Virus du SIDA : mécanismes de transmission - HES-SO-FR
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Filière d’études Bachelor en soins infirmiers en emploi Berufsbegleitendes Studium Bachelor in Pflege Système respiratoire François Mooser 2014/2015 Système respiratoire Table des matières 1. 2. Anatomie fonctionnelle du système respiratoire ..................................................... 3 1.1 Poumons et plèvre .................................................................................................. 8 1.2 Structure de la zone de conduction ........................................................................ 9 1.3 Structure de la zone de respiration ....................................................................... 10 Mécanique de la respiration .................................................................................... 13 2.1 Ventilation pulmonaire : inspiration et expiration................................................... 13 2.2 Volumes respiratoires et capacités respiratoires .................................................. 15 2.2.1 3. 4. Epreuves fonctionnelles respiratoires ............................................................ 16 Echanges gazeux entre le sang, les poumons et les tissus ................................. 18 3.1 PaO2/FiO2 ............................................................................................................. 18 3.2 Loi de Fick (respiration externe) ........................................................................... 20 3.3 Couplage (=concordance) ventilation-perfusion ................................................... 21 Transport des gaz respiratoires dans le sang ....................................................... 22 4.1 Transport de l’oxygène et % de saturation de l’hémoglobine en oxygène (SO2) .. 22 4.1.1 Influence de la température, du pH, de la PCO2 et du 2,3-DPG (=diphosphoglycérate = produit par les érythrocytes au moment de la dégradation du glucose par la glycolyse) ............................................................................................ 24 4.1.2 4.2 5. Altérations du transport de l’oxygène : l’hypoxie ............................................ 25 Transport du gaz carbonique ................................................................................ 25 Régulation de la respiration, effets de l’altitude .................................................... 26 5.1 Régulation de la respiration .................................................................................. 26 5.2 Effets de l’altitude ................................................................................................. 29 6. Déséquilibres homéostatiques du système respiratoire ...................................... 30 7. Références bibliographiques................................................................................... 31 Copyright François Mooser, HEdS-FR, système respiratoire, ©2014-2015 1 Copyright François Mooser, HEdS-FR, système respiratoire, ©2014-2015 2 La fonction principale du système respiratoire est de fournir de l’oxygène à l’organisme et de le débarrasser du gaz carbonique → intervention de 4 processus sous-tendant la respiration : a) Ventilation pulmonaire = respiration : circulation de l’air dans les poumons afin de renouveler sans cesse les gaz contenus dans les alvéoles pulmonaires des sacs alvéolaires (Loi de Boyle-Mariotte) b) Respiration externe : échanges gazeux entre le sang et les cavités aériennes des poumons : diffusion de l’oxygène vers le sang et diffusion du gaz carbonique vers les cavités aériennes (Loi de Fick) c) Transport des gaz respiratoires : transport d’oxygène des poumons aux cellules et le gaz carbonique des cellules aux poumons → rôle du système cardiovasculaire et du sang. d) Respiration interne : échanges gazeux entre le sang des capillaires systémiques et les cellules, c’est-à-dire diffusion de l’oxygène vers les cellules et diffusion du gaz carbonique vers les capillaires → utilisation de l’oxygène et production du gaz carbonique par les cellules, c’est-à-dire respiration cellulaire → lien avec le métabolisme (production d’énergie sous forme d’ATP dans l’organisme). 1. Anatomie fonctionnelle du système respiratoire Copyright François Mooser, HEdS-FR, système respiratoire, ©2014-2015 3 - - - organes du système respiratoire : nez, cavités nasales, pharynx, larynx, trachée, bronches et leurs ramifications, poumons contenant les sacs alvéolaires où s’ouvrent les alvéoles pulmonaires au point de vue fonctionnel, le système respiratoire est constitué d’une zone de conduction et d’une zone respiratoire zone de conduction : toutes les voies respiratoires : nez, pharynx, larynx, trachée, arbre bronchique. Les organes de la zone de conduction ont aussi pour rôle de purifier, d’humidifier et de réchauffer l’air inspiré. Parvenu dans les poumons, l’air contient beaucoup moins d’agents irritants (poussières, bactéries, etc.) qu’à son entrée dans le système, et il est comparable à l’air chaud et humide des climats tropicaux. zone respiratoire : siège des échanges gazeux, composée exclusivement de structures microscopiques (bronchioles respiratoires, conduits alvéolaires et les alvéoles pulmonaires) Copyright François Mooser, HEdS-FR, système respiratoire, ©2014-2015 4 Compléments au tableau : - vestibule nasal : partie des cavités nasales située au-dessus des narines. Tapissée de peau contenant des glandes sébacées et sudoripares ainsi que de nombreux follicules pileux. Les poils (vibrisses) filtrent les grosses particules (fibres, poussières, pollen) en suspension dans l’air inspiré → 1ère ligne de défense de l’organisme humain → lien avec les mécanismes de défense de l’organisme humain. - muqueuse nasale : a) région olfactive : recouvre la région supérieure des cavités nasales et contient des récepteurs olfactifs → lien avec le système nerveux b) muqueuse respiratoire : contient des cellules épithéliales ciliées : des cellules muqueuses (glandes muqueuses) sécrétant du mucus et des cellules séreuses (glandes séreuses) sécrétant un liquide aqueux contenant des enzymes. Chaque jour, ces 2 types de glandes sécrètent environ 1 litre de mucus collant contenant des enzymes antibactériennes. Ces dernières détruisent chimiquement les bactéries que le mucus a emprisonnées, en même temps que la poussière et les débris. Les cellules épithéliales ciliées sécrètent aussi des défensines (= antibiotiques naturels) permettant de détruire des microbes envahissants → 1ère ligne de défense de l’organisme humain → lien avec les mécanismes de défense de l’organisme humain. - sinus paranasaux : anneau de cavités entourant les cavités nasales et communiquant avec ces dernières au travers des méats (= sillons) délimités par les cornets (= portions osseuses recouvertes de muqueuse nasale). Les sinus allègent la tête, réchauffent et humidifient l’air, produisent du mucus aboutissant dans les cavités nasales. Effet de succion créé par le mouchage → vidange des sinus Clinique : virus du rhume, streptocoques et autres allergènes causent la rhinite = inflammation de la muqueuse nasale accompagnée d’une production excessive de mucus provoquant la congestion nasale. la sinusite = inflammation des sinus. Mucus obstrue les voies de communication entre sinus et cavités nasales → absorption de l’air contenu dans les sinus → vide partiel dans les sinus → céphalée de la sinusite aiguë - pharynx : communément appelé gorge. Longueur : 13 cm, s’étend de la base du crâne à la 6ème vertèbre cervicale. En forme d’entonnoir. a) nasopharynx : situé à l’arrière des cavités nasales et au-dessus du niveau du palais mou. Pendant la déglutition, la luette (uvule palatine) et le palais mou s’élèvent, fermant le nasopharynx et empêchant les aliments d’accéder aux cavités nasales. La muqueuse de la partie supérieure de sa paroi postérieure contient du tissu lymphatique : les tonsilles pharyngiennes (= végétations adénoïdes) qui emprisonnent et détruisent les agents pathogènes de l’air → 1ère ligne de défense de l’organisme humain → lien avec les mécanismes de défense de l’organisme humain. Les trompes auditives, ou trompes d’Eustache, s’ouvrent dans les parois latérales du nasopharynx et communiquent avec l’oreille moyenne. Rôle : équilibre de la pression de l’air avec la pression atmosphérique b) oropharynx : situé à l’arrière de la cavité orale, et il communique avec elle par un passage arqué appelé gosier. L’oropharynx s’étend du palais mou à l’épiglotte (languette cartilagineuse qui ferme la glotte au moment de la déglutition). Trois tonsilles se trouvent dans la muqueuse de l’oropharynx : les tonsilles palatines sont logées dans les parois latérales du gosier ; la tonsille linguale couvre la base de la langue. c) laryngopharynx : livre passage aux aliments et à l’air. Situé juste à l’arrière de l’épiglotte, il s’étend jusqu’à la vertèbre C6. A ce niveau, le laryngopharynx s’unit à l’œsophage situé derrière la trachée. Une partie du laryngopharynx se trouve derrière le larynx et communique avec ce dernier au niveau de l’épiglotte. Au cours de la déglutition, les aliments ont la priorité, et le passage de l’air est temporairement interrompu. Copyright François Mooser, HEdS-FR, système respiratoire, ©2014-2015 5 - - larynx : structure hautement spécialisée qui s’étend sur une longueur d’environ 5 cm de la 4ème à la 6ème vertèbre cervicale. Dans sa partie supérieure, il est relié à l’os hyoïde et il s’ouvre dans le laryngopharynx. Dans sa partie inférieure, il communique avec la trachée. Assure 3 fonctions : les deux principales consistent à fournir un passage à l’air et à aiguiller l’air et les aliments dans les conduits appropriés. La troisième fonction est la phonation (larynx abrite les cordes vocales = ligaments). Les cordes vocales vibrent et émettent des sons sous l’impulsion de l’air provenant des poumons → ouverture qu’emprunte l’air entre les cordes vocales est appelée glotte. phonation : correspond à l’expulsion intermittente d’air accompagnée de l’ouverture et de la fermeture de la glotte → - inflammation de la muqueuse (=membrane qui tapisse certaines cavités du corps et dont la surface est continuellement humectée de mucus) laryngée, et en particulier des cordes vocales, la laryngite, est causée par l’usage excessif de la voix, l’exposition à de l’air très sec, une infection bactérienne ou l’inhalation de substances irritantes. Œdème produit par l’inflammation empêche les cordes vocales de se mouvoir librement → raucité de la voix ou aphonie temporaire. trachée : conduit fibro musculo cartilagineux formé par l’empilement d’anneaux (16 à 20) cartilagineux incomplets en forme de fer à cheval entourés par la membrane trachéale et réunis entre eux par le ligament annulaire, située en avant de l’œsophage, se termine au milieu du thorax et donne naissance aux 2 bronches principales. La trachée mesure 10-12 cm de long et son diamètre est de 2.5 cm. A la face postérieure, la membrane prend le nom de membrane basale et comporte sur sa face interne des muscles lisses. La trachée a sa face interne tapissée d’une muqueuse comportant les glandes trachéales et sa face postérieure est intimement liée à l’oesophage par les ligaments de Luchka LARYNX (1) Copyright François Mooser, HEdS-FR, système respiratoire, ©2014-2015 6 LARYNX (2) Copyright François Mooser, HEdS-FR, système respiratoire, ©2014-2015 7 1.1 Poumons et plèvre - poumons : se trouve dans la cavité thoracique. Le poumon gauche possède 2 lobes (inférieur et supérieur) et le poumon droit en possède 3 (inférieur, moyen et supérieur) → vascularisation et innervation des poumons : le sang veineux est transporté par les artères pulmonaires situées devant les bronches principales et cheminant parallèlement à celles-ci. Le sang fraîchement oxygéné est transporté de la zone respiratoire des poumons vers le cœur par les veines pulmonaires. Les poumons sont innervés par les fibres motrices parasympathiques et quelques fibres motrices sympathiques (voir cours « La respiration » : asthme). Copyright François Mooser, HEdS-FR, système respiratoire, ©2014-2015 8 - plèvre = séreuse (= membrane qui recouvre certains organes mobiles, formée de deux feuillets délimitant une cavité virtuelle qui peut se remplir de liquide ou de gaz) composée de 2 feuillets : plèvre pariétale recouvrant la paroi thoracique et plèvre viscérale recouvrant les poumons. Entre ces deux feuillets se trouve la cavité pleurale remplie de liquide pleurale produit par les deux feuillets de la plèvre. Rôle de ce liquide : lubrifiant réduisant la friction des poumons contre la paroi thoracique pendant la respiration. → pleurésie = inflammation de la plèvre, souvent causée par une pneumonie. Pleurésie sèche → diminution de la sécrétion du liquide pleural → assèchement des deux feuillets → friction douloureuse à chaque respiration 1.2 Structure de la zone de conduction - arbre bronchique : bronchioles : < 1 mm de diamètre Copyright François Mooser, HEdS-FR, système respiratoire, ©2014-2015 9 1.3 Structure de la zone de respiration - bronchioles respiratoires → alvéoles pulmonaires (0.3 mm diamètre) → échanges gazeux (oxygène et gaz carbonique) alvéolo-capillaires - membrane alvéolo-capillaire : lieu des échanges gazeux pour la respiration externe. Epithéliocytes respiratoires et cellules endothéliales des capillaires. → barrière air-sang : l’oxygène passe des alvéoles au sang et le gaz carbonique du sang aux alvéoles (diffusion simple). → macrophagocytes alvéolaires (« cellules à poussières ») en provenance des capillaires circulant librement à la surface interne des alvéoles. Fonction de nettoyage + synthèse de protéines nécessaires à la réparation de la structure pulmonaire. → pneumocytes I : cellules épithéliales recouvrant la majeure partie des surfaces alvéolaires. → pneumocytes II : cellules épithéliales qui sécrètent une substance savonneuse, le surfactant, formant un film humectant toutes les alvéoles → variations de surface alvéolaire au cours des mouvements respiratoires sont ainsi grandement facilitées → lien avec le risque de détresse respiratoire chez le nouveau-né (voir section 6), bulles d’emphysème (gonflement anormal de certains alvéoles) et atélectasies (insuffisance ventilatoire des zones pulmonaires) → épaisseur de la membrane alvéolo-capillaire : - dans les poumons sains : de 0.5 à 1 µm d’épaisseur. - oxygène et gaz carbonique sont liposolubles → diffusion rapide à travers la Copyright François Mooser, HEdS-FR, système respiratoire, ©2014-2015 10 membrane plasmique des épithéliocytes respiratoires et des cellules endothéliales des capillaires. → en cas d’œdème pulmonaire (pneumonie), l’épaisseur de la membrane alvéolo capillaire augmente de manière considérable → difficultés des échanges gazeux → risque de nécrose des tissus Copyright François Mooser, HEdS-FR, système respiratoire, ©2014-2015 11 Copyright François Mooser, HEdS-FR, système respiratoire, ©2014-2015 12 2. Mécanique de la respiration Respiration = ventilation pulmonaire - comprend 2 phases : l’inspiration (= période pendant laquelle l’air entre dans les poumons) et l’expiration (= période pendant laquelle les gaz sortent des poumons). pression atmosphérique = 760 mmHg pression intra-alvéolaire : monte et descend suivant les 2 phases de la respiration, mais deviendra toujours égale à la pression atmosphérique → atélectasie (= affaissement des alvéoles pulmonaires) rend les poumons inaptes à la ventilation lorsque le sang circule dans les capillaires alvéolaires. Souvent provoqué par l’entrée d’air dans la cavité pleurale à la suite d’une blessure au thorax occasionnant une rupture de la plèvre pariétale 2.1 Ventilation pulmonaire : inspiration et expiration = processus entièrement mécanique qui repose sur des variations de volume se produisant dans la cavité thoracique Les variation de volume engendrent des variations de pression, les variations de pression provoquent l’écoulement des gaz, et les gaz s’écoulent pour égaliser la pression. → Relation entre la pression et le volume d’un gaz : Loi de Boyle-Mariotte : à température constante, la pression d’un gaz est inversément proportionnelle à son volume. Copyright François Mooser, HEdS-FR, système respiratoire, ©2014-2015 13 Copyright François Mooser, HEdS-FR, système respiratoire, ©2014-2015 14 2.2 Volumes respiratoires et capacités respiratoires La quantité d’air inspirée et expirée varie substantiellement suivant les conditions qui entourent la respiration → possibilité de mesurer divers volumes respiratoires. Capacités respiratoires = somme (combinaison) des volumes respiratoires → révèlent l’état respiratoire. L’appareil utilisé pour mesurer les volumes respiratoires est appelé spiromètre → spirogramme. Copyright François Mooser, HEdS-FR, système respiratoire, ©2014-2015 15 2.2.1 Epreuves fonctionnelles respiratoires Voir aussi polycopié pneumopathies » module 5 bachelor « Asthme et autres → pneumopathie restrictive : diminution de la capacité pulmonaire totale à la suite d’atteintes structurales ou fonctionnelles des poumons (tuberculose, poliomyélite, fibrose pulmonaire). → pneumopathie obstructive : augmentation de la résistance des conduits aériens (bronchite chronique ou asthme) → diminution de la ventilation des alvéoles Spiromètre = instrument simple composé d’un embout buccal relié à une cloche vide renversée sur de l’eau. La respiration du sujet déplace la cloche et les résultats sont enregistrés sur un cylindre rotatif. Permet d’évaluer les pertes fonctionnelles respiratoires et de suivre l’évolution de certaines maladies respiratoires. Test précieux dans l’évaluation de l’efficacité des médicaments bronchodilatateurs Permet d’établir si une pneumopathie est obstructive ou restrictive. → augmentation de la capacité pulmonaire totale, de la capacité résiduelle fonctionnelle et du volume résiduel peut indiquer une distension des poumons due à une maladie obstructive → diminution de la capacité vitale, de la capacité pulmonaire totale, de la capacité résiduelle fonctionnelle et du volume résiduel signale un trouble ventilatoire restrictif limitant l’expansion des poumons. Epreuves respiratoires : - capacité vitale forcée (CVF) : mesure de la quantité de gaz expulsée lorsqu’une personne fait une inspiration forcée (maximale) suivie d’une expiration forcée aussi complète et rapide que possible. - volume expiratoire maximal-seconde (VEMS) : détermine la quantité d’air expulsée au cours d’intervalles précis de la capacité vitale forcée. Par exemple, le volume d’air expiré durant la première seconde de l’épreuve correspond au VEMS1. → établissement d’un rapport entre VEMS1 et CVF. Comme la capacité vitale (CV) mesurée au cours d’une expiration forcée peut être inférieure à celle obtenue par une expiration plus lente, le terme de CVF est généralement employé. Les sujets dont les poumons sont sains peuvent expirer en une seconde env. 80% de leur capacité vitale forcée (VEMS1/CVF = 0.8 → % = 80) → ces épreuves respiratoires sont importantes dans l’évaluation de l’efficacité des médicaments bronchodilatateurs. Copyright François Mooser, HEdS-FR, système respiratoire, ©2014-2015 16 Copyright François Mooser, HEdS-FR, système respiratoire, ©2014-2015 17 3. Echanges gazeux entre le sang, les poumons et les tissus 3.1 PaO2/FiO2 FiO2 : fraction d’oxygène dans les gaz inspirés. Autrement dit, c’est la proportion d’oxygène dans le mélange gazeux. Elle est exprimée en pourcentage. La FiO2 de l’air ambiant est 0,21 (21 %). Copyright François Mooser, HEdS-FR, système respiratoire, ©2014-2015 18 PaO2 : pression partielle d’oxygène dans le sang artériel. L’unité est le kiloPascal (KPa) (norme internationale), ou le mm de mercure (TORR). 1 KPa = 7,5 TORR. Valeur normale pour les artères systémiques : PaO2 = 100 mmHg Le rapport PaO2/FiO2 est aujourd’hui utilisé comme une mesure de référence absolue du degré d’oxygénation des patients sous ventilation artificielle ; en particulier la barre de 300 mmHg est utilisée pour définir l’existence d’une lésion pulmonaire aiguë (acute lung injury), et la barre de 200 mmHg est utilisée pour définir le syndrome de détresse respiratoire aiguë (SDRA). - respiration externe : échanges gazeux dans les poumons au niveau de la membrane alvéolo-capillaire → diffusion des gaz grâce à des gradients de pression partielle (de la solution la plus concentrée vers la solution la moins concentrée) - respiration interne : échanges gazeux dans les tissus → diffusion des gaz grâce à des gradients de pression partielle (de la solution la plus concentrée vers la solution la moins concentrée) → - lien avec le métabolisme de la cellule : production d’une quantité de gaz carbonique = quantité d’oxygène consommée par la cellule. composition de l’atmosphère : voir cours « la respiration » Copyright François Mooser, HEdS-FR, système respiratoire, ©2014-2015 19 3.2 Loi de Fick (respiration externe) → diffusion de l'O2 de l'alvéole pulmonaire dans le sang capillaire La pression partielle d'O2 dans l'alvéole (PAO2) est de 100 mm Hg, alors que la pression partielle d'O2 dans le sang qui entre dans le capillaire artériel pulmonaire (PaO2) est de 40 mm Hg. Ce gradient de pression permet la diffusion de l'O2 de l'alvéole dans les globules rouges → diffusion du CO2 du sang capillaire dans l’alvéole pulmonaire La pression partielle de CO2 dans l'alvéole (PACO2) est de 40 mm Hg, alors que la pression partielle de CO2 dans le sang qui entre dans le capillaire artériel pulmonaire (PaCO2) est de 45 mm Hg. Ce gradient de pression permet la diffusion du CO2 du sang capillaire vers l'alvéole. Copyright François Mooser, HEdS-FR, système respiratoire, ©2014-2015 20 3.3 Couplage (=concordance) ventilation-perfusion Pour que l’échange gazeux présente un maximum d’efficacité, il doit y avoir un couplage entre la ventilation (=quantité de gaz atteignant les alvéoles) et la perfusion (=écoulement sanguin dans les capillaires sanguins irriguant les alvéoles). Ventilation-minute : quantité totale de gaz (en litres) inspirée et expirée en une minute au cours des mouvements respiratoires d’amplitude normale. Ventilation-minute = volume courant x nombre de respirations/minute. Ex. : pendant une respiration calme normale, la ventilation-minute chez un sujet sain est d’environ 6 L/min (500 mL x 12 respirations/minute). Pendant un exercice intense, la ventilation-minute peut atteindre 200 L/min (cause : augmentation de la fréquence et de l’amplitude respiratoires) Ventilation alvéolaire : alors que la ventilation-minute permet d’évaluer grossièrement l’efficacité respiratoire, la ventilation alvéolaire (VA) représente la fraction du volume d’air inspiré qui participe aux échanges gazeux. Cette mesure tient compte du volume d’air inutilisé dans les espaces morts et elle indique la concentration dans les alvéoles à un moment donné. VA (mL/min) = fréquence (respirations/min) x [VC – volume de l’espace mort] (mL/respiration) Chez un sujet sain : VA = 12 x [500 – 150] = 4200 mL/min Espace mort : une partie de l’air inspiré remplit les conduits de la zone de conduction et ne participe jamais aux échanges gazeux dans les alvéoles. Volume de ces conduits = espace mort (anatomique) = 150 ml. Si certains alvéoles cessent de participer aux échanges gazeux dans le cas d’une obstruction par du mucus → espace mort alvéolaire Copyright François Mooser, HEdS-FR, système respiratoire, ©2014-2015 21 4. Transport des gaz respiratoires dans le sang 4.1 Transport de l’oxygène et % de saturation de l’hémoglobine en oxygène (SO2) - oxygène moléculaire transporté dans le sang de deux façons : lié à l’hémoglobine dans les érythrocytes et dissous dans le plasma Copyright François Mooser, HEdS-FR, système respiratoire, ©2014-2015 22 Poumons HHb + O2 ↔ HbO2 + H+ Tissus HHb = désoxyhémoglobine = hémoglobine réduite HbO2 = oxyhémoglobine Copyright François Mooser, HEdS-FR, système respiratoire, ©2014-2015 23 4.1.1 Influence de la température, du pH, de la PCO2 et du 2,3-DPG (=diphosphoglycérate = produit par les érythrocytes au moment de la dégradation du glucose par la glycolyse) → liens avec le métabolisme et le système endocrinien - - → - tous ces facteurs influencent la saturation de l’hémoglobine en modifiant sa structure tridimensionnelle, et, par conséquent, son affinité pour l’oxygène en règle générale, une augmentation de la température, de la PCO2, de la concentration sanguine d’ion H+ ou des taux sanguins de 2,3-DPG réduit l’affinité de l’hémoglobine pour l’O2 et entraîne un déplacement vers la droite de la courbe de dissociation de l’oxyhémoglobine, ce qui favorise la dissociation de l’oxygène du sang. Cellules métabolisent le glucose en utilisant l’oxygène → libération du CO2 → ↗ PCO2 + ↗ [H+]capillaires (acidose) → affaiblissement de la liaison entre l’hémoglobine et l’oxygène (effet Bohr) → accélaration de l’apport d’oxygène aux tissus qui en ont le plus besoin. La température augmente lors du métabolisme. Les tissus actifs sont en général plus chauds que les tissus inactifs tous ces facteurs veillent à ce qu’une plus grande quantité d’oxygène se dissocie de l’hémoglobine au voisinage des tissus actifs (par exemple lors d’un exercice physique) certaines hormones comme la thyroxine, la testostérone, les hormones de croissance et les catécholamines (adrénaline et noradrénaline) accroissent la vitesse du métabolisme des érythrocytes et la formation de 2,3-DPG → elles favorisent directement l’apport d’oxygène aux tissus. Copyright François Mooser, HEdS-FR, système respiratoire, ©2014-2015 24 4.1.2 Altérations du transport de l’oxygène : l’hypoxie toute diminution de l’apport d’oxygène aux tissus est appelé hypoxie. Etat facilement détectable chez les personnes au teint pâle car leur peau et leurs muqueuses deviennet cyanosées lorsque la saturation de l’hémoglobine < 73%. Chez les personnes à peau foncée, le changement de couleur ne s’observe que sur les muqueuses et le lit des ongles. Autre signe : détresse respiratoire. en fonction de sa cause, l’hypoxie peut être classée de la manière suivante : a) l’hypoxie des anémies : apport insuffisant d’oxygène dû à un nombre peu élevé d’érythrocytes ou à une teneur anormale d’hémoglobine dans les érythrocytes (concentration < 0.13 g/ml chez l’homme et 0.12 g/ml chez la femme) b) l’hypoxie d’origine circulatoire : traduit un ralentissement ou un arrêt de la circulation sanguine. Insuffisance cardiaque peut causer une hypoxie généralisée. Les emboles et les thrombus n’entravent l’apport d’oxygène que dans les tissus situés en aval → lien avec le cours sur les AVC c) l’hypoxie histotoxique : survient quand les cellules sont incapables d’utiliser l’oxygène, même lorsqu’il est fourni en quantité suffisante. Cette variété d’hypoxie est attribuable à l’absorption de poisons métaboliques, comme le cyanure. d) L’hypoxie d’origine respiratoire : se manifeste par une baisse de la PO2 artérielle. Causes possibles : déséquilibres du mécanisme de couplage ventilation-perfusion, pneumopathies. Forme particulière : l’oxycarbonisme = intoxication par le monoxyde de carbone (CO) (en cas d’incendie, gaz d’échappement). Hb a environ 200 fois plus d’affinité pour le CO que pour l’oxygène ! Ne produit pas directement des signes caractéristiques d’hypoxie, mais par une désorientation et par une céphalée lancinante. Dans de rares cas, la peau pâle peut prendre une couleur écarlate (signe du complexe Hb-CO) → traitement de l’oxycarbonisme : administration d’oxygène hyperbare ou à 100% pour déloger les molécules de CO des molécules de Hb. - - → Syncope (malaise) : perte de connaissance brutale spontanément réversible, liée à une diminution brusque du débit sanguin cérébral : elle trouve toujours son origine dans une anomalie cardiaque ou vasculaire → Coma (sommeil profond en grec ancien) : abolition de la conscience et de la vigilance non réversible par les stimulations. Il témoigne d'un dysfonctionnement cérébral sévère (d'origine traumatique, toxique ou médicale) 4.2 Transport du gaz carbonique - dans les condition normales, les cellules produisent environ 200 mL de gaz carbonique par minute (= volume éliminé par les poumons durant la même période) gaz carbonique présent dans le sang est transporté des cellules aux poumons sous 3 formes : a) sous forme de gaz dissous dans le plasma (7-10% du gaz carbonique) b) sous forme de complexe avec l’hémoglobine (20-30% du gaz carbonique) : CO2 + hémoglobine � HbCO2 (carbhémoglobine = complexe) c) sous forme de ions bicarbonate dans le plasma (60-70% du gaz carbonique) : CO2 + H2O ↔ H2CO3 ↔ H+ + HCO3Rappel de l’équation de combustion du glucose dans les cellules : Glucose (C6H12O6) + O2 → CO2 + H2O + Energie (60% chaleur et 40% ATP) Les ions hydrogènes libérés sont tamponnés par l’hémoglobine ou par d’autres protéines contenues dans le sang. Copyright François Mooser, HEdS-FR, système respiratoire, ©2014-2015 25 → Influence du gaz carbonique sur le pH sanguin → Déséquilibres acido-basiques du sang : acidose/alcalose → liens avec le système urinaire, le métabolisme, le diabète sucré, etc. 5. Régulation de la respiration, effets de l’altitude 5.1 Régulation de la respiration → centres respiratoires du bulbe rachidien (moelle allongée) et du pont : amas de neurones situés dans la région réticulaire du bulbe rachidien. La respiration est normalement un acte involontaire régi par les centres respiratoires du tronc cérébral. Mais on peut aussi la contrôler en s’arrêtant de respirer pendant un certain temps : mais dès que la concentration de gaz carbonique atteint un niveau critique dans le sang, les centres respiratoires rétablissent la respiration → explication pourquoi on trouve de l’eau dans les poumons chez les victimes de noyade. Centre de régulation du rythme respiratoire, mais la genèse du rythme respiratoire n’est pas encore bien compris. Ce qui est plus ou moins bien établi, c’est qu’il existe des neurones responsables de l’inspiration et que les influx nerveux émis par ces neurones parcourent les nerfs phréniques et les nerfs intercostaux qui stimulent respectivement le diaphragme et les muscles intercostaux externes. Copyright François Mooser, HEdS-FR, système respiratoire, ©2014-2015 26 → facteurs influençant la fréquence et l’amplitude respiratoire Copyright François Mooser, HEdS-FR, système respiratoire, ©2014-2015 27 Copyright François Mooser, HEdS-FR, système respiratoire, ©2014-2015 28 Hypercapnie : état où s’élève la pCO2 et diminution du pH dans le liquide cérébro-spinal → Hyperventilation : augmentation de l’amplitude, de la fréquence de la respiration Hypoventilation : état où la pCO2 est anormalement basse → respiration est inhibée, devient lente et superficielle. Apnée : arrêt de la respiration. Hyperpnée : état où la respiration devient plus profonde et plus rapide, mais sa fréquence n’augmente pas de façon marquée. Dyspnée : difficulté respiratoire. Deux types de dyspnées : (a) difficulté à inspirer de l'air = dyspnée inspiratoire ; (b) difficulté à expirer de l'air = dyspnée expiratoire. Orthopnée (du grec orthos : droit et pnein : respirer.), ou dyspnée de décubitus, est une difficulté respiratoire en position couchée, améliorée en position assise ou debout - 5.2 Effets de l’altitude → effets de l’altitude : symptômes du mal d’altitude caractérisés par des céphalées, de l’essoufflement, des nausées et des étourdissements Copyright François Mooser, HEdS-FR, système respiratoire, ©2014-2015 29 → Lien avec l’hématopoïétine et le taux d’hématocrite : 6. Déséquilibres homéostatiques du système respiratoire Voir aussi polycopié pneumopathies » module 5 bachelor « Asthme et autres Pneumopathies obstructives → bronchopneumopathie chronique obstructive (BPCO) - dyspnée : respiration dont la difficulté va croissant traitements : agonistes des récepteurs bêta (bronchodilatateurs) et corticostéroïdes en aérosol (inhalateurs); administration d’oxygène (dyspnée grave, hypoxie); chirurgie de réduction du volume pulmonaire consistant en l’ablation d’une partie des poumons ayant subi une forte augmentation de volume afin de donner de l’espace aux tissus pulmonaires restants. → la fibrose kystique du pancréas = mucoviscidose : affection héréditaire grave du système respiratoire. Caractérisée par une hypersécrétion d’un mucus très visqueux qui bloque les conduits des organes (bronches) atteints et prédispose l’enfant aux infections respiratoires mortelles. Affecte également les processus sécrétoires Copyright François Mooser, HEdS-FR, système respiratoire, ©2014-2015 30 d’autres systèmes de l’organisme : altère la digestion des aliments en bloquant les canaux qui transportent les enzymes pancréatiques et la bile à l’intestin grêle; les glandes sudoripares produisent une sueur extrêmement salée. Pneumopathies restrictives → tuberculose : maladie infectieuse causée par Mycobacterium tuberculosis → cancer du poumon → fibrose pulmonaire 7. Références bibliographiques Baud, L. (2003). Physiologie respiratoire. Les échanges gazeux alvéolo-capillaires. [Polycopié]. Université Pierre et Marie Curie, Faculté de Médecine Saint-Antoine. Paris. Retrieved from http://www.chusa.jussieu.fr/pedagogie/pcem2/physio/respiration_2.pdf Bernard, G. R., Artigas, A., Brigham, K. L., Carlet, J., Falke, K., Hudson, L., Lamy, M., Legall, J. R., Morris, A., & Spragg, R. (1994). The American-European Consensus Conference on ARDS. 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