Mécanique Ventilatoire - Notes de Cours PDF

**[Mécanique ventilatoire]** I. **[Définition]** Étude des **forces** qui mobilisent le poumon et la paroi thoracique par le biais de la contraction musculaire et des **résistances** qui s'y opposent. Pour augmenter le volume respiratoire, les muscles recrutés doivent donc lutter contre des cont...

**[Mécanique ventilatoire]** I. **[Définition]** Étude des **forces** qui mobilisent le poumon et la paroi thoracique par le biais de la contraction musculaire et des **résistances** qui s'y opposent. Pour augmenter le volume respiratoire, les muscles recrutés doivent donc lutter contre des contraintes liées aux caractéristiques du système respiratoire. Il existe des résistances d'ordre statique (structure poumon-thorax), mais la ventilation étant un système dynamique, il y a donc également des résistances d'ordre dynamique (Résistances Voies Aériennes, frottements tissus). Autrement dit, pour augmenter le volume du système respiratoire, les muscles recrutés doivent donc contrecarrer des contraintes liées aux caractéristiques du système respiratoire (càd l'élastance) mais aussi la résistance des voies aériennes. II. **[Propriétés élastiques ]** 1. [Propriétés élastiques du système respiratoire] Le système poumon-cage thoracique est une structure **élastique**. 🡪 Lors de l'inspiration calme, les muscles inspiratoires doivent vaincre cette élasticité pour faire pénétrer l'air dans les poumons. Ce faisant, les muscles inspiratoires doivent lutter contre la pression de recul élastique qui tend toujours à ramener les poumons et le système respiratoire vers son volume d'équilibre. 🡪 Lors d'une expiration calme, à l'arrêt de la contraction des muscles inspiratoires, la force de rétraction élastique du poumon va ramener le système à sa position de repos, sans contraction musculaire expiratoire. 2. [Propriétés élastiques thoraco-pulmonaires ] La cage thoracique et le poumon sont deux structures élastiques solidaires l'une de l'autre notamment grâce à la plèvre. 🡪 L'élasticité de la cage thoracique est due notamment à des **facteurs anatomiques** 🡪 L'élasticité du poumon est due à des **facteurs histologiques et physicochimiques** A. Propriétés élastiques de la cage thoracique Elles sont liées à des facteurs anatomiques qu'on peut individualiser : - Squelette ostéo-cartilagineux - Muscles, notamment les muscles intercostaux - Ligaments  B. Propriétés élastiques du poumon Elles sont déterminées par : - Facteurs **histologiques**, notamment des fibres élastiques et de collagène dans l'interstitium et dans l'arbre bronchique. Ces facteurs histologiques vont être responsables des forces élastiques du tissu pulmonaire. - Facteurs **physicochimiques** où ces forces élastiques sont dues à la tension superficielle. Le **tissu pulmonaire** est un réseau de fibres interconnectées entre elles. Dans ce tissu, il existe des **protéines de structures** dont l'**élastine** (principal composant des fibres élastiques, augmentant l'élastance du poumon, en physiopathologie, elles peuvent cependant être digérées par des protéases au cours de processus inflammatoire chronique, favorisant ainsi le développement de l'emphysème), du **collagène** (son accumulation dans l'interstitium inter-alvéolaire peut être à l'origine de fibrose pulmonaire), **glycoprotéines** et **protéoglycanes**. C. Loi de Laplace Nous allons voir comment on peut essayer de stabiliser le volume des alvéoles malgré leur hétérogénéité de volume et donc leur potentielle différence de pression à l'intérieur. La loi de Laplace permet de connaître la pression qui règne dans une sphère en fonction de la tension superficielle et du rayon de la sphère. - Alvéole : assimilée à une sphère liquidienne  La pression est plus grande dans la bulle la plus petite. D. Propriétés élastiques du poumon (encore) Ceci est rendu possible grâce au **surfactant**, une mixture de protéines et phospholipides sécrétés par les pneumocytes de type 2 qui tapissent les alvéoles. Ce surfactant a des **propriétés tensio-actives**, il permet de réduire la tension superficielle des petites alvéoles qui sécrètent davantage de surfactant. Selon la loi de Laplace, les pressions sont égales dans la grande et la petite bulle où on retrouve plus de surfactant et donc une tension superficielle réduite. Le surfactant permet donc de stabiliser les alvéoles de tailles différentes et va empêcher les petites alvéoles de se vider dans les plus grandes. III. **[Compliance pulmonaire]**  Cliniquement, la capacité du poumon à s'étirer est appelée compliance. Elle peut être représentée selon une courbe pression-volume. **La pression= élastance x volume** On utilise la compliance comme l'inverse de l'élastance. Un poumon normal doit donc être compliant pour opposer une faible résistance à son expansion. La compliance pulmonaire peut être modifiée dans certaines pathologies, que l'on verra dans un autre cours. L'activité des muscles respiratoires doit vaincre l'élasticité pulmonaire (2/3 au repos) mais la ventilation étant une condition **dynamique**, les muscles respiratoires doivent également vaincre la **résistance du système respiratoire au passage de l'air** (1/3 au repos). Tout d'abord lorsque le poumon et la paroi thoracique sont mobilisés, une certaine force ou pression est nécessaire pour vaincre la viscosité des tissus ou les résistances tissulaires qui glissent/frottent les uns sur les autres (20%). Par contre, il existe des résistances des voies aériennes, ce sont les forces qui vont s'opposer à l'écoulement de l'air dans l'arbre bronchique (80% des resistances). IV. **[Répartition des résistances des voies aériennes ]** La résistance totale des VA (AirTOT) est la somme de la résistance à l\'écoulement de chacune des générations des VA. Ce sont les **VAS** (larynx, pharynx, etc...) et les gros troncs bronchiques qui vont contribuer majoritairement à la résistance totale des VA pour environ **80%**. Les **petites VA** (bronchioles et au-delà) représentent moins de **20%** de la résistance totale des VA. Ceci est lié à l\'augmentation très importante du diamètre total de section des VA de la bouche vers les VA périphériques, ce qui explique cette contribution mineure à la résistance des petites VA. V. **[Loi de Poiseuille]** Si un gaz s\'écoule dans un tube, il existe une différence de pression aux deux extrémités du tube. Cette différence de pression dépend du débit et du comportement du flux (laminaire, transitionnel ou turbulent).  Pour simplifier, on considérera le flux comme laminaire dans les voies bronchiques. La loi de Poiseuille nous indique que le facteur essentiel est le rayon de la VA ainsi les résistances sont inversement proportionnelles au rayon à la puissance 4 de sorte que si le rayon de la VA diminue de moitié la résistance augmente d\'un facteur 16. Autrement dit, si on génère un débit expiratoire fixe par une pompe à travers un tuyau, la résistance du tube augmente lorsque le diamètre diminue. Et lorsque le diamètre est diminué de moitié pour maintenir le débit expiratoire, la pression est multipliée par 4. VI. **[Déterminants des résistances des VA]** - **Viscosité et densité** du gaz inspiré qui généralement ne posent pas de problème (sauf en cas de plongée profonde, en hyperbarie, où la densité du gaz augmente et la viscosité diminue. Les résistances des VA augmentent donc avec la profondeur de la plongée). - **Le diamètre** des Voies Aériennes Inférieures : - [Facteurs mécaniques] : le plus important étant la traction latérale des VA par les TC en étroite corrélation avec le volume pulmonaire (rappel: les bronches sont enchâssées dans le parenchyme pulmonaire et ainsi sont soutenues par traction radiale et leur calibre va ainsi augmenter quand le poumon se dilate à l\'inspiration. A l\'inverse, à petit volume pulmonaire les petites VA peuvent se fermer complètement, c\'est une limitation physiologique à l\'expiration, donc plus le volume pulmonaire augmente plus la résistance diminue). - [Facteurs nerveux et chimiques] (contrôlent le diamètre des VA par le phénomène de bronchomotricité en agissant sur le muscle bronchique lisse de la paroi bronchique) : -Médiateurs qui sont sécrétés et peuvent agir sur la bronchomotricité de la branche - [Facteurs anatomiques] : peuvent augmenter les résistances des VA. VII. **[Bronchomotricité]** En rapport avec le muscle bronchique lisse qui lorsqu\'il se contracte diminue significativement la lumière bronchiolaire. Cette couche musculaire lisse siège en profondeur de la muqueuse bronchique et son importance augmente au fur et à mesure que le cartilage et le diamètre des bronches diminuent, elle est ainsi la plus importante au niveau des bronchioles terminales. Son tonus de base est régulé par le système nerveux **parasympathique** et par des médiateurs locaux, notamment l\'**acétylcholine** libérée par les terminaisons nerveuses avec un effet bronchoconstricteur. A l\'état normal il existe donc un certain tonus des muscles bronchiques lisses qui dépend du SN parasympathique. VIII. **[Médiateurs influençant le diamètre des VA]** Substances bronchoconstrictrices : -**Acétylcholine (récepteur M3)** **-Histamine** libérée par les mastocytes **(récepteur H1)** **-Leucotriène** -Neuropeptides: Substance P Neurokinine A Substances bronchodilatatrices : **-Adrénaline (récepteur bêta 2)** -Peptide vasoactif intestinal (VIP) -NO (-Mécanisme cAMP et cGMP dépendant) pas dit Nous verrons dans un cours plus spécifique que des médicaments bronchodilatateurs ont été développés : Atropiniques, béta2-agonistes, inhibiteurs des PDE\... IX. **[Facteurs influençant le diamètre des VA]** Facteurs anatomiques, des corps étrangers ou encore le mucus qui dans certains états pathologiques peut être produit de façon excessive et ainsi obstruer une partie de la lumière bronchique.