PHY2 Physiologie respiratoire Cours 2024-2025 PDF

PHY2 Physiologie respiratoire Cours analysé n°6 : Efficacité des échanges gazeux 2024-2025  Sommaire 1 LES PRESSIONS PARTIELLES ARTERIELLE ET ALVEOLAIRE DANS LE POUMON............................... 1 2 LE SHUNT EST...

PHY2 Physiologie respiratoire Cours analysé n°6 : Efficacité des échanges gazeux 2024-2025  Sommaire 1 LES PRESSIONS PARTIELLES ARTERIELLE ET ALVEOLAIRE DANS LE POUMON............................... 1 2 LE SHUNT EST UNE CAUSE DU GRADIENT ALVEOLO-ARTERIEL EN O2...................................... 2 3 LES INEGALITES DU RAPPORT VENTILATION/PERFUSION.................................................... 3 3.1 Généralités.............................................................................................................................. 3 3.2 La distribution régionale de la ventilation est inégale.......................................................... 4 3.2.1 Mesure de la ventilation régionale.................................................................................. 4 3.2.2 La gravité : une cause des inégalités régionales de la ventilation................................... 4 3.3 La distribution régionale de la perfusion est inégale............................................................ 5 3.3.1 Mesure de la perfusion régionale.................................................................................... 5 3.3.2 La gravité : une cause des inégalités régionales de la perfusion..................................... 5 3.3.3 Autre facteur causant des inégalités régionales de la perfusion..................................... 5 3.4 Bilan sur les différences régionales de perfusion sanguine et de ventilation..................... 6 3.5 Impact des variations du rapport ventilation/perfusion dans les unités alvéolaires ①..... 7 3.6 La distribution régionale du rapport ventilation/perfusion sur les échanges gazeux......... 8 4 LES 4 CAUSES MAJEURES DE L’HYPOXEMIE : BAISSE DE LA PO2 DANS LE SANG ARTERIEL.............. 9 1 Les pressions partielles artérielle et alvéolaire dans le poumon - Pression en O2 dans le sang artériel : P aO2 - Pression partielle en O 2 dans le gaz alvéolaire : PAO2 Abréviations - Pression en CO2 dans le sang artériel/capillaire : P aCO2 - de Pression partielle enCO O 2 dans le gaz alvéolaire : PACO2 Dans un - Equilibre parfait entre le gaz alvéolaire et le sang artériel : poumon o PaO2 = PAO2 idéal o PaCO2 = PACO2 - Gradient alvéolo artériel en O2 faible o PaO2 légèrement < PAO2 : 4mmHg ≈ 0.5 kPa de différence - Gradient alvéolo artériel en CO2 nul o PaCO2 = PACO2 Dans un 1) 1ère chute de PaO2 : entre le gaz alvéolaire et le sang capillaire alvéolaire poumon o Due aux zones de diffusion incomplète de l’O2 normal ▪ Le sang provenant de ces zones contribue à diminuer la P aO2 réel ② ▪ Ce n’est pas le cas pour le CO 2 qui a un coefficient de diffusion > à celui de l’O 2 2) 2ème chute de PaO2: entre le sang capillaire et le sang artériel o Due au shunt ▪ Le sang veineux mêlé se mélange au sang bien oxygéné - Autre cause de la différence entre PaO2 et PAO2 : o Inégalités entre perfusion et ventilation régionale 2024-2025 PARCOURSMED - 4 Av. de l’Obiou 38700 La tronche 1 2 Le shunt est une cause du gradient alvéolo-artériel en O2 ③ Définition - Sang veineux qui pénètre dans le système artériel Shunts anatomiques - = Sang veineux systémique qui pénètre dans le système artériel ① o Sans être passé à travers les régions ventilées du poumon - Veines bronchiques o Drainent du sang veineux pauvre en O 2 Origines des shunts o Vers les veines pulmonaires qui contiennent du sang artériel riche O 2 anatomiques ② - Veines de Thébésius : veines coronaires o Drainent du sang veineux pauvre en O 2 issu du myocarde o Vers le ventricule gauche qui contient du sang artériel riche O2 - Chute de la PaO2 dans le sang artériel o Par rapport à la P AO2 du gaz alvéolaire Conséquences du o Pressions partielles en oxygène : mélange de sang ▪ Sang veineux systémique : PVO2 = 40 mmHg = 5 kPa veineux et sang ▪ Sang capillaire : PcO2 = 100 mmHg = 13.3 kPa capillaire ① ▪ Sang artériel issu du mélange du au shunt : PaO2 = 96 mmHg = 12.8 kPa - Elévation négligeable de la PaCO2 par apport d’un tout petit peu de CO 2 - Etat normal : très faible - Etats pathologiques : beaucoup plus important Débit de sang o Fistules artérioveineuses pulmonaires : détourné ▪ Malformations vasculaires congénitales ▪ Font communiquer des branches artérielles pulmonaires avec les veines pulmonaires 2024-2025 PARCOURSMED - 4 Av. de l’Obiou 38700 La tronche 2 3 Les inégalités du rapport Ventilation/Perfusion 3.1 Généralités - 𝑉̇ : ventilation alvéolaire Abréviations - 𝑄̇ : perfusion sanguine = débit sanguin pulmonaire Ventilation alvéolaire totale - 𝑉̇ ≈ 5L/min au repos chez un adulte Débit sanguin pulmonaire total - 𝑄̇ ≈ 5L/min au repos chez un adulte 𝑉̇ - Proche de 1 : 0.8 à 1.2 Rapport ̇ global 𝑄 o Rapport régional important - Correspondance entre : o Le débit sanguin 𝑉̇ o La ventilation alvéolaire dans chaque petite région du poumon Signification du rapport 𝑄̇ ▪ Lobules ou acinus par exemple - Détermination directe des échanges gazeux pulmonaires globaux : o = PO2 et PCO2 retrouvées dans le sang artériel systémique 2024-2025 PARCOURSMED - 4 Av. de l’Obiou 38700 La tronche 3 3.2 La distribution régionale de la ventilation est inégale 3.2.1 Mesure de la ventilation régionale - Inhalation d’un gaz inerte radioactif par le sujet o Exemple : Xénon 133 ▪ Peu soluble dans l’eau : passe très peu dans le sang Par ▪ Rayonne à travers la cage thoracique scintigraphie - Enregistrement du rayonnement par une caméra o Montre la distribution du Xénon inhalé dans le poumon - Plus le xénon radioactif arrive rapidement dans une zone pulmonaire : o Plus la ventilation est élevée - Sur un sujet assis ou debout : - Sur un sujet couché : Distribution Bases des poumons Zone dorsale : les plus déclives de la Région médiane des poumons Zone ventrale : les moins ventilation Ventilation Sommets des poumons déclives 3.2.2 La gravité : une cause des inégalités régionales de la ventilation - Au sommet : -10 cmH20 - A la base : -2.5 cmH20 Différences de - La pression pleurale résulte de : pression pleurale o La force de rétractation du poumon o La force de traction exercée par l’expansion thoracique - Compliance : ΔV/ΔP Différences de o Reflète la facilité de gonflage d’une région pulmonaire compliances - Causées par les différences de pressions pleurales alvéolaires - Compliance plus grande pour les alvéoles de la base que pour celles du sommet - Au sommet : augmenté à ≈ 70% du volume maximal Volume alvéolaire o Les alvéoles sont distendues par la pression pleurale plus basse au repos ⑥ - A la base : diminué à ≈ 30% du volume maximal Volume alvéolaire - Modifié par les différences de compliances : à l’inspiration o Les bases reçoivent une plus grande part du volume courant que les sommets - Puisque la différence régionale de ventilation persiste en micro-gravité La gravité n’est pas - Puisque des images tomographiques montrent des différences de ventilation la seule cause o Indépendantes de la gravité 2024-2025 PARCOURSMED - 4 Av. de l’Obiou 38700 La tronche 4 3.3 La distribution régionale de la perfusion est inégale 3.3.1 Mesure de la perfusion régionale - Injection d’une solution de Xénon radioactif solubilisé dans le sang veineux o Par une veine périphérique - Diffusion du xénon en dehors des capillaires vers l’air alvéolaire Par scintigraphie o Car il est peu soluble dans l’eau et donc dans le sang - Enregistrement du rayonnement par une caméra - La radioactivité au niveau alvéolaire est proportionnelle à la perfusion régionale - Sur un sujet assis ou debout : - Sur un sujet couché : Distribution de la Bases des poumons Zone dorsale perfusion perfusion Sommets des poumons Zone ventrale 3.3.2 La gravité : une cause des inégalités régionales de la perfusion Pression hydrostatique - Augmente vers la base du poumon Pression transmurale des - Augmente vers la base du poumon capillaires pulmonaires o A cause de l’augmentation de la pression hydrostatique - Augmente vers la base du poumon Recrutement o A cause de l’augmentation de la pression transmurale - Augmente vers la base du poumon Rayon des capillaires o A cause de l’augmentation de la pression transmurale - Diminue vers la base du poumon o A cause de l’augmentation du : Résistance vasculaire ▪ Recrutement ▪ Rayon des capillaires 3.3.3 Autre facteur causant des inégalités régionales de la perfusion - Rend la perfusion sanguine plus homogène dans tout le poumon L’exercice o Car le débit sanguin augmente très significativement ▪ Capillaires recrutés et distendus même aux sommets des poumons 2024-2025 PARCOURSMED - 4 Av. de l’Obiou 38700 La tronche 5 3.4 Bilan sur les différences régionales de perfusion sanguine et de ventilation - Vers le sommet du poumon : - Base du poumon : o Paramètre qui augmente : o Paramètres qui augmentent : ▪ Volume ▪ Ppl Ventilation ⑱ o Paramètres qui diminuent : ▪ Compliance ▪ Ppl ▪ Ventilation alvéolaire ▪ Compliance o Paramètre qui diminue : ▪ Ventilation alvéolaire ▪ Volume - Sommet du poumon : - Base du poumon : o Paramètre qui augmente : o Paramètres qui augmentent : ▪ Résistance vasculaire ▪ Pression hydrostatique Perfusion ⑥ o Paramètres qui diminuent ▪ Perfusion ▪ Pression hydrostatique o Paramètre qui diminue : ▪ Perfusion ▪ Résistance vasculaire - Augmentent du sommet vers la base : Perfusion 𝑄̇ VS o 𝑉̇ croît lentement ventilation 𝑉̇ o 𝑄̇ croît rapidement - Détermine les pressions partielles d’O2 et de CO2 dans les alvéoles o Via la ventilation : Equilibre dynamique ▪ Vitesse d’apport d’O2 entre ventilation et ▪ Vitesse d’évacuation de CO 2 perfusion o Via la perfusion : ▪ Vitesse d’apport de CO 2 ▪ Vitesse de prélèvement d’O 2 2024-2025 PARCOURSMED - 4 Av. de l’Obiou 38700 La tronche 6 3.5 Impact des variations du rapport ventilation/perfusion dans les unités alvéolaires ① - Si la ventilation diminue : 𝑽̇ o diminue 𝑸̇ o PAO2 diminue et PACO2 augmente ▪ Car la perfusion sanguine continue d’amener du CO 2 et de prélever de l’O2 - Si la ventilation est abolie : Impact des 𝑽̇ o = 0 variations de 𝑸̇ o PACO2 et PAO2 s’équilibrent avec le sang capillaire qui a une composition de sang ventilation veineux mêlé ▪ PAO2 diminue jusqu’à 40 mmHg ▪ PACO2 augmente jusqu’à 45 mmHg o Ce sang capillaire avec une composition de sang veineux mêlé pauvre en O 2 ▪ Rejoint le sang veineux pulmonaire bien oxygéné ▪ Et se retrouve dans le sang artériel systémique ➔ Ce sang abaisse la PaO2 globale - Si la perfusion diminue : 𝑽̇ o augmente 𝑸̇ o PAO2 augmente et PACO2 diminue ▪ Car l’O2 est prélevé moins vite et l’apport de CO2 est plus lent Impact des o La composition de l’air alvéolaire s’approche de celle de l’air inspiré variations de perfusion - Si la perfusion est abolie : 𝑽̇ o = ∞ 𝑸̇ o Pas d’échanges gazeux → espace mort alvéolaire o La composition de l’air alvéolaire est identique à celle de l’air inspiré 2024-2025 PARCOURSMED - 4 Av. de l’Obiou 38700 La tronche 7 3.6 La distribution régionale du rapport ventilation/perfusion sur les échanges gazeux - Ventilation et perfusion proches quantitativement Zones - Echanges gazeux les plus efficaces : médianes o Les PO2 et PCO2 capillaires s’équilibrent presque complètement avec l’air alvéolaire 𝑽̇ 𝑸̇ proche de 1 ▪ PO2 ≈ 100 mmHg ▪ PCO2 ≈ 40 mmHg 𝑽̇ - Zone d’inégalité de rapport ̇ qui abaisse la PaO2 du sang artériel systémique 𝑸 - Ventilation > perfusion - Echanges gazeux moins efficaces Sommets 𝑽̇ o PO2 de l’air alvéolaire et du sang capillaire plus haute que dans les zones médianes grand o PCO2 de l’air alvéolaire et du sang capillaire plus basse que dans les zones médianes 𝑸̇ ▪ Si on suppose une équilibration complète entre les deux - Les alvéoles contribuent moins à l’oxygénation du sang o Car leur perfusion est faible 𝑽̇ - Zone d’inégalité de rapport ̇ qui abaisse la PaO2 du sang artériel systémique 𝑸 - Ventilation < perfusion o L’O2 est prélevé plus vite que son renouvellement par les gaz alvéolaire o Le CO2 est apporté plus vite Bases - Echanges gazeux moins efficaces 𝑽̇ petit o PO2 de l’air alvéolaire et du sang capillaire plus basse que dans les zones médianes 𝑸̇ o PCO2 de l’air alvéolaire et du sang capillaire plus haute que dans les zones médianes - Les alvéoles contribuent plus à l’oxygénation du sang o Car la perfusion est élevée 𝑉̇ o Malgré un ̇ petit 𝑄 2024-2025 PARCOURSMED - 4 Av. de l’Obiou 38700 La tronche 8 4 Les 4 causes majeures de l’hypoxémie : baisse de la PO2 dans le sang artériel - = Diminution de la ventilation alvéolaire Hypoventilation o Entraine une diminution de la PO2 dans l’air alvéolaire : alvéolaire ③ ▪ Diminution de la PO2 dans le sang capillaire qui rejoint le sang artériel - De l’O2 Anomalie de la - Du CO2 diffusion ③ Voir support de cours n°5 Shunt ③ - Contribue à mélanger du sang veineux avec du sang artériel systémique Inégalité du rapport 𝑽̇ - Modifient la contribution à l’oxygénation du sang artériel dans sa globalité ① 𝑸̇ 2024-2025 PARCOURSMED - 4 Av. de l’Obiou 38700 La tronche 9