anatomie – physiologie - 4
publicité
BREVET PROFESSIONNEL Deuxième année COURS N°4 2016 ANATOMIE – PHYSIOLOGIE -4- - FONCTIONS DE NUTRITION – LE MILIEU INTÉRIEUR 1. DÉFINITION ET COMPOSITION DU MILIEU INTÉRIEUR 2. LE SANG 3. LA LYMPHE LA CIRCULATION SANGUINE – LA CIRCULATION LYMPHATIQUE 1. LE COEUR 2. LE SYSTÈME VASCULAIRE – LA CIRCULATION SANGUINE 3. LA CIRCULATION LYMPHATIQUE RESPIRATION 1. ORGANISATION GÉNÉRALE DE L'APPAREIL RESPIRATOIRE 2. LA RESPIRATION : PHENOMENES MECANIQUES 3. PRISE EN CHARGE ET TRANSPORT DES GAZ RESPIRATOIRES PAR LE SANG 10 rue Tesson – 75010 PARIS Tel : 01 42 06 59 00 ou 09 60 41 08 44 – Fax : 01 42 06 09 41 – Courriel : [email protected] – site : www.anfpp.fr N° d’existence : 11750808475 - Code APE : 804 D – Siret : 313 620 296 00027 2 S6 – ANATOMIE-PHYSIOLOGIE Programme 3. FONCTIONS DE NUTRITION Compétences attendues 3.1. Le milieu intérieur - Définir le milieu intérieur et le situer par rapport à l'ensemble des compartiments liquidiens de l'organisme 3.1.1. Le sang - Classer les différents types de cellules sanguines - Indiquer le lieu d'élaboration des différentes lignées sanguines - Décrire schématiquement la molécule d'hémoglobine et expliquer son rôle dans le - Cellules du sang transport du dioxygène - Préciser les rôles des leucocytes (en liaison avec l'étude des "Mécanismes de l'immunité") - Plasma - Répertorier les principales molécules ou ions présents dans le plasma d'un sujet normal - Citer les principales constantes biologiques et indiquer l'intérêt de leur détermination en thérapeutique (calcémie, cholestérol total, cholestérol des HDL, cholestérol des LDL, - Les constantes biologiques sanguines corps cétoniques, créatinine, glycémie, hémoglobine, hémogramme, ionogramme, protéines sériques, transaminases, γGT triglycérides, uricémie, urémie, VS) - L'hémostase - Présenter un schéma des grandes étapes de l'hémostase 3.1.2. Lymphe : origine, composition et rôle - Indiquer sommairement la composition de la lymphe et l'origine de ses constituants - Commenter un schéma de la circulation lymphatique 3.2. La circulation sanguine 3.2.1. Organisation générale de l'appareil circulatoire et du cœur - Dresser un schéma fonctionnel et annoté du système cardio-vasculaire - - Situer, sur un schéma anatomique fourni du cœur, les cavités cardiaques, les valvules et les vaisseaux sanguins afférents et efférents 3.2.2. Révolution cardiaque et automatisme cardiaque - Expliciter les événements mécaniques de la révolution cardiaque à partir de l'analyse de données expérimentales ( bruits du cœur, pressions intra-auriculaires, intraventriculaires, intra-aortique) - Définir systole et diastole - Analyser les différentes phases de la révolution cardiaque et le fonctionnement des valvules - Définir fréquence cardiaque et débit cardiaque - - Définir le tissu nodal et indiquer, sur un schéma fourni du cœur en coupe, son organisation - Définir un E.C.G. - Situer l'E.C.G. normal par rapport aux phénomènes mécaniques 3.2.3. Régulation de l'activité cardiaque - Indiquer les effets de l'action des nerfs sympathiques et parasympathiques sur la fréquence cardiaque - Mettre en évidence la régulation permanente du rythme cardiaque et indiquer les éléments de la réponse réflexe : baro-récepteurs, nerfs afférents, centres cardiomodérateur et cardio-accélérateur, nerfs efférents - Définir tachycardie, bradycardie et arythmie 3.2.4. Circulation dans les vaisseaux ; pression artérielle - Comparer sur des schémas fournis les caractéristiques histologiques des artères, des capillaires et des veines - Comparer leurs caractéristiques circulatoires - Définir la pression artérielle, sa méthode de mesure et ses valeurs normales 3.3. Respiration 3.3.1. Organisation générale de l'appareil respiratoire : voies respiratoires, poumons - Annoter un schéma fourni représentant l'organisation générale de l'appareil respiratoire - Définir les différents volumes et capacités pulmonaires 3.3.2. Prise en charge et transport des gaz respiratoires par le sang - A partir de l'analyse de résultats de mesures des pressions partielles du dioxygène - et du dioxyde de carbone dans l'air alvéolaire, le sang et les tissus, dégager la nature et le sens des échanges gazeux pulmonaires et tissulaires - En liaison avec l'étude du sang, expliquer le transport des gaz respiratoires par le sang 3 - LE MILIEU INTÉRIEUR 1 DÉFINITION ET COMPOSITION DU MILIEU INTÉRIEUR - l’HOMEOSTASIE 1.1 Définitions La teneur en eau de l'organisme est d’environ 60 à 65% de la masse corporelle (adulte jeune). Cette eau peut être à l'état liquide, c'est à dire "libre", ou incorporée à des molécules plus ou moins complexes, c'est à dire liée, et de ce fait peu ou pas dissociable. L'eau se répartie dans l’organisme en deux compartiments liquidiens séparés par les membranes cytoplasmiques : l’eau formant le liquide intracellulaire (dans les cellules) l’eau formant les liquides extracellulaires, dans lequel baignent toutes les cellules, et qui correspondent au milieu intérieur de l'organisme. Le milieu intérieur correspond à l'ensemble des liquides extracellulaires de l'organisme. 1.2 Composition du milieu intérieur La composition du milieu intérieur doit permettre la vie cellulaire : chaque cellule doit pouvoir y trouver les éléments nécessaires à son activité et y éliminer les produits de cette activité, comme les déchets et les sécrétions. Le milieu intérieur se compose de trois types de liquides : le liquide intercellulaire ou liquide interstitiel ou lymphe interstitielle dans lequel les cellules baignent directement. la lymphe canalisée, liquide blanchâtre contenant des protéines et des leucocytes, circulant dans les vaisseaux lymphatiques. Le plasma, phase liquidienne du sang, circulant dans les vaisseaux sanguins. Milieu intérieur = plasma + liquide interstitiel + lymphe canalisée 1.3 Homéostasie Les cellules ne peuvent survivre que si le milieu dans lequel elles baignent demeure stable. Elles ne tolèrent que très peu de changement. De nombreux organes participent à l’homéostasie : poumons, appareil digestif, appareil circulatoire, excréteur …. Homéostasie = propriétés des êtres vivants à maintenir leur milieu interne stable (pH, pression osmotique, composition…) 4 2 LE SANG 2.1 Composition et rôle 2.1.1 Caractères généraux - composition La masse sanguine représente environ 1/14 ème de la masse corporelle. Le sang est légèrement alcalin : son pH est compris entre 7,35 et 7,45. En centrifugeant un litre de sang additionné d'un anticoagulant (citrate de sodium), il se sépare en : 530 ml de plasma : liquide aqueux contenant des substances dissoutes. 470 ml d'éléments figurés ou cellules ou globules sanguins. SANG = plasma + cellules sanguines (éléments figurés) 2.1.2 Rôle Le sang est mis en mouvement par le cœur. Il circule à travers l'organisme et irrigue tous les organes du corps humain. Il assure le renouvellement de la lymphe et du liquide interstitiel et joue un rôle important dans le maintien de la stabilité du milieu intérieur (homéostasie). Il assure un certain nombre de fonctions : Transport des gaz respiratoires (O2 et CO2), des déchets cellulaires, des nutriments, des hormones et autres médiateurs biologiques Défense de l’organisme Hémostase / prévention des hémorragies Maintien de la température corporelle en répartissant la chaleur 2.2 Cellules du sang Le sang contient trois types d'éléments figurés distincts par leur fonction et leur structure : Les hématies ou globules rouges ou érythrocytes, les leucocytes ou globules blancs et les plaquettes ou thrombocytes. Les hématies et les plaquettes restent dans les vaisseaux sanguins alors que les leucocytes peuvent franchir la paroi des capillaires (par diapédèse) et pénétrer dans les tissus pour y remplir des fonctions de défense de l'organisme. globule blanc = leucocyte globule rouge = hématie Plaquette = thrombocyte 5 2.2.1 Globules rouges ou hématies Les hématies sont les cellules les plus abondantes du sang : 4,5 à 5,5 millions/mm3 de sang. Ce sont des disques biconcaves élastiques, qui peuvent se déformer et s'effiler pour passer dans des vaisseaux sanguins d'un calibre inférieur à leur diamètre. Les hématies sont des cellules dépourvues de noyau. Elles n’ont pas d'information génétique et ne peuvent renouveler leurs protéines et maintenir leurs fonctions plus de 120 jours. Elles possèdent à leur surface des glycoprotéines spécifiques de l'individu, qui définissent le groupe sanguin. Les hématies contiennent dans leur cytoplasme un pigment rouge, l'hémoglobine, protéine complexe contenant du fer. L’hémoglobine (Hb) est une grosse molécule formée de 4 chaînes de globine (protéine) reliées à 4 molécules d’Hème (noyau) fixant chacun un atome de Fer Le rôle des hématies est de fixer de façon réversible les gaz respiratoires et de les transporter dans le sang grâce à l’hémoglobine. Formation d’oxyhémoglobine par fixation du dioxygène par l'hémoglobine. Formation de carbhémoglobine par fixation du dioxyde de carbone par l'hémoglobine. Par son l’hémoglobine fixe le dioxygène au niveau des alvéoles pulmonaires et le transporte jusqu'aux tissus où il sera libéré et utilisé. Dans les tissus, l’hémoglobine fixe le dioxyde de carbone et le transporte jusqu'aux poumons où il est libéré et éliminé (cf. la respiration). Après leur mort, les hématies sont détruites dans la rate et le foie. Leur hémoglobine est décomposée : le fer qu'elle contient est mis en réserve et le reste donne la bilirubine, pigment rougeâtre qui entre dans la composition de la bile. 2.2.2 Globules blancs ou leucocytes Chez l'adulte sain, on compte de 5 000 à 8 000 leucocytes / mm 3 de sang. Les leucocytes sont des cellules incolores, plus grosses que les hématies et qui diffèrent par l'aspect de leur noyau et leur affinité aux colorants. Ils peuvent se classer en trois grands groupes : les lymphocytes : les plus petits des leucocytes, avec un gros noyau arrondi entouré d'un cytoplasme réduit. les monocytes : les plus gros. Ils ont un noyau ovale ou réniforme au milieu d'un cytoplasme abondant et clair. les polynucléaires ou granulocytes : de dimension moyenne. Leur noyau présente plusieurs lobes et donne l'aspect de plusieurs noyaux distincts. Leur cytoplasme est abondant et renferme des granulations, d'où leur nom de granulocytes. Ils sont classés selon les affinités qu'ont leurs granulations de fixer les colorants : colorants basiques pour les polynucléaires basophiles, colorants acides pour les polynucléaires Lymphocyte Monocyte Polynucléaire 6 éosinophiles et colorants acides et basiques pour les polynucléaires neutrophiles. La formule leucocytaire, ou formule sanguine normale en pourcentage est la suivante : Polynucléaires neutrophiles : 55 à 75 éosinophiles : 1 à 3 basophiles : 0 à 1 Lymphocytes : 20 à 45 Monocytes : 2 à 7 Les leucocytes ont pour rôle de défendre l’organisme. Les monocytes et les polynucléaires sont mobiles et se déplacent en émettant des prolongements temporaires appelés pseudopodes. Du fait de cette motilité et parce que leur cytoplasme est très déformable, ils peuvent quitter le sang en franchissant la paroi des capillaires. C'est pourquoi ils sont présents également dans d'autres milieux que le sang (lymphe, ganglions lymphatiques, liquide céphalo-rachidien et tissu conjonctif). Les leucocytes, et plus particulièrement les monocytes et polynucléaires, réalisent la phagocytose : ils englobent les cellules mortes et les microbes, les digèrent dans leur cytoplasme grâce à leurs lysosomes riches en enzymes. Les lymphocytes se déplacent peu et ne pratiquent pas la phagocytose, mais élaborent des anticorps, substances spécifiques intervenant dans la lutte antimicrobienne. 2.2.3 Plaquettes sanguines ou thrombocytes. Les plaquettes sont des fragments du cytoplasme de cellules géantes qui se forment dans la moelle rouge des os. Nombre : 200 000 à 300 000 plaquettes par mm 3 de sang. Les plaquettes jouent un rôle important : dans l’hémostase : elles protègent l'organisme d'une perte de sang trop importante lors d'une lésion vasculaire au maintien du bon état de la fluidité du sang Les plaquettes sont appelées "thrombocytes" = cellules à thrombus, c'est à dire à caillot. 2.2.4 Origine commune des cellules du sang La production des cellules sanguines ou hématopoïèse, a lieu dans la moelle osseuse rouge qui est localisée dans l'os spongieux à la base de l'épiphyse de certains os longs. Toutes les cellules du sang dérivent d'un même type de cellule souche (hémocytoblastes) La différenciation des lignées de cellules se fait dans la moelle osseuse en quelques jours selon une succession de phases : mitoses → maturation → différenciation L'activité de la moelle osseuse est très importante et contrôlée par l'organisme selon ses besoins. La différenciation des cellules " précurseurs" en hématies, granulocytes et plaquettes se fait en continu dans la moelle. La production des lymphocytes est plus complexe et ne se réalise pas seulement dans la moelle : les précurseurs des lymphocytes T migrent dans le thymus où ils subissent leur maturation pour devenir des cellules "immunocompétentes"; la différenciation complète des lymphocytes T ou B ne s'effectue que si ces cellules sont mises en contact avec l'antigène (élément étranger à l'organisme). 7 La formation des hématies, ou érythropoïèse, se produit dans la moelle rouge des os (épiphyses des os longs et surtout os de membrane : sternum, crâne, côtes, vertèbres, os iliaque) à partir de cellules spéciales qui ont un noyau et se divisent. Peu à peu ces cellules cessent de se multiplier, se chargent d'hémoglobine, perdent leur noyau et sont déversées dans le sang circulant. Ce mécanisme fait intervenir une hormone sécrétée par les reins : l’EPO = Eryhtropoiétine qui active la production des hématies. Chez l'embryon et le jeune, cette production se fait aussi dans le foie et la rate. 2.3 Le plasma Le plasma est la phase liquidienne du sang. Un litre de plasma contient 900 g d'eau tenant en solution des substances minérales et organiques. Cette proportion d'eau est maintenue par le jeu des reins, des poumons et de la peau. Électrolytes minéraux : Anions (Cl-, HCO3-, HPO42-, SO42-) et cations (Na+, K+, Ca2+, Mg2+). Le plus abondant est le chlorure de sodium (5 à 6 g/l). L'ensemble des substances minérales dissoutes dans le plasma a une concentration molaire relativement fixe. Substances organiques - Les protéines sont abondantes dans le plasma (80 g/l). Les principales sont : l'albumine (45 g/l qui joue un rôle important dans le maintien de la masse sanguine), les globulines (30 g/l certaines jouent un rôle important dans la défense de l'organisme), le fibrinogène (5 g/l essentiel pour la coagulation du sang) - acides aminés (0,4 g/l) - glucides, dont le glucose (taux moyen : 0,9 à 1 g/l). - lipides unis aux protéines sous forme de lipoprotéines. Leur quantité varie et augmente après les repas (taux à jeun ~ 5 g/l). Le cholestérol est un lipide plasmatique important (0,2 g/l). Oligo-éléments : substances minérales, dont le taux plasmatique est infinitésimal et qui interviennent dans la vie cellulaire. Les principaux sont : arsenic, brome, iode, manganèse, zinc... Déchets : urée, acide urique, créatinine, ammoniaque… Le sang les transporte vers les organes chargés de leur élimination : Gaz respiratoires : O2 et CO2 Hormones Vitamines Anticorps ou immunoglobulines chargés de la défense de l'organisme. Facteurs de coagulation Cytokines libérées par certains lymphocytes et intervennant dans la communication entre cellules. 8 2.4 Principales constantes biologiques sanguines La composition en globules sanguins est déterminée par les examens hématologiques. Ils permettent d’étudier la forme, le nombre et la taille des cellules sanguines ainsi que la coagulation. L’hématocrite exprime le volume de globules rouges en pourcentage du volume de sang (42 % chez la femme et 47% chez l’homme, en moyenne). Sa diminution reflète une anémie, une hémorragie, son augmentation une polyglobulie. L’hémogramme ou NFS (numération formule sanguine) : analyse quantitative (numération) et qualitative (formule) des éléments figurés du sang. Les globules blancs augmentent lors d’une infection ; diminuent dans certaines infections virales, en cas de chimiothérapie ou de leucémies. Les plaquettes augmentent quand la moelle osseuse est stimulée, en cas d’inflammation. Ce taux diminue en cas d’atteinte de la moelle osseuse ou de maladies immunologiques. Le taux d’hémoglobine est exprimé en g/100ml de sang. (>13g/dl chez l’homme et > 12g/dl chez la femme et l’enfant). Il chute en cas d’atteinte de la moelle osseuse, d’hémorragie, d’hémolyse et il augmente en cas de polyglobulie. Les examens biochimiques étudient les différentes substances chimiques du plasma. Ionogramme : liste des ions et de leurs concentrations respectives en mmoles/l de sang : Na+, K+, Ca2+, Mg2+, Cl-, CO32-…. L’ionogramme permet le diagnostique ou le suivi des maladies qui perturbent l’équilibre hydroélectrique de l’organisme (diarrhées, œdème, insuffisance rénale…). Calcémie : taux de calcium sanguin. Une diminution provoque des troubles nerveux et musculaires et à long terme une déminéralisation osseuse, une augmentation importante peut entraîner un coma et un arrêt cardiaque. Cholestérol est une substance lipidique transportée par des protéines et qui existe sous 2 formes dans le sang : - LDL qui correspond au cholestérol capable de se déposer sur la paroi des artères (mauvais). C’est un indicateur du risque de maladies coronariennes. - HDL qui emmène le cholestérol vers le foie, où il peut être réutilisé (bon). Il est important de doser le cholestérol total mais aussi les 2 formes. Créatinine : substance azotée résultant de la dégradation de la créatine (constituant du tissu musculaire). La créatinine est éliminée par les reins dans les urines. Elle augmente en cas d’insuffisance rénale et diminue en cas de dénutrition très importante avec affaiblissement profond de l’organisme (cachexie). Corps cétoniques : substances produites par la dégradation incomplète des acides gras par les cellules hépatiques (en cas de manque de glucose). Ils sont éliminés par les reins et ils provoquent des acidoses et des comas s’ils s‘accumulent dans l’organisme. Uricémie. : taux d’acide urique sanguin. Il augmente en cas de goutte, d’insuffisance rénale et diminue en cas d’insuffisance hépatique. Urémie : Taux d’urée sanguin. L’urémie est anormalement élevée en cas d’insuffisance rénale, anormalement basse en cas d’insuffisance hépatique grave. Transaminases : Ce sont 2 enzymes : ASAT surtout présente dans les muscles, le cœur, le foie et ALAT surtout présente dans le foie. Leur taux augmente en cas d’infarctus du myocarde, de myopathie, de maladies du foie. Protéines sériques : taux de protéines totales du sang. Elles diminuent en cas de malnutrition et d’insuffisance hépatique et augmentent en cas de déshydratation. Gamma GT : enzyme principalement hépatique. Son taux augmente en cas d’alcoolisme, cirrhose, infarctus du myocarde, obésité. Triglycérides : Lipides de réserve dont le taux augmente en cas de diabète, facteurs alimentaires ou génétiques et diminue en cas de malnutrition. Glycémie : taux de glucose du sang. Elle diminue en cas de jeûne, de déficit hormonal, de coma hypoglycémique et augmente en cas de diabète. 9 Vitesse de sédimentation (VS) correspond à la vitesse à laquelle les globules rouges se séparent du plasma et se déposent au fond d’un tube à essai. Elle exprime l’état de fluidité du sang. Elle s’élève en cas d’infection ou d’inflammation. 2.5 L’hémostase 2.5.1 Définition L'hémostase est l'ensemble des réactions intervenant dans l'arrêt des hémorragies et le maintien de la fluidité du sang. L’hémostase est le système de contrôle permettant de maintenir un équilibre entre l'hémorragie et la formation d'un caillot (appelé thrombus). Le syndrome hémorragique est dû à une hémostase défaillante. La thrombose ou coagulation intravasculaire est due à une hémostase excessive : Il y a formation d'un caillot (thrombus) dans un vaisseau sanguin (thrombose artérielle ou veineuse), ou dans une des cavités du cœur. Thromboses artérielles : - des artères coronaires : angine de poitrine ou angor (ischémie myocardique par insuffisance coronarienne) et infarctus du myocarde: (=> nécrose de la partie du myocarde non irriguée). - des artères cérébrales : ischémie cérébrale - des artères des membres inférieures : c'est l'artérite Thromboses veineuses : phlébites (surtout les membres inférieurs) avec risque d'embolie (migration du caillot). 2.5.2 Les étapes de l'hémostase Au cours de l'hémostase, le sang coagule puis retrouve sa fluidité. C’est un processus très complexe résultant d’une interaction entre 13 facteurs (I à XIII) : - Facteurs plasmatiques (molécules du plasma) - Facteurs plaquettaires (molécules produites par les plaquettes : sérotonine, adénosine diphosphate….) - Facteurs tissulaires (différents éléments de la paroi endothéliale des vaisseaux notamment le collagène, la thromboplastine, le facteur de Willebrand. L’hémostase se compose de 3 temps principaux : Hémostase primaire : lésion vasculaire, vasoconstriction et formation du clou plaquettaire Hémostase secondaire ou coagulation : formation du thrombus Expulsion du sérum, réparation et fibrinolyse. Hémostase primaire : vasoconstriction et formation du clou plaquettaire. L'hémostase débute par la lésion d'un vaisseau. Les cellules endothéliales de la paroi du vaisseau libèrent des facteurs de coagulation (dont le facteur de Willebrand et la thromboplastine). Les plaquettes changent de morphologie. Elles adhèrent aux fibres de collagène du tissu conjonctif de la lésion et s'agrègent ce qui forme le clou plaquettaire (= thrombus blanc ou clou hémostatique). Cette agrégation va déclencher la sécrétion par les plaquettes de sérotonine et d'ADP puis de "facteurs plaquettaires". Il en résulte : - une vasoconstriction locale due à la sérotonine. - la libération des facteurs de coagulation - le changement de forme des plaquettes qui provoque à leur surface l'apparition des sites de fixation de la fibrine. L’hémostase secondaire ou coagulation : formation du caillot ou thrombus (temps plasmatique). Le caillot ou thrombus empêche la fuite de sang hors du vaisseau le temps de sa réparation. Il est constitué d'un réseau de filaments de fibrine qui emprisonnent les globules sanguins. La formation de fibrine résulte de réaction d’activation en cascade de facteurs de coagulation : 10 L’hémostase primaire conduit à l’activation (en cascade) du facteur X (« facteur dix »), entre autres par les thromboplastines. Le facteur Xa (activé) transforme la prothrombine présente dans le plasma en thrombine. La thrombine transforme à son tour le fibrinogène (protéine soluble contenue dans le plasma) en fibrine qui emprisonne les cellules sanguines et forme le caillot. Le foie synthétise des facteurs de coagulation. La présence de calcium est nécessaire. Fibrinolyse : C'est l'ensemble des phénomènes qui tendent à solubiliser les caillots de fibrine après réparation du vaisseau. La dissolution du caillot commence environ au bout de 72 heures. La fibrinolyse s'effectue sous l'influence d'un système enzymatique : plasminogène - plasmine. Le plasminogène synthétisé par le foie est transformé grâce à des activateurs plasmatiques et tissulaires en plasmine, enzyme qui solubilise la fibrine. La transformation du plasminogène en plasmine est également activée par l'urokinase, enzyme sécrétée par le rein, le facteur XII. 3 LA LYMPHE 3.1 Définition La lymphe est un liquide incolore contenant des protéines et des leucocytes et qui joue le rôle d'intermédiaire entre le sang et les cellules. Elle représente environ le quart de la masse corporelle. La lymphe est le liquide transparent qui exsude des écorchures, des plaies après formation du caillot. C'est aussi la lymphe qui remplit les ampoules cutanées et les cloques des brûlures. Il existe deux sortes de lymphes : la lymphe interstitielle ou lymphe tissulaire, la lymphe circulante ou lymphe canalisée. 3.2 Lymphe interstitielle La lymphe interstitielle est un liquide issu du sang qui va baigner toutes les cellules. 11 3.2.1 Origine et composition La lymphe a pour origine le plasma sanguin qui filtre à travers la paroi des capillaires artériels. Elle contient aussi des leucocytes qui sortent de ces capillaires par diapédèse. La lymphe est donc, très approximativement, du sang privé de globules rouges et de plaquettes. La lymphe contient plus d'eau que le sang. Elle est plus riche en protéines. Elle contient du glucose, des acides aminés, des sels minéraux, des vitamines et des hormones. Elle renferme plus de leucocytes, monocytes et polynucléaires que le sang. S'y trouvent également des gaz dissous : dioxygène en faible quantité et dioxyde de carbone en quantité plus importante que dans le sang. 3.2.2 Rôle La lymphe interstitielle baigne les cellules des tissus, et surtout du tissu conjonctif, et leur apporte des éléments nutritifs indispensables à la vie ainsi que de l'oxygène. C'est donc un liquide nourricier pour les cellules de l'organisme qui joue le rôle d'intermédiaire entre sang et cellules. La lymphe interstitielle ou lymphe tissulaire se charge également des déchets du métabolisme cellulaire et en particulier du dioxyde de carbone. Elle constitue aussi un vase d'expansion pour le trop plein d'eau du sang ou l'excès de substances dissoutes. C'est en quelque sorte une réserve de plasma. Enfin, par sa richesse en leucocytes, elle est au niveau des plaies infectées la première ligne de défense contre l'invasion microbienne. 3.3 Lymphe circulante La lymphe circulante correspond à la lymphe interstitielle qui est collectée par l'appareil lymphatique et circule dans des vaisseaux lymphatiques. Elle est moins riche en éléments nutritifs et plus riche en déchets que la lymphe interstitielle. Elle est plus riche en lymphocytes. . 12 - LA CIRCULATION SANGUINE - LA CIRCULATION LYMPHATIQUE L'appareil cardiovasculaire est l'ensemble constitué du cœur et des vaisseaux sanguins. C'est le siège de la circulation sanguine. Il assure la liaison entre les organes en lien avec la circulation lymphatique. 1 LE CŒUR 1.1 Anatomie Le cœur est un muscle creux (taille d’un poing et d'environ 270 à 300 g chez l'adulte). Il est situé dans la cage thoracique, entre les poumons, sa pointe tournée à gauche repose sur le diaphragme. Le cœur est formé de trois tuniques : Le péricarde est l'enveloppe extérieure du cœur. C’est une séreuse formée de deux feuillets séparés par une cavité remplie de liquide. Les deux feuillets glissent l'un sur l'autre : le feuillet externe fibreux est lié aux organes thoraciques et le feuillet interne séreux est appliqué contre le coeur. Le myocarde constitue le muscle cardiaque. C’est donc un muscle très particulier puisqu'il possède la structure d'un muscle strié et le fonctionnement d'un muscle lisse. C'est un muscle puissant, relativement mince au niveau des oreillettes, mais très épais au niveau des ventricules L'endocarde est un mince épithélium qui tapisse l'intérieur des cavités cardiaques et se prolonge par la tunique interne des vaisseaux. Le cœur est un muscle puissant qui doit être bien nourri. Pour cela, il est irrigué par des vaisseaux nourriciers : - deux artères coronaires, branches de l'aorte, lui apportent du sang oxygéné et nourrissant. - des veines coronaires ramènent à l'oreillette droite le sang issu du cœur. Le cœur est séparé en une moitié droite et une moitié gauche sans communication entre elles par une cloison. Chaque moitié comporte 2 cavités : une oreillette en haut et un ventricule en bas. Le sang arrive au cœur par des veines (vaisseaux afférents) et s’écoule dans les oreillettes : Le sang venant des veines caves inférieure et supérieure (sang issus de tous les organes) s’écoule dans l’oreillette droite Le sang venant des veines pulmonaires (sang issu des poumons) s’écoule dans l’oreillette gauche. Le sang passe ensuite des oreillettes aux ventricules. Pour empêcher le retour en arrière du sang, les 2 cavités sont séparées par des valvules auriculo-ventriculaires : la valvule tricuspide entre l’oreillette droite et le ventricule droit la valvule mitrale entre l’oreillette gauche et le ventricule gauche Le sang quitte les ventricules par des artères (vaisseaux efférents) : le sang qui sort du ventricule droit part dans l’artère pulmonaire (pour être conduit aux poumons) le sang qui sort du ventricule gauche part dans l’artère aorte (pour être distribué aux organes). Les ventricules sont séparés des artères par des valvules qui empêchent le sang de refluer vers le ventricule : la valvule sigmoïde pulmonaire entre le ventricule droit et l’artère pulmonaire la valvule sigmoïde aortique entre le ventricule gauche et l’artère aorte. La moitié droite du cœur contient du sang non hématosé c'est-à-dire pauvre en O2 et riche en CO2 représenté en bleu. La moitié gauche du cœur contient du sang hématosé c'est-à-dire riche en O2 et pauvre en CO2 représenté en rouge. 13 1.2 La révolution cardiaque Le cœur agit comme une pompe aspirante et refoulante : il aspire dans les oreillettes le sang veineux. il fait passer le sang des oreillettes dans les ventricules, et cela sans possibilité de retour en arrière en raison de la fermeture des valvules tricuspide et mitrale. il refoule le sang des ventricules dans les artères et, là encore, sans possibilité de reflux en raison de la fermeture des valvules sigmoïdes. C'est en se contractant puis en se relâchant alternativement, que le cœur joue ce rôle de pompe aspirante et refoulante permettant au sang d'effectuer sans arrêt son circuit complexe dans l'organisme. L'arrêt des contractions cardiaques supprime la circulation et entraîne la mort. Le sang se déplace toujours d’une zone de haute pression vers une zone de basse pression. Les systoles ou phases de contraction augmentent la pression du sang et les diastoles ou phases de relâchement la diminuent. Ces variations de pression entraînent l’ouverture ou la fermeture des valvules qui permettent une circulation à sens unique du sang. L'analyse de données expérimentales (bruits du cœur au stéthoscope, électrocardiogramme (ECG), pressions intra-auriculaire, intra-ventriculaire et intra-aortique) permet de définir 3 phases au cours d’une révolution cardiaque : Systole auriculaire : contraction des oreillettes. Augmentation de la pression du sang dans les oreillettes provoquant l’ouverture des valvules auriculo-ventriculaires (tricuspide et mitrale). Le sang est chassé vers les ventricules. Systole ventriculaire : contraction des ventricules. Dès le début de la phase, l’augmentation de la pression du sang dans les ventricules provoque la fermeture des valvules auriculo-ventriculaires. Ce claquement des valvules correspond au 1er bruit du cœur. Les valvules sigmoïdes s’ouvrent et le sang est chassé dans les artères. Diastole générale : le cœur est relâché. La pression du sang dans les ventricules chute, ce qui provoque la fermeture des valvules sigmoïdes qui correspond au 2ème bruit du cœur. Le sang arrive par les veines pour remplir les oreillettes. Systole auriculaire Systole ventriculaire Diastole générale 14 Le fonctionnement du cœur est cyclique et constitue une révolution cardiaque : Révolution cardiaque = systole auriculaire + systole ventriculaire + diastole générale. Les bruits du cœur sont dus à la fermeture des valvules : valvules auriculo-ventriculaires pour le 1er bruit et valvules sigmoïdes pour le 2ème bruit. 1.3 Fréquence et débit cardiaque Le débit cardiaque (DC) = quantité de sang éjectée par chaque ventricule en 1 minute (mL/min). La fréquence cardiaque (FC) = nombre de battements cardiaques par minute (batt/min) Le débit systolique (DS) = volume de sang éjecté par chaque ventricule à chaque battement (mL/batt). Le débit cardiaque se calcule en multipliant la fréquence cardiaque par le débit systolique : DC = FC x DS 1.4 Le tissu nodal Les contractions cardiaques sont indépendantes de la volonté. En effet, le cœur possède un système nerveux intrinsèque, c'est-à-dire un système nerveux situé dans ses propres parois, qui commande ses battements. L'automatisme cardiaque est dû au tissu nodal qui est doué des pouvoirs suivants : - se contracter rythmiquement, spontanément, en dehors de toute influence nerveuse - transmettre son excitation aux autres parties du cœur. Le tissu nodal est à l’origine de l’automatisme cardiaque : il est formé de cellules autoexcitables qui transmettent leur excitation aux autres parties du cœur. Le tissu nodal impose un rythme naturel d'environ 100 battements par minute. Il se compose de différentes parties : le noeud sinusal, ou noeud de Keith et Flack (n°1), est situé dans la paroi de l'oreillette droite, au débouché de la veine cave supérieure. Il constitue le point de départ de l'excitation qui diffuse dans les oreillettes et déclenche leur contraction. le noeud auriculo-ventriculaire ou noeud septal ou noeud d'AschoffTawara (n°2), est situé dans la cloison inter-auriculaire situé à la jonction entre oreillettes et ventricules le faisceau de His (n°3) situé dans la cloison séparant les ventricules Le réseau de Purkinje (n°4) situé dans la paroi des ventricules. La contraction commence par les cellules du nœud sinusal et provoque la contraction des oreillettes. Puis elle se transmet dans la suite du tissu nodal (faisceau de His, réseau de Purkinje) et provoque la contraction des ventricules. Le cœur est un instant relâché avant que le cycle ne recommence. 1.5 L’électrocardiogramme ou ECG La révolution cardiaque engendre des phénomènes électriques. Leur enregistrement permet le tracé de l'électrocardiogramme : il est réalisé en plaçant sur la peau les électrodes d'un galvanomètre très sensible. Il met en évidence des variations de potentiel qui accompagnent le cycle cardiaque. 15 Un ECG typique est composé de 5 ondes : l’onde P qui est de faible amplitude et qui résulte de la dépolarisation des oreillettes. Elle traduit la systole auriculaire. Les ondes Q, R, S ou complexe QRS qui traduit la dépolarisation des ventricules et le relâchement des oreillettes. Les ventricules commencent à se contracter : début de systole ventriculaire. L’onde T qui est plus longue que les 2 précédentes et qui traduit la repolarisation des ventricules, avec la fin de la systole ventriculaire et la phase de diastole générale. 1.6 Régulation de l’activité cardiaque Le tissu nodal est responsable de l’automatisme cardiaque et donne son rythme naturel au cœur. Ce rythme cardiaque est modulé par l'action du système nerveux végétatif pour être adapté aux besoins de l'organisme. en cas d'effort physique intense le rythme du cœur s'accélère, ce qui accroît la circulation sanguine de façon à mieux oxygéner et nourrir les muscles et à les débarrasser plus vite de leurs déchets. au repos, le rythme cardiaque se ralentit pour ménager le muscle cardiaque. Les variations du rythme cardiaque sont sous l'influence du système nerveux végétatif qui innerve le cœur : - le système parasympathique est cardiomodérateur. Il ralentit le rythme cardiaque grâce à un neuromédiateur : l’acétylcholine. - Le système sympathique est cardioaccélérateur : il accélère le rythme cardiaque grâce à un neuromédiateur : la noradrénaline. Il existe au niveau de la crosse aortique et des sinus carotidiens des récepteurs sensibles aux variations de la pression (barorécepteurs) et de la teneur en dioxyde de carbone (chémorécepteurs) du sang. Ces récepteurs transmettent les informations par voie nerveuse sensitive afférente aux centres nerveux responsables de la régulation de l’activité cardiaque : Le centre bulbaire cardio-modérateur est le point de départ des voies parasympathiques. De ce centre partent des influx nerveux efférents par le nerf vague (nerf X) qui délivre de l’acétylcholine au cœur et provoque son ralentissement. La section des fibres parasympathiques provoque l'accélération du rythme cardiaque, jusqu'à 130 battements par minute : on peut donc conclure que ces fibres envoient constamment des influx nerveux au cœur pour le ralentir. Le centre cardio-accélérateur est situé dans la moelle épinière thoracique supérieure. Il est le point de départ des voies sympathiques qui délivrent au cœur de la noradrénaline et provoque son accélération. L'excitation des fibres sympathiques provoque une accélération du rythme cardiaque. Leur section, si elle est effectuée des deux cotés, entraîne un ralentissement du cœur. 16 1.6.1 Troubles du rythme Tachycardie : accélération du rythme cardiaque (tachycardie modérée entre 80 et 100 battements par minute, la tachycardie intense au delà de 100 battements par minute). Bradycardie : ralentissement du rythme cardiaque (en dessous de 60 battements par minute). Arythmie : Perturbations du rythme cardiaque touchant sa fréquence, sa régularité et l'intensité de ses contractions. 2 LE SYSTÈME VASCULAIRE – LA CIRCULATION SANGUINE 2.1 La double circulation sanguine Le cloisonnement longitudinal du cœur en moitiés droite et gauche impose au sang 2 trajets placés en série : La circulation pulmonaire ou "petite circulation". Le cœur droit envoie le sang riche en CO2 vers les poumons où se font les échanges des gaz respiratoires avec l'air alvéolaire. Un sang riche en dioxygène est ramené ver le cœur gauche par les veines pulmonaires. La circulation systémique ou circulation générale ou "grande circulation". Le cœur gauche distribue le sang riche en dioxygène aux organes par l’artère aorte. Le sang qui a perdu une partie de son dioxygène et s’est enrichit en CO 2 revient au cœur droit par le réseau veineux puis les veines caves. 2.2 Les vaisseaux sanguins Le système vasculaire assure la distribution du sang à travers l'organisme grâce à un réseau très ramifié de vaisseaux répartis en trois catégories : 17 les artères par lesquelles le sang quitte le cœur au niveau des ventricules (angle supérieur) pour être conduit aux organes. les veines par lesquelles le sang issu des organes revient au cœur au niveau des oreillettes les capillaires qui font le lien entre artères et veines. La paroi des vaisseaux sanguins (sauf celle des capillaires) comprend 3 couches : L’intima formé d’un endothélium qui tapisse l’intérieur du vaisseau. Cet endothélium est le prolongement de l'endocarde et sa surface lisse favorise le glissement du sang et empêche sa coagulation. La média est la tunique moyenne, +/- riche en fibres musculaires lisses et fibres élastiques. L’adventice est la tunique externe mince, formée de fibres conjonctives, de collagène et élastiques, et contenant des vaisseaux sanguins et des nerfs. 2.2.1 Les artères Les artères sont les vaisseaux efférents du cœur : elles partent des ventricules et conduisent le sang aux organes. La paroi des artères comprend 3 couches : L’intima tapisse l’intérieur de l’artère. La média est assez épaisse. Elle est formée de fibres musculaires lisses et de nombreuses fibres élastiques. Elle permet au sang de circuler avec une pression élevée et qui oscille entre deux valeurs. L’adventice est formée de fibres conjonctives et élastiques. 18 La structure des artères varie suivant leur calibre les artères élastiques sont les grosses artères qui sortent du cœur. Leur diamètre est supérieur à 7 mm. Leur tunique moyenne est riche en fibres élastiques et pauvre en fibres musculaires lisses, elles sont donc très élastiques. Elles occupent une position profonde dans l'organisme. les artères musculaires sont les petites artères qui résultent de la division des grosses artères. Leur diamètre est compris entre 2,5 et 7 mm. Leur tunique moyenne est riche en fibres musculaires, elles sont donc contractiles. les artérioles proviennent de la division des artères moyennes. Leur diamètre est compris entre 30 mm et 2,5 mm. Elles sont contractiles car leur paroi est riche en fibres musculaires lisses. Le calibre des artères et artérioles peut varier grâce à la présence de fibres élastiques et de fibres musculaires lisses : Vasoconstriction : contraction des fibres musculaires de la paroi des artères Vasodilatation : relâchement des fibres musculaires de la paroi des artères. Principales artères : L'artère aorte, à sa sortie du ventricule gauche, monte, se recourbe en crosse vers la gauche et redescend le long de la colonne vertébrale. Dans le thorax, l'aorte donne naissance aux artères coronaires qui irriguent le cœur et aux artères carotides qui vascularisent la tête et aux artères sous-clavières qui irriguent les membres supérieurs. Dans l'abdomen l'aorte donne naissance à l'artère hépatique qui vascularise le foie, aux artères mésentériques irriguant le système digestif (intestins), aux artères rénales (reins). Dans le bassin, elle se divise en deux branches terminales, les artères iliaques (une pour chaque membre donnant naissance aux artères fémorales et tibiales). L'artère pulmonaire part du ventricule droit et se divise en deux branches, une pour chaque poumon. 2.2.2 Les capillaires Les capillaires forment des réseaux intermédiaires très serrés entre les artérioles et les veinules. Les capillaires sont aussi fins que des cheveux : leur paroi est très mince, réduite à la seule couche de cellules endothéliales (intima). Du fait de sa minceur (2 à 4 µm), cette paroi est très perméable et peut aisément être traversée par des substances chimiques, des gaz, ou par les globules blancs, permettant les échanges avec les cellules. Ces échanges sont facilités par la circulation du sang à faible vitesse. Un système porte est formé de capillaires unissant des vaisseaux de même nature. système porte-veineux : veines réunies par l’intermédiaire de capillaires. Ex : veine porte hépatique, qui fait le lien entre l’intestin grêle et le foie. système porte-artériel : artères réunies par l’intermédiaires de capillaires. Ex : système porte rénal. 2.2.3 Les veines Les capillaires se réunissent en veinules qui se regroupent en petites, moyennes et grosses veines. Les veines sont les vaisseaux afférents du cœur : elles conduisent le sang des organes au cœur, au niveau des oreillettes. La paroi des veines est formée de trois couches, comme celle des artères : L’intima ou endothélium forme des replis appelés valvules en nid de pigeon, qui empêchent le sang de revenir en arrière lui permettant d'aller vers le cœur (principalement au niveau des membres inférieurs). La média compte plus de fibres collagènes et moins de fibres élastiques et de fibres musculaires que celle des artères. Les veines sont peu élastiques, elles sont légèrement contractiles et extensibles. L’adventice. 19 Le retour veineux est favorisé par différents systèmes : - les valvules au niveau des veines des membres inférieurs. Ces valvules empêchent un retour en arrière du sang. - Une légère aspiration du sang par le cœur - Le travail des muscles striés squelettiques qui en comprimant les veines favorisent la circulation du sang. Principales veines : La veine cave supérieure ramène à l'oreillette droite le sang venant de la tête et des membres supérieurs. Les veines rénales issues des reins et la veine sus-hépatique issue du foie se jettent dans la veine cave inférieure qui draine également le sang venant du tronc et des membres inférieurs. Le sinus coronaire, réunion des veines coronaires ramène à l'oreillette droite le sang ayant irrigué la paroi du cœur. De chaque poumon partent deux veines pulmonaires qui amènent le sang à l'oreillette gauche après son passage dans les poumons. 2.3 La pression artérielle 2.3.1 Définitions La pression artérielle est la pression exercée par le sang sur la paroi des artères. La pression artérielle est caractérisée par deux valeurs. Son unité de mesure est le mm de mercure : 20 La pression artérielle systolique (P.A.S) ou maxima est la pression exercée au moment de l'éjection du sang par le ventricule gauche pendant sa contraction, au niveau de l'aorte et des grosses artères. Ex : 125 mm de Hg La pression artérielle diastolique (P.A.D) ou minima est la pression existant dans l'aorte et les grosses artères au moment de la relaxation du ventricule. Ex : 67 mm de Hg Selon l'O.M.S. (Organisation Mondiale de la Santé) il y a hypertension artérielle lorsque : - la P.A.S. est supérieure ou égale à 140 mm de Hg et / ou - la P.A.D. est supérieure ou égale à 90 mm de Hg. La tension artérielle est la force élastique exercée par les parois artérielles sur leur contenu sanguin. Elle s'équilibre, en pratique, avec la pression artérielle. Les termes de tension artérielle et de pression artérielle correspondent à des notions de physiques différentes mais sont devenus synonymes. L'expression de la tension artérielle dépend : - du débit cardiaque ou quantité de sang pompée par chaque ventricule par minute. Le débit exprime l'efficacité de la pompe cardiaque. - de la résistance périphérique totale qui dépend de la viscosité du sang et de la paroi des vaisseaux. - la volémie c'est à dire de la masse sanguine. 2.3.2 Mesure de la pression La pression artérielle se prend au bras en général, sur un patient au repos et détendu. Un stéthoscope permet de percevoir les battements de l'artère humérale. La poche du brassard est gonflée jusqu'à ce que les battements ne soient plus perçus, puis on dégonfle progressivement tandis que l'on entend plusieurs phases successives : apparition des premiers bruits faibles mais bien frappés : donne la valeur de la pression systolique ou pression maxima. disparition totale des bruits : donne la valeur de la pression minima ou pression diastolique. Rq : les valeurs sont habituellement données en cm de mercure (cm Hg). Une pression artérielle de 123/67 mm Hg sera annoncée comme étant de 12 / 7 cm Hg. 21 3 LA CIRCULATION LYMPHATIQUE La lymphe circulante correspond à la lymphe interstitielle qui est collectée par l'appareil lymphatique et circule dans des vaisseaux lymphatiques. La lymphe circulante est moins riche en éléments nutritifs et plus riche en déchets que la lymphe interstitielle. Elle est plus riche en lymphocytes. L'appareil lymphatique comprend un réseau dense de capillaires lymphatiques, fermés en doigt de gant, qui plongent dans les tissus conjonctifs et drainent la lymphe interstitielle. Ces capillaires se réunissent en veines lymphatiques (de même structure que les veines sanguines avec de nombreuses valvules en nid de pigeon qui font saillie à l'extérieur). Les veines lymphatiques se réunissent en deux gros troncs lymphatiques : la grande veine lymphatique recueille la lymphe des vaisseaux lymphatiques de la moitié supérieure droite du corps et se jette dans la veine sous-clavière droite (veine sanguine). le canal thoracique traverse toute la hauteur du thorax. Il collecte la lymphe venant des autres parties du corps et se jette dans la veine sous-clavière gauche (veine sanguine). Le canal thoracique prend naissance dans la citerne de Pecquet, sorte de réservoir où aboutissent les chylifères, vaisseaux lymphatiques qui naissent dans les villosités intestinales et transportent une sorte de lymphe particulièrement riche en lipides digérés. Les veines sous-clavières gauche et droite se jettent dans la veine cave supérieure qui aboutit à l'oreillette droite. Cf document page 20 Les ganglions lymphatiques sont des nodules placés sur le trajet des vaisseaux lymphatiques. Ils sont particulièrement nombreux aux aisselles, aux aines, au cou et au voisinage des viscères et hébergent des lymphocytes et des cellules phagocytaires. La circulation lymphatique ne se fait pas en circuit fermé mais d'un mouvement des tissus vers les veines sous-clavières où se jette la lymphe. Les vaisseaux lymphatiques assurent, par une voie en sens unique, le retour du liquide interstitiel vers le sang. Cette progression dans les vaisseaux lymphatiques est principalement due à la formation permanente de lymphe interstitielle et assurée par la compression des tissus entourant les vaisseaux lymphatiques, qui pousse la lymphe ancienne dans les vaisseaux. Elle est aussi favorisée par les mêmes causes que celles qui facilitent le retour du sang veineux. 22 - LA RESPIRATION La respiration achemine de l'air dans les poumons pour introduire dans l'organisme le dioxygène qui sera conduit par le sang jusqu'aux cellules (l’oxygène est indispensable à la production d’énergie cellulaire = ATP). La respiration rejette dans l'air extérieur (donc élimine de l'organisme) le CO 2 issu du métabolisme cellulaire qui a été amené dans les poumons par le sang. ORGANISATION GENERALE DE L'APPAREIL RESPIRATOIRE L'appareil respiratoire comprend les voies respiratoires ou voies aériennes et les poumons. 3.1 Les voies respiratoires Les voies respiratoires conduisent l'air extérieur jusqu'aux poumons. Elles se composent des voies aériennes supérieures (nez, pharynx et larynx), de la trachée et des bronches. 3.1.1 Les voies aériennes supérieures Les fosses nasales sont des cavités irrégulières, qui relient les narines au pharynx. Elles sont tapissées par une muqueuse recouverte par un épithélium cilié, richement vascularisée, et contenant des glandes à mucus. Pendant son passage dans les fosses nasales, l'air est donc grossièrement filtré, réchauffé et humidifié. Le pharynx est le croisement des voies digestives et aériennes. Il comprend trois étages : - l'étage supérieur, ou rhinopharynx, prolonge les fosses nasales. Dans le rhinopharynx, se trouve un amas de tissu ganglionnaire, dont l'hypertrophie constitue les végétations. Les trompes d'Eustache s'ouvrent dans le rhinopharynx. - l'étage moyen, dans lequel s'ouvre la cavité buccale. - l'étage inférieur communique avec l'œsophage. Il est situé en arrière du larynx. Le larynx est formé d'un squelette composé d'un os et de plusieurs cartilages, dont le plus développé forme la pomme d'Adam. Il est tapissé par une muqueuse. De chaque côté de son orifice supérieur ou glotte, sont tendus 4 replis musculeux, les cordes vocales, dont la vibration dans le courant d'air respiratoire est responsable de la phonation. Outre sa participation à la respiration, le larynx est donc l'organe de la voix. 23 3.1.2 La trachée La trachée est un tube semi-cylindrique (environ 12 cm de long et 2 cm de large), qui descend devant l'œsophage. Elle est maintenue constamment ouverte par 15 à 20 demi-anneaux de cartilage superposés inclus dans une tunique élastique. Sa face arrière est démunie de cartilage et souple, ce qui permet la dilatation de l'œsophage lors du passage des aliments. La trachée est tapissée intérieurement par une muqueuse munie de cils vibratiles et contenant des glandes à mucus. Les poussières de l'air inhalé sont englobées par ce mucus, qui est rejeté par les mouvements des cils vibratiles vers le pharynx (puis éliminé sous forme de crachats ou dégluti). 3.1.3 Les bronches A sa base, la trachée se divise en deux bronches principales dont la structure est analogue à celle de la trachée, avec toutefois des anneaux cartilagineux fermés. Chacune de ces deux bronches pénètre dans un poumon, accompagnée des artères et veines pulmonaires. A l'intérieur du poumon, chaque bronche se ramifie en bronches moyennes puis petites. Au fur et à mesure que le diamètre des bronches diminue, les anneaux de cartilage deviennent irréguliers. Ils finissent même par disparaître quand le diamètre devient inférieur à 1 mm. Les petites bronches se ramifient en bronchioles fines comme des cheveux, qui se terminent chacune en un bouquet de sacs bosselés : les canaux ou vésicules pulmonaires formés d’alvéoles pulmonaires. La muqueuse bronchique possède des cils vibratiles et des glandes à mucus. Les voies respiratoires sont désobstruées par un réflexe tussigène (toux, éternuement), moyen de défense qui permet l'expectoration du mucus ayant englobé les poussières et que les mouvements des cils vibratiles n'auront pas expulsé. 3.2 Les poumons 3.2.1 Structure Les poumons sont deux organes spongieux et élastiques, logés dans la cage thoracique. Le poumon droit est le plus développé, il est divisé en trois lobes. Le poumon gauche, sur lequel empiète le cœur, n'a que deux lobes. Une bronche et des vaisseaux sanguins pénètrent dans chaque poumon par le hile qui est une zone déprimée. Chaque poumon reçoit du sang riche en CO2 et pauvre en O2 par une artère pulmonaire qui se divise en artères de plus en plus petites, puis en artérioles et enfin en capillaires. Les capillaires se réunissent en veinules, puis en veines de plus en plus grosses jusqu'aux veines pulmonaires qui permettent au sang riche en O2 et pauvre en CO2 de quitter les poumons. Le poumon est formé par un ensemble d'unités élémentaires et fonctionnelles appelées lobules pulmonaires. Un lobule pulmonaire est un élément pyramidal d'environ 1 cm3 (limité par des cloisons interlobulaires conjonctives). Chaque lobule pulmonaire est formé de : une bronche sublobulaire qui se divise en bronchioles terminées par des alvéoles (bouquet de vésicules pulmonaires). une petite artère lobulaire qui se divise en réseau de capillaires entourant les alvéoles pulmonaires. une petite veine pulmonaire issue de la réunion du réseau de capillaires précédents. 24 La paroi des alvéoles pulmonaires est formée d’une mince muqueuse. A ce niveau, l'air et le sang ne sont donc séparés par deux endothéliums très minces à travers lesquels les gaz diffuseront facilement. La surface totale des alvéoles pulmonaires au contact des capillaires, est d'environ 200 m2 et le volume du sang dans les capillaires est d'environ 200 ml. C'est dire l'importance que peuvent avoir les échanges gazeux à ce niveau. 3.2.2 La plèvre Chaque poumon est entouré par la plèvre, une membrane séreuse formée de deux feuillets accolés. Le feuillet externe ou pariétal adhère à la cage thoracique et au diaphragme. Le feuillet interne ou viscéral adhère au poumon. La présence du liquide pleural, entre les deux feuillets, leur permet de glisser l'un sur l'autre. Les plèvres rendent donc les poumons solidaires de la cage thoracique. 4 LA RESPIRATION : PHENOMENES MECANIQUES 4.1 Les mouvements respiratoires La respiration se compose de mouvements rythmiques de la cage thoracique. Un cycle respiratoire se compose d’une inspiration et d’une expiration. La fréquence respiratoire d’un adulte au repos est de 16 à 18 cycles / mn Ces allées et venues de l'air assurent le renouvellement de l'air dans les alvéoles pulmonaires. Les poumons sont des organes passifs qui ne peuvent avoir de mouvements propres. Leurs mouvements sont dus à la solidarité poumons-cage thoracique assurée par la plèvre (dont le feuillet externe adhère à la cage thoracique et au diaphragme et le feuillet interne au poumon). Les mouvements des poumons sont donc calqués sur ceux de la cage thoracique et du diaphragme. Lors d’une respiration normale (involontaire, réflexe) : L’inspiration est un phénomène actif, dû à des contractions musculaires. Le diaphragme se contracte et s’abaisse (ce qui refoule les viscères abdominaux et entraîne l'élargissement de tous les diamètres de la cage thoracique, surtout du diamètre vertical). Les muscles élévateurs des côtes se contractent et agrandissent la cage thoracique en largeur et en profondeur. La cage thoracique en augmentant de volume, entraîne le feuillet externe de la plèvre. Comme la pression entre les deux feuillets de la plèvre est inférieure à la pression atmosphérique, le feuillet interne qui adhère au poumon est à son tour entraîné. Le poumon qui est élastique se distend passivement. Les alvéoles se dilatent, ce qui aspire de l'air extérieur. L’expiration est un phénomène passif dû au relâchement musculaire. Le diaphragme et les muscles élévateurs des côtes se relâchent et la cage thoracique reprend son volume normal. Les poumons reprennent eux aussi leur volume normal et les alvéoles pulmonaires, en diminuant de volume, chassent l'air qu'elles contiennent. La respiration forcée fait intervenir la volonté, ce qui conduit à des mouvements plus amples que la respiration normale. Lors de l’inspiration, le volume de la cage thoracique est augmenté au maximum par l'intervention volontaire et supplémentaire d'autres muscles que les muscles inspirateurs normaux (ex : muscles pectoraux, muscles de l'épaule et du dos). Lors de l’expiration forcée le volume de la cage thoracique est réduit au minimum, par relâchement des inspirateurs normaux et par la contraction volontaire des muscles expirateurs qui abaissent les côtes et des muscles abdominaux qui compriment les viscères, refoulant ainsi le diaphragme vers le haut. 4.2 Les volumes pulmonaires La ventilation pulmonaire est le résultat et le but des mouvements respiratoires. Elle peut mesurer avec un spiromètre. se 4.2.1 Volumes respiratoires Volume courant : V.C. Volume d'air inspiré, puis expiré, dans une respiration normale. Il est de 0,5 litre chez l'adulte. 25 Volume de réserve inspiratoire : VRI. Plus grand volume d'air pouvant être inspiré par une inspiration forcée après une inspiration normale. Il est d'environ 2 litres chez l'adulte. Volume de réserve expiratoire : VRE. Plus grand volume d'air pouvant être rejeté par une expiration forcée après une expiration normale. Il est de 1,5 litre chez l'adulte. Volume résiduel : VR. Volume d'air restant dans les poumons après une expiration forcée (qui ne peut être expiré). Il doit donc être mesuré par des méthodes autres que la spirométrie. Il est de 1,5 litre chez l'adulte. 4.2.2 Capacités respiratoires Les capacités respiratoires regroupent, de diverses manières, les volumes précédents : Capacité vitale : CV. Volume maximum d'air qui peut entrer et sortir des poumons par le jeu d'une inspiration forcée suivie d'une expiration forcée. Elle comprend : volume de réserve inspiratoire + volume courant + volume de réserve expiratoire. Capacité pulmonaire totale : Volume maximum d'air pouvant être contenu dans les poumons. Elle comprend : volume courant + volume de réserve inspiratoire + volume de réserve expiratoire + volume résiduel. Capacité résiduelle fonctionnelle : Volume d'air restant dans les poumons après une expiration normale. Elle comprend : volume de réserve expiratoire + volume résiduel. Capacité inspiratoire : Volume d'air maximum pouvant être inspiré dans une inspiration forcée. Elle comprend : volume courant + volume de réserve inspiratoire. 4.3 Régulation du rythme respiratoire Le rythme des mouvements respiratoires est d'environ 15 par minute chez l'adulte au repos. Les mouvements respiratoires sont des mouvements réflexes, mais la volonté peut intervenir pour les supprimer pendant un temps très court ou pour en modifier le rythme et l'amplitude. Les mouvements respiratoires normaux sont sous la dépendance de centres nerveux respiratoires situés dans le bulbe rachidien et qui sont doués d'une activité rythmique. Les centres nerveux respiratoires sont soumis à un certain nombre de contrôles : contrôle cérébral : la volonté peut modifier la respiration. liaison avec d'autres centres bulbaires. ex : la respiration s'arrête pendant la déglutition et les vomissements. taux des gaz du sang et notamment du gaz carbonique : quand le taux sanguin de gaz carbonique augmente (en cas d'effort physique intense), la respiration s'accélère. excitations nerveuses sensitives venues du poumon lui-même ou de récepteurs cutanés ou muqueux dont l'excitation provoque des réactions ventilatoires, toux et éternuements. 26 besoins de l’organisme (ex : hyperventilation compensatrice en cas de choc cardiaque ou d’acidose métabolique par diminution du pH du sang). 5 PRISE EN CHARGE ET TRANSPORT DES GAZ RESPIRATOIRES PAR LE SANG 5.1 Echanges gazeux respiratoires Les échanges gazeux se font au travers de membranes par simple diffusion en fonction des différences de pression des gaz de part et d'autre des membranes : C’est l’osmose gazeuse. Chaque gaz passe du milieu où sa pression partielle est la plus élevée (où il est le plus concentré) vers le milieu où sa pression partielle est la plus faible (où il est le moins concentré). Tableau des différentes pressions (en millimètres de mercure) : GAZ AIR POUMONS SANG TISSUS O2 CO2 inspiré :159 expiré : 27 104 40 artériel: 100 veineux : 46 40 46 5.1.1 Echanges gazeux au niveau des poumons L’analyse de la composition de l’air montre que : l'air inspiré contient : 20,8 % d'O2, 0,03 % de CO2 et un peu de vapeur d'eau selon le degré hygrométrique. l'air expiré contient 15,4 % d'O2, 5,4 % de CO2 et de la vapeur d'eau à saturation. Au niveau des poumons, les échanges de gaz entre l'air et le sang s'effectuent entre les alvéoles pulmonaires et les capillaires. A ce niveau l’air et le sang ne sont séparés que par deux membranes infiniment minces et perméables aux gaz. L'air alvéolaire est un milieu plus riche en dioxygène que le sang qui parvient aux poumons par l’artère pulmonaire : une partie de l'oxygène de l'air alvéolaire gagne le sang. A l’inverse, le sang qui arrive aux poumons est un milieu plus riche en dioxyde de carbone que l'air alvéolaire : une partie de ce CO2 quitte le sang et passe dans l'air alvéolaire. Ces échanges sont facilités par le renouvellement permanent de l'air grâce à la ventilation pulmonaire et du sang grâce à la circulation. 5.1.2 Echanges gazeux au niveau des tissus Lors de la respiration cellulaire, les cellules consomment du dioxygène et rejettent du CO 2 pour produire de l’ATP. La consommation d'oxygène varie selon les tissus : celui qui consomme le plus d'oxygène est le tissu musculaire, surtout au travail, viennent ensuite le tissu nerveux, le tissu rénal, le tissu hépatique, le tissu pulmonaire et enfin le tissu osseux. Au niveau des tissus, les échanges gazeux entre cellules et sang se font également par diffusion à travers les membranes cellulaires. Le sang artériel qui arrive aux tissus, est plus riche en dioxygène que les cellules auxquelles il cède son oxygène. Il est plus pauvre en CO2 que les cellules auxquelles il prend donc du CO2 et il se transforme en sang veineux. 5.2 Transport des gaz par le sang 5.2.1 Transport du dioxygène Le transport du dioxygène par le sang se fait sous deux formes : La majeure partie du dioxygène est transporté par l'hémoglobine des hématies : L'hémoglobine fixe le dioxygène de façon réversible au niveau de l'atome de fer présent dans chacun de ses hèmes. Une molécule d'hémoglobine peut fixer 4 molécules de dioxygène : poumons Hb + 4 O2 cellules Hb (O2)4 oxyhémoglobine Une petite partie du dioxygène est transportée à l'état dissout dans le plasma. 27 5.2.2 Transport du dioxyde de carbone Le transport du dioxyde de carbone par le sang se fait sous 3 formes : 1/3 du dioxyde de carbone est transporté par l'hémoglobine des hématies cellules Hb + 4 CO2 Hb (CO2)4 Carbhémoglobine Poumons Une petite partie dissoute dans le plasma. la plus grande partie du CO2 (69 %) réagit avec l’eau du plasma pour se transformer en ions - hydrogénocarbonates et protons (HCO3 sanguin. + + H ). Ces ions interviennent dans la régulation du pH 28
