PHYSIOLOGIE RESPIRATOIRE
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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
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