PHYSIOLOGIE DE L APNEE Sommaire

PHYSIOLOGIE DE L APNEE
Sommaire :
1) L’oreille
- Schéma global
- L’oreille externe
- L’oreille moyenne
- L’oreille interne
2) Les sinus
3) Les voies aériennes
- Les voies aériennes supérieures
~ Les fosses nasales
~ Le pharynx
~ Le larynx
- Les voies aériennes inférieures
~ Trachée
~ Bronches et bronchioles
~ Les alvéoles
~ Les poumons
4) La mécanique ventilatoire
- Les muscles ventilatoires
- L’inspiration
- L’expiration
- La régulation de la ventilation
~ Le premier circuit d’exécution
~ Le deuxième circuit d’exécution
- Les volumes pulmonaires
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6) La circulation sanguine
- Le cœur
- Les vaisseaux sanguins
~ Les artères
~ Les capillaires
~ Les veines
- Le sang
~ Les globules rouges
~ Les globules blanc
~ Les plaquettes
~ Le plasma
- Les échanges gazeux
- Le circuit sanguin
~ La petite circulation
~ La grande circulation
- Le Bloodshift
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1) L’oreille
- Schéma global
- L’oreille externe :
Elle est composée du pavillon qui capte et concentre les sons et du conduit auditif qui
achemine les sons au tympan.
- L’oreille moyenne :
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Elle est séparée de l’oreille externe par la membrane du tympan.
Faisant liaison entre le tympan et la fenêtre ovale (séparation avec l’oreille interne) on
trouve une série de trois osselets, dans l’ordre : le Marteau, l’Enclume et l’Etrier.
Les sons qui ont mis en vibration le tympan sont transmis par les osselets à l’oreille
interne.
La cavité de l’oreille moyenne est reliée au pharynx par la trompe d’Eustache.
La trompe d’eustache est, en temps normal, fermée, mais elle peut s’ouvrir à la suite d’un
mouvement de déglutition ou tout autre manœuvre analogue.
- L’oreille interne :
Cette cavité, creusée dans la boite crânienne, abrite deux fonctions :
L’audition remplie par la Cochlée (ou limaçon),
L’équilibre, fonction remplie par les trois canaux semi-circulaires(ou cristaux).
2) Les sinus
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Les os de la face sont creusés de cavités : les sinus, qui communiquent avec les cavités
nasales par des canaux étroits.
Ces canaux sont normalement ouverts et perméables en permanence, la pression
s’équilibre avec celle de l’extérieur sans problème.
Mais, en cas : de rhume, sinusite, angine, allergie, le gonflement de la muqueuse nasale
peut obstruer ces canaux et l’équilibre de pression ne se fait plus.
3) Les voies aériennes
- Les voies aériennes supérieures
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~ Les fosses nasales
Les fosses nasales filtrent l’air grâce aux poils qui vont retenir les plus grosses particules.
Le filtrage va s’affiner en passant dans la muqueuse nasale grâce au mucus qui la tapisse.
Outre la filtration de l’air, les fosses nasale servent aussi à le réchauffer (jusqu'à environ
32°) du fait de leurs importante vascularisation.
Après filtration et réchauffement, les fosses nasale vont enfin humidifier l’air.
~ Le pharynx
Le pharynx (ou arrière- gorge) à l’aide des amygdales et des végétations est le bastion
avancé des défenses de l’organisme, c’est là que seront piégés et détruits les germes
entrés avec l’air.
Pour cela lors de la déglutition, l’entrée de la Trachée artère est momentanément obturée
par le jeu de la Luette et de l’Epiglotte sur la Glotte.
~ Le larynx
C’est a son niveau qu’a lieu le tri entre l’air qui va aux poumons et les aliments qui vont à
l’estomac. Dans le larynx se trouvent les cordes vocales.
- Les voies aériennes inférieures
~ La trachée
Le conduit trachéal est maintenu béant par les arceaux cartilagineux.
La muqueuse est aussi tapissée de cils et de mucus, et elle réagit à toute irritation par la
mise en route du réflexe de la toux.
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~ Les bronches et bronchioles
La trachée se divise en deux bronches souches, chacune pénétrant dans l’un des deux
poumons. Là elles vont se diviser à chaque fois en deux et donner une ramification de
plus en plus étroite, de bronches en bronchioles pour aboutir à la bronchiole terminale.
C’est la fin du trajet aérien de la molécule d’air, elle vient de parcourir la partie non
fonctionnelle de l’appareil respiratoire, l’espace mort.
~ Les alvéoles
C’est dans l’alvéole que vont s’effectuer les échanges gazeux entre l’air alvéolaire et le
sang.
Une mince pellicule lubrifiante appelée surfactant tapisse la paroi (épithélium) des
alvéoles, elle a pour but d’amortir leur extension et leur rétraction.
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Dans un mm3 de tissu pulmonaire il existe environ 25 alvéoles, soit plus de 800 millions
dans les 2 poumons. Ce qui donne une surface d’échange d’environ 100 m² . Lorsque les
alvéoles sont entièrement déplissées, lors d’une inspiration, elles peuvent atteindre une
surface de 150 à 200 m². (chez l’homme, seulement 2/3 sont fonctionnelles).
~ Les poumons
Les poumons sont entourés d’une double enveloppe séreuse : la Plèvre.
Ils sont constitués par un tissus spongieux gris rosé .
Le poumon droit comporte trois lobes, le gauche deux lobes, afin de laisser la place du
cœur.
4) La mécanique ventilatoire
- Les muscles ventilatoires
Ils se classent en trois groupes définis par la direction de leur fibres :
- Les muscles de transverses perpendiculaire à l’axe du rachis. Il s’agit du Diaphragme,
principal muscle de la mécanique ventilatoire
- Les muscles obliques, ce sont ceux dont les fibres croisent en haut et en bas du rachis.
Il y a deux types de muscles obliques :
Lorsqu’ils se contractent en montant, ils sont inspirateurs, ce sont les intercostaux
externes.
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Lorsqu’ils se détendent en descendant, ils sont expirateurs, ce sont les
intercostaux internes.
- Les muscles droits verticaux, ils interviennent dans les mouvements du rachis et jouent
le rôle de hauban, il s’agit des muscles paravertebraux et des grands droits de l’abdomen.
- L’inspiration
Le Diaphragme s’abaisse et les côtes se soulèvent sous l’effet des muscles inspiratoires,
ceci provoque une augmentation du volume pulmonaire et une aspiration de l’air : les
poumons se remplissent.
Au repos, on exécute 16 à 20 inspirations d’½ litre à la minute
- L’expiration
Il s’agit d’une réaction plus ou moins réflexe consécutive au remplissage des poumons
(bien que ce réflexe puisse être inhibé par la volonté) . Le relèvement du diaphragme se
passe en même temps que l’abaissement des côtes (mouvement passif). Le volume
pulmonaire diminuant, l’air contenu dans les poumons est expulsé.
- La régulation de la ventilation
~ Le premier circuit d’exécution
Il doit assurer et entretenir la périodicité des cycles ventilatoires, en fonction des ordres
reçus.
C’est le centre des réflexes respiratoires, il est situé au niveau du bulbe rachidien.
De ce centre partent des filets nerveux moteurs qui innervent d’une part le diaphragme et
d’autre part les muscles élévateurs des côtes.
Le bulbe rachidien reçoit des filets nerveux sensitifs issus de la paroi des alvéoles
pulmonaires et d’autres capteurs thoracique extra pulmonaires.
La distension des alvéoles pulmonaires pendant l’inspiration excite les terminaisons
nerveuses des nerfs pneumogastrique. Ces informations reçus par le centre bulbaire sont
renvoyés par les nerfs moteurs provoquant les le relâchement des muscles inspirateurs
d’ou une expiration passive.
L’inspiration provoque l’expiration et inversement, l’expiration appelle l’inspiration.
Il est ainsi constitué un circuit nerveux dont le fonctionnement rythmique provoque
l’alternance des cycles inspiration / expiration.
~ Le deuxième circuit d’exécution
Il est Supra bulbaire. Il recueille, décode et interprète des messages provenant de tout
l’organisme.
Ces messages proviennent :
- Par voie nerveuse : ce sont des stimuli nerveux réflexes provenant de :
~ Récepteurs cutanés de la peau (l’action du froid modifie le rythme et
l’ampleur de la respiration)
~ Capteurs situés dans les muqueuses (la muqueuse respiratoire en contact
avec l’eau froide peut induire un arrêt réflexe de la ventilation).
- Par voie circulatoire, utilisant les stimuli Humoraux :
~ Chimiques, tels que le CO², le PH sanguin, la tension partielle d’O² et les
hormones comme l’Adrénaline.
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En effet, la teneur en CO² du sang agit sur le rythme respiratoire ; un excès provoque un
essoufflement (DYSPNEE), qui cesse lorsque la teneur en dioxyde de carbone diminue.
De même, lors d’une émotion violente, il se produit une décharge d’adrénaline, qui
provoque une accélération du rythme ventilatoire et une tachycardie.
~ Physiques, tels que la pression sanguine et la température centrale du
corps .
En tenant compte de toutes ces informations, ce deuxième circuit décide de la quantité de
ventilations nécessaire et envoie les ordres correspondants à l’étage d’exécution.
C’est contre ces deux mécanismes que l’apnéiste devra se « battre » pour améliorer en
partie ces performances.
- Les volumes pulmonaires
Les mouvements respiratoires, ont pour objet de mobiliser de l’air, lors de l’augmentation
du volume pulmonaire avec pénétration dans les poumons, et au contraire ; lors de
l’expulsion dans le milieu extérieur à l’expiration.
Les volumes d’air déplacés par les divers actes de la mécanique respiratoire se
définissent comme suit :
le volume courant : VC qui correspond au volume de l’inspiration ou de l’expiration
courante.
Le volume de réserve expiratoire : Le VRE est le volume d’une expiration forcée
pratiquée à la fin d’une expiration courante.
Le volume de réserve inspiratoire : Le VRI est le volume d’une inspiration forcée
pratiqué à la fin d’une inspiration courante.
Le volume résiduel : il reste encore de l’air dans les poumons après une expiration
forcée, c’est le volume résiduel, VR. C’est de l’air qu’un sujet ne peut rejeter de ses
poumons.
Chez l’Homme normal :
VC =
0,5 litre
VRE =
1,2 litres
VRI =
3,0 litres
VR =
1,3 litres
Total =
6,0 litres
On peut définir différents volumes :
- Capacité pulmonaire totale CT = VR + VRE + VRI + VR.
- Capacité vitale CV = VC + VRE + VRI.
- Capacité inspiratoire CI = VC + VRI
- Capacité résiduelle fonctionnelle CRF= VRE + VR
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Notion d’espace mort : C’est le volume d’air contenu dans les voies respiratoires qui le
conduise jusque dans les alvéoles. Ce volume d’air (environ 150 ml) ne participe pas aux
échanges gazeux. Cet espace est mobilisé à chaque inspiration et expiration.
L’utilisation d’un tuba augmente cet espace mort, c’est pour cela qu’il est conseillé aux
apnéistes de récupérer sans.
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6) La circulation sanguine
- Le cœur
C’est un muscle creux situé dans les cavités thoraciques qui, pas une succession de
contractions et de relâchements des parois des ces cavités, va jouer le rôle d’une pompe
aspirante-refoulante.
- Les vaisseaux sanguins
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~ Les artères
Ce sont des vaisseaux élastiques et contractiles dans lesquels le sang circule depuis le
cœur vers les organes . Elles se ramifient de plus en plus finement pour donner les
vaisseaux capillaires.
~ Les capillaires (Artériels et veineux)
Entre la terminaison des artères et l’origine des veines, se trouve un réseau de petits
vaisseaux extrêmement fins ; les capillaires, au niveau desquels se font les échanges
entre les tissus et le sang.
~ Les veines
Vaisseaux peu élastiques, garnis de valvules anti-retour dans lesquels le sang circule
depuis les organes, vers le cœur.
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- Le sang
Chez l’homme le volume sanguin total représente 7 à 8% du poids corporel (soit 1/13).
Soit 5 l pour un adulte de 65 à 70 kg
Composition :
~ Les globules rouges (ou hématies)
Ce sont de petites cellules dépourvues de noyaux contenant un pigment,
l’HEMOGLOBINE qui leur permet de fixer de manière réversible l’O² et le CO².Leur
nombre varie autour de 5 000 000 par mm3 de sang. Ce qui représente une surface totale
d’échange d’environ 3500 M².
~ Les globules blanc ou leucocytes
Ce sont des cellules nucléées, de plus grande taille, leur rôle est de défendre l’organisme
en détruisant les micro-organismes étrangers.
Il y en a 5000 à 10 000/ mm3.
~ Les plaquettes ou Thrombocytes
Elles interviennent dans la coagulation.
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~ Le plasma
C’est l’élément liquide (92% d’eau) du sang dans lequel se trouvent en suspension les
cellules que nous venons de voir, mais aussi des nutriments, des hormones, des gaz
dissous, des déchets…Il sert de véhicule à tout cela mais il joue aussi un rôle de
régulation en faisant fonction de tampon ce qui fait que le corps peut tolérer une
augmentation de l’acidité (acide lactique, acide carbonique,…) suite à un effort physique
par exemple.
- Les échanges gazeux
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Le processus physique :
- L’étape alvéolaire :
La différence de pression partielle des gaz entre l’air alvéolaire (O² : 14%, CO² : 5,6% ,
N²+H²O : 80,4% ) et le sang permet les échanges gazeux qui se font par simple
phénomène de diffusion au travers du mince épithélium alvéolaire. Le sang carbonaté se
débarrasse du CO² et s’enrichit en O², la quantité d’N² reste constante, ce gaz n’étant pas
consommé. Ce phénomène se nomme l’hématose.
- L’étape tissulaire :
Pour les mêmes raisons, l’étape tissulaire permet à l’O² de diffuser dans les cellules de
nos tissus et, inversement, au CO² d’en sortir . Le sang hématosé s’appauvrit en O² et
s’enrichit en CO²
Les processus chimiques :
La forme dissoute de l’O² et du CO² est la forme obligatoire avant leur combinaison à
l’hémoglobine.
- Au niveau pulmonaire :
L’O² se combine avec l’hémoglobine ( = Hb , contenue dans les globules rouges ) et forme
l’Oxyhémoglobine. Cette combinaison (Hb +O² →HbO²), pour une pO² = 100 mmHg
(valeur de la pO² dans l’air alvéolaire ) est presque à saturation. Une élévation importante
de la pO² ne fixe pas beaucoup plus d’O² sur l’hémoglobine, mais augmente la quantité
d’O² dissout physiquement.
- Au niveau tissulaire :
Le CO² produit par les tissus diffuse dans le sang (processus physique). On retrouve près
de 80% du CO² dans le plasma soit dissout, soit sous forme de Bicarbonates, soit sous
forme d’acide carbonique. L’acidification du sang accélère la séparation de
l’oxyhémoglobine ( HbO² → Hb + O²). Le CO² restant se combine à l’hémoglobine libérée
pour donner la Carbohémoglobine (Hb +CO² → HbCO²). L’O² ainsi libéré et l’O² dissout
passent alors dans les tissus.
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- Le circuit sanguin
~ La petite circulation
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La petite circulation (sa fonction est l’oxygénation) , ou circulation pulmonaire, désigne le
circuit du sang qui, partant du ventricule droit par l’artère pulmonaire, part aux poumons et
revient par les veines pulmonaires à l’oreillette gauche. Dans ce circuit le sang carbonaté
(pauvre en O² et riche en CO²) s’hématose (enrichissement en O² et élimination du CO²)
au niveau des poumons.
~ La grande circulation
Dans la grande circulation (sa fonction est la nutrition) ou circulation générale, le sang
quitte le ventricule gauche par l’aorte puis irrigue tous les organes (transfert de l’O² du
sang au profit des tissus et récupération du CO² par le sang) et revient à l’oreillette droite
par l’intermédiaire des veines caves.
FIN
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