Régulation de la respiration
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Régulation de la respiration
Dr A.AissaouiDr A.AissaouiService de physiologie et d’explorations fonctionnellesService de physiologie et d’explorations fonctionnelles
CHUConstantineCHUConstantine
Régulation de la respiration
1. Introduction
2. Système de régulation Contrôle central : Centres respiratoires, cortex, moelle épinière Capteurs :Chémorécepteurs périphériques,Chémorécepteurs centraux Effecteurs : muscles ventilatoires
3. Régulation de la ventilation au repos
4. Contrôle nerveux
5. Contrôle métabolique
6. L’appareil respiratoire soumis aux contraintes Ventilation lors de l’exercice
Ventilation et sommeil
1. Introduction2. Système de régulation Contrôle central : Centres respiratoires, cortex,
moelle épinière Capteurs :Chémorécepteurs
périphériques,Chémorécepteurs centraux Effecteurs : muscles ventilatoires3. Régulation de la ventilation au repos 4. Contrôle nerveux5. Contrôle métabolique6. L’appareil respiratoire soumis aux contraintes Ventilation lors de l’exercice Ventilation et sommeil
Introduction
Régulation de la respiration :Régulation de la respiration : Maintenir la Maintenir la PaO2, PaCO2 et PH Différentes situations physiologiquesDifférentes situations physiologiques
Même les plus extrêmes ( effort, l’altitude …) Même les plus extrêmes ( effort, l’altitude …)
Si possible dans les circonstances pathologiquesSi possible dans les circonstances pathologiques régulation dépassée : Insuffisance respiratoirerégulation dépassée : Insuffisance respiratoire Hypoxémie avec ou sans hypercapnieavec ou sans hypercapnie
Introduction
Boucle de régulation : système organisé et complexeBoucle de régulation : système organisé et complexe
Muscles respiratoires Poumon
gaz
.
VE
PaO2, PaCO2, pH
Centres respiratoires
paroi
Système passifSystème actif
Chimie du sang
1. Introduction2. Système de régulation Contrôles central : Centres respiratoires, cortex,
moelle épinière Capteurs :Chémorécepteurs
périphériques,Chémorécepteurs centraux Effecteurs : muscles ventilatoires3. Régulation de la ventilation au repos 4. Contrôle nerveux5. Contrôle métabolique6. L’appareil respiratoire soumis aux contraintes Ventilation lors de l’exercice Ventilation et sommeil
Centres respiratoires
Ventilation : nature périodique, insp-exp
Sous contrôle : neurones bulboprotubérentiels
≠ noyaux distincts
= collection mal définie de neurones
Centres respiratoires
Centres respiratoires
Trois groupes principaux :
1. Centres respiratoires bulbaires
2. Centre apneustique
3. Centre pneumotaxique
Centres respiratoires bulbaires
Formation réticulée du bulbe au dessous du plancher du 4ème ventricule GRD 1. rôle : inspiration ( rampe)2. cellules douées d’automatisme3. inhibé par le centre pneumotaxique (↑ Fr )4. Influencé : afférence IX, X GRV1. aire expiratoire2. Silencieuse : respiration calme
Centre apneustique
Localisation : protubérance ( partie < pont )
Section juste au-dessus :
Apneuse ou crampe inspiratoire
Rôle : apparament stimulation GRD ?
Centre pneumotaxique
Localisation : partie > pont
Rôle : inhibition du GRD
1. Contrôle le volume inspiratoire
2. Contrôle de la Fr
Cortex
Responsable du contrôle volontaire
Hyper ventilation : facile
↓ PaCO2 de moitié
↑ PH de 0,2
Hypo ventilation : plus difficile
PaO2, PaCO2, PH
Autres régions du cerveau
Système limbique
Hypothalamus
Modification de la ventilation : états affectifs
colère, crainte…
Chémorécepteurs périphériques
Chémorécepteurs centraux
Mécanorécepteurs
Chémorécepteurs
pO2, pCO2 et pH
Boucle de régulation
1. Introduction2. Système de régulation Contrôles central : Centres respiratoires, cortex, moelle
épinière Capteurs :Chémorécepteurs
périphériques,Chémorécepteurs centraux Effecteurs : muscles ventilatoires3. Régulation de la ventilation au repos 4. Contrôle nerveux5. Contrôle métabolique6. L’appareil respiratoire soumis aux contraintes Ventilation lors de l’exercice Ventilation et sommeil
Au repos, Ventilation minute = 6 l.mnAu repos, Ventilation minute = 6 l.mn-1-1
Ventilation mn = Vt x FrVentilation mn = Vt x Fr
Vt: Volume courant, 0,5 lVt: Volume courant, 0,5 lFr: Fréquence respiratoire, 12Fr: Fréquence respiratoire, 12
AmplitudeAmplituderespiratoirerespiratoire
Rythme Rythme respiratoirerespiratoire
Centres respiratoiresCentres respiratoiresdu bulbe rachidien et pontdu bulbe rachidien et pont
Régulation de la ventilation au reposRégulation de la ventilation au repos
1. Introduction2. Système de régulation Contrôles central : Centres respiratoires, cortex,
moelle épinière Capteurs :Chémorécepteurs
périphériques,Chémorécepteurs centraux Effecteurs : muscles ventilatoires3. Régulation de la ventilation au repos 4. Contrôle nerveux5. Contrôle métabolique6. L’appareil respiratoire soumis aux contraintes Ventilation lors de l’exercice Ventilation et sommeil
Contrôle nerveux périphérique
a – Le nerf vague :
Irritants récepteurs :
réflexes de défense en cas d’irritation réflexes de défense en cas d’irritation
Mécanorécepteurs :
réflexe réflexe d’Hering Breuer .
Récepteurs alvéolaires ( R de Paintal ) :
bronchoconstriction (histamine, kinnine…) bronchoconstriction (histamine, kinnine…)
Rôle protecteur +++Rôle protecteur +++
Contrôle nerveux périphérique
b- Contrôle spinal :b- Contrôle spinal :
Centre d’intégration des informations issues :Centre d’intégration des informations issues :
a- centres supérieurs a- centres supérieurs
b- structures de la cage thoracique, articulaires,b- structures de la cage thoracique, articulaires,
articulaires, tendineuses, musculeuses etarticulaires, tendineuses, musculeuses et
cutanées cutanées
Contrôle nerveux central
Cortex
Système limbique
Hypothalamus
1. Introduction2. Système de régulation Contrôles central : Centres respiratoires, cortex,
moelle épinière Capteurs :Chémorécepteurs
périphériques,Chémorécepteurs centraux Effecteurs : muscles ventilatoires3. Régulation de la ventilation au repos 4. Contrôle nerveux5. Contrôle métabolique6. L’appareil respiratoire soumis aux contraintes Ventilation lors de l’exercice Ventilation et sommeil
Contrôle métabolique
La La PaOPaO22, la , la PaCOPaCO22 et et PHPH influencent de manière influencent de manière
efficace la ventilationefficace la ventilation Les marges de normalité :Les marges de normalité :
1.1. - - PaOPaO22 à 96 mmhg à 96 mmhg
2.2. - - PaCOPaCO22 à 40 mmhg à 40 mmhg
3.3. - - PH = 7,38 à 7,42PH = 7,38 à 7,42
Contrôle de la ventilation par l’oxygène
Le stimulus Le stimulus hypoxémique hypoxémique stimule les stimule les chémorécepteurs chémorécepteurs périphérique : hyper ventilation par un mécanisme périphérique : hyper ventilation par un mécanisme chémoreflexe.chémoreflexe.
Il s’agit d’une réponse rapide et peu sensible :Il s’agit d’une réponse rapide et peu sensible :
PaO2 = 400 mmhg : absence d’influxPaO2 = 400 mmhg : absence d’influx
PaO2 < 100 mmhg : peu d’influxPaO2 < 100 mmhg : peu d’influx
PaO2 < 50 mmhg : maximum d’influx PaO2 < 50 mmhg : maximum d’influx C’est l’oxygène dissout et non combiné à l’hémoglobine C’est l’oxygène dissout et non combiné à l’hémoglobine
qui est responsable de cette régulation.qui est responsable de cette régulation.
Courbe de dissociation de l’oxyhémoglobine ( CDO )
Contrôle de la ventilation par le CO2
L’hypercapnie et donc l’acidose stimule L’hypercapnie et donc l’acidose stimule 1.1. Les chémorécepteurs périphériques Les chémorécepteurs périphériques 2.2. Les chémorécepteurs centraux : tardive mais très sensibleLes chémorécepteurs centraux : tardive mais très sensible
En réalité, ce sont les ions HEn réalité, ce sont les ions H++ issu de l’association du CO2 avec l’eau qui issu de l’association du CO2 avec l’eau qui représente véritable stimulus représente véritable stimulus
Contrôle de la ventilation par le CO2
Les chémorécepteurs centraux : [ H+ ] LCR Les chémorécepteurs centraux : [ H+ ] LCR
CRP : l’hypercapnie est consolidateur du CRP : l’hypercapnie est consolidateur du stimulus hypoxémique stimulus hypoxémique
Résumé
Cortex cérébralCortex cérébralHypothalamus Hypothalamus Facteurs chimiquesFacteurs chimiques
Centres respiratoires Centres respiratoires
Diaphragme (force et fréquence de contraction)Diaphragme (force et fréquence de contraction)
Amplitude et fréquence respiratoireAmplitude et fréquence respiratoire
Ventilation Ventilation
PpCO2artPpCO2art PpO2 artPpO2 art
PpO2artPpO2art PpCO2 artPpCO2 art
Facteurs chimiquesFacteurs chimiques
Centres respiratoires Centres respiratoires
Diaphragme (force et fréquence de contraction)Diaphragme (force et fréquence de contraction)
Amplitude et fréquence respiratoireAmplitude et fréquence respiratoire
Ventilation Ventilation
pHpH pHpH
Régulation PCO2 et PO2 artRégulation PCO2 et PO2 art , et pH, et pH
Chémorécepteurs centrauxChémorécepteurs centraux(Bulbe rachidien)(Bulbe rachidien)
Chémorécepteurs périphériquesChémorécepteurs périphériques(aorte et carotide)(aorte et carotide)
Centres respiratoiresCentres respiratoires
pHpH PpCO2PpCO2 PpO2PpO2
L’appareil respiratoire soumis aux contraintes
Poumon normal : importantes réserves ( repos )
Faire face ↑ besoins métaboliques ( exercice )
Poumon : principal lien physiologique avec
l’environnement ( 30 > peau )
Desires de l’homme (éscalade, plongée …) :
véritables agressions système respiratoire
Augmentation du rythme durant l’exercice
Ventilation multipliée jusqu’à 20 fois !
Explication semble basique :
PaO2, PaCO2, PH
Mais tel n’est pas le cas !!!
Générateur de rythmebulbe
Augmentation du rythme durant l’exercice
Stimulation des M
respiratoires
ventilation lors du sommeil
ventilation lors du sommeil
ventilation lors du sommeil
↓ stimulation supérieur bulbaire
↓ activité diaphragmatique
↓ diamètres VAS
↓ réponse ventilatoire l’ hypercapnie et l’hypoxémie
Seuil apnéique trés sensible aux CO2
ventilation lors du sommeil
Conséquences physiologiques :
↓ ventilation externe de 5-15%
↓ SaO2 de 1-2%
Nombre et durée de pauses respiratoires ne dépassant pas les limites physiologiques
Au delà : SAS