Cours de Physiologie

L’appareilrespiratoire

Sommaire :

Chapitre 1 : Échange et transport des gaz

I. IntroductionII. Physique des gazIII. Air atmosphérique et air alvéolaireIV. Les différents gaz du sangV. La respiration tissulaireVI. Phénomènes physico-chimique des échangesVII. Causes possibles de perturbation des échanges

Chapitre 2 : Anatomie et mécanique respiratoire

I. IntroductionII. AnatomieIII. Mouvement respiratoireIV. La ventilation pulmonaire V. La régulation de la ventilation

Chapitre 1

Échange et transport des gaz.

I. Introduction

L’air atmosphérique est composé de 3 gaz principaux :

- l’ azote (aucune influence sur la respiration)- 21 % de dioxygène- 0,03% de dioxyde de carbone

Sang désoxygéné :

- 54% de dioxyde de carbone- 14% de dioxygène- autres gaz

Sang oxygéné :

- 20% de dioxygène

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II. Physique des gaz

Les gaz possèdent quelques spécificité important pour lesÉchanges lors de la respiration.Voici une liste des principaux caractères physique des gaz :

- ils exercent une pression- molécules en mouvement continu- la température a un rôle important- forces d’attraction entre les molécules. (nulles pour les gaz et importantes pour les liquides)

Comme il s’agit de gaz, ils sont régit par certaine lois physique. Dont voiciles plus importante :

1. Loi de BOYLE :

La pression d’un gaz est inversement proportionnelleà son volume si la température reste constante.

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II. Physique des gaz 2 / 4

2. Loi de CHARLES :

La pression d’un gaz est directement proportionnelle à latempérature absolue si le volume reste contant.

3. Loi d’AVOGADRO :

Tous gaz qui ont même volume, à la même température età la même pression contiennent le même nombre de molécules.

4. Loi des gaz parfaits :

P . V = n.R.T

P : Pression atmosphérique (atm)V : volume (L)n : moléculeR : constante qui est égal à : 0,082T : Température absolue (K)

II. Physique des gaz 3 / 4

5. Loi des molécules des gaz :

L’air que l’on respire est composé majoritairement de : CO2, O2 et azote.

Loi de DALTON : Chaque gaz de mélange se comporte comme s’il occupait le volume total et possède une pression partielle indépendante des autres gaz présents.

Loi de HENRY : Concerne la dissolution des gaz dans un liquide. Il se faitavec le coefficient de solubilité. La pression est le facteurprincipal.

• Chaque gaz à un coefficient de solubilité dans un liquide.• Le CO2 possède la plus grande solubilité.

II. Physique des gaz 4 / 4

L’hémoglobine (Hb) :

C’est l’hémoglobine qui est responsable de la couleur rouge du sang.C’est donc un pigment dans les globules rouges.

Il s’agit d’un transporteur de molécule. Elle possède une grande affinitépour le CO2 et O2.

Dans le plasma, il y a présence de gaz dissous. En effet, ces gaz vontêtre fixé en combinaisons chimiques sur l’hémoglobine.

III. Air atmosphérique et air alvéolaire 1 / 1

• La composition de l’air atmosphérique ne change pas.=> Fixité de l’air atmosphérique

• La composition de l’air alvéolaire ne change pas malgré lesdemande variables.

=> Fixité de l’air alvéolaire

• Le quotient respiratoire est défini par le volume de CO2 et le le volume de O2. Cette varie selon le type d’aliments.

=> coef respiratoire = VCO 2 / V O2 < 1 (en théorie)

ex : glucide : QR = 1 lipide et protéine : QR = 0,7 à 0,8.

Une partie de l’ O2 va être utilisé pour produire de l’eau, des déchets etdu CO2

=> combustion non complète.

IV. Les différents gaz du sang1 / 2

1. O2

Forme dissous : lié à la forte pression dans les poumons. Forme combiné à Hb. (forme la plus importante)

=> 100 mL de sang artériel 19,7 mL de O2=> 100 mL de sang veineux 13,8 ML de O2

Hb-O2 est très instable par rapport à HB-CO2 Il y concurrence entre O2 et CO2 lors de la fixation avec l’Hb. => Facteur d’instabilité : pH et la température.

Ex de maladie : Anémie baisse de Hb dans le sang.

La myoglobine : Courbe inverse de Hb pour une meilleur utilisationdes muscles.=> délivre plus facilement O2 dans les muscles.

IV. Les différents gaz du sang2 / 2

2. CO 2

Forme plasmatique- dissous dans le plasma (très soluble)- combiné (système tampon)

=> 35 mL / 100mL de sang (H2CO3, …)- combinaison avec des protéines.

=> carbonates Forme globulaire : Hb-CO2

=> 15 mL CO2 / 100 mL de sang

Anhydrase carbonique : enzyme au niveau des alvéoles pulmonaires.=> facilite la dissociation de Hb-CO2 da,s les poumons de manière active.

Remarque : Si Hb-O2 diminue alors Hb-CO2 augmente au niveau des tissus lors que cela devient plus alcalin.

V. La respiration tissulaire1 / 1

Permet l’échange des gaz grâce au mitochondrie=> Toute cellule doit être a proximité des vaisseaux.

La circulation sanguine va influencer par la proximité et par ledébit. Les variations de débit peuvent facilité les échanges.

Différence artério-veineuse en O2=> 34 % pour le cerveau=> >80% pour les muscles en activité.

L’augmentation de l’activité physique augmente la circulation sanguine. Cequi entraîne une augmentation du débit circulatoire. Et donc uneaugmentation considérable des échanges.

VI. Phénomènes physico-chimique des échanges

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système en contact.

surface d’échange (90 m² déplié pour les alvéoles.

Maladie : Œdème pulmonaire (plasma au lieu de O2)=> par le chlore, gaz de combat, …

VII. Causes possibles de perturbation des échanges

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• Lié à l’air alvéolaire :- Composition de l’air alvéolaire, pression- Baisse de la surface d’ échange- Baisse du débit ventilatoire

• Liée à l’organisme :- Demande d’O2- Rejet de CO2- Température du corps- Débit sanguin

• Liée à l’état du sang :- Quantité d’Hb- Composition chimique du plasma- Gaz dissout dans le plasma

Chapitre 2

Anatomie et mécanique respiratoire

I. Introduction1 / 1

Mise en contact de l’air alvéolaire et du sang désoxygéné. Le cycle normal du cycle respiratoire est d’environ de 12 par minute.

L’ élasticité pulmonaire est importante car elle permet au poumon de se rétracter.

La pathologie qui diminue l’élasticité pulmonaire est la silicose ( par exemple chez les mineurs). Une nouvelle pathologie est du à l’amiante, elle s’appelle l’asliestose.

II. Anatomie 1 / 3

a) Les poumons

a)

II. Anatomie 2 / 3

Les deux poumons sont situés dans la cage thoracique.

Le poumon droit a 3 lobes alors que le gauche en a 3. Les poumons sont diviser en lobes et les lobes en lobules. Les lobules sont en contact avec l’air grâce aux bronchioles.

Il y a 3.10^8 alvéoles dans les poumons. La paroi des alvéoles est très fine, il s’agit d’une membre unicellulaire. Les alvéoles pulmonaire sont remplies d’un liquide facilitant l’élasticité pulmonaire mais aussi pour créer une pression suffisante. Ce liquide permet aussi la maturation des poumons. Entre les alvéoles, il y a l’espace inter-alvéolaire, où ils se trouvent des fibres capillaires, des fibres élastiques et des fibres musculaires. C’est le squelette du poumons.

a)

II. Anatomie 3 / 3

Échange gazeux dans les alvéoles

a)

II. Anatomie 1 / 2b)

b) Les voies respiratoires

Elles commencent tout d’abord par le net et les fosses nasales. Le nez à une triple fonction :

- Humidificateur de l’air- Réchauffement de l’air- Dépoussiérage de l’air

Les cordes vocales sont présentes dans le larynx. Les Bronches suivent une dichotomie. Les divisions se font à angle égal. Il y a environs 17 divisions à partir

de la trachée jusqu’aux alvéoles. Les alvéoles font parties du système d’échange.

II. Anatomie 2 / 2b)

Toutes les poussières sont dangereuses dès qu’elles arrivent dans les poumons. Au niveau des alvéoles, les macrophages sont des cellules qui permettent le nettoyage. Pour les plus petites particules, c’est le système lymphatique qui fait fonction de nettoyeur. Ce système envoie les particules non phagocyter dans les ganglions qui vont être stocker.

!!! EN TRAVAUX !!!

II. Anatomie 1 / 1c)

c) La plèvre

La plèvre est l’enveloppe des poumons. Cette plèvre est formée de deux feuillets, c’est une sorte de protection des poumons. Si celui-ci est déchiré, le poumon ne fonctionne plus.

Entre les deux feuillets il y a du vide, si ce vide se rempli d’air les poumons vont se rétracter, c’est un pneumothorax. On peut le soigner grâce à un système permettant de recréer le vide entre les deux feuillets.

La pleurésie est une pénétration de germes entre les deux feuillets.

L’élasticité pulmonaire est aussi lié à la tension de surface en plus des fibres. Compliance pulmonaire = élasticité d’un volume. Un emphysème provoque une baisse de l’élasticité pulmonaire.

II. Anatomie 1 / 1d)

d) Le thorax

C’est la partie squelette des poumons associée à la colonne vertébrale à l’arrière et à la cage thoracique à l’avant.Il sert à protéger le poumon des chocs, il a donc un rôle de protection.

Le diaphragme permet de pouvoir bouger les côtes lors de l’expiration et d’inspiration. Il est en forme de deux coupoles, situé sous les poumons. Il s’agit d’un anneau qui monte et qui descend.

III. Mouvement respiratoire 1 / 1

- Inspiration : C’est la phase active. Elle est réalisée par le diaphragme et l’élasticité pulmonaire. C’est une

contraction générale du diaphragme qui permet d’augmenter le volume du poumons.

- Expiration : C’est la phase passive réalisée par les muscles intercostaux qui peuvent freiner ou augmenter la respiration. Elle utilise aussi l’élasticité pulmonaire. Lors d’un effort intense l’expiration devient active.

- Rythme Respiratoire : Elle peut être mesurée par ruban ou par bouché (quantité d’air). Il varie selon l’âge, chez les nouveaux nés : 44 cycles (vite), a 14 ans : 20 cycles et chez l’adulte : 12 à 16 cycles.

- Mouvement non respiratoire : rire, chant, bâillement, hochet, les pleurs, efforts.

IV. La ventilation pulmonaire1 / 2

On peut mesurer le débit de O2 à l’aide d’un spiromètre, on obtient ainsi une courbe de débit en fonction du volume.

Elle peut se faire avec des appareils :- circuit ouvert

=> mais aussi pour mesuré le rejet de CO2

- circuit fermé (quantité d’O2 déterminer, on mesure le temps jusqu’à épuisement de l’air.)

La courbe la plus utilisée est la courbe débit / volume

IMAGE DE LA COURBE AVEC REGRESSI

TROUBLES ????

IV. La ventilation pulmonaire2 / 2

Il y a réduction des capacités respiratoire avec l’âge, du fait que les fibres soient moins élastiques.

Débit (Q) : Q = 6 à 8 L / min (repos) Q = 100 à 150 L / min (effort)

Q alvéolaire = V courant – V espace mort x Freq Resp

Où V espace mort comportant la fosse nasal, bronche, …

Mieux veut une respiration lente et rempli qu’une respiration vite et peu rempli.

V. La régulation de la ventilation1 / 2

Il peut être multiplié par 15, elle est assuré par le centre respiratoire (bulbe rachidien => zone sensible)

Le centre bulbaires se trouvent dans un centre respiratoire.

Un stimuli respiratoire est un facteur de régulation dont les variations physiologiques agissent directement ou indirectement sur les centres respiratoires et leur apportent une information sur les besoins de l’organisme.

Le premier stimulus essentielle est le CO2=> le mécanisme est double :

- artériel (chimiorécepteur) : si la stimulation augmente, la ventilation diminue.- directement sur les centres bulbaires (puisqu’ils sont vascularisé)

V. La régulation de la ventilation2 / 2

Le deuxième stimulus est l’ O2 :=> si on diminue l’inspiration d’O2 on diminue la

respiration artérielle, ce qui provoque une hyperventilation.

=> même mécanismes que pour le CO2

Le troisième stimulus est le pH :=> augmentation d’acide ventilation augmente=> augmentation de base ventilation diminue.

Le quatrième sont les propriorecepteurs=> reflex sur la respiration.