Système respiratoire.docx

Histologie du système respiratoire Introduction ------------ Système respiratoire : - Voies respiratoires - Poumons Fonctions : - Apporter l'oxygène au sang (lié au système cardiovasculaire) - Capter et éliminer le gaz carbonique (CO~2~) Echange 10 000 l / jour d'air avec les 300 mil...

Histologie du système respiratoire Introduction ------------ Système respiratoire : - Voies respiratoires - Poumons Fonctions : - Apporter l'oxygène au sang (lié au système cardiovasculaire) - Capter et éliminer le gaz carbonique (CO~2~) Echange 10 000 l / jour d'air avec les 300 millions d'alvéoles pulmonaires Zones ----- Zone de **conduction** : a. - Acheminent l'air vers les poumons - Réchauffent, humidifient et purifient l'air inspiré - Cavités nasales - Pharynx - Larynx - Trachée - Bronches souches Zone **respiratoire** : zone d'échange gazeux - Bronchioles respiratoires - Sacs alvéolaires - Alvéoles pulmonaires Origine embryonnaire -------------------- Origine du système respiratoire essentiellement **endoblastique** Juste fosses nasales sont **ectoblastique** Système respi : - Début à 4 semaines pour l'embryon : - Evagination de la face ventrale du pharynx (en arrière des poches pharyngiennes) - Evagination s'isole du tube digestif primitif en maintenant sa communication avec le pharynx - Se ramifie progressivement - 16-25^ème^ semaine : bronchioles respiratoires et canaux alvéolaires se développent - A partir de la 24^ème^ semaine : formation des alvéoles pulmonaires - A partir de la 20^ème^ semaine : pneumocyte de type II sécrètent surfactant (permet expansion des alvéoles dès 1^ère^ inspi) - 26-28 semaines, fœtus pèse 1kg : qtité de surfactant nécessaire à la survie est produite Système alvéolaire continue de se développer jusqu'à 8 ans Organisation --------------------------------- Voies aériennes S : - Fosses nasales - Pharynx - Nasopharynx - Oropharynx - Laryngopharynx - Larynx Voies aériennes profondes extrapulmonaires : - Trachée - 2 Bronches souches (pénètrent poumons au niveau du hile) Voies profondes intrapulmonaires : - Bronches souches se divisent en - 3 bronches lobaires (poumon droit), 2 bronches lobaires (poumon gauche) qui se ramifient en - 10 bronches segmentaires (droite), 9 (gauche) qui se divisent en : - Bronches de + en + petites... - Bronchioles Les voies respiratoires supérieures ----------------------------------- ### Muqueuse des fosses nasales Muqueuse qui tapisse + des 2/3 des fosses nasales limitée par un **:** **Epithélium pseudostratifié respiratoire** : - Cellules cylindriques ciliées - Cellules caliciformes (pas visibles ici) : stimulation dépend de la t°, humidité, contamination de l'air inhalé - Petites cellules basales de réserve régénération épithéliale Embryon : - Cellules basales très nombreuses : forment assise continue - Chorion embryonnaire : mésenchymateux **Tissu conjonctif dense **: riche en fibres élastiques **Glandes** : tubuleuses séreuses, muqueuses ou mixtes : - Déversent leurs sécrétions dans petite invagination épithéliale ciliée - Contrôle autonomique - Tissu olfactif ### Pharynx Relie cavités nasales, bouche, larynx et œsophage 3 sections : - Nasopharynx - Oropharynx - Laryngopharynx Paroi : - **Epithélium pseudostratifié cilié respiratoire** (près des fosses nasales) - **Epidermoïde** (+ bas) - **Tissu conjonctif dense** riche en fibres **élastiques** Paroi musculeuse : tissu musculaire strié squelettique ### Larynx Fonctions : - Passage de l'air - Passage des aliments - Phonation via les cordes vocales 9 pièces de **cartilage hyalin** reliés par des membranes et des ligaments Paroi : - **Epithélium de revêtement pluristratifié** : partie S - **Epithélium pseudostratifié cilié** : partie I - Poussée des cils s'exerce en direction du pharynx : mucus continuellement éloigné des poumons Epiglotte s'abaisse sur l'entrée du larynx lors du passage du bol alimentaire Les voies respiratoires inférieures ----------------------------------- ### Trachée - Tube flexible - 11-15 cm de long, 2 cm de large - 16-20 anneaux cartilagineux incomplets superposés (cartilage hyalin) - Relie larynx aux bronches Fonctions : - Acheminer l'air qu'elle humidifie vers les poumons - Epurer l'air : 3 mécanismes : - Appareil mucociliaire - Production de lysozyme (bactéricide) par les cellules séreuses des glandes mixtes du chorion - Sécrétion d'anticorps (IgA par lymphocytes B et plasmocytes des structures lymphoïdes du chorion) #### Composition Muqueuse : (partie la + interne) - Epithélium **pseudostratifié cilié** (200 cils par cellule) - Cils battent vers le pharynx font remonter le mucus (contient poussière \> 3µm) à une vitesse de 13mm/min - \+ on monte, + la vitesse des battements ciliaires et + la proportion de cellules ciliées ↗ - Cellules **caliciformes** : sécrètent mucus Sous-muqueuse : **tissu conjonctif** contenant : - Des capillaires sanguins - Des glandes séro-muqueuses - Des fibres élastiques Adventice : - 16-20 anneaux cartilagineux (hyalin) en forme de fer à cheval - Reliées par un muscle lisse : muscle trachéal ### Bronches Division : - Trachée - Bronches souches / principales / primaires - Bronches lobaires / secondaires (à l'entrée dans les poumons) - Bronches segmentaires / tertiaires : diamètre de + en + petit - Bronchioles : diamètre \< 1mm - Bronchioles terminales #### #### Composition histologique Bronches principales = trachée [Changements] au fil des ramifications : - Epithélium de la muqueuse s'amincit - Cils deviennent rares - Cellules muqueuses disparaissent à hauteur des bronchioles - Anneaux cartilagineux remplacés par plaques irrégulières de cartilage, disparaissent complètement à hauteur des bronchioles - Proportion relative de muscle lisse dans les parois ↗ avec les ramifications Image : bronche lobaire collé à un v. sanguin (1 : lumière, 2 : cartilage) Chorion (2) avec : - Vaisseaux sanguins (6) et lymphatiques - Cellules musculaires lisses = muscle de **Reissessen** (3) - Nodules de cartilage hyalin incomplets (5) - Glandes mixtes acineuses séro-muqueuses (4) - Nerfs et ganglions nerveux (7) - Fibres élastiques Chorion bronche segmentaire : Bronchiole : **Bronchiole terminale** : - Muqueuse mince : - Epithélium continu cubique ou cylindrique cilié avec des **club cells** - Certaines cellules cubiques ont encore des cils courts et peu visibles - Club cells : pôle apical qui bombe dans la lumière (slmt présente ici dans le corps) libèrent lipides et protéines (dont enzymes) - Chorion mince : plus de cartilage, ni de glandes à partir du stade bronchiole ### Zone respiratoire Zone respi : - (Bronchiole terminale (1T) - Bronchioles respiratoires (R) : alvéoles s'abouchent dans parois - Conduits/canaux alvéolaires (CA) : parois = insertion d'alvéoles - Saccules/sacs alvéolaires (SA) - Alvéoles pulmonaires Bronchiole respiratoire (2) : épithélium discontinu cubique - Epithélium s'arrête pour faire place à une alvéole et réapparait - Cellules musculaires lisses rares Canal alvéolaire (3) : épithélium pavimenteux percé par ouvertures des alvéoles pulmonaires Cloisons alvéolaires (4) : épithélium pavimenteux, nombreux capillaires ### Alvéoles pulmonaires - Paroi : composée à 95% d'1 couche de cellules pavimenteuses : **épithéliocytes** = **pneumocyte de type 1** - Trame dense de capillaires recouvre les alvéoles - Alvéoles pulmonaires entourées de fibres élastiques Pores alvéolaires : régulent pression de l'air dans les poumons Macrophages alvéolaires = cellules à poussière : phagocytent les agents infectieux atteignant les alvéoles - Toutes particules inspirées \>3µm : éliminées par appareil muco-ciliaire - \+ petites particules : arrivent aux alvéoles et sont presque toutes phagocytées #### Pneumocytes - Cellules épithéliales de la paroi alvéolaire **Epithéliocytes I :** - Principale source de l'enzyme de conversion de l'angiotensine régulation de la PA **Epithéliocytes II** : - Disséminés entre les épithéliocytes I - Sécrètent un surfactant liquide  - \+ bombé que type I : gros noyau faisant saillie dans la cavité alvéolaire Epithéliocytes I et II reliés par des complexes de **jonctions** *Surfactant*** ** - Tapisse surface interne des alvéoles - Diminue tension superficielle du liquide alvéolaire contribue à l'efficacité des échanges gazeux - Empêche collapsus des alvéoles pdt expi - Stocké dans corps lamellaire du pneumocyte II - Permet coexistence d'alvéoles de tailles différentes (loi de Laplace) : voir point suivant - Evite œdème pulmonaire : transsudation de liquide du sang vers les alvéoles - Inhibition des radicaux libres de l'oxygène - Lubrification - Ecoulement du mucus - Action antibactérienne Absence ou excès causent de nombreuses pathologies respiratoires La + grave : détresse respiratoire des grands prématurés #### Loi de Laplace P = T/r (tension/rayon) Taille (r) des différentes alvéoles varie : qd r ↘, P ↗ Si tension superficielle la même pression dans alvéole + petite \> gaz s'écoulerait vers autre alvéole + grande avec + petite P - Surfactant permet donc de stabiliser les alvéoles de tailles différentes en modifiant la tension de surface en fonction de la surface de l'alvéole Quand alvéole devient + petite molécules de surfactant se concentrent ↘ Tension de surface #### Macrophages alvéolaires = Cellules à poussière : - - Proviennent des monocytes sanguins - Dans la lumière ou accolés à la paroi de l'alvéole - Peu nombreux dans un poumon normal - Noyau excentrique - Cytoplasme riche en inclusions variées Résumé :  La plèvre --------- - Tissu conjonctif dense irrégulier + mésothélium (épithélium de revêtement unistratifié pavimenteux) Feuillets : - Recouvrent poumons - Délimitent une étroite cavité : cavité pleurale - Sécrètent liquide pleural : sécrétion séreuse lubrifiante - Remplit la cavité pleurale - Réduit friction des poumons contre paroi thoracique pdt respi 1 feuillet pariétal : tapisse la paroi thoracique et face S du diaphragme 1 feuillet viscéral : accolé aux poumons Fonction respiratoire (physiologie) Fonctions primaires : - **Échanger les gaz** entre atmosphère et sang (apporter O2 aux tissus, éliminer CO2) - Assurer la régulation homéostasique du **pH** - **Protection** contre pathogènes inhalés et substances irritantes - **Phonation** Plan : - Étapes de la fonction respiratoire - Régulation de la ventilation - Régulation de l'équilibre acido-basique Les étapes de la fonction respiratoire ====================================== Ventilation pulmonaire ---------------------- ### Système respiratoire  Système respiratoire : structures impliquées dans ventilation et échanges gazeux : - Système de **conduction** (voies aériennes) : conduction entre environnement et surface d'échange - **Alvéoles** : série de sacs interconnectés où l'O2 passe de l'air inhalé au sang et le CO2 inversement - Sacs **pleuraux** -- plèvre - **Os** et **muscles** : aident la ventilation (diaphragme, intercostaux...) **Rôles** des voies aériennes S : - Assure faible résistance au passage de l'air - Réchauffer l'air - Ajouter de la vapeur d'eau (humidifie) : entre 37 et 100% d'humidité - Filtrer le matériel étranger : escalator mucociliaire : mucus capture agents pathogènes, cils battent vers le haut pour évacuer le mucus (fumeurs : cils fonctionnement moins bien, s'encombrent) - Phonation #### La plèvre Cage thoracique a 3 sacs membraneux : - Péricarde - Feuillets pleuraux (séparés l'un de l'autre) : entourent chacun un poumon Plèvre : - Feuillet viscéral : entoure poumons - Feuillet pariétal : accroché à cage thoracique et diaphragme - - **Liquide pleural** (3ml) : - Surface humide et glissante 2 feuillets glissent l'un sur l'autre qd poumons bougent dans le thorax - Crée une tension superficielle 2 feuillets restent accolés l'un à l'autre maintiennent poumons contre paroi thoracique de façon étroite #### #### Muscles respiratoires Phases de la respiration : - Inspiration : phase active - Expiration : phase passive **Inspiration** : ↗ dimension AP et L du gril costal - Repos : - Diaphragme (60-75% volume) - Intercostaux externes - (Scalènes) - Effort / forcée : - Idem + - Muscles inspiratoires accessoires : SCM... **Expiration** : - Repos : passif - Effort / forcée : - Intercostaux internes - Abdominaux - Grand dorsal - Carré des lombes  #### Loi de Boyle Loi de Boyle : qd volume d'un gaz ↗ pression ↘ P.V = P.V Inspiration : - ↗ volume cage thoracique - ↘ pression intra-pulmonaire - Air rentre dans poumons car pression intra-pulmonaire \< pression de l'air aspiration de l'air Expiration : - ↘ volume cage thoracique - ↗ pression intra-pulmonaire - Air sort car pression intra-pulmonaire \> pression atmosphérique expulsion de l'air ### Variations de pressions durant la ventilation Poumons et paroi thoracique : structures **élastiques** - Poumons ont tendance à s'affaisser vers l'intérieur - Paroi thoracique a tendance à s'écarter vers l'extérieur Si force les étire ou comprime reprendront leur position et leur dimension originelle qd la force sera supprimée **Plèvre **: solidarise les poumons et le thorax (les colle l'un à l'autre) - Poumon force vers l'intérieur - Cage thoracique force vers l'extérieur - - Inspiration : s'arrête qd P~alv~ = P~atm~ (= 0 mmHg) Pression transpulmonaire : - Permet de garder les poumons (distendus) collés à la cage thoracique - Empêche la cage thoracique de s'ouvrir - Expiration : système s'équilibre : forces qui se dirigent vers l'intérieur du poumon contrées par forces cage thoracique vers extérieur Inspiration : - Muscles respiratoires se contractent (tirent sur paroi thoracique) - Espace intra-pleural ↗ légèrement - ↘ P intrapleurale encore + négative - P transpulmonaire tirant sur les poumons ↗ #### Application clinique : pneumothorax Air rentre dans espace intrapleural - Lésions de la plèvre pariétal - Air extérieur rentre dans espace intrapleural - ↗ de la P intrapleurale (P = 0 dans espace intrapleural) - Poumons s'affaissent Traitement : aspirer l'air contenu dans la plèvre (aiguille, cathéter, drain...) ### Les forces de rétraction ou les résistances élastiques Propriétés élastiques s'étudient en statique (absence de débit aérien) #### Compliance et élastance **Compliance** : propriété d'un tissu à se distendre ou se déformer facilement - Bonne compliance : tissu se distend facilement, pas besoin de bcp de force **Elastance** : tendance à retourner à sa forme initiale après arrêt de l'étirement - Bonne élastance : tissu revient rapidement à son état initial après l'arrêt de l'étirement - Alvéoles avec emphysème : mauvaise élastance Compliance : - Thoracique (1^ère^ courbe exponentielle) - Pulmonaire (2^ème^ courbe) - - #### Compliance thoracique  Cage thoracique : force vers l'extérieur - Fin d'expiration : force vers extérieur importante P de **distension** élastique importante - Pdt inspiration : force ↘ - A 75% de la capacité vitale : forces s'annulent - Fin d'inspiration : volonté de revenir au repos P de **rétraction** élastique C = V/P Variation de la compliance thoracique : - Déformations vertébrales - Age : arthrose  ↘ compliance thoracique + de forces pour respirer - Obésité : poids sur cage thoracique - Maladies neuromusculaires #### Compliance pulmonaire Parenchyme pulmonaire : force vers l'intérieur Pdt inspiration : force de **rétraction** élastique ↗ pour s'opposer à l'↗ de V [Variations] : - Facteurs histologiques : fibres élastique et de collagène (du tissu pulmonaire et de l'arbre bronchique)  50% de la force élastique du tissu pulmonaire - Facteur physico-chimique : tension superficielle aux alvéoles 50% forces élastiques [Facteurs histologiques] : - Pathologies : - Emphysème (destruction du parenchyme pulmonaire) : ↗ compliance alvéoles s'ouvrent + facilement - d'effort musculaire MAIS ↘ élastance air reste dans alvéoles - Fibrose (↗ tissu fibreux inélastique) : ↘ compliance - Age : perte de fibres de collagène et élastiques : ↗ compliance mais perte d'élastance [Facteur physico-chimique] : **Tension superficielle** : force superficielle de contraction d'un liquide surface air/liquide tend à être la plus petite possible Dans un liquide : molécules soumises à des forces d'attraction entre elles Interface air/liquide : molécules attirées les unes vers les autres, vers l'intérieur liquide se rétracte pour atteindre une surface minimum Alvéoles : - Surface recouverte d'un mince film aqueux en contact avec le gaz alvéolaire = interface air/liquide - Si grande tension superficielle (alvéoles non distensibles) : alvéoles se collapseraient (refermer sur elles-mêmes) - \+ rayon est petit, + tension superficielle grande car liquide + proche petites alvéoles auraient + tendance à se collapser que les grandes **Surfactant** : Surface active agents : - - Rôle : (+ rôle immunologique) - ↘ tension superficielle - ↘ force de rétraction de la paroi - ↗ compliance pulmonaire - ↘ travail inspiratoire Ex : prématuré : manque de surfactant compliance basse ↗ travail musculaire collapsus alvéolaire mauvaise ventilation pulmonaire (détresse respiratoire) Conséquences d'une perte de surfactant : - Poumons atélectasiés - Poumons raides : compliance basse - Poumons remplis d'œdème - Poumons sensibles aux polluants et infections #### Compliance thoraco-pulmonaire Inspiration : - Forces augmentées - Résistance élastique augmente Volume de relaxation (= capacité résiduelle fonctionnelle) : égalité entre les 2 forces de résistance élastique : force de distension = force de rétraction [Résultante] :  Résultante change si 1 des compliances est affectée **L'élasticité pulmonaire** permet : expiration calme ramenant passivement le système thoraco-pulmonaire à sa position de repos (CRF) Une partie de l'activité musculaire respiratoire est utilisée pour [vaincre l'élasticité] thoraco-pulmonaire à l'inspiration Pour une activité musculaire (ΔP) donnée : Si compliance thoraco-pulmonaire élevée volume grand Pour un VT(ΔV) donné : Si compliance thoraco-pulmonaire basse activité musculaire + importante Si faible compliance pulmonaire : - Respi + superficielle - Petit VC - ↗ FC respi ### Les résistances dynamiques Ventilation = condition dynamique Activité des muscles respiratoires doit vaincre : - L'élasticité thoraco-pulmonaire (2/3 au repos) - La résistance du système respiratoire au passage de l'air (1/3 au repos)  #### Résistance au passage de l'air - Présente à l'inspi et à l'expi - Faible chez un sujet normal #### Facteurs influençant la résistance - **Longueur** du système (l) : constante - **Viscosité** de la substance (n) : air : viscosité +- constante - **Rayon** des tuyaux du système (r) : influence bcp la résistance (r ↘, R ↗) Loi de poiseuille : [Variation du rayon] par : **Obstruction** **mécanique** (voies aériennes S) : résistance passage de l'air à l'inspi - Pathologies (rhinite) - Apnée obstructive du sommeil : rétrécissement pharyngé - Ronflement **Bronchoconstriction** ou **bronchodilatation** (voies aériennes I) : résistance passage de l'air à l'expi - Troubles ventilatoires obstructifs (asthme, tabac, BPCO...) - Bronchoconstriction (↘ diamètre) : - SN parasympathique - Facteurs chimiques locaux (histamine) - Bronchodilatation (↗ diamètre) : - SN sympathique - Facteurs chimiques (adrénaline, médicaments bronchodilatateurs) Actions neurotransmetteurs sur muscles lisses des bronchioles : - SN sympathique : noradrénaline (NA), adrénaline (A) bronchodilatation - SN parasympathique : acétylcholine bronchoconstriction Médicaments bronchodilatateurs : - Sympathicomimétiques (Berotec, Bricanyl, Ventolin...) action sympathique - Parasympathicolytiques ou anticholinergiques (Atrovent, Oxivent...) \>\< action parasympathique - Combivent, Duovent inhibition parasympathique, stimulation sympathique #### Répartition RVA Résistance des voies aériennes : 90% RVA : nez, trachée et bronches (pathologies) Structures faites de cartilage et d'os : diamètre et résistance à l'écoulement constants Mais accumulation de mucus peut ↗ considérablement la résistance Voies aériennes avec diamètre \< 2 mm : 10% de la RVA Diminution du calibre compensée par : - Grande surface de section totale - Faible débit aérien #### Relation débit-volume Débit = pression / résistance  Débit et résistance : inversement proportionnels - - - ### Spirométrie = Examen pour voir quantités d'air passant dans les poumons FR : fréquence respi VRI : volume de réserve inspiratoire (inspi max) VRE : volume de réserve expiratoire (expi max) CV = CVF VR : volume résiduel (air qui reste dans les poumons après une expi max) CRF : capacité résiduelle fonctionnelle CP = CPT Capacité vitale (CV) : VC + VRI + VRE Capacité pulmonaire totale (CPT) = CV + VR CVL : capacité vitale lente #### Volumes et capacités pulmonaires  Emphysème : VR ↗ CV ↘ #### Relation débit/volume Courbe débit-volume : variations de débits à différents volumes pulmonaires pdt l'inspi et l'expi  VEMS : volume expiratoire maximal en 1 sec Interprétation résultats : - Valeur prédite : résultats normaux (selon, âge, taille, poids) - ### Débit pulmonaire et débit alvéolaire  Ema = espace mort anatomique : espace où il n'y a pas d'échanges respiratoires (zone conductrice) - Certaine qtité d'air présente dans ces zones mais ne participent pas aux échanges Si VC = 150 ml : débit alvéolaire = 0 Respiration rapide et superficielle est -- efficace (hypoventilation alvéolaire) ((200-150).30) qu'une Respiration lente et profonde ((600-150).10) Diffusion alvéolo-capillaire ---------------------------- - Rappels - Mécanisme de diffusion des gaz - Facteurs influençant la diffusion alvéolo-capillaire - Rapport ventilation -- perfusion ### Rappels #### Loi de Dalton P totale = somme des P partielles (des gaz du mélange) Pression atmosphérique : (mer = 760mmHg) #### Dissolution d'un gaz dans un liquide Si différence de pression : gaz se déplace Gaz va vers zone de + basse pression (ex : eau gazeuse gaz va dans l'air) Si P O2 + élevée dans l'air : rentre dans l'eau Dissolution d'un liquide dépend de : - Sa **pression** (la différence de concentration entre les 2 milieux) - Sa **solubilité** dans le liquide (à même P, si solubilité + petite gaz rentre peu dans l'eau) - Sa température Pression : différence de concentration en gaz entre les 2 milieux Solubilité : 2 gaz à même P, CO2 + soluble que l'O2 - O2 : molécules vont dans l'eau jusqu'à ce que la pression soit le même entre l'air et l'eau besoin de -- de molécules pour arriver à pression = - CO2 : meilleure solubilité donc + de molécules dans l'eau pour une pression = ### Diffusion aux alvéoles Diffusion de fait selon le **gradient de pression** Alvéoles : - O2 rentre dans capillaires sanguins car P + basse en O2 (air liquide) - CO2 sort des capillaires car P + haute dans capillaires que dans air (liquide air) On considère que P~O2~ et P~CO2~ alvéolaires sont stables (car air alvéolaire continuellement renouvelé par ventilation) Diffusion des gaz se fait jusqu'à **l'équilibre** PO2 alvéolaire \> PO2 capillaire (diffusion) PO2 air : 160 mmHg (21% de Patm) **PO2 alvéolaire** : action de la vapeur d'eau ! Diminue la PO2 - PO2 alvéolaire = FiO~2~. (P~atm~ -- P~vapeur\ d'eau~) -- P~CO2~ - = 0,21. (760 -- 47) -- 40 = **110** mmHg **PO2 capillaire** = **100** mmHg car 2-3% de shunt anatomique Shunt : partie de sang qui passe dans réseau artériel sans avoir été rechargé en oxygène - Partie qui oxygène les bronches par artères bronchiques sans se charger en O2 puis revient par veines pulmonaires - Partie qui passe par circulation coronarienne puis revient dans l'aorte sans avoir été oxygéné ### Facteurs influençant la diffusion alvéolo-capillaire - **Gradient de pression** alvéolo-capillaire différence de concentration - Caractéristiques de la membrane alvéolo-capillaire (constante) - Epaisseur - Surface totale d'échange - Distance de diffusion #### Différentes situations pathologiques  Œdème pulmonaire interstitiel : ex : défaillance cardiaque sang s'accumule en amont du ventricule gauche P hydrostatique augmente eau sort des capillaires entre alvéoles et capillaires diffusion diminuée Si aggravation : alvéoles noyées #### Insuffisance respiratoire chronique Etat pathologique où le système respiratoire ne parvient pas à assurer une oxygénation suffisante du sang ni une évacuation suffisante du gaz carbonique. Problème au niveau de la 1^e^ et/ou 2^e^ étape de la fonction respiratoire : - 1^ère^ étape : ventilation - 2^ème^ étape : diffusion alvéolaire Ex : emphysème, fibrose... Hypoxémie : qtité trop basse d'O2 dans le sang PO2 artérielle \< 100 mmHg Hypercapnie : trop de CO2 dans le sang PCO2 \> 40 mmHg ### Rapport ventilation -- perfusion Ventilation : qtité d'air arrivant aux poumons Perfusion : passage des gaz alvéolo-capillaire **VA / Q = 1** - Problèmes : - Territoire peu ou pas ventilé : VA/Q tend vers 0 - Perfusion diminuée ou absente : VA/Q tend vers ∞ #### Applications Embolie pulmonaire : Obstruction des vaisseaux perfusés dans les poumons VA/Q tend vers ∞ Pneumonie : alvéoles encombrées, augmentation distance de diffusion : diminution de la diffusion PpCO2 alvéoles \> à celle des capillaires : CO2 rentre dans sang et n'en sort plus hypercapnie Transport sanguin ----------------- ### Transport oxygène Oxygène sous 2 formes : - 98% de l'O~2~ se lie à **l'hémoglobine** (HbO~2~) : 197 ml d'O2/l de sang - 2% de l'O~2~ est dissous en solution : 3 ml d'O~2~/l de sang : car solubilité de l'O2 faible Hémoglobine : protéine contenue dans les globules rouges Si pas d'hémoglobine très peu d'O2 dans le sang (3ml/l) 15 ml d'oxygène dissous atteindraient les tissus systémiques Au repos les tissus ont besoin de +- 250 ml d'O2 Pour avoir même PO2 : peu de molécules d'O2 dans le sang #### Loi d'action de masse **Hb + O~2~ ↔ HbO~2~** (oxyhémoglobine : Hb saturée en O2) Dépend de : - PO~2~ dans le plasma : (qtité d'O~2~ disponible dans le plasma) - Composition de l'air inspiré (qtité dans l'air) - Importance de la ventilation - Efficacité des échanges gazeux (diffusion + perfusion) - Nbre de sites potentiels de liaisons dans les GR (sites de liaisons pas saturés en O2) - Nbre de molécules d'hémoglobines dans le GR (+ Hb + d'O2) Le Chatelet : + on a de Hb et de O2 + la réaction va se déplacer vers la droite (réaction directe favorisée) \[En altitude : Patm + basse mais tjrs 21% d'oxygène dans l'air PO2 dans l'air + basse\] #### #### Courbe de dissociation / saturation de l'Hb Poumons : 98% des Hb sont saturés en O2, PO2 = 100 mmHg Artères pulmonaires et veines systémiques : 75% saturation en Hb, PO2 = 40 mmHg (reste un peu d'oxygène dans le sang) - Capillaires tissulaires : O2 se dissocie de l'Hb courbe se déplace vers la gauche et vers le bas (saturation et PO2 ↘) - Capillaires pulmonaires : Hb se sature en O2 courbe se déplace vers la droite et vers le haut (saturation et PO2 ↗) #### Facteurs dont dépend la saturation de l'Hb  \[2,3DPG\]~GR~ : 2,3-disphoglycérate (molécule dans GR) : ↘ affinité Hb pour O2 Translation de la courbe vers la **droite** lié à : - - - - - - - Translation de la courbe vers la **gauche** lié à : - - - - - - - #### Contenu artériel total en O~2~ ### Transport CO~2~ - CO~2~ **dissous** dans plasma : 7-10% - CO~2~ lié sur **hémoglobine** 20-30% : - CO~2~ sous forme **d'acide carbonique **60-70% : Effet sur pH sanguin : ↗CO~2~ ↘ pH sanguin (+ acide) Tissus : CO~2~ + H~2~O H~2~CO~3~ H^+^ + HCO~3~^-^ Capillaires pulmonaires : H^+^ + HCO~3~^-^ H~2~CO~3~ CO~2~ + H~2~O CO~2~ dans atmosphère Diffusion tissulaire -------------------- diffusion gaz 001.jpg Déplacement des gaz en fonction des Pp Les PO~2~ et PCO~2~ tissulaires sont stables → métabolisme cellulaire La diffusion des gaz se fait jusqu'à l'équilibre (qtité de molécules s'équilibre entre tissus et sang) Régulation de la ventilation ============================ Respiration : processus **rythmique**, se fait nrmlt sans pensée consciente Muscles respiratoires : incapables de se contracter spontanément (≠ muscle cardiaque) - Intervention de neurones somatiques moteurs contrôlés par SN [Générateur central du rythme respiratoire] : neurones disposés en réseau au niveau du **pont** et du **bulbe** **rachidien** du **tronc cérébral** Centre de régulation -------------------- Bulbe rachidien : contrôle inspiration et expiration (groupes respiratoires dorsal et ventral) Pont : régule ventilation (groupes respiratoires dorsal et ventral) GRD (= centre inspiratoire) : neurones innervant muscles inspiratoires GRV (= centre expiratoire) : neurones innervant muscles expiratoires + muscles des voies aériennes S (pour qu'elles soient bien ouvertes) Pont : neurones adoucissent transition entre inspiration et expiration Si lésion du pont, bulbe rachidien arrive à maintenir la respi ### Les centres respiratoires #### Groupe respiratoire dorsal (GRD) Activité rythmique spontanée établit FR de repos - Neurones inspiratoires vont ↗ la fréquence des PA (pdt 2s) pour que muscles inspiratoires se contractent (diaphragme + muscles accessoires) - Qd inspiration finie : neurones arrêtent de stimuler les muscles se relâchent #### Groupe respiratoire ventral (GRV) Stimulé par GRD quand ventilation augmente (activité physique, stress...) de base participe pas ou peu à la respi Neurones vont stimuler : - Muscles expiratoires (abdos et intercostaux externes) - Certains muscles inspiratoires pour des inspis + amples (exercice physique) - Muscles du larynx, pharynx et de la langue maintenir les voies aériennes supérieures ouvertes pdt la respi Stimuli ------- Facteurs influençant l'activité des centres respiratoires : - Facteurs chimiques du sang - Mécaniques - Nerveux - Pathologiques ### Facteurs chimiques Variations de : - **PpCO~2~** ↗ (qtité de CO2 dans le sang) stimulant le + puissant de la ventilation - \[H^+^\] (acidité du sang) - PpO~2~ (qtité d'O2 dans le sang) #### Récepteurs **Chémorécepteurs** : - Périphériques : près de l'aorte et des carotides, sensibles aux variations de : PpCO~2~, \[H^+^\] et PpO~2~ - Centraux (bulbe rachidien), sensibles aux variations : PpCO~2~ et surtout \[H^+^\] (au niveau du liquide céphalo-rachidien) changement du pH Mécanisme chémorécepteurs périphériques et centraux :  Effet ↗ PCO~2~ artérielle sur la ventilation :  #### Variations de PpCO~2~ - \[CO~2~a\] augmentée = **hypercapnie** - Causes : tout ce qui empêche l'évacuation de CO~2~ - Si l'hypercapnie dure \> 1-2 jours, HCO~3~^-^ diffuse dans le liquide céphalo-rachidien, pour compenser ↘ pH : reins captent ions HCO~3~^-^ diminution de la stimulation des chémorécepteurs centraux (car pH LCR sera redevenu nrml) - \[CO~2~a\] diminuée = **hypocapnie** - Seule cause : hyperventilation (évacue trop de CO~2~) ↗ PpCO~2~ : provoque une sensation angoissante de manque d'air on ventile + pour évacuer le CO~2~ #### Variations de \[H+\] Effet de l'↗ d'acidité du sang artériel (= baisse pH) sur la ventilation [Variations du pH sanguin par la ventilation] : Causes excès de H+ dans le sang artériel : - PpCO~2~ ↗ - Accumulation de produits acides liés au métabolisme - Intoxication par produits acides Mécanisme d'élimination pulmonaire de l'H+ :  #### Variations de PpO~2~ Effet ↘ PpO~2~ artérielle sur la ventilation PO~2~a \< 60 mmHg = **hypoxémie** BPCO : hypercapnie permanente (chémorécepteurs centraux ne sont plus stimulés) + hypoxémie Si on administre de l'O~2~ [pur] risque d'arrêt respiratoire ! Car slmt chémorécepteurs périphériques actifs (sensibles aux variations d'O~2~) si on donne bcp d'O~2~  chémorécepteurs plus stimulés car grande qtité d'O~2~ arrêt de la ventilation Si PO~2~ \< 60 mmHg  ↗ ventilation Effet PpCO~2~ agit sur la ventilation avant l'effet de la PpO~2~ ↘ PpO~2~ entraine une perte de conscience (avec signal d'alarme ou non) : - Personne ne sent rien, pas envie de ventiler + - Ex : CO : se lie à l'Hb en remplaçant l'O~2~ ↘O~2~ sans s'en rendre compte perte de connaissance #### Résumé  ### Facteurs mécaniques - Mécanorécepteurs Récepteurs sensibles à l'**étirement** (plèvre, bronches, bronchioles) Réagissent si volume courant \> 1,5l centre de régulation vont stopper l'inspi pour protéger les poumons Interruption phase inspiratoire : protection contre distension pulmonaire excessive (réflexe de Hering-Breuer) : + protection pas vrmt régulation ### Facteurs nerveux Stimulation des centre respiratoires par **l'hypothalamus** (émotions : stress, douleur...) peut moduler la ventilation \[Effets des récepteurs somesthésiques sur les centres respiratoires : - Propriocepteurs (mobilisation) - Thermorécepteurs (froid)\] **Contrôle volontaire** : on peut décider de respirer plus ou -- vite ou de faire de l'apnée mais limites, centre de régulation vont reprendre le contrôle si limites atteintes Danger des apnées volontaires précédées d'une hyperventilation syncope hypoxique de l'apnée sportive Avec hyperventilation : PpO~2~ diminue à la valeur critique avant PpCO~2~ mais PpO~2~ basse + dangereuse et comme seuil critique PpCO~2~ pas encore atteint : pas envie de respirer ### Facteurs pathologiques - Lésion cérébrale bulbaire ou avec répercussion bulbaire - Intoxications : barbituriques, alcool, opiacés inhibent centre de contrôle de la respiration -  Régulation de l'équilibre acido-basique par la ventilation ========================================================== Quand la ventilation ↗ davantage de CO~2~ est évacué vers l'atmosphère ( réaction se déplace vers la droite) concentration en H+ ↘ pH ↗ (inversement)  - La ventilation permet d'ajuster le pH - ↗ de la ventilation ↗ du pH - ↘ de la ventilation ↘ du pH - Toute anomalie du pH d'origine **métabolique** entraîne une réponse ventilatoire - **Acidose** métabolique ↗ de la ventilation - **Alcalose** métabolique ↘ de la ventilation - Toute anomalie (durable) de la ventilation entraîne une perturbation du pH - Hypoventilation acidose respiratoire - Hyperventilation alcalose respiratoire ### Exercice Problème : - Acidose - Origine : respiratoire car ions bicarbonate normal mais trop de CO2 - Hypoventilation Ce qu'il s'est passé : - pH revenu à la normale, légère acidose - Paramètres respiratoires tjrs pas de bon -