Physiologie respiratoire

1/ La mécanique ventilatoire

Le cycle ventilatoire

Ventilation = mouvements respiratoires alternant entre inspi et expi pour pénétration de l’O2 dans les voies respi et rejet du C02 par l’air expiré
Cycle ventilatoire = succession alternative d’une inspi et d’une expi
Deux lois fondamentales :
- Boyle-Mariotte : PV = constante
- Circulation des gaz dans un système clos de la région ou la pression est la plus forte vers… la plus faible

L’inspiration = apporte un volume d’air riche en O2 et pauvre en CO2 vers les alvéoles
Phénomène actif, nécessite effort et énergie
Muscles inspi augmentent le volume thoracique donc la pression pulmonaire diminue par rapport à la pression atmosphérique > l’air entre…

L’expiration : rejette un volume équivalent d’air riche en CO2
Phénomène passif
Système élastique > le poumon reprend spontanément sa position initiale > baisse de volume donc pression qui augmente > l’air sort…
NB : Au repos = en apnée : muscles au repos, pression alvéolaire = pression atmosphérique

Inspiration et expiration (paramed-prepa.com)

Volume courant (Vt) = volume mobilisé à chaque inspi = 500 ml
FR = 12 – 20 cycles/min
Débit respiratoire : Vt x FR = 500 x 14 = 7 L/minutes

Les muscles respiratoires

Muscles striés squelettiques à fibres lentes et endurantes. Assurent le déplacement de la cage thoracique et donc le mouvement de l’air dans les poumons.
Les principaux :
- Diaphragme : lors de sa contraction, il s’abaisse et vient s’appuyer sur les viscères abdo.
- Muscles intercostaux : augmentent le volume thoracique car en se contractant, ils élèvent les côtes durant l’inspi. Certains sont actifs pour forcer l’expiration
Les accessoires : n’interviennent normalement pas lorsque la ventilation est bonne.
- Scalènes (du cou) : élèvent les deux premières côtes
- Trapèzes
- Sterno-cléïdo-mastoïdien
- Abdominaux : permettent de forcer l’expiration

Pearson Education

backrelief.ca

L’élasticité pulmonaire

Compliance / distencibilité de l’organe = ∆V/∆P
Volume de relaxation = volume où les pressions de rétractation du poumon et pressions de distension du thorax sont égales et opposées

Origine de l’élasticité pulmonaire :
Facteur histologique (collagène, élastine)
Facteur physico-chimique = force d’attraction intermoléculaire à la surface des alvéoles.

Notion de surfactant pulmonaire

= liquide tensio-actif présent à la surface des alvéoles qui diminue la tension alvéolaire.
But : Diminution du travail ventilatoire pendant l’inspi
Évite les fuites de plasma dans les alvéoles
Évite que les petites alvéoles fusionnent avec les grandes
C’est un stabilisateur de surface !

2/ Transports gazeux

Quand un gaz et un liquide entrent en contact, les molécules gazeuses vont diffuser vers le liquide pour équilibrer les pressions
Air alvéolaire : CO2, O2, N2
Dans le sang : N2 et CO2 dissous, l’O2 est lié à un transporteur = l’hémoglobine

Rôle de l’hémoglobine

L'hémoglobine est une protéine constituée de 4 chaînes de globine et d'un groupement non protéique = l'hème qui porte en son centre un atome de Fer+
Une molécule d'O2 se fixe sur chaque ion ferreux = oxyhémoglobine
L'hémoglobine libère son O2 au niveau de la cellule et repasse à sa forme désoxygénée = désoxyhémoglobine

http://acces.ens-lyon.fr

Affinité de l’Hb : capacité de l’Hb à se saturer en 02 pour une quantité d’O2 donnée
Affinité forte au niveau alvéolaire (saturation rapide) et moindre au niveau cellulaire (libération de l’O2).

Principe de Fick en 3 étapes :

- Saturation des GR en O2 (nécessite une bonne ventilation et une quantité d’O2 inhalée suffisante)
- Transport des GR jusqu’aux cellules
- Livraison de l’O2 aux cellules

Échanges gazeux

Hématose = ensemble des échanges gazeux alvéolo-capillaires qui transforme le sang riche en C02 des artères pulmonaires en sang riche en O2 et épuré en C02 vers les veines pulmonaires.

Dessin Michel Saemann - Archives Larousse

NB : air = 21% d’O2 et 78% d’azote

Il y a un équilibre permanent entre débit gazeux et débit sanguin = rapport ventilation / perfusion.
Effet d’espace mort = ventilé mais pas perfusé
Effet shunt = perfusé mais pas ventilé

Alain Gallien : Professeur de SVT retraité

3/ Contrôle de la respiration

Les centres de commande de la respiration se situent dans le tronc cérébral
Automatique = SNC ou volontaire
Les cellules chémoréceptrices sont des cellules sensibles au C02 et qui selon son taux stimulent les influx nerveux à l’origine de l’inspi.
Exemple : Si état respi dégradé > augmentation du taux de C02 sanguin > stimulation pour augmenter rythme et amplitude respiratoires afin d’évacuer le C02 excédent.
NB : Certains pathologie altèrent cette sensibilité au CO2.