La Respiration
1. Introduction
Ensemble des mécanismes par lesquels les cellules procèdent à des échanges gazeux avec le milieu extérieur. On a un apport d’O2 et un rejet de CO2.
Dans le poumon on a un phénomène de ventilation pulmonaire et alvéolaire.
2. Structure des voies aériennes et du parenchyme pulmonaire
a. Cage thoracique
Les poumons sont entourés par la cage thoracique et en bas par le diaphragme. Un film liquidien sépare les deux plèvres et leur permet de glisser l’un sur l’autre. Son excès est
éliminé par le système lymphatique.
CO2
O2
Ventilation
Zone d’échange Transfert
b. La structure des voies aériennes
A partir de la trachée on aura des divisions dichotomiques pour donner des bronches souches puis les différentes bronches.
On a jusqu’à 23 divisions et, à la 17e division on a l’espace mort anatomique qui sert à conduire l’air de l’extérieur jusqu’à la zone d’échange. Cette zone va réchauffer l’air qui sera filtré.
La respiration est une perte d’eau. On perd en moyenne jusqu’à 1,5L en altitude.
La zone d’échange correspond à l’air alvéolaire.
c. Histologie
Cf : TP
d. Les flux gazeux
e. La circulation pulmonaire
P
Diaphragme Cage
thoracique
Plèvre pariétale
Plèvre viscérale Espace pleural
1 17 : zone de transport
17 23 : zone d’échange
Les artères et les veines suivent le schéma des bronches…
Ndlr : Désolée je me suis endormie et je n’ai pas complété cette partie ☺
f. Innervation des poumons et des voies aériennes
Le système nerveux végétatif innerve les poumons : para et ortho sympathique.
3. Mécanisme ventilatoire
a. Muscles respiratoires
• Généralités
Le muscle inspiratoire le plus important est le diaphragme. Ensuite on a les muscles intercostaux externes.
Les muscles inspiratoires annexes sont les muscles scalènes, sterno cléido mastoïcien.
Les principaux muscles expiratoires sont les abdominaux. Ils font des modifications de volume pulmonaire.
ViP SNC
Para sympathique
Ach
Ach Ach
SAD
P
NorAdrénaline Surrénale
Vasoconstriction Broncoconstriction Broncodilatation
Broncodilatation
Broncodilatation Broncoconstriction
Non Adrénergique Non Cholinergique
• Les volumes pulmonaires
La CRF est la quantité d’air qui reste dans les poumons à la fin d’une expiration normale. Plus la CRF est petite et plus on gagne en efficacité.
VEMS : volume expiré max/sec
VEMS / CV : coefficient de tiffenaux ≈80%. Si la valeur est différente le sujet respire mal.
• CPT qui diminue, CV qui diminue, VEMS qui diminue et coefficient de tiffenaux normal : syndrome restrictif qui admet différentes causes (génétiques, ablation…)
• CPT normal, CV normal, VEMS qui diminue, coefficient de tiffenaux qui diminue : syndrome obstructif
• Tous les facteurs diminuent : syndrome mixte (restrictif, obstructif).
b. Propriétés élastiques du système respiratoire
• …Du poumon
Le poumon est élastique et, l’élasticité est la capacité à se déformer. Plus on résiste et plus on est élastique.
Le ressort rouge est plus élastique que le bleu.
100% du volume contenu dans les poumons est variable et, le volume n’est jamais nul à cause du volume résiduel.
VRi
VRE
VR VC
CRF
CV CPT
On mesure ∆V/∆P c’est la compliance. La compliance est l’inverse de l’élastance donc, plus le poumon est compliant, moins il est élastique.
Plus le poumon est élastique et plus il tire vers l’intérieur. La CRF sera plus petite et la ventilation sera meilleure (meilleure efficacité respiratoire).
Avec l’âge la CRF augmente et donc l’élasticité diminue.
La même variation de pression n’entraîne pas la même variation de volume et, la compliance varie avec le volume.
Plus on augmente le volume et plus le poumon est élastique car la tension superficielle est faible.
La tension superficielle est une forcé générée à la surface d’un liquide en contacte avec un gaz. C’est une forcé de cohésion entre les molécules de liquides.
Les forces de tension superficielle s’associent aux forces de rétractions élastiques pour provoquer un collapsus alvéolaire (fermeture des alvéoles). Plus la surface est petite et plus les forces de tension superficielle seront faibles.
Quand la force d’attraction entre les molécules de liquide est plus élevée que celle entre les molécules de liquide et de gaz, les bords ont tendance à se rapprocher.
Loi de Laplace P=2T/R
On prend 2T = 100 et R=1 (ou 5)
En A, P=20 et en B, P=100.
L’air contenu dans les petites alvéoles devrait aller dans les grandes à cause de la différence de pression.
La pression doit donc être la même en A et en B pour que l’air se répartisse. Il faut donc changer la tension.
Pour diminuer les tensions superficielles dans les alvéoles il existe le surfactant. C’est un mélange de glycoprotéines, polysaccharides et de lipides. C’est un tensio actif.
On fait une rupture de chaîne ce qui diminue la tension T. Plus la surface de l’alvéole va être petite et plus le tensioactif va être actif et diminuer les tensions superficielles.
On aura donc la même pression dans les alvéoles.
Pour gonfler le poumon il faut lutter contre l’élasticité due - à la constitution des fibres
- au surfactant.
Dans le cas d’une noyade le surfactant se dilue ce qui augmente les tensions et le poumon ne peut plus se gonfler. Il faut vider l’eau.
• …De la paroi thoracique
Au niveau du thorax il existe toutes les pièces du squelette, le tissu conjonctif pariétal, les muscles respiratoires qui viennent jouer sur l’élasticité du thorax.
L’élasticité du poumon et du thorax sont opposées. Le thorax tire vers l’extérieur et le poumon tire vers l’intérieur.
Dans la plèvre on trouve la pression intrapleurale, elle est négative.
A 60% du CV on a la force élastique thoracique nulle, à 70% ça tire vers l’intérieur et, on va jusqu’à la limite de l’élasticité du thorax.
4. Les propriétés résistives du système respiratoire
a. Ecoulement laminaire
C’est le déplacement du fluide parallèlement à l’axe du tube et de façon parallèle. Ce sont des débits faibles qui sont concernés.
∆PAB = Ů x R et R = 8ŋl / πR4 ŋ : viscosité R : rayon
Ů : débit ventilatoire l : longueur On prend 8ŋl = K car ce sont des variables constantes donc P = K Ů.
Si on augmente R de moitié on augmente les résistances et il faut augmenter la pression 16 fois pour avoir le même débit.
b. Ecoulement turbulent
Indice de Reynold Re = 2Rvd / ŋ > 2000
C’est le pouls de résistance dans les voies aériennes au repos. Pendant un effort c’est l’inverse.
Dans le cas d’un flux turbulent P= K Ů²
Si on a les deux flux, on se trouve dans le circuit pulmonaire.
5. Ventilations pulmonaire et alvéolaire
ŮP= FR x VC
10 x 0,5 = 5L.min-1 5 x 1 = 5L.min-1
VC – VM = VA C’est réellement ce qui sert aux échanges.
10 x (0,5 - 0,15) = 3,5L.min-1 5 x (1 - 0,15) = 4,25L.min-1
(0,5 - 0,15) / 0,5 = 70% d’efficacité ventilatoire (1 - 0,15) / 0,5 = 85% d’efficacité ventilatoire.
L’efficacité respiratoire = VA / VA + CRF (0,5 - 0,15) / 0,35 + 0,3=10%
(1 - 0,15) / 0,85 + 3 dans la logique mais en fait la CRF a diminué de 22%
Si le volume courant augmente on augmente la ventilation alvéolaire sans changement de la ventilation pulmonaire.
Si la ventilation pulmonaire augmente, on augmente l’efficacité respiratoire.
6. Distribution de la ventilation
a. Ventilation alvéolaire
∆V1 > ∆V2. On a une plus grande variation dans le bas du poumon que dans le sommet. Meilleure ventilation en bas pour la même respiration.
Les alvéoles sont plus grandes dans le haut du poumon que dans le bas du poumon.
CRF VC
VM
-10 cm eau
-2 cm eau
FEP
FET
P +
-
1
2
3
Ca tire plus ici et c’est pareil dans le poumon
b. Circulation pulmonaire
On a une circulation pulsatile
PEXT-PA et PExt-PB représentent la pression transmurale.
Le débit dépend de la différence de pression et, les pressions sont les mêmes dans les alvéoles grâces au surfactant.
Plus on est haut dans le poumon et plus la pression diminue.
Au moment de l’expiration la pression dans les capillaires est plus petite que la pression alvéolaire en haut des poumons. Le capillaire est collabé (fermé) et le sang passe difficilement.
PA PEXT
PC
PB
Le débit ne sera pas fonction de PA-PC
