CM 3 - La fonction respiratoire PDF

UE 2.2 S1 – Cycles de la vie et grandes fonctions La fonction respiratoire Partie 1 - Anatomie I – L’appareil respiratoire L’appareil respiratoire comprend 3 parties : - Les voies aeriennes supérieures : fosses nasales la cavité buccale pharynx larynx basses : a partir des cordes vocales : tra...

UE 2.2 S1 – Cycles de la vie et grandes fonctions La fonction respiratoire Partie 1 - Anatomie I – L’appareil respiratoire L’appareil respiratoire comprend 3 parties : - Les voies aeriennes supérieures : fosses nasales la cavité buccale pharynx larynx basses : a partir des cordes vocales : trachée bronches alvéoles pulmonaires – Les poumons – Les organes de la mecanique respiratoire II- Le trajet de l’air • Pour arriver jusqu’aux poumons l’air doit suivre le chemin tracé par les voies respiratoires c'est-a-dire : - la bouche / les fosses nasales - le pharynx - le larynx - la trachée - les bronches et les bronchioles (échauffent humidieent et eltrent l’airf - les poumons III- Les voies aeriennes superieures 1) Les fosses nasales Les narines forment l’entrée des fosses nasales. • L’oriece antérieur des narines est garni de petits poils qui assurent un role de eltre protecteur contre la poussiere de l’air inspiré. • Les cavités nasales droites et gauches sont paralleles et séparées par la cloison nasale cloison osseuse et cartilagineuse • Les différentes parois des cavités nasales sont tapissées par la muqueuse pituitaire celle-ci comprend 2 parties : - A la partie superieure : la muqueuse olfactive qui contient les cellules d’origine du nerf olfactif - A la partie inferieure : la muqueuse respiratoire richement vascularisee avec des cellules a mucus et des cils vi bratiles. Son role est de réchauffer humidieer dé barrasser de ses impuretés l’air qui y circule. L’oriece postérieur des fosses nasales dé bouche dans le pharynx est porte le nom de choane 2) Le pharynx • C’est un carrefour aero-digestif, servant au passage des aliments et a celui de l’air. Il fait communiquer la bouche et l’œsophage d’une part et les fosses nasales et le larynx d’autre part. • Le pharynx comprend 3 etages: - etage superieur ou rhino pharynx ou s’ouvrent les choanes (Oriece postérieur des fosses nasales faisant communiquer le nez et la gorgef ainsi que la trompe d’Eustache (communication avec l’oreille moyennef – etage moyen ou buccal ou s’ouvre la cavité buccale – etage inferieur communiquant avec l’œsophage et présentant l’oriece supérieur du larynx 3) Le larynx • C’est un tube creux situé entre le pharynx et la trachee. • La lumiere laryngée présente 2 saillies en vue de la phonation : - les cordes vocales supérieures - les cordes vocales inférieures Le larynx est formé par un squelette ostéo-cartilagineux qui comprend : - en haut: l’oshyoïde - des cartilages épais et résistants : cartilage thyroïde cartilage cricoïde cartilage aytenoïde cartilage epiglottique situé en arriere du cartilage thyroïde et formant le couvercle du larynx • Ces différents éléments sont unis entre eux et aux organes voisins par : – des ligaments dont deux particulierement importants soulevent de chaque coté la muqueuse du larynx vers l’intérieur formant ainsi les saillies des cordes vocales supérieures et des cordes vocales inférieurs. –Des muscles qui ont trois actions : • Mettre en tension les cordes vocales • dilater la glotte (oriece compris entre les cordes vocales inférieuresf • etre constricteurs de la glotte - La cavité du larynx est tapissée par la muqueuse laryngee cette cavité comprend : – un orifice superieur communiquant avec le pharynx et fermé par l’epiglotte au moment de la déglutition – un etage superieur compris entre l’epiglotte et les cordes vocales superieure – un etage moyen compris entre les cordes vocales superieures et inferieures • L’innervation motrice des muscles du larynx est assurée par le nerf recurrent, branche du pneumogastrique. IV- Les voies aeriennes basses 1) La trachee La trachée est un conduit fibrino-cartilagineux qui fait suite au larynx et donne naissance aux bronches. Elle a la forme d’un tuyau elastique aplati dans son quart postérieur de : - 12 mm de diametre – 12 a 15 cm de longueur • La trachée traverse la partie basse du cou puis la partie haute du thorax et se bifurque a la hauteur de la 4 eme vertebre dorsal pour donner les 2 bronches principales : bronches souche droite et gauche • La trachée est en rapport avec : –l’œsophage en arriere –les arteres carotides primitives et les veines jugulaires internes latéralement –le corps thyroïde au niveau du cou et la crosse aortique dans le thorax en avant • La trachée est formée par la superposition de 16 a 20 anneaux Ces derniers sont : - cartilagineux et en forme de fer a cheval ouvert sur l’arriere - en tissu conjonctif et musculaire et plat sur la face postérieure. Ce tissu est souple et permet le passage des aliments dans l’œsophage qui est situé derriere la trachee. - La trachee est recouverte par une muqueuse contenant des cellules a mucus pour « engluer » les poussieres et des cils vi bratiles. 2) Les bronches • Chaque bronche (droite et gauchef se dirige vers le poumon correspondant et y pénetre au niveau du hile. Les bronches pénetrent dans les poumons accompagnées par les arteres et les veines pulmonaires et l’ensem ble constituent les pedicules pulmonaires1 La structure des bronches est identique a celle de la trachée mais l’arc cartilagineux est remplacé par une armature cartilagineuse formée d’ilots cartilagineux reliés par des e bres musculaires lisses. La muqueuse bronchique possede un epithelium a cils - De chaque bronche principale partent de nom breuses bronches plus petites et les tu bes bronchiques les plus petits s’appellent bronchioles. - Chaque bronchiole se termine par un sac irrégulier formé d’un certain nom bre de poches d’air appelées alveoles. • Les alveoles sont entourées par de nom breux capillaires dont les parois sont le siege des echanges gazeux1 Il y a 300 millions a 00 millions d’alvéoles par individu étalées sur une surface plane de 80 a 100m2. • La paroi des bronches contient des e bres musculaires qui dépendent du systeme nerveux végétatif. - Le systeme nerveux sympathique est broncho-dilatateur. - Le systeme nerveux parasympathique est broncho-constricteur. 3) Les poumons - Chaque poumon siege dans l’hemithorax correspondant (droit et gauchef. - Entre les deux poumons se trouve le mediastin région contenant le cœur, les gros vaisseaux, l’œsophage et dans sa partie supérieure la trachee. - Chaque poumon est divisé en lobes. Le poumon droit comporte 3 lo bes séparés par 2 scissures et pese environ 700g. Le poumon gauche comporte 2 lo bes et pese environ 600g. af Structure des poumons Leur surface est lisse brillante et rosée chez le sujet jeune. Leur consistance est spongieuse, elastique1 Chaque poumon est formé par la juxtaposition d’un tres grand nom bre de lobules pulmonaires. Chaque lo bule recoit une bronchiole une artériole pulmonaire et donne naissance a des veinules pulmonaires. b) Constitution des lobules – La bronchiole se ramiee a l’intérieur du lo bule en un grand nom bre de branches et les divisions ultimes forment : les bronchioles terminales –Chaque bronchiole terminale aboutit à un petit sac dont la paroi est très mince : l’acinus – La paroi des acinis est bosselée, chaque bosselure constitue une alveole pulmonaire – La paroi des alvéoles pulmonaires est constituée par une seule couche de cellules : *la face interne de ces cellules est en contact avec l’air amené par les bronchioles. La paroi de ces alveoles en contact avec l’air est revetue d’un film liquidien très mince : le surfactant pulmonaire1 Le surfactant s’oppose au collapsus des alvéoles. c) Le surfactant pulmonaire Ce film liquidien est secrété par les cellules alvéolaires, et contient un composé phospho-lipido-protéique spécial Son rôle : empecher une trop importante rétraction des alvéoles lors de l’expiration et, en diminuant les phénomènes de tension superficielle, de faciliter les echanges gazeux1 d) Vascularisation des poumons Chaque poumon recoit une double irrigation sanguine : la circulation nutritive et la circulation fonctionnelle indépendante l’une de l’autre. La circulation nutritive Elle est assurée par le systeme des vaisseaux bronchiques : – Les arteres bronchiques qui naissent de l’aorte – Les veines bronchiques La circulation fonctionnelle Elle est assurée par les vaisseaux pulmonaires : - L’artère pulmonaire qui pénètre le poumon au niveau du hile (seules arteres de l’organisme contenant du sang non artérialiséf - Les veines pulmonaires (seules veines de l’organisme contenant du sang artérialisé) V- Les organes de la mecanique respiratoire 1) La cage thoracique Elle est constituée par : - Le squelette osseux: • en avant : le sternum • en arriere : les vertebres dorsales (qui sont réunies par les cotes protégées en arriere par les omoplatesf. - La couverture musculaire et les muscles inter-costaux dont l’intégrité est indispensa ble au fonctionnement harmonieux de l’appareil respiratoire. 2) Le diaphragme C’est un muscle frontiere entre le thorax et la cavite abdominale C’est le muscle fondamental de l’inspiration innervé par muscle phrénique Ce n’est pas une cavité rigide. Elle subit des déformations à chaque mouvement respiratoire, sous l’action des différents muscles. 3) La plevre Les poumons sont protégés par une dou ble enveloppe tres ene appelée plevre. • Il y a deux plevres chacune enveloppe un poumon. • C’est une dou ble mem brane séreuse composée : – d’un feuillet visceral appliqué contre le poumon – d’un feuillet parietal tapissant la paroi thoracique. * Ces 2 feuillets réalisent une cavité virtuelle autour de chacun des deux poumons. Dans cette cavité règne une pression negative (par rapport à la pression atmosphérique). - Elle a pour role de proteger le poumon de tout frottement contre les côtes, chaque fois que nous inspirons ou expirons. Il y a à l’intérieur de cette double enveloppe, le liquide pleural qui lorsqu’il est infecté entraane une pleuresie. - Entre les deux feuillets se trouve un liquide légèrement visqueux : le liquide pleural. Partie 2 – La mécanique respiratoire I – Les mouvements respiratoires Si l’air qui se trouve a l’intérieur des poumons ne se renouvelait pas continuellement l’oxygene qui maintient les cellules en vie s’épuiserait tres rapidement. - Pour permettre ce renouvellement les poumons se gonflent et se degonflent sans s’arreter - Ce sont les mouvements respiratoires qui permettent le renouvellement de l’air des 2 poumons La fréquence respiratoire est de 16 mouvements respiratoires /minute chez l’adulte La fréquence respiratoire est de 25 mouvements respiratoires/minute chez l’enfant La ventilation comprend 2 temps : 1) L’inspiration (entrée de l’air dans les voies aériennesf : phénomene actif qui conduit l’air de la bouche et du nez jusqu’aux alveoles grâce a la contraction des muscles respiratoires et principalement du diaphragme. Le diaphragme refoule la masse abdominale vers le bas et augmente le diametre transversal du thorax Les muscles intercostaux (11 paires de muscles intercostaux occupant les espaces entre les 12 paires de cotesf et pectoraux n’interviennent que lors de l’inspiration forcée. 2) L’expiration (sortie de l’airf : un phénomene passif (l’élasticité pulmonaire est sufsante pour chasser l’airf qui permet au poumon de retrouver sa position de repos Les muscles expiratoires n’entrent en jeu que pour l’expiration forcée ou pour la toux La contraction des muscles expiratoires réduit la capacité thoracique en projetant le contenu abdominal contre le diaphragme et en abaissant les cotes II- La regulation des mouvements respiratoires Le mécanisme est automatique indépendant de la volonté : c’est un acte reflexe Il est sous la dependance de 2 systemes : - Un systeme de regulation nerveuse - Un systeme de regulation chimique Le systeme de regulation nerveuse comprend : - Les centres respiratoires situés dans le cerveau au niveau du tronc céré bral dans le bulbe rachidien1 - Les nerfs moteurs des muscles respiratoires Le bulbe rachidien envoie l’ordre de respirer aux muscles respiratoires grâce a des influx nerveux transmis par la moelle epiniere et les nerfs peripheriques D’autres nerfs qui agissent sur le cali bre des bronches (sympathique et parasympathiquef : - Le systeme nerveux sympathique est broncho-dilatateur - Le systeme nerveux parasympathique est broncho-constricteur Le systeme de regulation chimique : - Il est sensi ble au taux de CO2 sanguin qui agit sur les centres respiratoires céré braux - Ce sont les chemorecepteurs Les chemorecepteurs sont des recepteurs centraux et peripheriques qui détectent les modiecations de la pression partielle d’oxygene et du dioxyde de carbone dans le sang. - Les chemorecepteurs centraux : ils sont situés sur la surface du bulbe baignés par le liquide cerebrospinal. Quand la PCO2 arterielle s’eleve (hypercapnief les chémorécepteurs centraux répondent en stimulant le centre respiratoire = augmentation de la ventilation pulmonaire et diminution de la PCO2 arterielle (une hyperventilation favorise l’élimination de gaz car boniquef - Les chemorecepteurs peripheriques : quand la PCO2 arterielle augmente ils sont transportés au bul be par les nerfs glossopharyngiens. Ils stimulent le centre respiratoire1 La frequence et l’amplitude des mouvements respiratoires sont alors accrues LA RESPIRATION NORMALE Il existe un volume residuel d’air dans les poumons de 1,5litre A chaque inspiration il pénetre 015 L d’air dans les poumons : c’est le volume courant (VC) A chaque expiration il y a un relâchement passif des muscles et il ressort 015 L d’air des poumons LA RESPIRATION FORCEE Elle est exécutée sous l’action de la volonté En inspiration forcée nous pouvons faire entrer en plus 115 L d’ air dans les poumons il s’agit d’air complémentaire. C’est le volume de reserve inspiratoire (VRI) Lors de l’ expiration forcée il ressort 1.5 L d’air. C’est le volume de reserve expiratoire (VRE) Lors d’inspirations et d’expirations forcées nous brassons au maximum 315 L d’air de sorte qu’il reste toujours 115 L d’air de réserve (volume résiduelf Étude des volumes et spirometrie Les variations de volume sont mesurées par spirométrie La capacité pulmonaire totale (CPT) = volumes mobilisables + non mobilisables La capacité vitale (CVf correspond a la somme VC + VRI + VRE = 315 L VC+VR =CPT soit 5 litres d’air Partie 3 – Les échanges gazeux L’appareil respiratoire joue avec l’appareil circulatoire un role indissocia ble dans l’apport aux cellules de l’oxygene qui leur est necessaire1 C’est dans la cellule que va parvenir l’oxygene qui sera utilisé et d’ou sera extrait le gaz car bonique. Les échanges gazeux entre le milieu extérieur et les cellules nécessitent une série d’étapes qui sont : 1f Les échanges entre l’air am biant et l’air alvéolaire 2f Les échanges entre l’air alvéolaire et le sang 3f Le transport des gaz dans le sang f Les échanges entre le sang et les tissus I – Les echanges entre l’air ambiant et l’air alveolaire C’est dans l’espace alveolaire que s’efectuent la rencontre, le mixage de 2 phenomenes opposes : Apport d’air atmosphérique humidieé Apport de gaz déchet du méta bolisme L’air expiré est un mélange entre l’air inspire et l’air alveolaire. Air expire= plus d’O2 et moins de CO2 que l’air alveolaire 1) La difusion des gaz Des échanges de gaz se produisent quand il existe une diference de pression partielle a travers des mem branes semi perméa bles. Les gaz se déplacent par diffusion de la concentration la plus élevée a celle la plus basse jusqu’a ce qu’un équili bre soit éta bli 2) Hematose Ce sont les echanges qui s’effectuent entre le sang appauvrit en O2 et enrichit en CO2 transporté par l’artere pulmonaire et l’air alveolaire au niveau de l’alvéole pulmonaire II- Les echanges entre l’air alveolaire et le sang - Au moment de l’inspiration l’air inspiré chargé en O2 arrive dans les bronchioles terminales des poumons et gonfle les alveoles pulmonaires1 - L’O2 contenu dans cet air alvéolaire va franchir la membrane de l’alveole pulmonaire, puis la membrane du capillaire, amenant le sang veineux colle contre l’alveole - L’O2 va se exer sur l’hemoglobine des glo bules rouges pour donner l’oxyhemoglobine et transformer progressivement le sang veineux en sang artériel contenu dans les capillaires veineux pulmonaires - En meme temps le CO2 transporté par l’hemoglobine des glo bules rouges sous le nom de carbhemoglobine dans le sang veineux sera chassé par l’arrivée de l’O2 et lui cédera la place - Le CO2 franchira la membrane capillaire arteriel pulmonaire, puis la membrane de l’alveole pulmonaire pour se retrouver libere dans l’alveole pulmonaire - L’air alvéolaire aura perdu son O2 et sera chargé en CO2 - L’air alvéolaire est renouvelé par l’expiration qui chasse l’air vicié vers les bronches donc vers l’extérieur de l’organisme - A la en de ce dou ble échange entre les alvéoles pulmonaires et les capillaires artériels et veineux le sang sera passé de l’état veineux riche en CO2 a l’état artériel riche en O2. - L’artere transporte du sang oxygene rouge - La veine transporte du sang charge de CO2 et des dechets III – Les echanges entre le sang et les tissus Le sang oxygene va irriguer l’ensemble des cellules de l’organisme afin de leur apporter de l’O2 - L’O2 est transporté par l’hémoglo bine des glo bules rouges et voyage sous forme d’oxyhemoglobine - L’O2 va ensuite quitter l’hémoglo bine qui le transporte pour se dissoudre dans le plasma aen de pouvoir pénétrer dans les cellules en traversant la mem brane c’est la difusion - Le travail cellulaire va produire du CO2 - Le CO2 est rejeté par les cellules dans le sang veineux - Le CO2 se dissout dans le plasma puis se exe sur l’hémoglo bine des glo bules rouges devient la carbhemoglobine - C’est sous cette forme qu’il est transporté vers les alvéoles pulmonaires chassé par l’O2 éliminé dans l’air - Ce mécanisme au niveau de la cellule s’appelle la respiration cellulaire ATTENTION - Le sang veineux est un sang riche en CO2 et pauvre en O2 - Le sang veineux est transporté par les arteres pulmonaires pour le trajet : cœur droit-poumon - Le sang veineux est transporté par les veines pour le trajet des cellules de l’organisme vers le cœur droit - Le sang artériel est un sang riche en O2 et pauvre en CO2 Il est transporté par les veines pulmonaires pour le trajet des poumons vers le cœur gauche et par des arteres pour le trajet cœur gauche vers les cellules de l’organisme IV- L’artere pulmonaire - L’artere pulmonaire quitte le ventricule droit et se divise en 2 branches. - Chaque branche penetre dans un poumon au niveau du hile - Elle amene au poumon un sang riche en CO2 et pauvre en O2 = un sang veineux qui vient du cœur droit - L’artere pulmonaire se ramiee de plus en plus jusqu’a ce qu’elle devienne un reseau de capillaires dont l’épaisseur de la mem brane est constituée d’une seule couche de cellules. Ces capillaires enveloppent les alvéoles pulmonaires. V- Les 4 veines pulmonaires Ces capillaires se réunissent progressivement et forment des vaisseaux de plus en plus gros jusqu’a former les veines pulmonaires → 2 veines pulmonaires quittent chaque poumon par le hile Les 4 veines pulmonaires ramenent au cœur gauche dans l’oreillette gauche du sang arteriel riche en O2 pauvre en CO2 Partie 4 – Equilibre acide base I- Le PH « Potentiel hydrogene » - C’est le marqueur de l’équili bre acido basique - Solution acide : PH : 0 a 7 - Solution neutre : PH : 7 - Solution basique ou solution alcaline : PH : 7 a 1 Le PH du corps humain est normalement compris entre 7138 et 7142 → Si le PH est inferieur a 7.38 le patient est en acidose → Si le PH est superieur a 7. 2 le patient est en alcalose Toute variation du PH du patient : - indique un dysfonctionnement respiratoire ou metabolique - Est potentiellement grave et peut entrainer des dysfonctionnements d’organes PH < a 7 = mort par e brillation cardiaque (trou bles du rythmef PH > a 7 8 = mort par diminution de la calcémie et tétanisation des muscles respiratoires II- Le systeme tampon - Un acide est une su bstance qui peut li bérer des ions hydrogene (H+f - Une base est une su bstance qui peut capter des ions hydrogene - Le corps humain maintient son PH entre 7138 et 7142 grace a un systeme tampon - Un systeme tampon empeche ou limite la variation de PH d’une solution Le systeme tampon le plus important est : HCO3 + H = CO2 + H2O - Les ions H+ recus par l’organisme (alimentation ou produits du méta bolismef sont tamponnés par le bicarbonate (HCO3f qui les capte pour eviter l’acidose - Des molécules de CO2 et H20 sont alors formées et peuvent etre éliminées au niveau rénal et pulmonaire Partie 5 – Interactions et interdépendances du système respiratoire avec les autres fonctions I- Fonction respiratoire et fonction cardiovasculaire Les fonctions cardiaques et pulmonaire sont etroitement lieess L’efcacité de la fonction respiratoire dépend de la fonction circulatoire et inversement Lorsque les échanges gazeux ne sont plus réalisés efcacement le sang qui arrive au cœur est moins bien oxygéné Le muscle cardiaque oxygéné par les coronaires sera alors inapte a son fonctionnement dont dépend l’oxygénation de l’ensem ble de l’organisme • Lorsque le cœur présente une fonction diminuée l’éjection vers la petite circulation est moins efcace avec pour conséquence une diminution des échanges gazeux • La fonction respiratoire ne sera plus aussi efcace II- Fonction respiratoire et fonction neurologique • Le systeme respiratoire est sous le controle du systeme nerveux central notamment le bul be rachidien qui recoit des informations qui vont modieer le rythme respiratoire • Donc une atteinte neurologique de cette zone peut provoquer un arret respiratoire III- Fonction respiratoire et fonction urinaire • C’est en association avec le rein que le poumon régule le PH sanguin • Ensem ble ils maintiennent l’équili bre acido basique de l’organisme IV- Fonction respiratoire et fonction digestive • Le muscle principal de la respiration est le diaphragme (muscle séparant le thorax de l’a bdomenf • Des dysfonctionnements digestifs peuvent altérer la mécanique de la respiration par difculté de compression de l’a bdomen V- Fonction respiratoire et fonction locomotrice • Pour se mo biliser et pratiquer une activité physique le systeme respiratoire doit augmenter sa capacité de production et fournir plus d’oxygene aux muscles car lors de l’activité la demande musculaire augmente c’est pourquoi la fréquence respiratoire s ’éleve au cours d’un effort VI- Fonction respiratoire et fonction immunitaire • Le systeme respiratoire est en contact permanent avec le milieu extérieur • Les microorganismes suscepti bles d’etre pathogenes sont véhiculés en meme temps que l’air inspiré • D’est pourquoi les alvéoles sont recouvertes du surfactant dont une des fonctions est de lutter contre les agressions extérieures VII- Fonction respiratoire et fonction sensorielle • Une altération du passage de l’air dans les voies aériennes supérieures ( en cas de rhume par exemplef altere l’olfaction qui a une incidence sur le gout VIII- Fonction respiratoire et fonction psychique • Les émotions sensations perceptions peuvent induire des modiecations plus ou moins volontaires sur la fonction respiratoire • La fréquence respiratoire est augmentée sous l’effet du stress dans le but d’apporter plus d’oxygene aux muscles en action ou devant se mettre en action