Chapitre II : Méthodes d’exploration et pathologies de l’appareil respiratoire
• II 1 Méthodes d’exploration
– II 1.1 Imagerie médicale
– II 1.2 Mesure des volumes et des débits respiratoires : la spirométrie.
• II 2 Pathologies liées à la qualité de l’air.
– Bronchites
– Emphysème pulmonaire – Asthme
– Asbestose
• II 3 pathologie liée à un facteur génétique.
– Mucoviscidose
II 1.1 Imagerie médicale
II 1.1.1 Les techniques radiographiques
Ces techniques sont basées sur l’absorption différentielle des rayons X par les organes.
Radiographie conventionnelle .
Inconvénients : la superposition des différents plans exposés ne permet pas d’apprécier la profondeur des lésions.
II 1.1 Imagerie médicale
II 1.1.1 Les techniques radiographiques
Ces techniques sont basées sur l’absorption différentielle des rayons X par les organes.
La scanographie ou tomodensitométrie permet d’obtenir des coupes de
l’organe étudié et de le reconstituer en 3 dimensions.
II 1.1 Imagerie médicale
II 1.1.2 Une technique d’endoscopie
La fibroscopie bronchique ou fibro-bronchoscopie.
Fibroscope est un
endoscope souple en fibre de verre, conducteur de lumière.
II 1.2 mesure des volumes et des débits respiratoires : la spirométrie.
La spirométrie permet la mesure des volumes respiratoires et le calcul des capacités respiratoires.
3,3 L 1,2 L 1 L
4,8 L
Spirogramme d’un sujet adulte sain
Capacité pulmonaire totale = VRI + VC + VRE + VR Capacité vitale = VRI + VC + VRE
Capacité inspiratoire = VRI + VC
Capacité résiduelle fonctionnelle = VRE + VR
Capacité pul. Totale =3,3 + 0,5 + 1 + 1,2 = 6 L Capacité vitale = 3,3 + 0,5 + 1 = 4,8 L
Capacité inspiratoire = 3,3 + 0,5 = 3,8 L Capacité résiduelle fonct. = 1 + 1,2 = 2,2 L
II 1 méthodes d’explorations de l’appareil respiratoire
SYNTHESE
Les anomalies fonctionnelles (cancer, bronchite, emphysème …) sont détectées à l’aide de :
La radiologie standard ou conventionnelle basée sur l’absorption différentielle des rayons X par les organes.
La scanographie associant radiographie et informatique, permettant une reconstitution en 3 dimensions de l’organe exploré (à partir de coupes de celui-ci), précisant la nature, la position et l’étendue de la lésion.
La fibroscopie bronchique permettant l’observation directe des lésions endo-bronchiques, les biopsies et l’exérèse d’une tumeur.
La spirométrie est une épreuve fonctionnelle respiratoire renseignant sur les volumes respiratoires et permettant de calculer les capacités
respiratoires.
– Capacité pulmonaire totale = VRI + VC + VRE + VR – Capacité vitale = VRI + VC + VRE
– Capacité inspiratoire = VRI + VC
– Capacité résiduelle fonctionnelle = VRE + VR
MOTS CLES
• Radiologie conventionnelle
• Scanographie
• Fibroscopie bronchique
• Spirométrie
II 2 Pathologies liées à la qualité de l’air Bronchites
Définition : inflammation d’un segment ou de l’ensemble de la muqueuse des bronches.
Bronchite aigüe : affection de courte durée.
• Etiologie : infection généralement virale
• Conséquences : inflammation de la muqueuse de la trachée et des bronches responsable d’un
œdème au niveau de la
muqueuse avec paralysie des cils d’où l’encombrement des
bronches.
• Signes cliniques :
o Dyspnée
o Douleurs thoraciques
o Toux, d’abord sèche, puis grasse.
o Fièvre > 38°
Bronchite chronique : affection de longue durée.
• Etiologie : bronchites aigües
fréquentes ou atteintes des voies respiratoires par des substances toxiques (fumée de tabac)
• Conséquences : inflammation persistante provoque :
o Accumulation de mucus qui entrave la ventilation et les échanges gazeux o Rétrécissement irréversible du calibre
des bronches
• Signes cliniques :
o Symptômes persistent au moins 3 mois et depuis plus de 2 ans.
o Bronchorrhées abondantes
o Dyspnée d’effort évoluant vers une insuffisance respiratoire chronique.
II 2 Pathologies liées à la qualité de l’air Emphysème pulmonaire
Définition : pneumopathie irréversible affectant le parenchyme pulmonaire caractérisée par une distension permanente des structures
respiratoires associée à une détérioration des parois alvéolaires.
• Etiologie : tabagisme rarement génétique.
Les lésions pulmonaires apparaissent suite à une bronchite chronique ayant évolué sur plusieurs années.
• Conséquences :
o fibrose pulmonaire (épaississement et perte d’élasticité du tissu conjonctif)
o Les alvéoles et les bronchioles respiratoires sont détruites et remplacées par de grandes cavité remplies d’air.
• Signes cliniques :
o Dyspnée
o Asthénie (sans + force) o cyanose
Radiographies et endoscopies
II 2 Pathologies liées à la qualité de l’air asthme
Définition : maladie inflammatoire chronique caractérisée par une augmentation de la sensibilité de la trachée et des bronches à des stimuli variés qui induisent un rétrécissement
diffus du calibre des voies respiratoires.
• Etiologie : maladie plurifactorielle
(facteurs déclenchant divers : allergènes, agents infectieux, substances irritantes, efforts physiques, stress…)
• Conséquences :
o Broncho-constriction (contraction muscle lisse)
o Œdème de la muqueuse bronchique o Hypersécrétion de mucus
• Signes cliniques : évoluant par crises.
o Dyspnée sifflante à l’expiration o Oppression thoracique
o Toux
• Traitements
o Broncho-dilatateurs o Anti-inflammatoires
Signes cliniques
II 2 Pathologies liées à la qualité de l’air Asbestose
définition : Affection pulmonaire due à l’inhalation massive et prolongée de fibres d’amiante.
• Conséquences :
o Fibrose pulmonaire (=
épaississement et perte
d’élasticité du tissu conjonctif des poumons et de la plèvre)
o Cancers des bronches et de la plèvre
• Signes cliniques : apparaissent 20 à 40 ans après l’exposition à l’amiante.
o Dyspnée évoluant en insuffisance respiratoire pouvant être
mortelle;
o Tumeurs cancéreuses
II 2 Pathologies liées à la qualité de l’air.
SYNTHESE
Bronchites
Définition : inflammation d’un segment ou de l’ensemble de la muqueuse des bronches.
Emphysème pulmonaire
Définition : pneumopathie irréversible affectant le
parenchyme pulmonaire caractérisée par une distension permanente des structures respiratoires associée à une détérioration des parois alvéolaires.
Asthme
Définition : maladie inflammatoire chronique, caractérisée par une augmentation de la sensibilité de la trachée et des bronches à des stimuli variés qui induisent un rétrécissement diffus du calibre des voies respiratoires.
Asbestose
Définition : Affection pulmonaire due à l’inhalation massive et prolongée de fibres d’amiante.
MOTS CLES
• Bronchites
• Emphysème pulmonaire
• Asthme
• asbestose
II 3 Pathologie liée à un facteur génétique La mucoviscidose
définition : maladie génétique, caractérisée par un dysfonctionnement généralisé des glandes exocrines responsable d’un épaississement de leurs sécrétions.
• Etiologie : le gène muté code pour une protéine membranaire (CFTR) anormale.
• La protéine CFTR sert de canal membranaire à l’ion Cl⁻.
• L’absence de CFTR au niveau des
membranes plasmiques diminue la sortie des ions Cl⁻ ainsi que celle de l’eau.
• Conséquences : production de mucus très épais qui obstrue les conduits naturels.
• Fréquence : 1 naissance sur 4500. En France : 200 enfants naissent par an – environ 5000 malades.
• Signes cliniques : obstruction des conduits naturels est
responsable d’affections respiratoire, digestive et génitale.
La mucoviscidose
II 3 Pathologie liée à un facteur génétique
SYNTHESE
• La mucoviscidose
Définition : maladie génétique, caractérisée par un dysfonctionnement généralisé des
glandes exocrines responsable d’un
épaississement de leurs sécrétions.
MOTS CLES
• Mucoviscidose étymologie :
muco = mucus, visc. = visqueux, ose = état
BRONCHO-PNEUMOPATHIE CHRONIQUE OBSTRUCTIVE ou BPCO Définition : affection définie par une élévation de la résistance à
l’écoulement de l’air pendant l’expiration forcée.
• Bronchite chronique
• Emphysème pulmonaire
• Asthme
• mucoviscidose
Chapitre III : Physiologie de l’appareil respiratoire.
• III 1 PRESENTATION DES ECHANGES RESPIRATOIRES
• III 2 MECANISMES DES ECHANGES GAZEUX – III 2.1 AU NIVEAU DES POUMONS
– III 2.2 AU NIVEAU DES TISSUS – III 2.3 BILAN
• III 3 TRANSPORT DES GAZ SANGUINS
– III 3.1 STRUCTURE DE L’HEMOGLOBINE – III 3.2 TRANSPORT DU DIOXYGENE = O2
• III 3.2.1 COMBINAISON O2 A L’HEMOGLOBINE
• III 3.2.2 COURBES DE SATURATION DE L’HEMOGLOBINE
• III 3.2.3 MODIFICATIONS DE LA SATURATION DE L’HEMOGLOBINE
– III 3.2.3.1 EXPERIENCES
– III 3.2.3.2 TRANSPOSITION DE CES EXPERIENCES AUX ECHANGES GAZEUX PULMONAIRES ET TISSULAIRES.
– III 3.2.3.3 LE MONOXYDE DE CARBONE = CO
– III 3.3 TRANSPORT DU DIOXYDE DE CARBONE = CO2
• III 3.3.1 FORME DISSOUTE
• III 3.3.2 FORMES COMBINEES
– III 3.3.2.1 IONS HYDROGENOCARBOMATES
– III 3.3.2.2 COMPOSES CARBAMINES OU CARBAMATES
– III 3.3.2.3 SCHEMAS FONCTIONNELS DES ECHANGES DE CO2
Les échanges gazeux
• Equation bilan du catabolisme (dégradation) du glucose
C6H12O6 + 6 O2 6 CO2 + 6 H2O + ATP 22
chapitre III.
III 1 Présentation des échanges respiratoires
SYNTHESE
Deux zones d’échanges gazeux :
Au niveau pulmonaire - échange entre le sang et l’air alvéolaire : le sang s’enrichit en O2 et s’appauvrit en CO2 = hématose.
Sang hématosé = sang enrichi en O2 et appauvri en CO2 (représenté par la couleur rouge)
Au niveau tissulaire - échange entre le sang et la cellule (par l’intermédiaire de la lymphe interstitielle) : le sang s’enrichit en CO2 et s’appauvrit en O2
Sang non hématosé = sang appauvri en O2 et enrichi en CO2 (représenté par la couleur bleue)
L’activité cellulaire nécessite de l’ATP. La synthèse d’ATP, se traduit par une consommation d’O
2et un rejet de CO
2, de ce fait la respiration tissulaire est à l’origine de la
respiration pulmonaire.
MOTS CLES
• Hématose
• Sang hématosé
• Sang non hématosé
• Dioxygène = O₂
• Dioxyde de carbone = CO₂
III 2 Mécanisme des échanges gazeux
III 2.1 Au niveau des poumons:
• Mécanisme = diffusion
• Sens : du milieu de forte pression partielle vers le milieu de faible
pression partielle, jusqu’à tendre à un équilibre des pressions partielles
o O2 diffuse de l’air alvéolaire vers le sang car PO2 alvéolaire > PO2 du sang non hématosé
o CO2 diffuse du sang vers l’air alvéolaire car PCO2 du sang non hématosé > PCO2 alvéolaire
• Bilan : le sang entre dans les
poumons non hématosé et en sort hématosé - c’est l’hématose.
25
III 2 Mécanisme des échanges gazeux
III 2.2 Au niveau des tissus
• Mécanisme = diffusion
• Sens : de la zone de forte pression partielle vers une zone de faible pression partielle, jusqu’à tendre à l’équilibre des pressions partielles
o O2 diffuse du sang vers le cytoplasme des cellules en passant par la lymphe interstitielle car PO2 du sang hématosé
> PO2 de la cellule
o CO2 diffuse de la cellule vers le sang en passant par la lymphe interstitielle car PCO2 cellulaire > PCO2 du sang
hématosé
• Bilan: le sang entre dans les tissus hématosé et en sort non hématosé.
26
III 2 Mécanisme des échanges gazeux – III 2.3Bilan
Cas du O2
• Analyse : PO2 de l’air atmosphérique (=20,2kPa) > PO2 alvéolaire (=14kPa) > PO2 sang veineux ou non hématosé (=5,3kPa).
La PO2 sang artériel ou hématosé (=14kPa) > PO2 cellulaire (=4kPa).
• Interprétation : l’O2 diffuse de l’air atmosphérique dans l’alvéole.
De l’alvéole vers le sang (alors hématosé) et du sang vers les cellules.
Cas du CO2
• Analyse : PCO2 cellulaire (= 6,6kPa) > PCO2 sang artériel (=5,3kPa).
La PCO2 sang veineux (=6,1kPa) > PCO2 alvéolaire (= 5,3kPa)
• Interprétation : Le CO2 diffuse du cytoplasme cellulaire vers le sang (alors non hématosé) et du sang vers l’alvéole pulmonaire .
27
1 mm Hg =
Les gaz diffusent dans
le sens de leur gradient
décroissant de pression
partielle
III 2 MECANISMES DES ECHANGES GAZEUX
SYNTHESE
Nom du mécanisme = diffusion
Sens de la diffusion : le gaz diffuse du milieu où sa pression partielle est la plus forte vers le milieu où sa pression partielle est la plus faible.
Le gaz diffuse jusqu’à tendre à l’équilibre des pressions partielles dans les 2 milieux.
Au niveau des poumons
– L’O2 diffuse de l’alvéole vers le sang.
– Le CO2 diffuse du sang non hématosé vers l’alvéole.
– Donc le sang entre dans les poumons non hématosé et en sort hématosé.
Au niveau des tissus :
– L’O2 diffuse du sang vers la cellule.
– Le CO2 diffuse de la cellule vers le sang.
– Donc le sang entre dans les tissus hématosé et en sort non hématosé
MOTS CLES
• Diffusion
III 3 TRANSPORT SANGUIN DES GAZ III 3.1 STRUCTURE DE L’HEMOGLOBINE
• Q 11 : Schématiser la molécule d’hémoglobine.
• Q 12 : Indiquer les constituants principaux de la molécule d’hémoglobine.
o L’hème o Globine
• Q 13 : Justifier le terme hétéroprotéine qui qualifie cette molécule.
o Car l’Hb est constituée d’une partie protéique : la
globine et d’une partie non protéique : l’hème.
III 3 TRANSPORT SANGUIN DES GAZ III 3.1 STRUCTURE DE L’HEMOGLOBINE
SYNTHESE
La molécule d’hémoglobine est constituée par :
• 1 globine comprenant 4 chaînes polypeptidiques
• 4 hèmes, comprenant chacun un ion Fe²⁺ qui
se lie de manière réversible au dioxygène.
MOTS CLES
• Hème
• Globine = 4 chaînes polypeptidiques
• Ion Fe²⁺
Transport du dioxygène
• 2% d’O
2dissous dans le plasma
• 98% d’O
2combiné à l’Hb présente dans les hématies
35
Combinaison d’O
2à l’hémoglobine
36
Courbe de saturation de l’hémoglobine en d’O
2taux d’oxyhémoglobine
• % de saturation =
taux d’Hb totale
• La saturation de l’Hb en dioxygène augmente avec la PO2 mais cette
augmentation n’est pas proportionnelle:
la courbe obtenue est une sigmoïde.
37
Courbe de saturation de l’hémoglobine en dioxygène
PO₂ élevée →
PO₂ faible →
Modification de la saturation de l’Hb en d’O
239
Lorsque la courbe se déplace vers la droite, pour une PO2 donnée, le % de saturation diminue donc
l’oxyhémoglobine se dissocie et libère le d’O2.
III 3.2.3.2 TRANSPOSITION DE CES EXPERIENCES AUX ECHANGES GAZEUX PULMONAIRES ET TISSULAIRES.
• Au niveau des tissus : effet Bohr
Le métabolisme entraîne : t° ↗, PCO₂↗ et le pH↘ ce qui favorise la dissociation de l’oxyhémoglobine.
Ce phénomène est amplifié par l’exercice physique.
• Au niveau des poumons : effet Haldane
La t°↘,PCO₂ ↘ et le pH↗ ce qui favorise la fixation
du dioxygène sur l’Hb
III 3 TRANSPORT SANGUIN DES GAZ III 3 2 Transport du dioxygène
SYNTHESE
Le O₂ est transporté par le sang sous 2 formes :
2% sous forme dissoute dans le plasma : forme importante sur le plan fonctionnel car c’est-elle qui diffuse.
98% sous forme combinée à l’hémoglobine Hb + 4 O2 Hb(O2)4
Oxyhémoglobine
Saturation de l’hémoglobine par le dioxygène :
Courbe de saturation est une sigmoïde que le % de saturation de l’Hb en O2 n’augmente pas proportionnellement à la PO2.
Au niveau des poumons (sang hématosé) : PO2 élevée, PCO2 faible, t° basse et une augmentation du pH sanguin favorisent la
saturation de l’Hb en O2 donc la formation d’ oxyhémoglobine.
Au niveau des tissus (sang non hématosé) : PO2 faible, PCO2 élevée, t° élevée et diminution du pH sanguin favorisent la dissociation de l’oxyhémoglobine donc la libération du O2 qui diffuse dans les cellules.
MOTS CLES
• Hémoglobine
• Oxyhémoglobine
Transport du dioxyde de carbone
• 5% sous forme dissoute dans le plasma : forme importante sur le plan fonctionnel car c’est-elle qui diffuse
• 95% sous 2 formes combinées :
7O% sous forme d’ions hydrogénocarbonates : CO2 se lie à une molécule d’eau (= hydratation du CO2 )
CO2 + H2O H2CO3 HCO3- + H+
acide carbonique ion proton hydrogénocarbonate
25 % sous forme de composés carbaminés
CO2 se fixe sur les groupements -NH2 libres des protéines du plasma ou sur la globine de la molécule d’hémoglobine
Pr-NH2 + CO2 Pr-NH-COOH
Protéines plasmatiques composés carbaminés
Hb-NH2 + CO2 Hb-NH-COOH
Hémoglobine carbaminohémoglobine
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Transport du dioxyde de carbone
Schéma fonctionnel des échanges de CO
2au niveau des tissus
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Schéma fonctionnel des échanges de CO
2au niveau des poumons
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III 3.3 Transport du dioxyde de carbone
SYNTHESE
Transport du CO₂ :
5% sous forme dissoute dans le plasma : forme importante sur le plan fonctionnel car c’est elle qui diffuse.
95% sous 2 formes combinées :
7O% du CO2 se lie à une molécule d’eau (= hydratation du CO2 ) et forme des ions hydrogénocarbonates
CO2 + H2O H2CO3 H2CO3 HCO3- + H+
acide carbonique ion proton hydrogénocarbonate
25 % du CO2 se fixe sur les groupements -NH2 libres des protéines du plasma ou sur la globine de la molécule d’hémoglobine et forme de composés carbaminés
Pr-NH2 + CO2 Pr-NH-COOH
Protéines plasmatiques composés carbaminés
Hb-NH2 + CO2 Hb-NH-COOH
Hémoglobine carbaminohémoglobine
MOTS CLES
• Forme dissoute
• Formes combinées :
– Ion hydrogénocarbonate
– Composés carbaminés plasmatiques
– Carbamino-hémoglobine
Auto-évaluation : schéma bilan
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