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PHYSIOLOGIE CARDIO-RESPIRATOIRE Chapitre 1 Principes généraux de physiologie cardiovasculaire et respiratoire Chaque cellule est approvisionnée en oxygène (depuis le poumon) et en nutriments (depuis le système digestif) par un liquide ci...

PHYSIOLOGIE CARDIO-RESPIRATOIRE Chapitre 1 Principes généraux de physiologie cardiovasculaire et respiratoire Chaque cellule est approvisionnée en oxygène (depuis le poumon) et en nutriments (depuis le système digestif) par un liquide circulant à travers tout le corps. Elle évacue ses déchets vers des systèmes excréteurs via ce même liquide. Le système cardiovasculaire et le système respiratoire ont pour fonction de permettre le déplacement de substances, de nutriments, des gaz (O2, CO2) depuis les cellules avec le milieu extérieur. Le sang va avoir un rôle de transport de ces substances. Il y a des capillaires sanguins qui viennent tapisser les alvéoles pulmonaires pour permettre les échanges. Fonctions de transport du système cardiovasculaire Le transport est le premier rôle du système cardiovasculaire :  Transport de O2  Transport de CO2  Transport de nutriment  Transport d’hormones  Transport de leucocytes, anticorps, cytosines et protéines  Transport des déchets cellulaires 1  Fonctions de régulations physiologiques du système cardiovasculaire  Contrôle du pH (du sang et du liquide interstitielle) au moyen de systèmes tampons  Contrôle de la température corporelle (grâce aux protéines thermiques de son contenu aqueux)  Contrôle de la teneur en eau des cellules, surtout par l’intermédiaire des ions et des protéines dissous dans le sang (pression osmotique)  Contrôle de la coagulation (thrombocytes, plasminogène, fibrinogène, …)  Contrôle de la volémie (volume sanguin total) nécessaire pour assure une bonne propulsion au travers du cœur. Le sang est une solution aqueuse qui permet d’évacuer la chaleur en dehors de l’organisme La pression osmotique permet de contrôler les contenus liquidiens. Constitution du sytème cardiovasculaire  Pompe → coeur  Système de conduction → vaisseaux  Echangeurs → capillaires sanguins L’ématose correspond à la réoxygénation du sang. Il y a 4 veines pulmonaires qui se déversent dans l’oreillette gauche Au niveau du foie, il y a un double apport sanguin (par artère hépatique et par le tube digestif par la veine porte hépatique). Le foie est le lieu de stockage des nutriments provenant du système digestif 2  Respiration cellulaire Le transport de gaz : O2 et CO2 : indispensable dans la respiration cellulaire. Le cycle de Krebs a besoin de O2 et il produit en retour du CO2. Au repos on a besoin de 0,25L/min et on élimine la même quantité. Fonction respiratoire C’est l’ensemble de mécanismes ayant pour objectifs d’apporter de l’oxygène aux cellules et d’évacuer le dioxyde de carbone de l’organisme. Le système respiratoire doit réaliser 5 étapes pour réaliser la respiration cellulaire : 1) Ventilation pulmonaire (pompe respiratoire)  Déplacer de l’air de l’intérieur des poumons vers le milieu extérieur et remplacer cet air par de l’air contenant beaucoup d’O2 (air frais) 2) Echanges gazeux alvéolo-capillaires (hématose)  Echange O2 et CO2 dans des directions opposées 3) Transport du CO2et de l’O2 dans le sang jusqu’au tissus  Grâce au système vasculaire 4) Echanges gazeux capillo-tissulaires  Apport du sang dans les tissus avec l’O2 et départ du CO2 des cellules dans le sang 5) Respiration cellulaire : combustion de molécules organiques => ATP La pompe respiratoire amène l’énergie pour le transport de l’air ( contraction de 3 muscles notamment le diaphragme et la propriété élastique de la cage thoracique). Fonction du système respiratoire Plusieurs fonctions :  Transporter l’air depuis l’atmosphère vers les alvéoles  Echange alvéolo-capilaire (diffusion d’O2 alvéole > sang et CO2 sang > alvéole) A cette fin, le système respiratoire est constitué :  D’une pompe : cage thoracique, muscle diaphragme, muscles intercostaux externes…  D’un système de conduction : trachée / bronches / bronchioles / alvéoles  D’un échangeur : membrane alvéole-capillaire  D’un système de contrôle et de régulation : bulbe rachidien, chimiorécepteurs centraux et périphériques…. 4  PHYSIOLOGIE CARDIO-RESPIRATOIRE Chapitre 2 Le système respiratoire Les voies respiratoires sont constituées d’une arborescence de vaisseaux : les voies aériennes ont pour fonction de transporter l’air depuis le milieu extérieur jusqu’aux alvéoles et inversement. Anatomie des voies respiratoires Voies répertoires et aériennes Voies respiratoires Composants Voies aériennes Cavités nasales et buccales Supérieures = extra- Pharynx et larynx thoraciques Trachée (portion cervicale) Voies aérienne de conduction Trachée (portion thoracique) Bronches Bronchioles Inférieures = intra-thoracique Bronchioles respiratoires Canal alvéolaire Voies aérienne respiratoires Alvéole Voies aériennes de conduction : fonction de transporter l’air dans une direction et dans l’autre Voies aériennes respiratoire : elles assurent aussi le transport de l’air elles participent également aux échanges avec le sang. 1  Subdivision des voies aériennes  Trachée  Bronches principales ou primaires (1D et 1G)  Bronches lobaires ou secondaires (3D et 2G)  Bronches segmentaires ou tertiaires (10D et 9G)  Bronchioles  Bronchioles terminales  Bronchioles respiratoires  Sacs alvéolaires  Alvéoles 24 divisions dichotomiques Voies aériennes de conduction (division 1 à 16)  Trachée  B. terminales  Dépourvues d’alvéoles  Transport de l’air inspiré  Espace mort anatomique : 150ml  Zones respiratoires (divisions 17-24)  B. respiratoires => Alvéoles  Zone d’échanges gazeux  ~300 106 alvéoles, ~100 m2, ~2-4L 2  L’arborescence des poumons Les voies sont de gros calibres puis deviennent de plus en plus petites. L’arborescence va augmenter les subdivisions à chaque étape : 1 trachée 2 bronches Plusieurs bronchioles... … Des millions d’alvéoles (300 millions) Le volume des alvéoles est faible mais au vu de leur grand nombre le volume total atteint 2,5 à 3L. La surface d’échange est équivalente à 140m2 (plus la surface d’échange est grande plus la diffusion est rapide). Il existe 5 arborescences indépendantes : 2 au niveau de la bronche gauche 3 au niveau de la droite Cela constitue les lobes des poumons. Cette asymétrie est due à l’anatomie de la cage thoracique liée à l’emplacement du cœur : le médiastin (cavité entre les 2 poumons où se trouve le cœur). Les bronchioles respiratoires sont tapissées de capillaires sanguins et participent aux échanges alors que les bronchioles terminales ne sont pas tapissées de capillaires sanguins et donc ne participent pas aux échanges gazeux. Trachée ➤ bronches primaires ➤ bronches secondaires ➤ bronches tertiaires ➤ bronchioles ➤bronchioles terminales ➤ bronchioles respiratoires ➤ sacs alvéolaires ➤ alvéoles ∆ La bronchiole terminale se situe AVANT la bronchiole respiratoire. 3  La plèvre Plèvre = Membrane séreuse constituée de deux feuillets en continuité au niveau du hile  Feuillet pariétal  cage thoracique  Feuillet viscéral  surface pulmonaire Plèvre viscérale Cavité pleurale Plèvre pariétale Au niveau de la surface Au niveau de la cage thoracique pulmonaire Dépression qui va maintenir les plèvres proches l’une de l’autre Solidaire au poumon Solidaire à la case thoracique Si ce mécanisme de dépression ne fonctionne plus, le poumon se désolidarisent de la cage thoracique et s’effondre sur lui-même = pneumothorax. Hile = Zone de convergence des vaisseaux entre les deux poumons Histologie des voies aériennes Au niveau de la trachée, des bronches et des bronchioles Epithélium simple, cylindrique et cilié. Les cils vont permettre de faire remonter le mucus respiratoire et empêcher que les bactéries et 4 poussières ne s’accumulent dans les alvéoles. Chaque subdivision a ses propres caractéristiques histologiques. Au niveau de la trachée Au niveau de la trachée, il y a du cartilage qui va rigidifier le tube de la trachée. Au moment de l’inspiration il y a une forte dépression dans la trachée et si le tube n’était pas rigide la trachée s’écraserait sur elle même → muscle trachéale qui permet de contrôler le diamètre de la trachée. Au niveau des bronches Au niveau des bronches on retrouve des petits segments de cartilage. On trouve toujours au niveau de l’épithélium des cellule ciliés. Sécrétion de mucus bronchique Certaines cellules spécialisées de l’épithélium cylindrique simple sécrètent un liquide visqueux : le mucus. C’est le tapis mucocillaire. Fonction du mucus bronchique : Contrôle les pertes d’eau (le mucus va limiter qu’une trop grande quantité d’eau soit perdue lors de l’expiration) Protection thermique (lors de l’inspiration d’air très froid : il va faire barrière) Adhésion et élimination des bactéries, substances et poussières inhalées Le mouvement des cils des cellules remonte constamment le mucus vers la gorge. Les bactéries et substances présentent dans l’air vont venir se coller au mucus, le battement permanent de façon coordonné entraine le déplacement jusqu’à la gorge et sera ensuite avalé. L’air qui arrivera aux alvéoles sera dépourvu de ces substances susceptibles d’altérer le bon fonctionnement des alvéoles. Sacs alvéolaires Au niveau des bronchioles respiratoires, il y a des sacs alvéolaires (petites grappes de raisins avec une 10aine d’alvéoles regroupées autour de la bronchiole). 5 Les bronchioles possèdent des muscles lisses qui vont, en se contractant, permettre de contrôler le diamètre des bronchioles. Chaque alvéole est entourée d’un réseau capillaire et cela favorise l’échange gazeux. Il existe aussi à la surface des alvéoles des fibres élastiques, le poumon doit être élastique pour remplir ses fonctions. Dans certaine pathologie respiratoire c’est la perte de l’élasticité qui pose problème. Paroi alvéolaire et barrière alvéolo-capillaire Barrière alvéolo-capillaire = membrane très fine et fragile qui fait la limite entre l’alvéole et le capillaire sanguin et cette finesse participe au système d’échange. Plus la membrane est fine plus les échanges sont facilités. Elle est constituée de :  Pneumocyte alvéolaire de type 1 = cellule très aplatie formant la paroi de l’alvéole. Permet les échanges gazeux. Cette cellule repose sur une membrane basale car c’est du tissu épithélial.  Cellule endothéliale : cellule très fine qui entoure le capillaire sanguin. La plus externe par rapport à l’alvéole mais la plus proche du capillaire sanguin.  Macrophage alvéolaire : cellule du système humanitaire qui phagocyte les éventuels agents pathogènes qui auraient atteint l’alvéole malgré le mucus.  Pneumocyte de type 2 : cellules qui produisent un liquide : le surfactant pulmonaire Pneumocyte de type 1 ➤ lame basale ➤ cellule endothéliale ➤ capillaire sanguin 6 C’est au niveau de cette barrière que les gaz vont être échangés : L’O2 est plus concentré dans l’alvéole que dans le capillaire sanguin → diffusion de l’alvéole vers le capillaire sanguin. Le CO2 est plus concentré dans le capillaire sanguin → il va traverser la cellule endothéliale, la membrane basale et le pneumocyte de type 1 pour arriver dans l’alvéole. Présence de tissu élastique entre le pneumocyte de type 1 et les cellules endothéliales → Le tissu pulmonaire sera élastique. Vascularisation pulmonaire 2 réseaux vasculaires : Réseau bronchique Réseau pulmonaire Réseau bronchique Circulation systémique (grande circulation) à haute pression. → Apports en nutriments et oxygènes aux cellules. Réseau pulmonaire Circulation pulmonaire ou bronchique (petite circulation) → hématose : sang qui se charge en O2 au niveau du poumon et se décharge en CO2. Pression osmotique Osmose = passage du solvant, en général de l'eau, à travers une membrane semi-perméable, depuis le milieu le moins concentré (hypotonique) en solutés vers celui le plus concentré (hypertonique). ∆ inverse du gardien de concentration Au niveau du poumon on retrouve un phénomène osmotique important : pression osmotique. Le capillaire le sang est très riche en ions et le liquide interstitiel est peu concentré. Diffusion du liquide interstitiel vers le capillaire sanguin. Mais pression hydrostatique : à l’intérieur du capillaire sanguin le sang est sous pression dû a l’action d’un cœur (pression hydrostatique), cette pression à tendance à faire sortir le liquide du capillaire sanguin. Lorsqu’on additionne ces 2 pressions : au total pression positive poussant l’eau vers l’extérieur. Il y a donc dans le poumon une sortie d’eau du capillaire en permanence qu’il faut évacuer. 2 moyens d’évacuation de l’eau : Charger l’air d’eau dans les alvéoles : évacuation par évaporation Vaisseau lymphatique : sytème vasculaire indépendant du système respiratoire qui draine le liquide interstitiel. 7  Innervation du poumon Système nerveux autonome dit végétatif dont la fonction est le contrôle de façon involontaire des organes : Parasympathique : diminue l’activité, sytème au repos Sympathique (orthosympathique) : favorise l’activité Le système parasympathique a 2 conséquences : Contraction du muscle pariétal : bronchoconstriction Production du mucus (augmentation de la sécrétion bronchique). La mécanique biologique des allergies (histamine) et les poussières, acides provoque une bronchoconstriction soit une obstruction des voies aériennes. Le système sympathique fait l’inverse : Relâchement des muscles bronchiques : bronchodilatation → amélioration de la ventilation et du diamètre des bronches Diminution des sécrétions Lobule pulmonaire Lobule pulmonaire ≠ lobe Lobule pulmonaire = unité fonctionnelle du poumon. C’est la plus petite structure du poumon qui est capable de faire l’hématose. Elle comporte : 1 à 3 bronchioles respiratoires Quelques sacs alvéolaires Des capillaires sanguins qui recouvrent les sacs alvéolaires Une artériole qui apporte le sang au capillaire Une veinule qui évacue le sang oxygéné vers le cœur Le muscle lisse au niveau des bronchioles Vaisseau lymphatique qui draine l’excédent de liquide interstitielle. Le lobule est enfermé dans une cloison constituée de tissu conjonctif élastique. Ils sont chacun séparés par une paroi qui s’appelle septa et qui les protège en raison de leur grande fragilité. 8  Canaux de Martin Canaux de Lambert Pores de Köhn Communications entres 2 Connexions broncho- Communications bronchioles alvéolaires interalvéolaires Bronchioles terminales Bronchiole respiratoire Alvéoles Bronchioles respiratoires Alvéoles d’un autre sac alvéolaire Alvéoles Voies de communications entre les éléments pulmonaires Ces différents canaux permettent la continuité entre les alvéoles mêmes si une bronchiole respiratoire est bouchée. 9  Ventilation pulmonaire Respiration : Mouvement qui se caractérise par une fréquence respiratoire. Entre 12 et 15 x par minute. Ventilation : Débit (volume) d’air qui entre et qui sort des poumons toutes les minutes. 7/8 L/min Définition des pressions dans la cavité thoracique Elle est toujours exprimée par rapport à la pression atmosphérique = 760 mmHg : référence 0. Pression intra-alvéolaire (ou alvéolaire) : la pression qui règne à l’intérieur des alvéoles augmente et diminue suivant les 2 phases de la respiration, mais s’égalise toujours avec la pression atmosphérique. Pression intrapleurale (ou pleurale) : à l’intérieur de la cavité pleurale, elle varie selon les phases de la respiration, mais reste toujours inférieure de 4 mmHg à la pression intra- alvéolaire et donc à la pression atmosphérique. Les variations de volume entraînent des variations de pression qui provoquent l’écoulement des gaz, afin de rééquilibrer la pression → Loi de Boyle-Mariotte). Loi de Boyle-Mariotte La loi de Boyle-Mariotte indique que si la température d’un gaz et sa quantité de matière sont constantes, alors le produit de sa pression (P) par son volume (V) est une constante. Cette loi peut se résumer par la relation suivante : PV = Constante à condition que T et n ne changent pas Avec P la pression, V le volume, T la température Et n la quantité de matière. ∆ Dans les poumons, lors de la ventilation, la quantité de matière n’est pas constante, la loi ne s’applique donc que sur le déplacement d’air. Conséquences de la loi de Boyle-Mariotte : 10  Les variations de pression (et de volume) dans la cage thoracique Les poumons ne sont pas solidaires de la cage thoracique. La plèvre (ou les plèvres car elles sont au nombre de 2 : viscérale et pariétale) se trouve entre le poumon et la cage thoracique. La cavité pleurale a une pression toujours inférieure à la pression atmosphérique. L’augmentation du volume de la cage thoracique est due à la contraction du diaphragme : Le diaphragme forme une structure bombée (concave vers le haut) : Quand le diaphragme se contracte il s’aplatit, et entraine une augmentation du volume totale de la cage thoracique. L’augmentation du volume de la cage thoracique crée une dépression qui aspire l’air des poumons. Les fluides se déplacent toujours de la zone de haute pression vers la zone de basse 11 pression. Au repos la pression dans les poumons (intra-alévolaire) est égale à la pression atmosphérique. Arrêt de la contraction Contraction musculaire Repos musculaire (inspiration Repos (inspiration active) passive) ↗ volume pulmonaire ↘ volume pulmonaire ↘ pression alvéolaire ↗ pression alvéolaire P atm = P alv P alv < P atm P alv > P atm P atm = P alv Débit d’air vers les Débit d’air vers Pas de débit Pas de débit alvéoles l’extérieur 12 Inspiration : Augmentation du volume de la cage thoracique et des poumons qui entraine une diminution de la pression pleurale et alévolaire → l’air entre dans les poumons. Expiration : Le volume de la cage thoracique diminue, la pression dans les poumons augmente donc et devient supérieur à la pression atmosphérique. La pression pleurale augmente également. Cela permet de chasser l’air à l’extérieur. **$ 13  Mécanisme ventilatoire Inspiration active Expiration (de repos) passive Augmentation du diamètre de la cage thoracique Diminution du diamètre de la cage thoracique Mise en action des muscles Arrêt de l’activité musculaire Muscles inspirateurs Diaphragme s’aplatit en se contractant et augmente le volume thoracique Muscles intercostaux externes permettent l’élévation des côtes La contraction de ces muscles squelettiques nécessite de l’ATP. C’est donc un phénomène actif. Lors de l’inspiration d’effort d’autres muscles interviennent : Elevateurs des côtes Sterno-cleïdo-mastoïdiens Grands et petits pectoraux Grand et petit dentelés Grand dorsal. Muscles expirateurs Lors de l’expiration de repos les muscles se relâchent et les poumons reprennent leurs positions initiales grâce à leur élasticité. Aucun muscle n’intervient dans l’expiration de repos : elle est dite passive. Lors de l’expiration d’effort, des muscles rentrent en actions : Muscles intercostaux internes Muscles abdominaux Carré des lombes Petit dentelé inférieur Triangulaire du thorax. 14  Activité physique L’activité physique permet une amélioration de la ventilation : mobilisation de plus d’air plus rapidement, augmentation du volume de la cage thoracique plus importante et plus rapide. Cela nécessite la mobilisation des plusieurs muscles (cf: muscles inspirateurs et expirateurs). Lors de l’expiration pour une activité physique l’expiration devient active : mobilisation de muscles afin d’avoir un volume d’air plus important et plus rapidement. Non seulement les muscles de l’inspiration vont être relâchés mais l’activation d’autres muscles vont réduire le volume de la cage thoracique. Les muscles intercostaux abaissent les côtes et les abdos compriment la cage thoracique. Il s’agit d’une expiration forcée. On force l’air de sortir des poumons. (Inspiration active : ATP) 15  Facteurs responsables du volume pulmonaire et de la ventilation Pression alvéolaire C’est la pression dans les alvéoles. Elle est égale à la pression atmosphérique (donc 0 mmHg par convention). Au cours de l’inspiration il y a une diminution de 1 mmHg qui provoque : Un gradient de pression Une entrée de 500 ml d’air. Au cours de l’expiration il y a une augmentation de 1 mmHg qui provoque : Une sortie de 500 ml d’air. Pression intrapleurale C’est la pression entre le feuillet viscéral et le feuillet pariétal de la plèvre. La pression y est toujours négative, c’est indispensable pour maintenir les poumons déployés dans la cage thoracique. Si la pression pleurale venait à devenir égale à la pression atmosphérique cela entrainerait un effondrement des poumons (pneumothorax). Au repos cette pression correspond à -3/-4 mmHg. Cela permet le maintien du volume pulmonaire. A l’inspiration il y a une augmentation du volume de la cage thoracique et donc une augmentation de la traction sur les poumons. Cette pression tend vers -6/-8 mmHg. Pression transpulmonaire C’est la différence entre la pression alvéolaire et la pression intrapleurale. Cela permet de mesurer l’élasticité du poumon qui a tendance à vouloir se rétracter. Plus les poumons sont élastiques, plus la pression dans la cavité intrapleurale sera grande. 16  Compliance Compliance = C’est l’extensibilité du poumon. Elle désigne la capacité du poumon à se tendre et à se détendre lorsque la pression varie. Le tissu pulmonaire va s’étirer en réponse à l’augmentation de la cage thoracique. C’est une déformation due a une tension qui est exercée. Elle correspond à l’augmentation du volume du poumon pour une augmentation de 1 mmHg de la pression transpulmonaire. Un sujet sain : 1 mmHg => 200ml de volume pulmonaire en plus. Elasticité pulmonaire Elasticité pulmonaire = capacité du poumon à reprendre sa forme initiale après avoir été étiré. Le poumon doit être à la fois compilant et élastique. Tension superficielle dans les alvéoles Les alvéoles sont des sphères constituées d’une membrane très fine qui renferment sur la paroi interne une couche de substance aqueuse. Une des propriétés essentielles de l’eau est qu’elle génère une tension superficielle importante. Les molécules d’eau forment entre elles des ponts hydrogènes : les molécules d’eau s’attirent les unes des autres. Cette eau présente sur la paroi interne de l’alvéole a tendance à provoquer un approchement des parois vers le centre pour former une gouttelette. Ceci génère une pression qui est la pression transmurale. La pression transmurale est responsable d’un risque d’effondrement de l’alvéole, elle est d’autant plus grande que le rayon est petit (Loi de Laplace). Les alvéoles étant très petites : la pression transmurale est énorme. Si rien n’est fait les alvéoles s’effondreront sur elles même et entraineront l’effondrement du poumon. Si l’épaisseur est fine (cas des alvéoles pulmonaires) Pression transmurale (Pt) ramène l’alvéole en son centre T = tension superficielle Pour diminuer donc la pression transmurale et limiter l’interaction entre les molécules les pneumocytes de type 2 vont produire du surfactant. Surfactant = solution aqueuse qui tapisse les alvéoles. Il contient des molécules (protéines, phospholipides) diminuant les interactions entre les molécules d’eau et donc diminue la tension superficielle. De cette manière les alvéoles ne s’affaissent pas et le poumon peut se déployer complètement. Rôle du surfactant : Diminue la tension superficielle Empêche les alvéoles de s’affaisser Il existe plusieurs tailles d’alvéole, Plus les alvéoles sont petites plus elles vont produire un surfactant concentré. 17 En lien avec les pneumocytes de type 2 : les bébés prématurés : ils ne produisent pas encore de surfactant, on doit leur injecter du surfactant. Travail respiratoire lors de l’inspiration Lors de l’inspiration, le corps doit fournir une quantité d’énergie pour permettre l’augmentation du volume de la cage thoracique et des poumons. On peut répartir cette quantité d’énergie sous différentes formes de travail : Travail élastique : énergie fournie pour vaincre la tension élastique du poumon. (Plus important que les 2 autres) Lutter contre la tendance des poumons à revenir à leur position initiale. Travail résistif tissulaire : Travail pour surmonter la viscosité tissulaire, contrer la compliance. Travail résistif des voies aériennes : résistances des voies aériennes : résistance à l’écoulement des molécules. L’inspiration étant active (nécessite ATP) cela représente 3 à 5% de l’énergie dépensée (l’expiration est passive  0 énergie) A l’effort, l’énergie dépensée pour la respiration va augmenter d’un facteur 50. Peut être augmenté (inspiration et expiration) dans de nombreuses pathologies : Maladies fibreuses du poumon → augmentation du travail résistif tissulaire Maladies obstructives → augmentation du travail résistif des voies aériennes. 18  Pression et volumes lors de la ventilation Système thoraco-pulmonaire au repos Poumon maintenu grâce à la plèvre et sa différence de pression Au repos :  Poumon solidaire du thorax  Volume = CRF  En fin d'expiration repos la force de recule du thorax = force de recule du poumon Volume du poumon à ce stade = CRF (capacité résiduelle fonctionnelle) = paramètre important chez sujet pathologique 19  Pneumothorax Ce système ne peut fonctionner si la plèvre (viscérale ou pariétale) est perforée => affaissement des poumons. Si la pression pleurale est égale à la pression atmosphérique  le poumon se rétracte sur lui-même en raison de l’élasticité = pneumothorax Résistance des voies aériennes (RVA)  Débit = Pression motrice / RVA  Pression motrice = Patm– Palv Facteurs de la RVA :  RVA est max pour les VA de moyen calibre  Inspiration : VA extrathoraciques Pint < Pext  calibre diminue  tendance au collapsus et RVA augmente  RVA dépend de la bronchoconstriction 20  Expiration forcée et point d’égale pression (PEP) Expiration forcée :  Pression intrapleurale : +  Pression intrapulmonaire : + (environ 30)  Pression alvéolaire : ++  Pression buccale : 0 (= pression atmosphérique)  Pression intrabronchique diminue de l’alvéole à la bouche Point d’égale pression :  Pint bronche = Pext bronche  En aval du PEP, le segment bronchique a tendance à se collaber (/s’affaisser) Sur le schéma, la pression à 25 crée un rétrécissement des bronches Volumes pulmonaires  VC = Volume courant : Volume mobilisé lors d’une respiration normale  VRI = Volume de réserve inspiratoire : Volume au-delà du VC jusqu’à inspiration maximale.  VRE = Volume de réserve expiratoire : Volume en deçà du VC jusqu’à expiration maximale.  VR = Volume résiduel : Volume d’air restant dans les poumons après expiration maximale. Volume courant Respiration 500 ml 12-18 / min Débit pulmonaire 6-9 l / min Lors de l’activité physique la mobilisation va être plus importante, on ajoute au volume courant le VRI et le VRE. 21  Capacités pulmonaires CV = capacité vitale : volume d’air maximum mobilisable CV = VC + VRE + VRI CRF = Capacité résiduelle fonctionnelle : Volume d’air restant en fin d’expiration normale. CRF = VRE + VR CPT = Capacité pulmonaire totale : Volume d’air dans les poumons en fin d’inspiration maximale. CV + VR CI = capacité inspiratoire : Volume d’air qui entre dans les poumons au cours d’une inspiration maximale 22  Spirométrie Le patient respire dans un tube relié à un appareil. Dans un premier temps le patient respire normalement (volume courant). Puis inspiration maximale suivie d’une expiration maximale. Le volume résiduel ne peut être accessible avec cet examen. Spirométrie forcée L’examen consiste à demander au patient de respirer normalement, puis d’une inspiration maximale forcée immédiatement suivie d’une expiration maximale complète. CVF = capacité vitale lors d’une expiration forcée Le patient inspire à fond et souffle le plus rapidement possible tout l’air de ses poumons dans le spiromètre Il est possible par cet exam de détecter d’éventuelles obstructions des voies respiratoires (diminution du débit) Les résultats sont comparés aux valeurs théoriques qui sont calculées en rapport à l’âge, la taille, le sexe et le groupe ethnique du patient. VEMS = Volume expiré au cours de la première seconde après le début d’une expiration forcée maximum. C’est un indicateur portant sur l’état des grosses voies aériennes. DEM 25-75 = débit expiratoire moyen : débit expiratoire mesuré entre 25% et 75% de la CV. C’est un indicateur portant sur l’état des petites voies aériennes. Rapport entre VEMS et CV doit être de 80%. VEMS/CV = indice de Tiffeneau : Exploration des grosses bronches  Valeur normale 80%. DEP = Débit expiratoire de pointe : Point maximal de l’expiration atteinte dans les 100 msecondes suivant l’expiration forcée. Puis décroissance de la courbe de façon linéaire jusqu’à l’expiration de la totalité d’air hors volume résiduel. Modification des paramètres de spirométrie en cas de BPCO Tout fumeur risque de développer une maladie appelée BronchoPneumopathie Chronique Obstructive, ou BPCO Pour dépister une BPCO, on étudie le rapport entre le volume maximal expiré en une seconde (VEMS) et la CV. Ce rapport, VEMS/CV (indice de Tiffeneau), doit normalement être supérieur à 75%. (En cas d’obstruction cela peut descendre en dessous de 60% et 50% pour les cas les plus grave) On peut, remplacer la capacité vitale par la mesure du volume maximal expiré en 6 secondes (en abrégé VEM6). Le rapport VEMS/VEM6 doit normalement être supérieur à 80%. 23  Courbe débit-volume Enregistrement des variations de débit et de volume au cours d’un cycle respiratoire au cours duquel on demande au patient, après une inspiration lente et maximale, une expiration forcée et complète suivie d’une inspiration jusqu’à la capacité pulmonaire totale. Elle renseigne sur :  La capacité vitale forcée (CVF) (= ou < à la capacité vitale lente)  Le débit expiratoire de pointe (DEP)  Les débits expiratoires moyens (DEM)  Le débit expiratoire moyen entre les valeurs de 25% et 75% de la capacité vitale forcée (DEM25-75) 24  Modifications pathologiques de la courbe débit-volume Syndrome obstructif o Diminution des débits aériens o Diminution VEMS / CV o Atteinte précoce du DEM25-75. o Réduction du VEMS tardive mais constituant un élément pronostique important o Augmentation du VR, de la CRF de la CPT Syndrome restrictif - Diminution des volumes (CV, VC, CPT, CRF) - Rapport VEMS/CV normal Lié à la perte des propriétés élastiques et de compliance. Espace mort anatomique L’espace mort ne participe pas aux échanges gazeux. Il représente le volume des voies aériennes entre la bouche et les alvéoles (bronches, trachée, bronchioles). (150 ml) Rôle de l’espace mort : Réchauffer et humidifier l’air inspiré Epurer l’air inspirer des grosses particules. 25  Ventilation alvéolaire  Provient des voies aériennes de conduction  Contient le CO2 Il y a un renouvellement de l’espace mort à chaque respiration Lors de l’expiration : Les 150 ml de l’espace mort ne participant pas au renouvellement de l’air dans les poumons. Ils sont expirés en premier suivis de l’air chargé en CO2 que rejettent les poumons. Lors de l’inspiration : Les 150 premiers ml d’air qui sont inspirés sont de l’air vicié, c’est à dire chargé en CO2 qui est pauvre en O2 qui vient d’être rejeté. Ventilation pulmonaire = 500 (air pur + air vicié) Ventilation alvéolaire = 500 - 150 (air pur) La fréquence respiratoire est comprise entre 12 et 18 insp/min au repos (>18 = tachypnée et sinus veineux coronaire => oreillette droite.  Veine postérieure du ventricule gauche => sinus veineux => OD  Veine coronaire moyenne => sinus veineux => OD  Petites veines => directement dans les cavités Vue antérieure Vue postérieure La révolution cardiaque Contraction = Systole Repos = Diastole A chaque cycle cardiaque : Les ventricules s’emplissent :  Pendant la diastole des oreillettes et des ventricules (70%)  Pendant la systole auriculaire (30%) Volume télédiastolique (VTD)  135 ml Volume télésystolique (VTS)  65ml Volume systolique (volume d’éjection)  70ml au repos (100ml à l’effort) 54 Fraction d’éjection normale = VS/VTD  50-70%  70% du remplissage des ventricules  30% du remplissage des ventricules Diagramme de Wiggers Onde P  indique une dépolarisation des cellules de l’oreillette  induit contraction des oreillettes  pression augmente E Volume télédiastolique S1  Bruit de fermeture valve mitrale Onde T  relâchement des ventricules (repolarisation des cellules) B  Valve aortique se ferme + S2 => Bruit de la fermeture F  Volume télésystolique D  Valve mitrale s’ouvre Tombe souvent à l’exam ! A bien connaître ! 55  Courbe pression/volume du ventricule gauche B  fermeture de la valve mitrale C  Sang ouvre la valve aortique avec la forte pression D  Valve aortique se ferme et la pression s’effondre (d’où le retour en A) A  Ouverture valve mitrale Débit cardiaque Débit cardiaque = Fréquence cardiaque x Volume d’éjection systolique (VES)  Fréquence cardiaque de repos = 65 à 80 batt/min (