l`appareil respiratoire

L’APPAREIL
RESPIRATOIRE
V.Labat IDE service de réanimation, CH Annecy, Mars 2009
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SOMMAIRE
1.
ANATOMIE ___________________________________________________________ 3
1.1.
Les voies respiratoires ____________________________________________________ 3
1.1.1.
1.1.1.1
Les fosses nasales constituées par : ___________________________________________ 4
1.1.1.2
Le pharynx ______________________________________________________________ 4
1.1.1.3
Le larynx _______________________________________________________________ 4
1.1.2.
2.
Les voies respiratoires supérieures ________________________________________________ 4
Les voies respiratoires inférieures _________________________________________________ 5
1.1.1.4
La trachée ______________________________________________________________ 5
1.1.1.5
Les bronches ____________________________________________________________ 5
1.1.1.6
Les alvéoles _____________________________________________________________ 6
1.2.
LES POUMONS_________________________________________________________ 6
1.3.
Les organes de la mécanique ventilatoire ____________________________________ 7
PHYSIOLOGIE ________________________________________________________ 8
2.1.
Phénomènes mécaniques __________________________________________________ 8
2.2.
Phénomènes chimiques ___________________________________________________ 9
2.2.1.
L’hématose __________________________________________________________________ 9
2.2.2.
Le transport des gaz circulants : _______________________________________________ 10
2.3.
Les capacités pulmonaires ________________________________________________ 11
3. L’EQUILIBRE ACIDO-BASIQUE_________________________________________ 11
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1. ANATOMIE
1.1. Les voies respiratoires
Les voies aériennes assurent divers rôles :
- La conduction des gaz
- L'adaptation de la température et de l'humidité de l'air inspiré, qui atteint celle de
l'organisme au niveau alvéolaire
- L'épuration et la filtration de celui-ci, grâce aux cellules ciliées, au mucus et à la toux.
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1.1.1. Les voies respiratoires supérieures
1.1.1.1 Les fosses nasales constituées par :
-Les narines garnies de poils qui assurent à l’air inhalé un premier filtrage grossier.
-La cavité nasale tapissée d’une muqueuse divisée en 2 parties :
-muqueuse olfactive
-muqueuse respiratoire : composée de cellules à mucus et de cils vibratiles
dont le rôle est de réchauffer, humidifier et de débarrasser les impuretés de l’air inhalé.
1.1.1.2 Le pharynx
Carrefour faisant communiquer :- la bouche et l’œsophage
- les fosses nasales et le larynx
Son étage supérieur porte le nom de rhino-pharynx
1.1.1.3 Le larynx
Partie intermédiaire entre le pharynx et la trachée.
Formé de cartilage dont le cartilage cricoïde et le cartilage thyroïde (formant chez
l’homme la pomme d’Adam).
L’épiglotte forme le couvercle du larynx.
Le larynx contient des ligaments= les cordes vocales. L’espace entre les cordes vocales
s’appelle la glotte.
La déglutition : le larynx se déplace vers le haut, l’épiglotte s’abaisse et la glotte se ferme
assurant ainsi l’étanchéité des poumons.
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La phonation : l’air expiré provoque la
vibration des cordes vocales, il en
résulte un son qui est modulé en
fonction de la dilatation ou de la
constriction de la glotte. Le débit de
l’air expiré détermine la hauteur du
son. La cavité buccale sert à la
prononciation.
1.1.2. Les voies respiratoires inférieures
1.1.1.4 La trachée
Elle est tapissée d’une muqueuse contenant :- des cellules à mucus dont les sécrétions
agglomèrent les impuretés de l’air.
-des cils vibratiles remontant les poussières.
Cellules épithéliales de la trachée
1.1.1.5 Les bronches
La trachée se divise en 2 bronches souches au niveau de la carène.
La bronche droite a un trajet plus vertical que la bronche gauche expliquant les intubations
sélectives toujours du côté droit.
Les bronches souches se divisent en bronches lobaires puis en bronches segmentaires puis
en bronchioles (moins de 1 mm de diamètre), on parle d’arbre bronchique. Après 23
divisions, elles se ramifient en grappes pour former les alvéoles pulmonaires.
La muqueuse des bronches est la même que celle de la trachée.
Les bronches contiennent des muscles lisses et du cartilage, les bronchioles ne contiennent
que des muscles lisses sans cartilage.
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1.1.1.6 Les alvéoles
Les poumons
La paroi très fine des alvéoles
pulmonaires est d’un côté en
contact avec l’air et de l’autre avec
les capillaires pulmonaires. Cette
membrane est perméable aux gaz.
Le surfactant est sécrété par la
membrane alvéolaire. Il maintient
l’humidité des alvéoles (nécessaire
aux échanges gazeux), il évite leur
affaissement et facilite l’expansion
pulmonaire.
Surface alvéolaire environ 80 m2
pour 300 millions d’alvéoles
1.2. Les poumons
Le poumon droit est composé de 3 lobes, le poumon gauche de 2 lobes. Les 2 poumons
sont séparés par le médiastin.
Chaque lobe est formé par la juxtaposition de lobules pulmonaires (poumons miniatures).
Chaque lobule est divisé en acini contenant les alvéoles pulmonaires.
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LA VASCULARISATION DES POUMONS
Circulation nutritive : artères et veines bronchiques suivent le même trajet que les
bronches. Elles pénètrent dans les poumons au niveau du hile pulmonaire.
Les artères naissent de l’aorte, les veines se jettent dans la veine cave.
Circulation fonctionnelle :
elle assure l’hématose, transformation du
sang veineux en sang artériel, par
oxygénation du sang et rejet du gaz
carbonique.
Les artères pulmonaires contiennent du
sang veineux.
Les veines pulmonaires contiennent du
sang artériel.
1.3. Les organes de la mécanique ventilatoire

La cage thoracique : elle se déforme grâce à l’élasticité des cartilages costaux.

Les muscles respiratoires : -Le diaphragme, large muscle en forme de dôme, sépare
la cavité abdominale de la cavité thoracique, innervé par les nerfs phréniques
(C3C4C5). Le diaphragme est le muscle principal, il réalise 60% de l’inspiration.
-Les muscles intercostaux externes, eux, sont innervés par
les nerfs intercostaux, de D1 à D12.
-Les muscles accessoires n’interviennent que pour une
inspiration ou l’expiration forcée (scalène, sterno-cléido-mastoïdien, pectoraux)

La plèvre :
composée de 2 feuillets (viscéral et pariétal).
La cavité pleurale est un espace virtuel entre
ces 2 feuillets
7
2. PHYSIOLOGIE
2.1. Phénomènes mécaniques

L’inspiration : phénomène ACTIF.
Le diaphragme s’abaisse refoulant les viscères. Sous l’action des muscles, les
côtes se déplacent en haut, en avant et en dehors. Ces mouvements créent une dépression dans
la cage thoracique entraînant une entrée d’air dans les voies respiratoires.
Le volume mobilisé à chaque inspiration s’appelle le volume courant, il est
d’environ 8 ml/kg (soit environ 450 à 700 ml)

L’expiration : phénomène PASSIF (grâce à l’élasticité du poumon)
Les muscles expirateurs n’interviennent qu’en cas d’expiration forcée.

Le mécanisme des mouvements respiratoires
Les mouvements respiratoires sont automatiques et cycliques, ils dépendent des centres
respiratoires bulbaires. Ils envoient à intervalles réguliers des incitations motrices aux nerfs
des muscles inspiratoires.
Les mouvements respiratoires sont sous la dépendance de facteurs qui régularisent et adaptent
la respiration :
-la volonté qui peut modifier le rythme respiratoire
-les vomissements et la déglutition qui provoquent un arrêt de la ventilation.
-l’inspiration qui appelle l’expiration et inversement.
-l’augmentation du métabolisme qui accroît la ventilation pulmonaire (fièvre,
exercice musculaire…)
-les incitations chimiques :
CO2
ACIDOSE
O2
HYPERVENTILATION
CO2
ALCALOSE
O2
HYPOVENTILATION
-les incitations circulatoires :
PA
PA
Hypoventilation
Hyperventilation
-les incitations hormonales : adré, noradrénaline
Hyperventilation
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
La broncho motricité
Les fibres musculaires lisses des bronches sont sous la dépendance du système nerveux
végétatif : parasympathique = bronchoconstricteur
Sympathique = bronchodilatateur
2.2. Phénomènes chimiques
2.2.1.
L’hématose
C’est la transformation du sang veineux en sang artériel
Les échanges gazeux alvéolaires
Les échanges alvéolaires se font par diffusion à travers la paroi alvéolaire, du milieu à forte
concentration vers le milieu à faible concentration.
Air alvéolaire
pO2 = 103 mmHg
pCO2 = 40 mmHg
Sang veineux
pO2 = 40 mmHg
pCO2 = 46 mmHg
Facteurs influençant la qualité des échanges gazeux :
-La diffusion elle dépend de l’intégrité de la membrane alvéolo-capillaire
-Le rapport ventilation-perfusion :
Si un territoire est bien perfusé mais non ventilé = effet shunt (ex : atélectasie)
Si un territoire est bien ventilé mais non perfusé = espace mort (ex : embolie)
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EFFET SHUNT
2.2.2.
ESPACE MORT
Le transport des gaz circulants :

L’oxygène (O2) est transporté par l’hémoglobine contenue dans les globules rouges,
elle forme l’oxyhémoglobine.
La SAO2 (saturation en oxygène) est en fait le pourcentage d’hémoglobine saturée en
oxygène = 97%.
Une faible partie de l’O2 est dissoute dans le plasma (1,5%)
Les échanges gazeux au niveau des cellules se font par diffusion.
Lorsque le sang traverse des régions où le taux d’O2 est faible, l’hémoglobine libère l’O2 qui
se dissout dans le plasma et traverse la membrane des capillaires pulmonaires puis pénètre
dans les cellules.

Le dioxyde de carbone ou gaz carbonique (CO2) est un déchet du métabolisme
cellulaire.
Il est transporté sous 3 formes :
-lié à l’hémoglobine
-dissous dans le plasma (3 %)
-sous forme d’ion bicarbonate(75%)
CO2 + H2O
H2CO3
Dioxyde de carbone+eau
acide carbonique
H+ + HCO3ion hydrogène+ion bicarbonate
Le CO2 joue un rôle important dans la régularisation du pH sanguin
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2.3. Les capacités pulmonaires
Le volume courant d'air lors de l'inspiration et de l'expiration
est de 0,5 L d'air ou 8 ml/kg.
Le volume additionnel possible qui peut entrer dans les
poumons lors de l'inspiration forcée s'appelle le volume de
réserve inspiratoire et il est de 2,5 L
À partir de la position d'équilibre, soit après une expiration
normale, il est possible d'expirer de façon forcée 1,5 L. Ceci
représente le volume de réserve expiratoire
Le volume de réserve inspiratoire et le volume de réserve
expiratoire sont utilisés lorsque le volume courant ne suffit pas
à assurer les échanges gazeux nécessaires, par exemple,
lors de l'exercice physique
Le volume résiduel est le volume de gaz restant dans les
poumons après une expiration forcée.
La capacité vitale correspond au volume d'air mobilisé lors d'une expiration forcée qui suit une
inspiration forcée, c'est-à-dire la somme des volumes suivants :



Volume courant : 0,5 L
Volume de réserve inspiratoire : 2,5 L
Volume de réserve expiratoire : 1,5 L.
Donc, la capacité vitale est d'environ 4,5 L selon les individus.
La capacité pulmonaire totale inclus aussi le volume résiduel qui correspond à environ 1,5 L. Donc,
la capacité pulmonaire totale est d'environ 6,0 L.
Quant à la capacité résiduelle fonctionnelle, elle correspond à la somme du volume de réserve
expiratoire (1,5 L) et du volume résiduel (1,5 L), soit environ 3,0 L
L'espace mort représente le volume total de toutes les voies anatomiques conduisant l'air inspiré
jusqu'aux alvéoles. Il ne participe pas aux échanges gazeux.
La cavité buccale, les fosses nasales, le pharynx, la trachée et les bronches forment l'espace mort
anatomique.
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3. L’EQUILIBRE ACIDO-BASIQUE
Le corps humain ne peut fonctionner que si la composition de son milieu intérieur reste stable
(pH, température, concentration…) c’est l’homéostasie.
Pour que la vie cellulaire se déroule normalement le pH doit resté stable à 7,4 (+/- 0,02).
pH < 7,35 = acidose
pH > 7,45 = alcalose
Un pH< à 7 ou > à 7,8 est incompatible avec la vie.
Le métabolisme cellulaire synthétise constamment des acides. Lors du métabolisme anaérobie
la dégradation incomplète du glucose fourni de l’acide lactique. (lactates < 0,8 mmol/l)
Pour maintenir l’équilibre du pH sanguin plusieurs systèmes interviennent :
1. Les systèmes tampons
Ce sont des composés chimiques qui peuvent se combiner indifféremment avec des corps
acides ou basiques pour contrebalancer l’acidité ou l’alcalinité du pH.
o Le système bicarbonate/acide carbonique est le plus important:
Si dans un milieu on introduit un acide fort (ex : acide chlorhydrique) il s’associe avec l’ion
bicarbonate pour former un acide faible (acide carbonique) diminuant peu le pH:
H+ + HCO3- ----------------->H2CO3--------> H2O+ CO2
Si dans un milieu on introduit une base forte (OH-) elle s’associe avec l’acide carbonique
pour former un bicarbonate :
OH- + CO2- ----------------->HCO3
o Le système protéines et le système phosphates sont deux systèmes analogues au
précédent, ils régulent également le pH.
2. La respiration
Nous avons vu que le CO2 se transforme en ion H+, il diminue le pH.
Le poumon par l’élimination du CO2 participe au maintien de l’équilibre acido-basique.
Son délai d’action est très rapide.
L’insuffisance de l’élimination du CO2 par le poumon (hypoventilation) conduit à une
acidose respiratoire
L’excès d’élimination de CO2 par poumon (hyperventilation) conduit à une alcalose
respiratoire.
3. La fonction rénale
Le rein est capable d’éliminer à la fois les substances acides et alcalines.
Lors d’une surproduction de métobolites acides ou alcalines par l’organisme le rein ne peut
pas tout éliminer, on parle alors d’acidose ou d’alcalose métabolique.
Le rein réabsorbe les ions bicarbonates pour maintenir son taux sanguin à 24 mmol/l. Son
délai d’action est lent environ 48 heures.
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Les acidoses et alcaloses
1.Acidose métaboliques
Mécanisme : HCO3- baisse et PaCO2 baisse ou normal
Signes : hyperventilation avec hypocapnie compensatrice (fr > 30).Respiration de Kussmaul. Calcul du trou
anionique : (Na + K) - (Cl + HCO3-). Si il est supérieur à 16 mmol/l alors l'acidose est dûe à une surcharge en
acide fixe, si inférieur c'est une fuite de bicarbonate.
Causes : apport ou production excessif de H+, élimination insuffisante de H +, élimination excessive de HCO 3-.
Traitement : Bicarbonates, apport de K+.
2.Acidose respiratoires
Mécanisme : HCO3- normale et PaCO2 augmente
Signes : hypercapnie, hypoventilation alvéolaire, hypoxie. FR < 12
Causes : dépresseur du SNC, atteinte des muscles respiratoires.
Traitement : ventilation artificielle, augmentation du Vt
3.Acidose mixte
Mécanisme : HCO3- baisse et PaCO2 augmente
Signes : hypercapnie, hypoventilation alvéolaire, hypoxie, FR >12
Traitement : ventilation + bicarbonates
4.Alcaloses métaboliques
Mécanisme : HCO3- augmente et PaCO2 augmente ou normale
Signes : hypercapnie, hypoventilation alvéolaire, hypoxie, FR >12
Causes : apport excessif de HCO3-, perte digestive en H+, perte rénale en H+.
Traitement : étiologique, apport de K+
5.Alcaloses respiratoires
Mécanisme : HCO3- normal et PaCO2 baisse
Signes : hyperventilation avec hypocapnie compensatrice FR > 30
Causes : hypoxie, stimulation des centres respiratoires.
Traitement : traitement de l'hypoxie, réglages des paramètres ventilatoires si machine, diminution du Vt.
6.Alcaloses mixtes
Mécanisme : HCO3- normale et PaCO2 baisse
Traitement : étiologique
Récapitulatif :
pH
pCO2
Bicarbonates
EB
Normales
7,38 à 7.42
36 à 44
22 à 26
-2 à +2
Acidose respiratoire
< 7,36
> 45
Normal
Normal
Alcalose respiratoire
> 7,44
< 35
Normal
Normal
Acidose métabolique
< 7,36
Normal
< 22
Négatif
Alcalose métabolique
> 7,44
Normal
> 26
Positif
La composante respiratoire de ces perturbations s'effectue en fonction de la pCO2 et la composante métabolique
en fonction du Base Exces ou Base Deficit.
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