Rôle des afférences vagales - Cours de PCEM2 2009/2010 à Amiens
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Physiologie respiratoire. F. Wallois. CONTROLE NERVEUX DE LA RESPIRATION - - - - - - La respiration se fait en trois temps : o Inspiration. o Expiration : o Une expiration 1. o Puis une expiration 2. Lorsqu’on s’intéresse à l’activité du muscle diaphragmatique, on remarque deux temps : o L’inspiration. o La post-inspiration : arrêt progressive de l’activité du muscle. Si on observe l’activité des nerfs récurrents qui innervent les muscles constricteurs et contractes le larynx : o Contraction d’abord forte puis progressivement décroissante. o Cela permet d’éviter que les voies aériennes ne se collabent et qu’on est un travail trop important à faire. Ce qui évite le collapse des voies aérienne : o Activité du diaphragme durant la post-inspiration. o L’activité des muscles constricteurs du pharynx. o Les mécanismes passifs liés aux pressions. Durant la phase expiratoire on peut observer une activité des muscles abdominaux lorsqu’elle est active. Construction du schéma général du contrôle nerveux de la respiration. Le nerf phrénique descend dans le thorax pour innerver les deux coupoles diaphragmatiques. Les nerfs intercostaux viennent innerver le grille thoracique (avec une organisation métamérique). On retrouve : o Des voies afférentes : elles viennent des fuseaux et renseigne sur la contraction du muscle. Elles remontent à la moelle épinière. Cours d’Inès Masmoudi. PCEM2 2009-2010. Physiologie respiratoire. F. Wallois. o - - - - - Des voies efférentes : elles partent de la moelle épinière pour aller aux muscles à innerver. Dans le tronc cérébral on retrouve un réseau de motoneurone dédié à la respiration. Il contrôle les motoneurones phréniques et intercostaux. Le tronc cérébral est renseignée grâce aux fibres afférentes sur : o Etat de distension du système. Ces afférences se font grâce au N. vague et le IXème paire des nerfs crâniens. o Les besoins du système : oxygène et dioxyde de carbone. On retrouve des chémorécepteurs qui renseignent sur la quantité d’O2 et CO2 dans l’organisme. o Au niveau carotidien pour les chémorécepteurs à l’O2 o Au niveau de la face ventrale du bulbe pour les chémorécepteurs du CO2. La respiration joue sur l’équilibre thermique. Plus on respire plus on diminue la température centrale. En effet quand on respire on diminue la température en refroidissant en autre les lacs veineux du nez et par un phénomène d’évaporation. Les afférences trijiménales (dans le nez) qui renseignent sur la qualité de l’air qui est inspiré. Dans le nez : o Récepteurs aux irritants. o Des mécanorécepteurs pour les particules. o Des thermorécepteurs. o Des barorécepteurs. o Exemple : reflexe de plongée lorsque de l’eau rentre dans le nez on s’arrête de respirer. Le cortex va pouvoir moduler les activités du tronc cérébral. La posture est à l’origine une régulation du tonus des motoneurones dans la moelle qui n’est pas liée au contrôle du tronc cérébral. Le programme moteur est modulé par les informations sur les besoins et sur l’état du système. CPG est le générateur du rythme. Cours d’Inès Masmoudi. PCEM2 2009-2010. Physiologie respiratoire. F. Wallois. - Combien il y a il de générateurs ? Pour la locomotion par exemple on sait qu’il y a un générateur pour chaque groupe de muscle. Pour la respiration il y a un seul générateur car tout est toujours synchronisé. Cours d’Inès Masmoudi. PCEM2 2009-2010. Physiologie respiratoire. F. Wallois. - - - - La mise en évidence de ce générateur a été possible à plusieurs expériences : o D’abord les expériences de section. o Puis les expériences de stimulation. o Et enfin les expériences d’enregistrement. Les expériences de sections. Chez l’animal on a fait des lésions cérébrales. Les sections au niveau du tronc cérébral de plus en plus bas : o Une section des tubercules quadrijumeaux ne perturbe pas la respiration. o Une section pontique haute : apneuse. Crampe inspiratoire, l’inspiration a du mal à s’arrêter. o Une section pontique basse : petite inspiration. Il manque un input tonique. o Une section du N. vague : apneuse. Crampe inspiratoire, l’inspiration à du mal à se terminer. o Une section du N. vague et du pont : grande apneuse. Cela veut dire que dans le nerf vague il y a des informations qui remontent et qui permettent d’arrêter l’inspiration. Le N. vague remonte des informations sur les distensions du système respiratoire. S’il n’y a pas signal qui informe que les voies respiratoires son distendues o Une section de la moelle épinière en C1 : plus de respirations. o Une section de la moelle épinière en C5 : respiration normale. Le générateur se situe donc entre le pont bas et la moelle épinière. Dans le pont et le vague on retrouve ce qui permet d’arrêter l’inspiration. Entre C1 et C5 on retrouve les motoneurones phréniques qui permettent l’activité diaphragmatique. Cours d’Inès Masmoudi. PCEM2 2009-2010. Physiologie respiratoire. F. Wallois. - - Après une section transversale du tronc cérébral et de la moelle épinière on retrouve une désynchronisation entre le diaphragme droit et gauche. Cela veut dire qu’il y a des structures à droite et à gauche qui sont synchronisées. Il y a des générateurs à droit et à gauche qui ne forment qu’un seul générateur car ils sont hautement synchronisés, hautement mêlés, l’un par rapport à l’autre. Cours d’Inès Masmoudi. PCEM2 2009-2010. Physiologie respiratoire. F. Wallois. Des expériences de stimulation - Après stimulation on a vu des structures qui sont plutôt impliqués dans l’inspiration et d’autres qui semblent plutôt impliquées dans l’expiration. Cours d’Inès Masmoudi. PCEM2 2009-2010. Physiologie respiratoire. F. Wallois. Des expériences d’enregistrement - - - - - - Les expériences d’enregistrements extracellulaires permettent de définir la localisation des structures bulbaires en fonction de leur implication dans l’une des parties du cycle respiratoire (inspiratoire et expiratoire). Enregistrement de l’activité des neurones. On a remarqué que certains neurones étaient actifs durant l’inspiration et certains pendant l’expiration. Ensuite on a affiné l’expérience. o Post-inspiration. o Changement de phase. o Début inspiration. o Neurones toniques actifs tout le temps mais modulés par la respiration. Dans le tronc cérébral, les neurones respiratoires sont localisés à différents niveaux. Certains ne participent pas au cycle respiratoire mais dans la régulation de la pression artérielle et reçoivent des informations respiratoires : synchronisation cardio-respiratoires. Il y a des neurones respiratoires localisés dans le tronc respiratoire dans le tronc cérébral : o Phase ventral. o Phase dorsal (noyau du tractus solitaire). Il y a des neurones qui sont impliqués dans la régulation cardiaque. On a montré qu’il y a des inter-neurones qui communiquent entre : o Cardiaque et respiratoire. o Entre gauche et droit. On a caractérisé ces neurones en fonction de leurs prolongements axonaux. Cours d’Inès Masmoudi. PCEM2 2009-2010. Physiologie respiratoire. F. Wallois. Rôle des afférences vagales - - La première chose qui a été faite a été de caractériser les récepteurs au niveau de la trachée : ce sont des mécanorécepteurs sensibles à l’étirement. Le stimulus efficace pour activer ces mécanorécepteurs est l’augmentation de volume (distension). Certains augmentent leur activité simplement avec l’étirement. Certains codent seulement à la fin de l’inspiration. Ces afférences se projettent dans le bulbe. Leur rôle est d’informer sur l’état de distension du système, ils sont actifs à chaque cycle respiratoire. Si quelque chose souffle dans les poumons la respiration s’arrête. Cela s’appelle le reflexe de Hering-Breuer. Important en clinique : certains patients sont sous respirateur. Si ce respirateur est mal réglé on peut créer des distensions du système et empêcher la respiration spontanée. Si on met un patient qui respire sous respiration artificielle, cela coupe sa respiration. Centre inspiratoire de Von Euler. Cours d’Inès Masmoudi. PCEM2 2009-2010. Physiologie respiratoire. F. Wallois. - - - - A la fin du XXème siècle, on a trouvé des neurones qui permettent d’initier la respiration, des neurones « on switch » qu’on pensé être des cellules « pacemakers ». En réalité c’est un réseau qui crée le cycle respiratoire. On a caractérisé les neurones en fonction de leur réponse à la stimulation vagale : o Il y a des neurones dans le comparateur qui répondent à cette stimulation et au contrôle respiratoire. o Il y a des neurones recevant l’information sur l’oxygène et envoient des axones On a montré qu’il y avait des neurones dans le comparateur qui répondaient à la fois : o A la stimulation du nerf vague. o Au contrôle respiratoire. Ces neurones permettent de comparer afférences vagale et générateur respiratoire. On a montré qu’il y avait des neurones qui recevaient des informations sur l’oxygène et envoyé des axones sur les motoneurones phréniques. Les neurones sont des intégrateurs, ils possèdent un arbre dendritique important qui permet de recevoir plusieurs informations. Il intègre ses informations pour envoyer un message. Peut-on parler d’un système purement respiratoire ou doit-on parler d’un réseau cardiorespiratoire ? C’est plus un système cardio-respiratoire avec certaines structures impliquées plus dans le système respiratoire et d’autres plus dans le système cardiaque. C’est un maillage de neurone, au niveau des nœuds de ce maillage on a des neurones qui participent à plusieurs fonctions. Les réflexes - - - - Eternuement : o Le nerf X renseigne sur les informations de la trachée et bronche. o Le nerf V renseigne sur les informations du nez, avec des récepteurs aux irritants. o Comme le vague il participe à la régulation de la respiration normale. o Il est stimulé pour les éternuements (récepteurs aux irritants). Pour les éternuements il change de moteur (change de pilote) mais par contre il utilise tous les réseaux respiratoires qu’il met à disposition d’un programme qui n’est plus dévolu à la respiration mais à l’éternuement. Déglutition : o Lorsqu’on dégluti on arrête automatiquement de respiré. Pour cela il y a des afférences des V, IX paires des nerfs crâniens, du réseau cortical. o Certaines structures du cortex vont participer à la régulation de la respiration. Les structures qui participent sont : o L’hypothalamus. o Le système limbique. o Des voies directes entre cortex moteur est motoneurone phrénique. Epilepsie : o Activation hyper synchrone d’un groupe de neurone au niveau du cortex. o Durant les crises d’épilepsie il y a des perturbations de l’activité respiratoires. Un étage encore plus supérieur : régulation de la respiration. Cours d’Inès Masmoudi. PCEM2 2009-2010. Physiologie respiratoire. F. Wallois. Apnées - - - - Les apneuses : o Ce sont des crampes inspiratoires. o Elle a une origine centrale ou N. vague. Une apnée : o C’est une absence totale d’inspiration. o Il existe différentes sortes d’apnée : o Centrale. Exemple de la mort subite du nourrisson : afférence vagale à l’origine d’un bloc de la respiration. Arrêt de l’ensemble des activités musculaires (abdominale, thoracique, flux). Elle est causée par un dysfonctionnement du tronc cérébral. Elle est favorisée par le sommeil. o Obstructives. On parle d’apnée obstructives du sommeil en cas de 30/heure (anormale quand supérieur à 5). Les apnées peuvent durer plusieurs minutes. o Mixtes. o Syndrome d’apnée du sommeil (plus de 10apnées par heures). Les hypopnées sont des diminutions de l’amplitude de l’inspiration. Les dyspnées de Cheynes-Sotck. Cycle avec alternance de grandes et petites respirations. Elles peuvent être liées à des troubles métaboliques CO2-O2. Chez les épileptiques c’est une décharge qui peut être tonique : o Inhibitrices : à l’origine d’apnées. o Excitatrices : à l’origine d’apneuses. Le reflexe de plongée : le visage capte les informations et arrête la respiration. Apnée obstructive du sommeil : o Pathologique quand > 30/heure. o Anormal quand >5heure. o Elles peuvent durer plusieurs minutes. o La chute de saturation en oxygène ne descend que jusqu’à 70% (baisse de 25-30%). o C’est devenu banal, mais pose des problèmes aux personnes aux pathologiques cardiaques car hypoxie pendant toute la nuit. o Les différents stades du sommeil peuvent être reconnus en observant le type de respiration : o Calme/régulière : sommeil lent. o Irrégulière (après 45minutes) : sommeil paradoxyal, il rêve. Cours d’Inès Masmoudi. PCEM2 2009-2010.
