Explorations Fonctionnelles Respiratoires

Pr A. T. Dinh-XuanService de Physiologie – Explorations Fonctionnelles Hôpital Cochin, Faculté de Médecine Paris Descartes

Introduction - Généralités

Les fonctions pulmonaires

Les poumons assurent 3 fonctions :

1. Fonctions métaboliques (transformation de substances inactives en substances actives et vice versa).

2. Fonction de réservoir sanguin (du fait de sa vascularisation).

3. Fonctions d’échanges gazeux (fonction respiratoire).

Les échanges gazeux4 paramètres

• Substances échangées

• Partenaires d’échanges

• Lieu d’échange

• ??

• Gaz (O2 et CO2) (obéissant à la loi de diffusion des gaz)

• Air (apportant de l’O2) et le sang (se débarrassant du CO2)

• Interface air-sang (barrière alvéolo-capillaire)

Voies de conduction aérienneVoies de conduction aérienne

Supérieures :• Fosse nasale• Nasopharynx• Larynx

Inférieures :• Trachée• Bronches principales• Bronches segmentaires

Alvéole

Paroi alvéolo-capillaire

Bronchiole

AlvéoleBronchiole

Artériole

Veine post-capillaire

VVTT : volume courant : volume courant

OO22

COCO22

VVDD : volume de l’espace mort : volume de l’espace mort

VVTT == V VDD ++ V VAA

VVTT xx FR FR == V VDD xx FR FR ++ V VAA xx FR FR

VVEE == V VDD ++ V VAA

VVTT == 500 ml 500 ml

VVDD == 150 ml 150 ml

VVAA == 350 ml 350 ml

FR FR == 15 cycles/min 15 cycles/min

VVEE == 7,5 l/min 7,5 l/min

VVAA == 5,25 l/min 5,25 l/min VVAA : Volume alvéolaire : Volume alvéolaire

QQpulmpulm == Q Qcardcard == VES x FC VES x FC

VES VES == 70 ml 70 mlFC FC == 70 /min 70 /minQQpulpul == Q Qcardcard == 4,9 l/min 4,9 l/min

VVAA/Q/Qpulmpulm ≈≈ 1 1

Effet shunt Effet espace mort

Zones pulmonaires perfusées non ventiléesZones pulmonaires ventilées non perfusées

Volumes Pulmonaires et Débits Bronchiques

La spirométrie permet la mesure :

1. des volumes pulmonaires qui reflètent schématiquement les propriétés du parenchyme pulmonaire et de la paroi thoracique.

2. des débits bronchiques qui traduisent essentiellement la fonction des voies aériennes.

Volumes pulmonaires et débits bronchiques

Spirométrie

Spirographie : volumes mesurés

Mesure de la CRF à l’Hélium Volume non mobilisable

Utilisation d’un indicateur: Méthode de dilution Principe de conservation de la masse

En pratique :mesure de la CRF à l’Hélium: VR = CRF – VRE

Utilisation d’un spiromètre + analyseur d’Hélium

Pléthysmographie corporelle

On mesure des variations de volume en mesurant des variations de pression (à température constante)Loi de Boyle-Mariotte : PV=nRT

• VEMS

• VEMS/CV

MESURE DU VEMS

VEMSVEMS

Sujet sainSujet sain

Volume expiratoire (L)Volume expiratoire (L)

VEMSVEMS

CVCV

VEMS/CV = 0,75VEMS/CV = 0,75

rapport de Tiffeneaurapport de Tiffeneau

Temps (s)Temps (s) 1 2 3

Obstruction bronchiqueObstruction bronchique

Sujet sain

Asthmatique (état de base)

VEMS

VEMS

CV VEMS/CV = 75 %

rapport de Tiffeneau

VEMS/CV

Volume (L)

Temps (s) 1 2 3

P

r

L

V•

Loi de PoiseuilleLoi de Poiseuille

V = P • r4

8L

•

Pneumotachographe

Pneumotachographe de A. FLEISCH 1925

Courbe débit-volume normaleCourbe débit-volume normale

CVF VR*

* Non mesurable par la courbe débit-volume

VT

Volume (V)

DEP

Débit (V)•

25%

V25

.

Débitmètre de pointeDébitmètre de pointe

Courbe débit-volume (BPCO)Courbe débit-volume (BPCO)

DEP

CVF

Volume (V)

Débit (V)•

CVF

DEP

Courbe débit-volume (BPCO) Courbe débit-volume (BPCO) (suite)(suite)

CVF

DEP

DEP

CVF

Volume (V)

Débit (V)•

VR

VR

P

r

L

V•

V = P • [r4 / 8L]•

R = P / V•

R = 8L /r4

Loi de PoiseuilleLoi de Poiseuille

Obstruction bronchique

r R

V •

P

Outils pour diagnostiquer l’asthme

Diffusion gazeuse à travers la paroi alvéolo-capillaire

O2

Hb

2 Diffusion

3 Perfusion

1

O2

Ventilation

HbO2

OO22

COCO22

VVDD : volume de l’espace mort : volume de l’espace mort

VVTT == VVDD + V + VAA

VVEE == VVDD + V + VAA

VVEE == 7,5 l/min 7,5 l/min

VVAA == 5,25 l/min 5,25 l/min VVAA : Volume alvéolaire : Volume alvéolaire

QQpulpul == Q Qcardcard == VES x FC VES x FC

VES VES == 70 ml 70 mlFC FC == 70 /min 70 /minQQpulpul == Q Qcardcard == 4,9 l/min 4,9 l/min

VVAA/Q/Qpulpul ≈≈ 1 1

Tous les gaz passent à travers la paroi alvéolaire par diffusion passive.Le débit de transfert d'un gaz à travers une couche de tissu (Loi de Fick) est :

1. proportionnel à la surface du tissu 2. proportionnel à la différence de pression partielle du gaz de part et d’autre de la

barrière alvéolo-capillaire3. proportionnel à la solubilité du gaz4. inversement proportionnel à l'épaisseur du tissu5. inversement proportionnel à son poids moléculaire

Diffusion

.Vgaz = DL,gaz x P

.Vgaz = S x P x D

E√ PM

D ≈ Sol

DL,gaz = S x DE

DL,gaz =

Vgaz

.

PR = P.

Vgaz

DL,gaz est l’expression de l’inverse d’une résistance

1. Surfactant2. Épithélium alvéolaire3. Espace interstitiel4. Endothélium capillaire5. Plasma (du capillaire

pulmonaire)6. Milieu intérieur du globule

rouge7. Hémoglobine

La barrière alvéolo-capillaire

O2

Résistance globale à la diffusion

La diffusion de l'O2 de l'alvéole à l'hémoglobine peut être considéré en 2 étapes :

1. Diffusion de l'O2 à travers la barrière alvéolo-capillaire caractérisée par le facteur membranaire (DM)

La résistance globale à la diffusion est égale à la somme des deux résistances correspondantes.

2. Combinaison de l'O2 avec l‘Hb, caractérisée par la vitesse de liaison de l’O2 à l’Hb (θ) multiplié par le volume capillaire pulmonaire (Vc)