasodilatation hypoxique
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Facteurs modifiant les résistances vasculaires
pulmonaires Vasomotricité des Artérioles Pulmonaires Substances Circulantes Acétylcholine Prostaglandine E Bradykinine Substances Circulantes Catécholamines Prostaglandine F Angiotensine II Histamine PAO2 pH PAPO2 10
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Variations de la RVP en fonction des volumes pulmonaires
VR CRF CPT Volumes pulmonaires
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Zones de West Les différences de pression hydrostatique dans les vaisseaux sanguins entraînent une distribution inégale du débit sanguin
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Échanges liquidiens intra pulmonaires
Qf = k[(PCP - PA) - CP] Alvéole = k[(10 - 0) - 25] = - 15 Capillaire PCP PHyd = 8 mmHg PHyd = 10 mmHg PHyd = 14 mmHg = 25 mmHg = 25 mmHg Artériole Veinule PHyd = -3 mmHg Interstitium = 19 mmHg Qf = k[(PCP - PI) - (CP - ] = k[10 - (-3) - ( )] = 7 Lymphe 13
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Œdèmes Pulmonaires Etiologies des œdèmes: Pcap: hydrostatique
: lésionnel Œdème Alvéolaire Alvéole Capillaire Interstitium Oedème Interstitiel Alvéole Circulation Lymphatique 14
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Physiologie Respiratoire
Cours: physiologie d’organe Mécanique ventilatoire, volumes pulmonaires Ventilation alvéolaire, transfert alvéolo-capillaire Circulation pulmonaire, rapports ventilation-perfusion Bronchomotricité, contrôle de la ventilation Application: exploration fonctionnelle respiratoire EFR pratique et adaptations ventilatoires à l’exercice
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Physiologie Respiratoire
Echanges gazeux - ventilation / ventilation alvéolaire hypoxémie par hypoventilation alvéolaire - transfert alvéolo-capillaire hypoxémie par trouble de diffusion - transport des gaz: O2 et CO2 - rapports ventilation / perfusion hypoxémie par hétérogénéité des rapports VA/Q hypoxémie liée à un shunt
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Rappels
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La cause la plus fréquente des hypoxémies
Hétérogénéité des rapports ventilation perfusion
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= ventilation = circulation (n=12) (n=12) n=12
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= ventilation = circulation (n=12) (n=12) n=8
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Dans un territoire alvéolaire
FIO2 Dans un territoire alvéolaire PcapO2 fonction de VA/Q (territoire) VA (territoire) alvéole capillaire CVO2 Q (territoire)
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Effet des modifications des rapports ventilation-perfusion
sur la PO2 et la PCO2 dans une unité alvéolaire ESPACE MORT SHUNT
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Effet de l'inégalité des rapports ventilation-perfusion
sur les échanges gazeux globaux (hématose) Effet shunt Effet espace mort Pression O2 : mmHg 60 100 140 Pression CO2 72 40 8
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Hémoglobine : le transporteur non linéaire d’O2
contenu O2 (ml/100ml) VA/Q haut VA/Q bas VA/Q normal 15 10 5 20 40 60 80 100 120 140 P O2 (mmHg)
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Effet de l'inégalité des rapports ventilation-perfusion
sur les échanges gazeux globaux Effet shunt Effet espace mort Pression O2 : mmHg 60 100 140 Pression CO2 72 40 8
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C O O2 40 mmHg Normo (ou hypo) capnie 75 mmHg Hypoxémie 43 37 140 60
44 46 48 52 30 33 36 39 42 45 PCO2 (mmHg) Concentration (ml/100 ml) 50 37 43 40 mmHg C O 2 Normo (ou hypo) capnie 20 140 60 40 15 Concentration (ml/100 ml) 10 75 mmHg O2 Hypoxémie 5 20 40 60 80 100 120 140 PO2 (mmHg)
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Echanges gazeux régionaux dans le poumon
• La ventilation augmente lentement du sommet à la base du poumon • Le débit sanguin croît plus rapidement Les rapports ventilation-perfusion sont plus élevés au sommet du poumon, et plus bas à la base
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Distribution du débit sanguin dans le poumon humain
Les différences de pression hydrostatique dans les vaisseaux sanguins entraînent une distribution inégale du débit sanguin (classique…)
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Valeurs des pressions partielles de l'O2 de l'air jusqu'aux tissus
Poumon normal . Différence (A-a)O2
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SHUNT (court circuit) Territoire perfusé, non ventilé
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Diagnostic: épreuve d'hyperoxie
Effet majeur du territoire shunté non corrigé par hyperoxie Hyperoxie (FIO2 100%): PAO2 ~ 660 mmHg Shunt physiologique 2% : limite inférieure normale PaO2 = 500 mmHg
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Valeurs des pressions partielles de l'O2 de l'air jusqu'aux tissus
Poumon sain . Physiologie: poumon sain, différence (A-a)O2
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. Différence alvéolo-artérielle en oxygène
PIO2 = (Patm – PH2O) x FIO2 = (760 – 47) x 0.21 ~150 mmHg PAO2 dépend de la façon dont est renouvelé le gaz alvéolaire (ventilation alvéolaire) alvéole alvéole PAO2 = Pression alvéolaire en O2 PcapO2 = Pression capillaire pulmonaire . PcapO2 = PAO2 si diffusion normale Mélange des sangs capillaires: hétérogénéité VA/Q Différence sang veineux pulmonaire –artériel: shunt physiol.
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PAO2 - PaO2 PIO2 - (PaCO2 / 0,8) - PaO2
Comment interpréter la PaO2 en cas d'hyper ou hypoventilation alvéolaire Différence alvéolo-artérielle en O2 PAO PaO2 PIO2 - (PaCO2 / 0,8) - PaO2 Limites de la normale 0 – 20 (30) mmHg PaO2 normale selon l’âge entre 80 (70 à partir de 75 ans) et 100 mmHg (40 / 0, ) Norme supérieure (40 / 0, (70)) Norme inférieure Hétérogénéité VA/Q physiol. poumon âgé
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Normes: PaO2: 95 mmHg (jeune) 70 mmHg à 75 ans PaCO2: 40 mmHg (homme) 38 mmHg chez la femme
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Comment raisonner devant une hypoxémie ?
Calcul de la D(A-a)O2 D(A-a)O2 normale = PAO2 alvéolaire D(A-a)O2 = PAO2 alvéolaire normale trouble diffusion hétérogénéité VA/Q shunt PaCO2 normale FIO2 < 21% PATM<760 mmHg PaCO2 hypoventilation alvéolaire Insuffisance respiratoire chronique: incapacité du système respiratoire à assurer le maintien d’une hématose normale
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Mécanismes des hypoxémies
Hypoventilation alvéolaire PaCO2 > 45 mmHg Anomalie de la diffusion transfert du CO anormal diminution de PaO2 à l’exercice Shunt épreuve d’oxygène pur PaO2 < 500 mmHg avec FIO2 100% Effet shunt / Hétérogénéité de distribution des VA/Q mécanisme le plus fréquent augmentation de PaO2 à l’exercice .
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Equilibre acido-basique
SYSTEME BICARBONATE/ACIDE CARBONIQUE : SYSTEME TAMPON OUVERT Masse variable A H AH Régulation indépendante des 2 concentrations HCO3-/H2CO3 Equation d’Henderson - Hasselbach [HCO3-] Régulation rénale [pCO2] Régulation poumon
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Variation isolée de la concentration d’acide fixe
Variation isolée de la concentration d’acide volatil
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Diagramme de Davenport
Troubles respiratoires aigus: Concentration acide fixe normale Déplacement sur la DNE pH < 7,38: acidose resp. PaCO2 > 45 mmHg hypoventilation alvéolaire urgence respiratoire pH > 7,42: alcalose resp. PaCO2 < 35 mmHg hyperventilation alvéolaire 40 Isobare normale Troubles respir. chroniques: Compensation rénale Variation conc. acide fixe acidose resp. chronique élimination H+ rein au dessus DNE alcalose resp. chronique au dessous DNE 24 DNE 7,40 DNE: droite normale d’équilibration du CO2 (conc. cste d’acide fixe)
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