PHYSIOLOGIE RESPIRATOIRE

Entretien des échanges gazeux entre l'organisme et le milieu ambiant

→ apport continu d'O2 au niveau des cellules et rejet du CO2 produit par le métabolisme aérobie

Les poumons Les alvéoles pulmonaires

Généralités

Les voies respiratoires

• Conduire l'air jusqu'à la trachée

• L’humidifier et le réchauffer

• Empêcher l’entrée de corps étrangers dans la voie trachéobronchiale

• Forte implication dans l'odorat et la parole

Les voies respiratoires supérieures

• Filtrage (cils)

• Réchauffement (vaisseaux sanguins)• Humidification (mucus)

Les fosses nasales

Sinus paranasaux

Glandes lacrymales

Fosses nasales et système olfactif

La cavité buccale

Le pharynx

Manœuvre de Heimlich

Le Larynx

La trachée

Les bronches

Les poumons

Vascularisation pulmonaire

Les lobules

Les alvéoles

Mécanique respiratoire• Permettre les mouvements d’air de l’environnement extérieur vers le

compartiment alvéolaire et inversement des alvéoles vers l’extérieur

Inspiration

Expiration

Mouvements respiratoires

• Fréquence respiratoire = 10 à 15 cycles par minute chez l’adulte

• Activité physique

• Âge

• Température

• Phases d’éveil ou de sommeil

L’inspiration

Muscles inspirateurs :• Diaphragme• Muscles intercostaux externes• Muscles élévateurs des côtes

Le diaphragme

Contraction du diaphragme

Muscles intercostaux et muscles élévateurs des côtes

L’expiration

Volumes et capacités respiratoires

Volume courant (VC) = quantité d’air qui entre ou sort des poumons au cours d’un cycle respiratoire (≈ 500 mL) Volume de réserve inspiratoire (VRI) = volume additionnel qui entre dans les poumons au cours de l’inspiration forcée (≈ 2 000 à 3 000 mL) Volume de réserve expiratoire (VRE) = volume additionnel qui sort des poumons au cours de l’expiration forcée (≈ 800 à 1 000 mL) Volume résiduel (VR) = volume d’air restant dans les poumons après une expiration forcée (≈ 1 200 mL) Capacité vitale (CV) = volume maximal qu’une personne peut exhaler après avoir pris la plus forte inspiration (≈ 4 500 mL)Capacité inspiratoire (CI) = volume maximal qu’une personne peut inhaler après une expiration normale (≈ 3 500 mL)Capacité résiduelle fonctionnelle (CRF) = volume d’air restant dans les poumons après une expiration normale (≈ 2 200 mL)Capacité pulmonaire totale (CPT) = CV + VR ou CRF + CI (≈ 4 700 mL)

Débit respiratoire

• Quantité d’air qui passe dans les poumons par unité de temps

• FR x VC = 12 x 0,5 = 6 L/min

La ventilation alvéolaire

• Quantité d’air qui pénètre réellement dans les alvéoles

• Valv = VC – EM (espace mort) = 500 – 150 = 350 mL

• Taux de ventilation alvéolaire = Valv x FR = 350 x 12 = 4 200 mL/min

Exemple

VC (mL) FR (cycles/min) Débit respiratoire (mL/min)

Taux de ventilation alvéolaire (mL/min)

Respiration normale 500 15 7500 5250

Respiration lente et profonde 750 10 7500 6000

Respiration rapide 375 20 7500 4500

• Espace mort = 150 mL

Le Spiromètre

Échanges gazeux respiratoires

• Échanges gazeux au niveau des alvéoles pulmonaires (respiration externe)

• Transport par le système cardiovasculaire

• Échanges gazeux au niveau des différents tissus et cellules de l’organisme (respiration interne)

Principes généraux de la dissolution des gaz

Forme gazeuse sous pression

Forme dissoute sous pression

Principes généraux de la dissolution des gaz

• Loi de Henry : Quand un mélange de gaz est en contact avec un liquide, chaque gaz va se dissoudre dans le liquide en fonction de sa pression partielle.

• Loi de Dalton : La pression totale exercée par un mélange de gaz est égale à la somme des pressions partielles exercées par chacun des gaz qui constituent ce mélange et la pression partielle exercée par chacun de ces gaz est proportionnelle à leur concentration au sein du mélange.

% dans l'atmosphère

O2 21CO2 0,04N2 78

% dans l'atmosphère

Pression partielle (mm Hg)

O2 21 160CO2 0,04 0,2N2 78 600

Transport de l’O2

• Forme dissoute (< 2 %) : source d’O2 immédiatement disponible pour les cellules.

• Forme combinée (> 98 %) : Hb + O2 HbO2

Hématies Hème Globine

β1

α1

β2

α2

Courbe de dissociation de l’HbO2

Taux

de

satu

ratio

n de

l’H

bO2 (

%)

mL

d’O

2 / 1

00 m

L de

san

g

PO2

Tissus systémiquesPO2

Alvéoles pulmonaires

Volume d’O2 relargué dans

les tissus

Pouvoir oxyphorique : Volume maximal d’O2 (mL) pouvant se fixer à 1 g d’Hb (≈ 1,39)Capacité en O2 : Volume d’O2 (mL) se fixant à un volume de 100 mL de sang dans les conditions de saturation (≈ 20 mL / 100 mL de sang)

Effets de la PCO2, du pH et de la T°

Effet Bohr

PO2 (mm Hg)

% d

e sa

tura

tion

de l’

HbO

2

PO2 (mm Hg)

% d

e sa

tura

tion

de l’

HbO

2

PO2 (mm Hg)

% d

e sa

tura

tion

de l’

HbO

2

Effet de l’altitude

Altitude = 0

Altitude = 4807 m

Altitude = 8848 m

Patmosphérique = 760 mm Hg => PO2 = 160 mm Hg

Patmosphérique = 420 mm Hg => PO2 = 70 mm Hg

Patmosphérique = 250 mm Hg => PO2 = 40 mm Hg

Transport du CO2

• Forme dissoute

• Forme combinée

Hémoglobine

Bicarbonate

CelluleCO2

CO2 dissous

Sangartériel

Sangveineux

Hématie CapillairePlasma

CO2 combiné à l’Hb(carbami-Hb)

PlasmaHématieCapillaire

• Effet Haldane : meilleure affinité de l’hémoglobine non oxygénée pour le CO2 à une PCO2 donnée.

Courbe de dissociation de l’HbCO2Vo

lum

e de

CO

2 dan

s 10

0 m

L de

san

g (m

L)

PCO2 (mm Hg)

a

vPO2 = 0PO2 = 10

PO2 = 100

Effet Haldane

Échanges gazeux pulmonaires

Air alvéolairePO2 = 100 mm HgPCO2 = 40 mm Hg

Air inspiréPO2 = 160 mm HgPCO2 = 0,3 mm Hg

Air expiréPO2 = 115 mm HgPCO2 = 30 mm Hg

Sang désoxygénéPO2 = 40 mm HgPCO2 = 45 mm Hg

Sang oxygénéPO2 = 100 mm HgPCO2 = 40 mm Hg

Quotient respiratoire

• Qr =

Quantité de CO2 rejeté

Quantité d’O2 absorbée

C6H12O6 + 6 O2 6 CO2 + 6 H2O + 38 ATP

C16H32O2 + 23 O2 16 CO2 + 16 H2O + 38 ATP

→ Qr = 1

→ Qr = 0,7

glucose

ac. palmique

Échanges gazeux tissulaires

Air alvéolairePO2 = 100 mm HgPCO2 = 40 mm Hg

Air inspiréPO2 = 160 mm HgPCO2 = 0,3 mm Hg

Air expiréPO2 = 115 mm HgPCO2 = 30 mm Hg

Sang désoxygénéPO2 = 40 mm HgPCO2 = 45 mm Hg

Sang oxygénéPO2 = 100 mm HgPCO2 = 40 mm Hg

IntracellulairePO2 = 30 mm HgPCO2 = 50 mm Hg

L’azote

• Forte diminution de la PN2 lors de la remontée → bulles de N2 (risque d’embolie)

• N2 toxique (narcose)

Régulation de la respiration

Centres respiratoires bulbaires

• CRD = noyau du faisceau solitaire• CRV = noyaux ambigu et rétroambigu

Centres de la protubérance annulaire

• Centre apneustique = partie inférieure de la protubérance annulaire• Centre pneumotaxique = noyau parabrachialis (partie supérieure)

Les facteurs de régulation

L’hypoxie• Hypoxie hypoxique : altération de la diffusion d’O2 des alvéoles vers le sang

Carence en O2 dans l’air atmosphérique

• Hypoxie ischémique : déficience en O2 résultant d’une chute du débit sanguin

• Hypoxie anémique : déficience en O2 résultant d’une diminution du taux d’Hb

Obstruction des voies respiratoires

Fibrose pulmonaire (silicose)

Détérioration des parois alvéolaires

Anémie

Intoxication à l’oxyde de carbone (CO)

• Hypoxie histotoxique : Incapacité des tissus à utiliser l’O2

Intoxication au cyanure

Carences en vitamines

L’œdème pulmonaire

• Accumulation de liquide dans les alvéoles et espaces interstitiels pulmonaires

Insuffisance du cœur gauche

Alvéoles normales Œdème pulmonaire

L’emphysème• Pathologie résultant d’une destruction des parois alvéolaires

Tabagisme

Bronchites chroniques

Pollution atmosphérique