Système respiratoire

La respiration mécanique correspond au mouvement de l’air entre l’atmosphère et les poumons. Elle permet ensuite la respiration externe : diffusion de l’oxygène (O2) vers le sang et élimination du gaz carbonique (CO2​). L’O2 est ensuite indispensable à la respiration cellulaire, c’est-à-dire à la production d’énergie.

L’appareil respiratoire se découpe en deux logiques complémentaires :

• Système de conduction (voies aériennes)
• Rôle : transporter l’air inspiré/expiré entre l’atmosphère et la circulation.
• Caractéristique : la lumière des voies aériennes est maintenue par une armature osseuse et/ou cartilagineuse.
• Surface d’échanges : les alvéoles
• Rôle : permettre un transfert passif des gaz entre sang et air.
• Les échanges se font grâce à la différence de pressions partielles.

Un découpage important est aussi proposé :

• Partie supérieure et partie inférieure, séparées au niveau du larynx.

1) Rôle du larynx (passerelle + protection)

Le larynx :

• permet la phonation,
• empêche le passage de corps étrangers vers les poumons.

2) Cavités communicantes

Les cavités : nez, sinus, rhino-pharynx.

Elles assurent :

• un filtre de l’air,
• une humidification et un conditionnement thermique.

Mécanismes :

• muqueuse respiratoire,
• cils,
• riche vascularisation juste sous l’épithélium (thermorégulation).

3) Spécificités chez le cheval (points cliniquement “testables”)

• Palais mou + épiglotte : respiration par la bouche ; vomissement impossible.
• Pour avaler :
• la langue est poussée vers l’arrière,
• le palais mou s’élève pour libérer l’accès à l’œsophage,
• l’épiglotte ferme l’accès à la trachée.

Analogie utile : comme un système de plomberie avec clapets qui redirigent le flux (air vs nourriture) au bon endroit.

4) Nez et sinus

• Nez : récepteurs d’olfaction.
• Sinus : caisse de résonance, et diminution de la masse osseuse de la tête.

5) Rhino-pharynx et trompes d’Eustache

• relié à l’oreille moyenne via les trompes d’Eustache,
• but : équilibrer les pressions entre oreille moyenne et environnement.

1) Du larynx vers les bronchioles

Éléments clés :

• Épiglotte ferme l’accès à la trachée lors de la déglutition.
• Cordes vocales : plis muqueux (parole + protection).
• Tr a chée : conduit cartilagineux, muqueuse soutenue par du cartilage.

2) Arbre bronchique (trajet de l’air)

Séquence donnée :

• 2 bronches principales
• → bronches secondaires
• → bronches tertiaires
• → bronchioles
• → bronchioles terminales
• → bronchioles respiratoires, canaux alvéolaires
• → sacs alvéolaires

1) Poids et lobes

• quasi symétrique,
• 3.9 kg (droit) / 3.3 kg (gauche),
• lobes peu marqués.

Âne :

• environ 1.5 kg et 1.3 kg.

Chien :

• grandes variations (données pondérales fournies),
• poumon droit plus long et lobes,
• poumon gauche : 3 lobes.

2) Unité d’échange : l’alvéole

Architecture :

• bronchioles terminales → bronchioles respiratoires
• → canaux alvéolaires (paroi avec muscle lisse + fibres collagène et élastiques : régulation “contenue”)
• → sacs alvéolaires.

Les sacs alvéolaires comprennent :

• cellules épithéliales très aplaties,
• fins capillaires (capillaires pulmonaires),
• pas de muscle, nerf, ni lymphe au niveau des structures décrites : c’est surtout un lieu d’échanges.

Structure alvéolaire :

• cul-de-sac,
• paroi très fine,
• réseau de capillaires à proximité.

Trois circulations :

1. Système pulmonaire

• apporte le sang désoxygéné aux poumons,
• artères pulmonaires qui se subdivisent,
• restent globalement parallèles aux bronches,
• type élastique.

1. Système bronchique

• correspond à une circulation plus “systémique” des voies aériennes inférieures,
• apporte du sang oxygéné aux tissus des voies aériennes et à la plèvre.

1. Système veineux commun

• ramène le sang oxygéné vers la partie gauche du cœur.

A) Voies aériennes supérieures

• Muqueuse respiratoire :
• épithélium cylindrique pseudostratifié,
• riche en glandes caliciformes,
• chorion : tissu conjonctif + glandes.
• Sous-muqueuse : tissu conjonctif.

B) Voies aériennes inférieures

Épithélium différencié selon la zone :

• cordes vocales : épithélium pavimenteux stratifié (friction),
• larynx et trachée : épithélium cylindrique pseudostratifié cilié,
• autres secteurs : épithélium cubique non cilié (selon l’indication du texte),
• cellules caliciformes :
• nombreuses dans la trachée,
• diminuent avec les embranchements,
• 0 dans les bronchioles terminales.

Cellules particulières :

• Cellules de Kulchitsky (cellules K) : neuroendocriniennes, présentes tout le long de l’appareil respiratoire.

Chorion :

• tissu conjonctif fibro-élastique,
• îlots lymphoïdes produisant des immunoglobulines de type A libérées dans la lumière.

Muscles lisses :

• situés sous la muqueuse,
• relaxation/constriction dépendante du système nerveux végétatif (SNA).

Cartilage et couches externes

• Cartilage : squelette du larynx, trachée et bronches (évite le collapsus) ; absent au-delà des bronches tertiaires.
• Adventice : couche externe de tissu fibro-élastique.

Respiration pulmonaire : inspiration et expiration

Inspiration :

• le diaphragme se déplace,
• les côtes vont en avant et en haut,
• le volume de la cage thoracique augmente,
• donc la pression dans la cage devient inférieure à la pression atmosphérique,
• l’air rentre.

Expiration :

• phénomène inverse :
• pression dans la cage supérieure à l’atmosphère,
• l’air sort.

Rôle des plèvres :

• deux feuillets : pariétal (contre cage) et viscéral (contre poumon),
• liquide pleural entre les deux.

Capacités :

• capacité pulmonaire totale = capacité vitale + volume résiduel.
• volume résiduel : air riche en CO2 restant dans les alvéoles, augmente avec l’âge → difficulté respiratoire/essoufflement.

Définitions :

• respiration externe (pulmonaire) : échanges O2/CO2 air alvéolaire sang capillaire (différence de pression).
• respiration interne (tissulaire) : échanges O2​/CO2 sang tissus.
• transport sanguin : sang désoxygéné propulsé par le ventricule droit, sang oxygéné par le ventricule gauche.

B) Transport des gaz dans le sang

O2

• environ 1.5% dissout dans le plasma,
• 98.5% transporté par l’hémoglobine :
• hémoglobine + O2​ → oxyhémoglobine.

Affinité hémoglobine–O2​ :

• variable selon conditions (température, acidose),
• permet l’adaptation au besoin tissulaire (utile pendant l’effort).

CO2

• 7% dissout dans plasma,
• 23% combiné aux protéines sanguines (dont l’hémoglobine),
• 70% transporté sous forme de bicarbonates.

Mécanisme tampon :

• CO2 + H2O = H2CO3 = H+ + HCO-3

Dans les poumons :

• HCO3− ​+H+ =CO2​+H2​O

C) Facteurs influant l’affinité de l’hémoglobine

Facteurs principaux :

• température
• pH
• PCO2
• 2-3 diphosphoglycé rate (2-3 DPG)

Effet de la PCO2:

• plus la PCO2​ est élevée (dans capillaires systémiques) :
• diminution de l’affinité Hb–O2​,
• donc O2 plus disponible pour les tissus,

• inversement dans les capillaires pulmonaires :
• PCO2 diminue,
• affinité O2–Hb augmente.

Effet de l’acidité / pH :

• acidose liée à l’élévation de PCO2,
• CO2 entrant dans le sang → formation d’acide carbonique via anhydrase carbonique des érythrocytes,
• formation de HCO−3 et H+
• H+  se fixe sur l’hémoglobine et modifie légèrement sa structure → réduit affinité pour O2​,
• donc l’augmentation d’acidité favorise la libération d’O2​ dans les capillaires systémiques.

Effet de la température :

• l’O2 se libère davantage quand la température augmente (fièvre),
• l’hypothermie ralentit le métabolisme : moins de besoin en O2, O2​ reste fixé à l’Hb.

Effet du 2-3 DPG :

• fabriqué pendant la glycolyse dans l’érythrocyte,
• se lie à la désoxyHb,
• diminue l’affinité Hb pour l’O2​,
• favorise le relargage en contexte de besoin.

hypoxie = déficit en O2

Types :

Hypoxie hypoxique

• PO2 faible dans le sang artériel :
• haute altitude,
• obstruction des voies aériennes,
• liquide dans les poumons.
• réponse : chimiorécepteurs → modification ventilation.

Hypoxie des anémies

• pas assez d’Hb fonctionnelle → transport O2 réduit.
• après hémorragie, anémie, intoxication au CO :
• PO2 peut être normale,
• donc pas de modification de ventilation.

Hypoxie ischémique

• circulation sanguine réduite dans un tissu :
• PO2 normale,
• pas de modification de ventilation,
• mais l’O2 n’atteint pas correctement les cellules.

Hypoxie histotoxique

• sang apporte O2​, mais les tissus ne l’utilisent pas :
• présence d’un agent toxique,
• PO2 normale,
• pas de modification de ventilation.

Centres nerveux dans le tronc cérébral (bulbe et pont)

Les muscles respiratoires sont commandés par le centre respiratoire avec trois zones :

• Centre bulbaire de la rythmicité (bulbe rachidien) : rythme de base.
• Centre pneumotaxique (partie supérieure du pont) : influx inhibiteur pour limiter durée de l’inspiration et préparer l’expiration.
• Centre apneustique (partie inférieure du pont) : coordonne transition inspiration → expiration.

Modulation par influx nerveux

• SNC : cortex cérébral (volonté).
• Chémorécepteurs :
• centraux ou périphériques,
• contrôle pression en CO2 et donc H+
• CO2 + H+ élevés → hyperventilation.
• Propriocepteurs : alertent dès début exercice (mouvements muscles/articulations) → augmente ventilation.
• Barorécepteurs : réflexe de distension (étirement dans bronches/bronchioles).

Autres influences :

• anxiété : stimulation du système limbique → fréquence + amplitude augmentées.
• température : plus chaud → fréquence ↑, plus froid → fréquence ↓ ; exposition au froid soudain → apnée possible.
• douleur :
• douleur vive/soudaine : brève apnée,
• douleur prolongée : fréquence ↑,
• douleur viscérale : fréquence ↓.
• irritation larynx/pharynx :
• arrêt immédiat de la fréquence respiratoire + toux/éternuement.
• pression artérielle :
• barorécepteurs carotidiens/aortiques : rôle modeste mais tendance :
• PA ↑ → fréquence ↓
• PA ↓ → fréquence ↑.
• surfactant :
• absence/insuffisance → détresse respiratoire du nouveau-né.

Surfactant : “couche protectrice” anti-collapsus

• substance phospholipidique sécrétée par les pneumocytes,
• réduit les tensions contre la paroi des alvéoles,
• avantage : prévention du collapsus alvéolaire.

Le système respiratoire contribue à :

• homéostasie du pH : élimination du CO2 (donc régulation acide-base),
• alimentation énergétique indirecte : apport O2​ pour la respiration cellulaire,
• système musculaire : augmentation ventilation maintien activité à l’effort,
• système nerveux : sons/phonation (vibrations de l’air),
• système endocrinien : enzyme de conversion angiotensine I → II présente dans les poumons,
• système cardiovasculaire : “pompe respiratoire” facilite retour veineux pendant l’inspiration,
• système lymphatique : cils/mucus/macrophages alvéolaires + pompe respiratoire facilitant écoulement lymphatique,
• système digestif : contraction forcée de muscles respiratoires facilitant défécation,
• système urinaire : régulation conjointe du pH.

Asthme

Définition :

• troubles des voies respiratoires : inflammation chronique, hyperréactivité et obstruction.

Mécanismes d’obstruction :

• spasmes des muscles lisses (petites bronches/bronchioles),
• œdème muqueux,
• augmentation de sécrétion de mucus,
• lésions de l’épithélium.

Déclencheurs :

• acariens, pollen, moisissures, aliment,
• bouleversements émotionnels,
• aspirine,
• air froid,
• fumée de cigarette.

Phases :

• aiguë : spasmes + sécrétion excessive de mucus → obstruction.
• chronique (tardive) : inflammation, fibrose, œdème, nécrose épithéliale.

Symptômes :

• respiration difficile, toux, oppression thoracique,
• tachycardie, fatigue, peau moite, anxiété…

Traitement :

• antagonistes bêta-adrénergiques : relaxation des muscles lisses.

Emphysème pulmonaire

Définition :

• destruction des parois alvéolaires → espaces aériens anormalement grands,
• air emprisonné durant l’expiration,
• diffusion O2
• 2
• ​ moins bonne → essoufflement rapide.

Conséquences :

• plus les parois alvéolaires sont endommagées :
• moins de rétraction élastique,
• plus d’air emprisonné,
• après quelques années : augmentation de la dimension de la cage thoracique.

Cause :

• irritation chronique sur longue période,
• ou déséquilibre enzymatique entraînant destruction.

Traitement :

• suppression de la cause d’irritation,
• oxygénothérapie,
• bronchodilatateurs.

Œdème pulmonaire

Définition :

• accumulation anormale de liquide dans espaces intercellulaires et alvéoles.

Deux origines possibles :

• pulmonaire : augmentation de perméabilité capillaire,
• cardiaque : élévation de la pression capillaire.

Symptômes :

• dyspnée, respiration sifflante, tachypnée,
• agitation, sensation de suffoquer,
• cyanose, pâleur, diaphorèse,
• hypertension artérielle ou pulmonaire.

Traitement :

• O2
• 2
• ​, bronchodilatateur, baisse de PA, diurétiques…
• possibles : aspiration de l’excès de liquide,
• ventilation artificielle possible.

Pneumonie

Définition :

• inflammation des alvéoles,
• toxines + réaction inflammatoire endommagent alvéoles et muqueuse bronchique.

Cause la plus fréquente citée :

• Streptococcus pneumoniae.

Symptômes :

• toux sèche ou productive,
• fièvre, frissons,
• douleurs thoraciques,
• dyspnée,
• parfois hémoptysie (expectoration contenant du sang).

Mucoviscidose (fibrose kystique du pancréas)

Définition :

• maladie héréditaire touchant des épithéliums sécrétoires : voies respiratoires, foie, pancréas, intestin grêle, glandes sudoripares.

Cause moléculaire :

• mutation d’un gène codant une protéine de transport assurant le passage des ions chlorure.

Conséquences :

• glandes sudoripares : sueur très riche en chlorure de sodium,
• autres organes : mucus plus épais → obstruction.

Mécanisme d’aggravation :

• accumulation sécrétion → inflammation,
• remplacement cellulaire par tissu conjonctif → obstruction encore plus importante.