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RESPIRATION - PLAN
I. IntroductionII. Organisation du système respiratoire
1. Voies respiratoires supérieures et inférieures2. Histologie des bronchioles et des alvéoles3. Relation des poumons avec la cage thoracique
III. Ventilation1. Pression intrathoracique2. Inspiration3. Expiration4. Débit ventilatoire5. Motricité des artérioles pulmonaires6. Variations du volume pulmonaire7. Le travail ventilatoire
IV. Respiration externe et interne1. Propriétés fondamentales des gaz – pression partielle; comportement des gaz dans le liquide; diffusion des gaz2. Différences des pression partielles d’O2 et de CO2
3. Rôle de l’hémoglobine dans le transport des gazV. Contrôle de la respiration
1. Genèse de la rythmicité2. Facteurs contrôlant la fréquence respiratoire et le débit ventilatoire
DEUX FONCTIONS MAJEURES :� Nécessité d’apporter l’oxygène aux tissus pour assurer les réactions chimiques oxydatives qui libèrent l’énergie� Elimination du gaz carbonique qui résulte de ces réactions oxydatives
Besoin d’organisme en O2 : 200mL d’O2/min au repos6L d’O2/min pendant effort
Respiration – deux sens :� La réaction métabolique de l’oxygène avec les substrats del’organisme� Les échanges gazeux entre les cellules de l’organisme et le milieuextérieur
Appareil respiratoire se rapporte aux structures impliquées dans leséchanges gazeux entre le sang et l’extérieur. Il peut être divisé envoies respiratoires supérieures et inférieures, et les structuresthoraciques.
I. INTRODUCTION
1. VOIES RESPIRATOIRES SUPERIEURES
1.1. NEZ – extérieur et intérieur
Sinus sphénoïdal
Narine interne
Trompe d’Eustache
Oropharynx
Palais mou et durCavitébuccale
SupérieurMoyenInférieur
Méats nasaux
Narine externe
Vestibule
Cavité nasale
SupérieurMoyenInférieur
Cornets
Os nasalSinus frontalBulbe olfactifCerveau
1.2. PHARYNX
Cartilage cricoïde
OesophageTrachée
Cartilage thyroïde
Os hyoïde
Mandibule
Langue
Cavité buccale
Palais durCornet inférieur
Amygdale pharingien
Nasopharynx
Ouverture de la trompe d’Eustache
Palais mou
Oropharynx
Epiglotte
Laryngopharynx
2.1. LARYNX
2. VOIES RESPIRATOIRE INFERIEURES
2.1.1. CORDES VOCALES
Epiglotte
Plis vestibulaires(fausse cordes)
Cartilage cunéiforme
Fente de la glotte
Cartilage corniculéPharynx
Plis vocaux(vrais cordesvocales)
2.2. TRACHEE2.3. BRONCHES SOUCHES2.4. BRONCHES SEGMENTAIRES2.5. BRONCHIOLLES2.6. ALVEOLES PULMONAIRES
I
II IIIII
Alveoli pulmonisBrochiolus
terminalis
Ductulus
pulmonis
EMPREINTE EN RESINE DE L’ARBRE BRONCHIQUE
Artère pulmonaire
Bronche
Nerf
Artèrebronchique
Bronchiole
Veinepulmonaire
Plèvre
CIRCULATION PULMONAIRE
Alvéoles
ANATOMIE DES POUMONS (1)
Lobes
3
1 2
6
1075
8 9
1
23
64
589
2
4
1
3
45
789
10
6
1+2
3
56
87910
1+2
3
4
5
6
7+8 9
1+2
6
10
3
45
9
ANATOMIE DES POUMONS (2)
Cils
Cellule de Clara
Cellule basale
Membrane basale
Cellule àmucus
Muscle lisseGlandes
Capillaires sanguins
Epithélium
Cellules basales
Chorion
Cellules à mucusCellule ciliée
Cellule ciliée
Film de mucus
HSTOLOGIE DES BRONCHES
CILS D’EPITHELIUM BRONCHIQUE
STROMA PULMONAIRE – TISSU CONJONCTIF ELASTIQUE
bronchiole
TUMEUR PUMONAIRE D’ORIGINE DES CELLULES DE CLARA
HISTOLOGIE DE LA PAROI ALVEOLAIRE
RELATION DES POUMONS AVEC LA CAGE THORACIQUE
ballonpleind’eau
cage thoracique
coeur
liquide intrapleural
ORGANISATION DE LA PLEVRE
feuillet pariétal
feuillet viscéral
poumon
PIP< PA
III. VENTILATION
Pi = PA
P
Pi >PA
P
Pi < PA
PA
V
pompe à vide
V1
P1 = PA
P2 < PA
P3 = PA
V3 > V1
PRESSION NEGATIVE DE LA PLEVRE
MUSCLES DE L’EXPIRATION
Principaux :
Intercostauxexternes
Diaphragme
Intercostauxinternes
Diaphragme
Oblique externede l’abdomen
Muscle grand droitde l’abdomen
Oblique interne
Transverse
MUSCLES DE L’INSPIRATION
Accessoires :
Stérno-cléïdo-mastoïdiens
Scalènes
Sternum
ExpirationInspiration
Diaphragme
ExpirationInspiration
A’
AB
B’C
C’
Levier A – B < A’ – C’ ⇒ soulèvement des côtes
Levier A – B’ > A’ – C ⇒ abaissement des côtes
Vertèbre
Côte
Articulation
Muscle intercostaux externe(inspiratoire)
Muscle intercostaux interne(expiratoire)
- 8
1
- 4
- 2
Inspiration Expiration
PIP
PIA
0
4s
1
-1
Inspiration Expiration
0.5
- 4
- 6
PIA
PIP
Vc
0
4s
EVOLUTION DES PRESSIONS ET DU VOLUME RESPIRATOIREAU REPOS ET PENDANT EFFORT
Palv <<<< 760 mmHgPalv > 760 mmHg
Air
INSPIRATION EXPIRATION
Airpression
atmosphérique760 mmHg
4. DEBIT VENTILATOIRE
V = k (Patm – Palv)
V = ∆P/R
R = 1/k
R = 1/ r4
V = ∆P*r4
REGULATION D’OUVERTURE DES BRONCHIOLLES
Facteurs physiques :� expansion des poumons élargie les voies, R⇓pendant l’inspiration� R⇑ pendant l’expiration. Asthme – difficultéd’expirer
Facteurs nerveux :� s. parasympathique – bronchoconstriction� s. orthosympathique - bronchodilatation
Facteurs chimiques :� ⇑pCO2 – bronchodilatation� histamine - bronchoconstriction
5. MOTRICITE DES BRONCHIOLLES ET DES ARTERIOLES PULMONAIRES
constriction dilatation
QS1
QS1
QS2
QS2
A
B
CO2 CO2
constriction
dilatation
H+
O2
H+
O2
A
B
FACTEURS CONTROLANT LES RESISTANCES DESARTERIOLES PULMONAIRES ET DES BRIONCHIOLES
Artérioles Bronchioles
CONSTRICTION
DILATATION
pO2
H+
Histamine
Parasympathomimétiques (M2)
pCO2
pO2
H+
Adrénaline (β2)(épinéphrine)
Sympathomimétiques
pCO2
Volume résiduel (VR)
Volume de réserve expiratoire
Volume de réserve inspiratoire
Volume courantde repos
Cap
acité
pul
mon
aire
tot
ale
Cap
acité
vita
le
Expiration forcée
Inspiration forcée
0.5 L
1.5 L
Volume mort anatomique 0.15 L
3.1 L
1.2 L
4.8 L6.0 L
VR
CT
= 0.25
Emphysème > 0.4
VARIATIONS DU VOLUME PULMONAIRE
Sujet Vc F Vent pulm. – Vent Vm = Vent alvA 150 40 6 L 6 L 0 LB 500 12 6 L 1.8 L 4.2 LC 1000 6 6 L 0.9 L 5.1 L
7. LE TRAVAIL VENTILATOIRE
- Tension superficielle alvéolaire
Surfactant pulmonaire : phospatidylcholine 62phosphatidylglycine 5autres phospholipides 10lipides neutres 13protéines 8carbohydrates 2
Détresse respiratoire des nouveaux nés - administration des glucocorticoïdes
eau eau + détergent
- Dépenses énergétiques pour les mouvements ventilatoires :sportifs – 3%malades – asthme, mucoviscidose beaucoup plus
1. PROPRIETES FONDAMENTALES DES GAZ
IV. RESPIRATION EXTERIEURE ET INTERIEURE
Lois de DALTON
pO2 pN2
PA=760 mmHg
pCO2 pH2O
PA = pO2 + pN2 + pCO2 + pH2O
pO2 ⇒ 160 mmHgpCO2 ⇒ 0.3 mmHg
21 78 0.04
pO2pN2
Lois de HENRY
pCO2
[GT] = α x pG
Lois de FICK
S E
O2
CO2 VG= E
S x D (P1 – P2)
D =α
PM√
RESPIRATION EXTERNE
RESPIRATIONINTERNE
pO2 = 40
800 mL
pCO2 = 45
pO2 = 105pCO2 = 40
pO2 = 40
pO2 = 40
800 mL
CGCD
Alvéole
- 200 mL + 200 mL
pCO2 = 0.3 mmHgpO2 = 152 mmHg
200 mL
Qc = 5L/min
pCO2 = 32 mmHgpO2 = 120 mmHg
VENTILATION
poumons
tissus
4. HEMOGLOBINE ET TRANSPORT DES GAZ
Hb.O2
Hb.CO2
pO2
pCO2
NH3+
NH3+
COO-
NH3+
COO-
Hème
Hème = porphyrine + Fe2+
3*1013 globules rouges soit 900g de Hb
Hb = 4 hèmes = 4O2
ββ
α
α
100
80
60
40
20
0 20 40 60 80 100
105
pO2
(mmHg)% de saturation
de l’Hb
102030405060708090
100
14355775859093959798
Sang désoxygéné(moyenne au repos)
Sang désoxygéné(contraction du m. squelettique)
Pou
rcen
tage
de
satu
ratio
n d
e l’h
émog
lobi
ne
pO2 (mmHg)
Sang oxygéné
4.A.1.TRANSPORT DE L’OXYGENE PAR L’HEMOGLOBIINE
pO2 = pO2
A B
A B
pO2 = pO2
pH sanguin normal (7.4)
pH sanguin faible (7.2)
pH sanguin élevé (7.6)
pO2 (mmHg)
Pou
rcen
tag
e d
e sa
tura
tion
de
l’hé
mog
lob
ine
0
20
40
60
80
100
20 40 60 80 100
INFLUENCE DU pH SUR L’AFFINITE D’HEMOGLOBINE POUR O2
pCO2 sanguin normal
pCO2 sanguin élevée (7.2)
pCO2 sanguin basse
pO2 (mmHg)
Pou
rcen
tag
e d
e sa
tura
tion
de
l’hé
mog
lob
ine
0
20
40
60
80
100
20 40 60 80 100
INFLUENCE DE pCO2 SUR L’AFFINITE DE L’Hb POUR L’O2
Pou
rcen
tag
e d
e sa
tura
tion
de
l’hé
mog
lob
ine
0
20
40
60
80
100
pO2 (mmHg)
20 40 60 80 100
10°C20°C 38°C
42°C
INFLUENCE DE LA TEMPERATURE SUR L’AFFINITE D’Hb POUR L’O2
CO2
Cl-
CO2
O2 O2 O2
CO2 CO2 + H2O H2CO3 H+ + HCO3-
Hb.O2H.Hb
Anhydrase
carbonique
O2 +
Liquide interstitiel Plasma
Cellule
périphérique
4.A.TRANSPORT DE L’OXYGENE
Transport d’O2 : 1.5% dissous98.5 Hb.O2
Effet de Bohr
CO2CO2
O2 O2O2
CO2 CO2 + H2O H2CO3 H+ + HCO3-
Hb.O2H.Hb
Anhydrase
carbonique
O2 +
Alvéole
pulmonaire
Cl-
HCO3-
Transport CO2
7% dissous 23% Hb.CO2
70% HCO3
4.B. TRANSPORT DE GAZ CARBONIQUE
Effet de Haldane
Effet de Hamburger
stimulation
volu
me
cour
ant
temps
A
B
C
GENESE DU RYTHME RESPIRATOIRE
I
BULBE
Enerf vague
nerf
phrénique
Cervelet
Centres
apneustiques
Centres
pneumotaxiques
nerf
intercostaux
Protubérance
annulaire
Muscles
expiratoires
Diaphragme
nerf intercostaux
Cage
thoracique
ORGANISATION DES CENTRES NERVEUX RESPIRATOIRES
Muscles
inspiratoires
EXPERIENCE DE LA CIRCULATION CROISEE DE FREDERICQ
A B
Asphyxie A Asphyxie A
CHIMIORECEPTEURS
Corps carotidien (glomus)
Corps aortiques
Carotide
Crosseaortique
100 20 16 12 8 4Vol
um
e ve
ntil
é (
L/m
in)
Air inspiré - % d’O2V
olu
me
ven
tilé
(L
/min
)
5
10
15
1 3 5C
[H+] plasma
A. pO2B. ACIDITE
CONTRÔLE DU DEBIT VENTILATOIRE
38 50
pCO2 (mmHg)
Dé
bit
ven
tilat
oire
(L
/min
)
4
30
38 50
pCO2 (mmHg)
Vol
um
e co
ura
nt
(L/m
in)
38 50
pCO2 (mmHg)
0.6
1.6
Fré
qu
ence
resp
irato
ire (
mou
v/m
in)
12
19
C. pCO2
Hypo - hypercapnie
D. PENDANT L’EFFORT PHYSIQUE
repos exercice récupération
CONTRÔLE DES CENTRES RESPIRATOIRES PAR D’AUTRES FACTEURS
� les réflexes articulaires et musculaires� la température� l’adrénaline� la pression artérielle� la douleur� les réflexes de protection� les afférences corticales
le contrôle volontairel’émotion
HYPOXIE
Manque de l’oxygène dans les tissus ou les organes.
Hypoxie-hypoxique
Hypoventilation - ⇑R des voies aériennes (corps étrangers; asthme;mucoviscidose), paralysie des muscles inspiratoires,déformation du squelette; inhibition des CNR; diminution dela compliance thoracique et pulmonaire.
Mauvaise diffusion alvéolo-capillaire – pneumonie; pneumoconioseVentilation-perfusion anormale - emphysème
Hypoxie anémiqueHypoxie ischémique
Embolie
Hypoxie histo-toxiqueCyanure; ⇑ du volume d’un organe; methhémoglobinémie (sulfamide; phénylacétamide); manque de hémoglobine réductase; carboxyhémoglobinémie
