Les mécanismes respiratoire , débit et volume

1. Respiration :

Respiration =

• Objectif : apporter de l’oxygène aux cellules (mitochondries) pour produire de l’énergie (ATP) et du CO2
• Elle est cellulaire (et non pas pulmonaire)
• ATP = Énergie des cellules
• CO2 = Rejeté par la cellule /Doit retourner à l’extérieur de l’organisme

Rôle du poumon =

• Transmettre l’oxygène depuis l’air ambiant jusqu’aux cellules

1ère étape =

• Au niveau pulmonaire

Divisée en 2 étapes :

• Étape ventilatoire : convexion de l’oxygène du milieu extérieur vers les alvéoles pulmonaires. Concerne les débits et les volumes
• Étape de diffusion : l’oxygène traverse la membrane alvéolaire pour pénétrer dans le sang grâce à la perméabilité et à la différence de pression de l’oxygène entre le sang capillaire et alvéolaire

Quantité d’oxygène que le sujet consomme =

• quantité d’oxygène inspirée – quantité d’oxygène expirée

Ce qui correspond à :

• V’E x (FiO2 – FeO2) = V’O2

Étape cardiocirculatoire =

• Le cœur assure la convection de l’oxygène vers les capillaires musculaires

Étape tissulaire =

• Comporte l’oxydoréduction des substrats au niveau des mitochondries

2.Mécanique respiratoire:

Poumon =

• Collé et solidaire avec la paroi thoracique grâce à la plèvre

Parenchyme pulmonaire =

• On y accède par les voies aériennes

Plèvre =

• Une plèvre viscérale et une plèvre pariétale
• Un espace vide entre ces 2 plèvres qui assure l’adhésion du poumon à la cage thoracique

Os =

• Correspond à la cage thoracique

Muscles =

• Supportent les os
• Aident à l’inspiration et à l’expiration

Les structures du système respiratoire sont sous le contrôle des nerfs périphériques qui vont jusqu’au tronc cérébral.

A.Le cycle ventilatoire :

Cycle respiratoire =

• Composé d’une inspiration et d’une expiration

Inspiration =

• Durée plus courte que l’expiration

On note :

• temps inspiratoire /temps total = 1/3

B.La résistance :

• Les voies aériennes dépendent de la résistance du conduit aérien.
• Dans l’hypothèse d’un écoulement laminaire, on se réfère à la loi de Poiseuille
• V =?P / R = Palvéolaire?Patm / R = avec ?P la variation de pression à l’entrée du tuyau par rapport à sa sortie
• Ainsi plus la variation de pression est importante plus le débit sera important.

Les résistances du conduit :

• Dépendent de la viscosité de dynamique du fluide
• Dépendent de la longueur du tube
• Sont inversement proportionnelles au rayon du tube

Débit des voies aériennes =

Il dépend de :

La pression alvéolaire qui dépend :

• De la force des muscles respiratoires dans l’effort inspiratoire
• De l’élasticité du parenchyme

La résistance des voies aériennes qui dépend :

• Du rayon de celles-ci
• De la densité de l’air

La résistance est inversement proportionnelle à la section de l’arbre trachéo-bronchique (section cumulée de l’ensemble des bronches en section).

Ainsi, 75% des résistances correspondent aux premières divisions bronchiques et 25% correspondent aux plus petites bronches.

C.Facteurs intrinsèques de la résistance :

Facteurs passifs =

• Epaisseur de la paroi
• Sécrétions intra-bronchiques : diminuent leur calibre (BPCO post tabagique)
• Compliance des voies aériennes : plus élevée dans la trachée et les bronches souches que les bronchioles

Actifs =

• Tonus du muscle lisse bronchique qui se contracte de façon brutale (crise d’asthme) et qui dépend de :

Neuromédiateurs du système nerveux autonome

Médiateurs libérés par les cellules inflammatoires / épithéliales

PCO2 dans la bronche

• Bronchomotricité

3.Volume : compliance du système thoraco-pulmonaire

• Système thoraco- pulmonaire

Composé de 2 systèmes élastiques solidarisés par la plèvre :

• Thorax
• Poumon

Thorax et poumon=

• Pas la même compliance
• Pas le même volume de relaxation

Volume de relaxation =

• Volume de repos occupé lorsqu’aucune force ne leur est appliquée

A.Compliance pulmonaire:

Poumon =

• Structure élastique qui a tendance à spontanément revenir à une position à plus petit volume

Volume de relaxation =

• Correspond au volume minimal

Compliance =

• ?V /?P = pente de la courbe
• Plus la pression augmente, plus le volume pulmonaire augmente.
• Plus on augmente les pressions, plus la compliance diminue.

B.Déterminants de la compliance pulmonaire :

• Variés
• Augmentés dans l’emphysème

Emphysème =

• Destruction des alvéoles pulmonaires qui contiennent toute la structure élastique pulmonaire
• Perte de cette force de rétraction élastique
• Lorsqu’on a une augmentation de pression, il y a un plus grand volume et on a des patients qui ont une distension thoracique

Fibrose pulmonaire =

• Inverse de l’emphysème
• Atteinte des alvéoles
• Caractérisée par un épaississement de la paroi des alvéoles qui la rend plus rigide et donc diminue la compliance pulmonaire

C.Compliance thoracique:

• Différente de la compliance pulmonaire
• En fin d’expiration = force d’expansion avec une tendance à augmenter le volume
• En fin d’inspiration = revient à son volume de relaxation et a donc une force de rétraction

Pathologies =

• Peuvent la modifier
• Exemple de la cyphoscoliose = déformation de la colonne vertébrale et de la cage thoracique qui la rend plus difficilement mobilisable

D.Compliance thoraco-pulmonaire:

• Cumul de la compliance thoracique et de la compliance pulmonaire

Volume de relaxation =

• Pas de mise en jeu des muscles respiratoires
• C’est la capacité résiduelle fonctionnelle

Maximum de l’inspiration =

• La cage thoracique et le poumon veulent revenir sur ce volume de relaxation thoraco pulmonaire

Phase de relaxation =

• Les 2 systèmes s’annulent

Petit volume pulmonaire =

• En fin d’expiration
• Les 2 systèmes sont inverses avec une force de la cage thoracique qui est plus importante