Anatomie

Anatomie et Physiologie de
l’appareil respiratoire
Anatomie
Paroi thoracique
Est constituée de :
1) Un squelette osseux comportant les vertèbres, le sternum, le
manubrium et les côtes
2) les muscles respiratoires
Vertèbres: Il y a 12 vertèbres dorsales décrivant une convexité dorsale et
augmentant de taille de haut en bas.
Le sternum et le manubrium sont deux os plats s’articulant avec les
clavicules, les côtes et le xiphoïde
Il y a en tout 12 côtes qui s’articulent en arrière, avec les vertèbres. En
avant, les 8 premières côtes s’articulent avec le sternum via les
cartilages costaux. La 9ème et la 10ème s’articulent avec les cartilages
sus-jacents alors que la 11ème et la 12ème sont suspendues. Lors des
contractions des muscles respiratoires les côtes décrivent un
mouvement de rotation (‘bucket handel’), ce qui modifie le volume de la
cage thoracique.
Muscles respiratoires
Les muscles respiratoires peuvent être divisés en deux catégories :
1) Le muscle respiratoire principal qui est le diaphragme
2) Les muscles respiratoires accessoires:
a) les muscles du cou et essentiellement le scalène, et le
sternocléidomastoïdien
b) les muscles intercostaux: il s’agit des muscles plats qui relient
à chaque fois le bord supérieur d’une côte avec le bord inférieur de la
côte sus-jacente. Entre chaque côte il y a trois couches de muscles
intercostaux.
Le diaphragme est le muscle respiratoire principal. Il est en forme de
dôme composé d’un tendon central entouré par des stries musculaires
centrifuges.
Il y a trois séries de fibres:
sternales : reliant le tendon central à la face dorsale de
sternum
Costales : reliant le tendon central aux côtes
Vertébrales :
reliant
le
tendon
central
aux
vertèbres
lombaires.
Sur la surface du diaphragme on trouve trois hiatus permettant le
passage de l’aorte, de l’œsophage et de la veine cave inférieure.
Le foramen de Morgagni est du à une faiblesse entre les fibres costales
et sternales.
Le diaphragme est innervé par deux nerfs phréniques émanant des
3ème à 5ème vertèbres cervicales.
La contraction du diaphragme rétrécie les stries musculaires, aboutissant
à un aplatissement et à un abaissement de celui-ci, augmentant ainsi le
volume de la cage thoracique.
La Plèvre
Elle est une membrane séreuse enveloppant les poumons. Elle est
composée de deux feuillets:
1) Le feuillet pariétal: il est attaché aux côtes, aux muscles intercostaux,
aux faces supérieures du diaphragme et aux bords du médiastin.
2) Le feuillet viscéral: attaché aux poumons via une couche de tissu
conjonctif. Il s’invagine entre les lobes et les lobules pour former les
scissures
Le Médiastin
C’est l’espace s’interposant entre les deux poumons. Il est rempli par
divers organes: le cœur, les vaisseaux, la trachée, les bronches
souches, l’œsophage, les nerfs vagues (2X) donnants les deux nerfs
récurrents, douze ganglions sympathiques, et parfois la thyroïde et le
thymus.
Les Hiles
Ils sont le lieu de convergence et de pénétration des bronches souches
et des
Artères pulmonaires dans les poumons.
Le Système lymphatique
Il s’agit d’un réseau de drainage d’un liquide appelé la lymphe. Le réseau
lymphatique des poumons ramène la lymphe, de la région bronchopulmonaire vers les ganglions hilaires et ensuite vers les ganglions
médiastinaux. La lymphe ensuite converge vers le canal thoracique et
de là elle est versée enfin dans les veines du cou.
Un autre réseau récupère la lymphe au niveau de la plèvre pariétale et la
ramène vers les chaînes intercostales, ensuite vers les ganglions périœsophagiens, puis vers la chaîne mammaire.
Le canal thoracique
Il est le principal vaisseau lymphatique de l’organisme. Il traverse le
diaphragme par l’hiatus aortique, longe le médiastin à gauche à côté de
l’œsophage et se vide dans la veine sous-clavière gauche. Chez d’aucun
il existe un canal thoracique droit ; il est plus petit.
Les voies aériennes
Elles conduisent l’air vers les alvéoles pulmonaires qui sont des espaces
d’échange du gaz avec la circulation sanguine. Il faut donc distinguer les
espaces de conduction des espaces d’échange.
1) Les voies de conduction :
Les narines, la bouche et le pharynx constituent la première partie
des voies aériennes. Notez que la bouche et le pharynx servent la
première partie de la voie digestive aussi.
Le larynx: Il est situé à la partie antérieure et moyenne du cou entre
le pharynx en haut, et la trachée, en bas. Ce conduit composé de
onze pièces cartilagineuses sert aussi d’organe de phonation grâce
aux cordes vocales. Ces dernières sont innervées par les nerfs
récurrents émanant des nerfs vagues.
La trachée: elle est un tube semi rigide en forme de D long de 10 à 11
cm. Elle s’étend du cartilage cricoïde du larynx jusqu’à la carène. Le
squelette en forme de fer à cheval est cartilagineux avec un mur
postérieur élastique. La moitié supérieure de la trachée est extrathoracique.
Les bronches souches:
La trachée se divise en deux bronches principales au niveau de la
carène. La droite est plus courte et plus oblique que la gauche. Elles
sont rigides grâce aux anneaux cartilagineux.
Les bronches
Les bronches souches se divisent en bronches lobaires puis
segmentaires et ensuite sous-segmentaires…
- A droite il y a 3 bronches lobaires : supérieure, moyenne et
inférieure.
- A gauche il y en a deux : lobaires supérieure et inférieure.
En descendant l’arbre bronchique il y a de plus en plus de bronches
grâce à une division dichotomique. Mais le diamètre des bronches
devient de plus en plus petit. Il y a aussi de moins en moins de cartilage
et de plus en plus de muscles et de tissu conjonctif. La division
dichotomique se fait jusqu’ au 24X, produisant jusqu’aux 224 bronchioles
terminale. La paroi interne des bronches est couverte par un épithélium
pseudo stratifié ciliaire.
Les Bronchioles
Quand les bronches atteignent 1mm de diamètre, le squelette
cartilagineux disparaît. On parle alors de bronchioles. Les dernières
bronchioles sont appelées les bronchioles terminales. Jusqu’ ici ce sont
des voies de conduction d’aire.
2) Les espaces d’échange
Les bronchioles terminales donnent sur les bronchioles respiratoires
qui sont déjà, elles, des espaces d’échange de gaz avec le sang car
leurs parois contiennent des alvéoles.
Les alvéoles : ce sont des petites cavités microscopiques plus ou moins
octaédriques constituant la terminaison distale des voies aériennes.
L’ensemble de chaque bronchiole respiratoire et ses alvéoles constitue
une unité fonctionnelle appelée un acinus.
Les espaces d’échange sont des lieux d’hématose, c.à.d. de conversion
du sang non oxygéné en sang oxygéné, et en même temps d’élimination
du gaz carbonique. La paroi des alvéoles est constituée de deux types
de Cellules:
Les Pneumocytes type I qui sont des cellules membraneuses.
Les Pneumocytes type II d’aspect granuleux secrétant le
surfactant.
L’interstitium est formé des fibres collagènes, élastiques et musculaires.
On y trouve aussi des vaisseaux lymphatiques et quelques rameaux
nerveux
Les capillaires sont en contact direct avec la membrane basale qui les
sépare des pneumocytes.
La vascularisation du système respiratoire
Le système respiratoire jouit de deux circulations distinctes :
1) La circulation pulmonaire: elle fait traverser le sang non oxygéné à
travers les poumons pour le transformer en sang oxygéné. Le sang non
oxygéné est amené par l’artère pulmonaire principale. Cette dernière
émane du ventricule droit, pénètre dans le médiastin où elle se divise en
artères pulmonaires gauche et droite. Celles-ci à leur tour pénètrent
dans les poumons respectifs au niveau des hiles pulmonaires. Elles s’y
divisent de façon dichotomique le long des bronches jusqu’à donner les
capillaires pulmonaires en contact étroite avec les alvéoles, où se fait
l’échange gazeux. Le sang oxygéné gagne l’oreillette gauche via les
veines pulmonaires. La circulation pulmonaire est disposée en série par
rapport à la circulation systémique. Bien que la circulation pulmonaire ait
un débit presque égal à la circulation systémique, le régime de pression
y est plus bas et la paroi des artères plus mince.
2) la circulation bronchique: Elle fait partie de la circulation systémique.
Elle amène du sang oxygéné aux bronches et bronchioles. Les artères
bronchique (Il y en a en générale deux ou trois), émane directement de
la partie supérieur de l’aorte thoracique descendante alors que la veine
bronchique se verse dans la veine cave supérieure.
L’innervation du système respiratoire
Elle comporte :
1) Le système parasympathique émanant du nerf vague
2) le système sympathique émanant des chaînes ganglionnaires
sympathiques para-vertébrales.
Physiologie
La mécanique ventilatoire
Le système respiratoire est avant tout un échangeur de gaz avec le
système vasculaire. L’Oxygène (O2) est ainsi transporté et diffusé dans
la circulation sanguine en échange de dioxyde de carbone (CO2). Cette
mission est accomplie par la Respiration, effectué en deux temps :
inspiration et expiration.
A l’état de repos soit à la fin d’une expiration normale (Cela correspond à
la capacité résiduelle fonctionnelle. Voir le chapitre sur les épreuves
fonctionnelles respiratoire), il s’installe un état d’équilibre entre la force
d’expansion de la cage thoracique s’opposant aux poumons qui tendent
naturellement à ce rétrécir. Les deux feuillets pleuraux s’interposent afin
de permettre une interaction adéquate entre ces deux composants du
système respiratoire. Dans cette état d’équilibre, la pression dans
l’espace pleural entre les deux feuillets (la pression intra pleurale) est
légèrement négative de l’ordre de –5CmH2O. La pression intra
pulmonaire (la pression dans les alvéoles) est par contre légèrement
positive de l’ordre de +5CmH2O.
L’inspiration: elle consiste en la contraction des muscles respiratoires
pour augmenter le volume de la cage thoracique (agissant contre la
rigidité de la paroi thoracique, la pression intra abdominale, l’élasticité
pulmonaire et la résistance des voies respiratoires), augmentant ainsi la
dépression intra pleurale. L’augmentation de la pression négative intra
pleurale tire à son tour sur le tissu pulmonaire et diminue la pression
intra alvéolaire. Lorsque la pression y devienne négative le gradient de
pression par rapport à la bouche ou la pression est atmosphérique,
entraîne un flux d’air vers les alvéoles pulmonaires.
L’expiration: après le relâchement de muscles respiratoire la cage
thoracique retourne au point de repos grâce aux forces élastiques des
poumons permettant l’élimination du gaz plus riche en dioxyde de
carbone.
L’inspiration est donc en temps normal un processus actif alors que
l’expiration est souvent un processus passif.