PHY2 Physiologie respiratoire Cours 2024-2025 PDF

53 : 26/01 PHY2 Physiologie respiratoire Cours analysé n°8 : Fonctions non ventilatoires 2024-2025  Sommaire 1 LES FONCTIO...

53 : 26/01 PHY2 Physiologie respiratoire Cours analysé n°8 : Fonctions non ventilatoires 2024-2025  Sommaire 1 LES FONCTIONS DE L’APPAREIL RESPIRATOIRE................................................................. 1 1.1 La régulation du pH : maintien de l’équilibre acido-basique = homéostasie du pH............ 1 1.1.1 Impact des écarts du pH sanguin de plus de quelques dixièmes d'unités des limites normales......................................................................................................................................... 2 1.1.2 Équation d’Henderson – Hasselbach............................................................................... 2 1.1.3 Les moyens de régulation du pH...................................................................................... 3 1.1.3.1 Rôle de la ventilation...................................................................................................... 4 1.1.3.2 Rôle des reins................................................................................................................. 4 1.2 Les fonctions non ventilatoires.............................................................................................. 5 2 LES FONCTIONS DE DEFENSES DE L’ORGANISME............................................................... 6 2.1 Clairance muco-ciliaire........................................................................................................... 6 2.1.1 Muqueuse respiratoire.................................................................................................... 6 2.1.2 Mucus............................................................................................................................... 6 2.1.3 Tapis mucociliaire............................................................................................................ 7 2.1.4 Les anomalies du tapis muco-ciliaire............................................................................... 8 2.2 Facteurs mécaniques.............................................................................................................. 9 2.2.1 Le réflexe de toux........................................................................................................... 10 2.2.2 Le réflexe d’éternuement.............................................................................................. 11 2.3 Conditionnement de l’air inspiré......................................................................................... 11 2.4 Flore bactérienne normale................................................................................................... 12 2.5 Tissu lymphoïde.................................................................................................................... 12 2.6 Macrophages alvéolaires..................................................................................................... 13 1 Les fonctions de l’appareil respiratoire - Permettre : o L’oxygénation tissulaire o L’élimination du gaz carbonique o Le maintien du pH à une valeur normale Fonction - Appréciée par l’analyse des gaz du sang = gazométrie artérielle : essentielle ⑤ o Grâce à des prélèvements de sang artériel au niveau de : ▪ L’artère distale ▪ L’artère humérale ▪ L’artère fémorale, dans des situations un peu particulières - PaO2 = 12,6  0,5 kPa = 95  5 mmHg o On soustrait 1.3 kPa tous les 10 ans à partir de 60 ans Sang artériel - PaCO2 = 5,3  0,3 kPa = 40  2 mmHg normal ② - pH = 7,40  0,02 - SaO2 = 98 % (94 - 100%) 1.1 La régulation du pH : maintien de l’équilibre acido-basique = homéostasie du pH - = potentiel hydrogène pH - Mesure la concentration en ion H + d’une solution - = -log[H+] - pH du sang artériel au repos : différent du sang veineux o Normal : pH = 7,40 ± 0,02 o Alcalose : pH > 7,42 Valeurs variables o Acidose : pH < 7,38 ② - pH liquide gastrique: 1-5 - pH urinaire: 4,5 - 8,8 - pH intra-cellulaire ≈ 7, mais varie d’une cellule à l’autre - Dépend des systèmes tampons en minorité - Dépend surtout de la ventilation : o 75% de la réponse de l’organisme o Réponse rapide : 1 à 3 minutes Régulation ⑥ - Dépend de la régulation rénale : o 25% de la réponse de l’organisme o Réponse tardive : quelques heures - La ventilation et la régulation rénale compensent les modifications du pH o Physiologiques o Pathologiques 2024-2025 PARCOURSMED - 4 Av. de l’Obiou 38700 La tronche 1 1.1.1 Impact des écarts du pH sanguin de plus de quelques dixièmes d'unités des limites normales Sur les protéines - Enzymes et canaux membranaires intracellulaires - Le pH modifie leur structure tertiaire et donc leur activité - Cause des troubles de l’excitabilité o Du fait des échanges H+ /K+ Déséquilibres o Au niveau cardiaque : troubles du rythme surtout en acidose potassiques o Au niveau neuronal : ▪ Dépression du système nerveux central en acidose ▪ Hyperexcitabilité en alcalose 1.1.2 Équation d’Henderson – Hasselbach Formule - pH = 6,1 + log ([HCO3 − ]/0,03 PCO2 ) - Montre que le pH est : o Proportionnel à la concentration en ions bicarbonates HCO3− Implications ① o Inversement proportionnel à la PCO2 o Puisque les HCO3 − sont en équilibre avec le CO 2 dissous : ▪ H+ + HCO3− ⇔ H2CO3 ⇔ CO2 + H2 O 2024-2025 PARCOURSMED - 4 Av. de l’Obiou 38700 La tronche 2 1.1.3 Les moyens de régulation du pH ③ - Par l’alimentation o Proviennent des acides gras o Proviennent acides aminés Entrée des H + ① - Produit par le métabolisme o Proviennent de l’acide lactique o Proviennent de l’acide cétonique o Proviennent du CO2 - Dans le liquide extracellulaire : par les ions HCO3- - Dans les cellules o Par les protéines Elimination des o Par l’hémoglobine H + par les o Par les phosphatases systèmes - Dans l’urine : tampons ① o Par les phosphates o Par l’ammoniac - Système insuffisant : rapidement saturé - Ventilation pulmonaire : Autres systèmes o CO2 produit par combinaison des H+ et HCO3 − éliminé au cours de l’expiration de régulation ② - Reins : régulent la sortie des H+ et HCO3− 2024-2025 PARCOURSMED - 4 Av. de l’Obiou 38700 La tronche 3 1.1.3.1 Rôle de la ventilation Modification du CO2 dissous - Entraine une modification de [H+ ] : plasmatique o Plus il y a de CO2 dissous dans le sang plus il y a d’ions H+ et inversement = PaCO2 1) Stimulation des chémorécepteurs : o Centraux ▪ Indirectement par les modifications de P CO2 ▪ Directement par l’augmentation de [H+] dans le liquide céphalorachidien o Périphériques : aortiques et carotidiens ▪ Directement par l’augmentation de [H+] 2) Intégration des stimulations dans les centres respiratoires du tronc cérébral Mécanisme de 3) Stimulation des muscles ventilatoires régulation 4) Augmentation de la ventilation pulmonaire o Pour assurer le maintien de l’équilibre acido-basique o Par élimination du CO2 en plus grande quantité qui induit : ▪ Une diminution du taux de CO 2 plasmatique ▪ Une diminution de [H+ ] 5) Arrêt de la stimulation des chémorécepteurs 6) Retour à la ventilation normale 1.1.3.2Rôle des reins - Excrétion ou réabsorption des H+ - Modification de la quantité d’ions HCO 3- réabsorbée Mécanisme de - Ions H+ excrétés dans la lumière urinaire tamponnés par : régulation o De l’ammoniac o Des ions HPO4 2- 2024-2025 PARCOURSMED - 4 Av. de l’Obiou 38700 La tronche 4 1.2 Les fonctions non ventilatoires - Phonation - Déglutition - Hoquet Sur le plan comportemental - Rires ④ - Bâillement - Reniflement - Soupir - Vomissements - Toux - Eternuement Défense de l’organisme ③ - Filtration des particules - Système immunitaire - Due à l’énorme surface de l’endothélium des capillaires pulmonaires Fonction métabolique ③ o ≈100m² - Pour éviter le retour dans la circulation systémique de : o Molécules Filtre circulatoire ② o Cellules o Caillots sanguins - Distension des vaisseaux corrélable au débit cardiaque : Réservoir sanguin ② o Permet d’augmenter ce débit d’un cycle respiratoire à l’autre Thermorégulation et - = équilibre liquidien balance hydrique ② 2024-2025 PARCOURSMED - 4 Av. de l’Obiou 38700 La tronche 5 2 Les fonctions de défenses de l’organisme 2.1 Clairance muco-ciliaire 2.1.1 Muqueuse respiratoire En microscopie électronique - Fosses nasales Localisations ② - Trachée - Arbre bronchique proximal - De type respiratoire o Cylindrique o Pseudostratifié o Cilié Composée d’un - Composé de : épithélium o Cellules à mucus o Cellules ciliées : fragiles et sensibles ▪ Aux infections ▪ Aux irritants ▪ Aux polluants Repose sur un - = chorion tissu conjonctif - Riche en glandes 2.1.2 Mucus Localisation - A côté des cellules qui composent l’épithélium respiratoire - Gel viscoélastique hétérogène Aspect o Propriétés visqueuses importantes pour la défense de l’organisme - Par les cellules à mucus caliciformes Sécrétion − Par les glandes sous-muqueuses Protéines contenues - Impliquées dans les réactions de défense de l’organisme - Mécanique Rôles - Défense immunitaire - Visqueuse superficielle : o Capte les particules ▪ Pour les propulser vers le pharynx 2 couches - Couche fluide profonde : o Plus aqueuse o Permet le battement efficace des cils 2024-2025 PARCOURSMED - 4 Av. de l’Obiou 38700 La tronche 6 2.1.3 Tapis mucociliaire - Association : Composition o De la couche de mucus o Des cils Battement des - A une fréquence de 1000 à 1500 battements/min cils - Permet de transporter la couche visqueuse du tapis muqueux - Au repos : o 0,5-1 mm/min dans les petites voies aériennes Vitesse de o 5 à 20 mm/min transport du ▪ Dans les bronches tapis muqueux ▪ Dans la trachée vers les voies aériennes supérieures variable - En cas de toux : la vitesse augmente o Sécrétions expectorées ou avalées - Humidification et réchauffement de l’air inspiré Rôle ③ o Protection de la muqueuse du dessèchement - Epuration broncho-alvéolaire - Action combinée du mucus et des cils pour éliminer les particules étrangères Clairance muco- o Prises au piège dans la couche visqueuse ciliaire ④ o Déplacées par les cils ▪ De la partie distale du poumon vers la périphérie 2024-2025 PARCOURSMED - 4 Av. de l’Obiou 38700 La tronche 7 2.1.4 Les anomalies du tapis muco-ciliaire - Congénitales ou acquises - Transitoires ou irréversibles : Très nombreuses o Exemple d’anomalie transitoire : rhinite infectieuse - Locales ou systémiques - Touchant le mucus et/ou cils - Sur la fonction respiratoire du poumon Conséquences o Propriétés résistives de l’arbre bronchique - Sur la défense de l’organisme - Mucoviscidose : o Caractérisée par des anomalies du mucus et des cils o Lumière bronchique totalement obstruée par du mucus - Asthme : o Bronche obstruée par un bouchon muqueux o Peut empêcher la ventilation pulmonaire Mucus anormal - Ne battent plus correctement pour propulser la couche de mucus - Infection virale aigue des voies aériennes : o Microtubules supplémentaires ou manquants dans les cils o Se répare spontanément - Exposition au SO2 : o Les membranes des cils fusionnent o Le ‘’cil’’ de plus gros calibre résultant n’est pas fonctionnel Cils anormaux 2024-2025 PARCOURSMED - 4 Av. de l’Obiou 38700 La tronche 8 2.2 Facteurs mécaniques - Filtration des particules étrangères inhalées Rôle - Aide la clairance mucociliaire - Impaction : o Dans les voies aériennes supérieures o Pour des molécules de diamètre > 5 µm ▪ Pénètrent avec un débit important ▪ Percutent la paroi des voies aériennes supérieures ▪ S’impactent dans la couche de mucus et sont éliminées - Sédimentation : o Dans l’arbre trachéo-bronchique 3 mécanismes o Pour des molécules de diamètre = 5 à 0.2 µm ④ ▪ S’incrustent dans la couche de mucus sous l’effet de la gravité ▪ Sont éliminées - Diffusion : o Dans les alvéoles o Pour les molécules de diamètre < 1 µm ▪ Arrivent dans les alvéoles par simple diffusion aléatoire ▪ Entrent en contact avec l’épithélium alvéolaire ▪ Sont phagocytées par les macrophages le plus souvent Exemples de - Poussière de charbon : forme globulaire poussières - Fibres d’amiante : forme allongée aérodynamique néfastes o Favorable à la pénétration jusqu’au alvéoles malgré leur taille > 1 µm - Permettent à des molécules médicamenteuses et pharmacologiquement actives o De tapisser la muqueuse Médicaments ▪ Des voies aériennes supérieures aérosols ▪ Des bronches ▪ Et parfois même des alvéoles 2024-2025 PARCOURSMED - 4 Av. de l’Obiou 38700 La tronche 9 2.2.1 Le réflexe de toux Stimuli ② - Mécaniques ou chimiques - Disséminés tout le long de l’arbre respiratoire : o Pharynx o Trachée Récepteurs ④ o Grosses bronches o Plèvre o Diaphragme - Cortex Voie afférente - Nerf vague (X) ① o Informe le centre bulbaire de la toux de l’état des récepteurs périphériques - Par les motoneurones respiratoires : o Des muscles inspiratoires ▪ Diaphragme Voie efférente ▪ Intercostaux externes ① o Des muscles expiratoires ▪ Intercostaux internes ▪ Abdominaux 1) Inspiration profonde o Le volume pulmonaire atteint la capacité pulmonaire totale 2) Expiration forcée à glotte fermée Mécanisme 3) Ouverture brutale de la glotte : o Expiration bruyante o A haut débit o Par la bouche - Composition de la trachée : o Un anneau de cartilage indéformable o Une paroi postérieure faite de muscles et de tissu conjonctif ▪ Qui peut s’invaginer et diminuer le calibre de la trachée - Augmentation très importante du débit aérien dans les voies aériennes supérieures et inférieures o Permet d’accélérer le débit du tapis mucociliaire Effet sur le ▪ Pour expulser plus rapidement le tapis muqueux calibre de la trachée 2024-2025 PARCOURSMED - 4 Av. de l’Obiou 38700 La tronche 10 2.2.2 Le réflexe d’éternuement Stimuli - Mécaniques ou chimiques Récepteurs - Situés dans la muqueuse nasale Voie afférente - Par le nerf olfactif et par le nerf trijumeau ① o Informent le centre bulbaire de l’éternuement - Par les motoneurones respiratoires : Voie efférente o Des muscles inspiratoires o Des muscles expiratoires 1) Inspiration profonde o Le volume pulmonaire atteint la capacité pulmonaire totale 2) Expiration forcée à glotte fermée Mécanisme 3) Ouverture brutale de la glotte : o Expiration bruyante o A haut débit o Essentiellement par le nez et éventuellement par la bouche 2.3 Conditionnement de l’air inspiré - Air inspiré : froid et sec par rapport à l’air alvéolaire - Dans les voies aériennes supérieures, la muqueuse respiratoire : A l’inspiration ⑦ o Sature l’air inspiré en vapeur d’eau o Réchauffe l’air à la température corporelle o Se refroidie et s’assèche - Restitution d’une partie de la chaleur et de l’humidité à la muqueuse A l’expiration o Pour conserver l’intégrité de la muqueuse respiratoire - Minimise l’impact des agents pathogènes : o Permet une bonne évacuation Humidité ▪ Par un bon fonctionnement du tapis mucociliaire optimale de l’air - Evite l’obstruction des petites voies aériennes par des bouchons muqueux inspiré o En évitant l’accumulation de mucus ▪ Limite la multiplication des bactéries ▪ Permet une meilleure ventilation 2024-2025 PARCOURSMED - 4 Av. de l’Obiou 38700 La tronche 11 2.4 Flore bactérienne normale - A la surface de la muqueuse nasale et pharyngée Localisation - Réduite en aval du larynx ① - Absente des voies aériennes inférieures et du parenchyme pulmonaire o Qui sont stériles Constitution - Bactéries non pathogènes : saprophytes En compétition - Avec des agents potentiellement pathogènes permanente ② o Ce qui limite la colonisation de ces agents 2.5 Tissu lymphoïde - Aider à bloquer le développement des agents pathogènes Rôle o Tout au long de l’appareil respiratoire - Amygdales palatines o Facile à voir à l’examen buccal - Végétations adénoïdes o En arrière des fosses nasales o Sur la partie postérieure de la paroi pharyngienne Organisé en amas dans les voies aériennes supérieures - Lymphocytes T o Dispersés dans la muqueuse Dans le reste de - Lymphocytes B l’appareil o Soit diffus bronchique o Soit groupés en amas = nodules lymphoïdes - Plasmocytes 2024-2025 PARCOURSMED - 4 Av. de l’Obiou 38700 La tronche 12 2.6 Macrophages alvéolaires - Dernière ligne de défense dans l’espace alvéolaire ou il n’y a : o Ni toux Rôle o Ni filtration mécanique o Ni tissus lymphoïdes - Sécrétions de nombreux facteurs - Phagocytose des particules inhalées Actions o Inertes comme l’amiante o Agents infectieux - Restent dans les alvéoles sous forme d’amas : «cellules à poussières» Devenirs après - Sont éliminés par le tapis mucociliaire phagocytose - Repartent vers l’interstitium et ensuite dans la circulation générale 2024-2025 PARCOURSMED - 4 Av. de l’Obiou 38700 La tronche 13