PHYSIOLOGIE RENALE

Cours du lundi 13 février 06
la chollet’s team
3 – FACTEURS INFLUENCANT LA VENTILATION ALVEOLAIRE
E = VT x f =0.5 x 12 = 6L/min
A = ( VT - VDanat ) . f = 0.35 x 12 = 4.2L/min
a – FREQUENCE VENTILATOIRE
Respiration profonde :
E = 1L x 6 = 6 L/min
A = 0.85 x 6 = 5.1 L/min
Si on respire plus lentement avec des Vt plus importants = plus efficace.
Respiration superficielle :
E = 0.25L x 24 = 6 L/min
A = 2.4 L/min
Si on respire plus rapidemant avec desVt moins imporatants =moins efficace.
Respiration très superficielle :
E = 0.15 x 40 = 6 L/min
A = (0.15 - 0.15) x 40 = 0 L/min (c’est une situation qui n’arrive jamais en raison
de la régulation).C’est rincer l’espace mort.
Au cours d’un exercice musculaire on augmente l’ensemble de la ventilation ;Vt,f,Va
La ventilation est la plus efficace avec une fréquence égale à 12.
b – CAPACITE RESIDUELLE FONCTIONNELLE
La CRF est le volume dans lequel vient se diluer le VT.
Il est utile de mesurer le coefficient de ventilation alvéolaire :
CVA = VT – VDanat ≈ 12٪
CRF
A chaque ventilation, on renouvelle environ 12% de la CRF.
Dans l’emphysème la CRF augmente et le renouvellement de l’air est diminué.
c – ESPACE MORT ALVEOLAIRE
VDphysio = VDanat + VDalv
VDalv Correspond à tout l’air qui va dans les alvéoles qui ne sont pas reliée à des
capillaires. Cet espace est très faible chez le sujet normal et peut être négligé.
Dans le cas de l’embolie pulmonaire, des vaisseaux se bouchent, donc de nombreuses
alvéoles ne reçoivent plus de sang et l’espace mort alvéolaire augmente et n’est plus
négligeable.
4 – INEGALITE DE DISTRIBUTION DE L’AIR INSPIRE
L’air inspiré se répartit dans le volume mort anatomique, le volume mort alvéolaire et
les alvéoles au sein desquelles la répartition n’est pas uniforme.
Les sommets du poumon, en position verticale sont moins bien ventilés que les bases.
En effet, en position verticale, la courbe de compliance montre que les sommets se
remplissent moins bien.
Au repos les alvéoles du sommet sont plus ouvertes qu’au niveau des bases, la
CRF des alvéoles du sommet est supérieure à celles des bases.
PHYSIOLOGIE RESPIRATOIRE
PCEM2
Les alvéoles du sommet contiennent plus d’air et reçoivent moins d’air qui va se diluer
dans un volume plus grand.
Le bacille de Koch (tuberculose) choisit ces zones mal ventilées en priorité pour se
développer. On le retrouve donc plus souvent localisé aux sommets qu’aux bases
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PCEM2
III - ECHANGES ALVEOLO - CAPILLAIRES OU HEMATO – ALVEOLAIRES
A -DEFINITION ET MISE EN EVIDENCE
Les échanges alvéolo – capillaire ou hémato – alvéolaires sont le passage des gaz
depuis l’air alvéolaire jusque dans le sang capillaire de la circulation pulmonaire sans préjuger
du sens de passage des gaz.
Composition des gaz :
Air inspiré
Air expiré
O2
21%
17%
CO2
0.04%
4%
N2
78%
78%
Le sang veineux mêlé est un mélange de tout le sang de l’organisme, on le trouve dans
l’artère pulmonaire.
L’hématose est l’ensemble des changements des propriétés physico-chimiques du sang
lors de la traversée des poumons à savoir :
o l’enrichissement en O2
o l’appauvrissement en CO2
o la diminution température
o le fait qu’il devient plus rouge
Il devient du sang dit artérialisé.
B – MECANISMES DES ECHANGES
1 – PROCESSUS DE DIFFUSION
Les échanges se font par un processus purement physique de diffusion en fonction
d’un gradient de pression partielle. C’est donc un phénomène passif ; plus il y a de différence
entre alvéole et sang veineux mêlé, plus les échanges sont importants.
Le gradient est le moteur de ces échanges. Mais les structures anatomo histologiques
opposent une certaine resistance.
  P  PA  PC
V
R
R
PA – PC = gradient
Le débit dépend –de la différence de pression
-des résistances opposées au passage des gaz
2 – TRAJET DES GAZ
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PCEM2
Les gaz passent tout d’abord la membrane alvéolo – capillaire puis poursuivent
jusqu’à l’hémoglobine (Hb) des globules rouges.
La membrane alvéolo – capillaire est constituée d’un liquide alvéolaire, d’un
épithélium, d’une membrane basale epithéliale, d’une membrane basale endotheliale et de
l’endothelium vasculaire. Il s’agit de la première resistance franchie par l’oxygene c’est une
resistance de type membranaire :Rm
Puis l’oxygene doit franchir le plasma, la membrane du GR et se combiner a l’hemoglobine.
C’est la résistance sanguine :Rs
La fixation de l’oxygène sur les globules rouges se fait avec une certaine vitesse qu’on
ne peut dépasser ; ainsi, la quantité d’O2 emportée par les globules rouges dépend de la
quantité d’hémoglobine.=facteur purement sanguin intervenant dans la respiration.
La capacité de diffusion est l’inverse de la résistance, c’est la conductance (ductance
of lungs) DL.
1
DL 
R

V  (PA - PC ) x DL
C- FACTEURS CONDITIONNANT LES ECHANGES
1 – CAPACITE DE DIFFUSION DL
a – DEFINITION
DL 

V
(PA - PC )
Elle est exprimée en ml/min/mmHg
C’est un volume de gaz par unité de temps pour une variation de différence de
pressions égales à l’unité.
b – FACTEURS CONDITIONNANT LA CAPACITE DE DIFFUSION
RL = R membranaire + R sanguine
1/DL = 1/DM + 1/DS
DM et DS sont des capacités de transfert.
 - CAPACITE DE TRANSFERT MEMBRANAIRE DM
Elle dépend des caractéristiques du gaz et de la membrane.
 - CARACTERISTIQUES DU GAZ
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PCEM2
La solubilité () ;plus un gaz est soluble plus il diffuse facilement .
le CO2 est 25 fois plus soluble que l’O2.
Le poids moléculaire (PM), plus il est grand, moins bien passe le gaz ; le CO2 passe
20 fois plus facilement que l’O2.
 - CARACTERISTIQUES DE LA MEMBRANE
La surface, si S augmente, le passage augmente. Ex :70 metres carré d’alvéoles
L’épaisseur, si e augmente, le passage diminue Ex :0,5 a 1 micrometre d’épaisseur
En pathologie, c’est essentiellement le facteur S/e qui sera touché.
DL 

PM

S
e
PM : Poids Moléculaire

 - CAPACITE DE TRANSFERT DU SANG DS
Elle est fonction de la vitesse de combinaison du gaz avec l’Hb, c’est une constante
pour un gaz donné.
DS = θ x VC
Avec θ = vitesse de combinaison et VC = volume capillaire
c – MESURE DE LA CAPACITE DE DIFFUSION DL

V
O2
DL O2 
(PA O 2 - PC O 2 )
 = O2 qui rentre – O2 qui sort, est égal à la fraction d’O2 x ventilation
V
O2
On ne peut pas mesurer PC O2 on va donc utiliser le CO à très faible concentration. De plus PC
O2 varie en permanence.
- On sait mesurer V CO
- PA CO calculé en analysant l’air en fin d’expiration.
- PC CO est nulle ou négligeable car CO a une affinité très élevé pour Hb donc dès que CO
arrive dans le sang il est pris en charge par l’Hb il n’exerce alors aucune pression partielle
dans le capillaire. (On considère que tout le CO se fixe sur l’Hb).

V
 DL CO  CO
PA CO
Comment extrapoler à O2 en sachant que VC et θ sont les mêmes dans les 2 cas.
O2
 CO
S
S
DL CO 
 et DL O 2 

PM CO e
PM O 2 e
DL CO /DL O2 = CO√PMO2 / O2√PMCO = constante
Puisque le rapport est constant, quand la DL CO est normale, alors la DL
normale et à l’inverse si la DL CO est modifiée, alors la DL O2 l’est aussi.
2 – GRADIENT ALVEOLO - CAPPILAIRE DE LA PRESSION PARTIELLE
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O2
est
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PCEM2
  (P - P )  D
V
A
C
L
Normalement le sang passe au contact des alvéoles pendant 0,7 seconde, mais grâce au
gradient de concentrations, l’équilibre par rapport au sang alvéolaire est atteint en 0,25
seconde.
Pendant l’exercice musculaire, le sang passe plus vite mais l’équilibre se fait toujours
en moins de 0,30 seconde.
Si le gradient alvéolo – capillaire est normal et que la capacité de diffusion diminue
alors l’équilibre se fait plus lentement mais au repos il se fait quand même en 0,75 seconde.
Si exercice musculaire dans ces mêmes conditions, cet équilibre ne se fait plus.
Au niveau de la mer il y a 21% d’O2 dans l’air inspiré.
A 5000 mètres, il y a toujours 21% d’O2, c’est la pression barométrique qui diminue.
Si PA diminue, l’équilibre se fait plus lentement et lors de l’exercice on n’équilibre plus
même si la membrane est normale.
En consultation on détermine si le patient est apte ou pas à faire de l’exercice en
altitude.
Le gradient alvéolo – capillaire est le moteur des échanges quand il diminue, les
échanges sont donc moins rapides.
La seule raison pour qu’il diminue est que la PA diminue.
D- RESULTATS DES ECHANGES
1 – GRADIENT ALVEOLO – ARTERIELLE DE PRESSION PARTIELLE 10 mmHg
Le sang artériel de la grande circulation contient de l’O2 à une pression partielle (pp)
de 95 mmHg soit une différence de 10 mmHg par rapport au 104 mmHg que l’on observe
dans l’alvéole.
Cette différence correspond à un gradient : le gradient alvéolo - artériel.
2 – ORIGINE DU GRADIENT
a – SHUNT VRAI
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PCEM2
Il existe des shunts : une partie du sang ne passe pas dans la circulation pulmonaire, le
sang veineux de la grande circulation repart directement sans passer par la circulation
pulmonaire :
o Circulation bronchique : Les veines bronchiques se drainent directement
dans la veine pulmonaire ce qui mélange du sang désoxygéné à du sang
oxygéné.
o Circulation coronaire : La veine de Thébesius se draine directement dans le
ventricule gauche.
Ces 2 shunts sont responsables d’une diminution de 5 mmHg.
b – INEGALITE DE RAPPORT VENTILATION / PERFUSION
Il existe normalement pour chaque unité de ventilation une unité de perfusion.

V
A
1
P
L’existence d’un effet shunt plus le fait que toutes les alvéoles ne sont pas perfusées
(espace mort alvéolaire) font varier le rapport ventilation/perfusion de 0 (effet shunt) à
l’infini.
La ventilation diminue de la base au sommet, de sorte qu’il y a une meilleure
perfusion aux bases qu’aux sommets. La perfusion diminue plus que la ventilation :
 / P<1
o Base : débit plus important que ventilation => V
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o
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 / P>1
Sommet : perfusion plus faible que ventilation => V
Tout cela entraîne une différence de 5 mmHg qui dépend du fait qu’il n’y a pas une
totale adéquation entre ventilation et perfusion.
Cet état s’améliore en position couchée.
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IV – TRANSPORT DES GAZ PAR LE SANG
Contenu (C) en ml de gaz pour 100 ml de sang :
Sang artériel
CO2
20 ml
CCO2
49 ml
CN2
1 ml
Sang veineux mêlé
15 ml
54 ml
1 ml
Que ce soit le sang arteriel ou veineux ils contiennent plus de CO2 que d’ O2.
A - TRANSPORT DE L’OXYGENE
1 – FORME ET ASPECT QUANTITATIF DU TRANSPORT
a – FORME DISSOUTE
Elle répond à la loi de Henry :
CO2 = α x PO2
CO2 = contenu en O2 ; α = coefficient de solubilité
αO2 = 0,0237 ml d’O2 / ml de sang / 760 mmHg  0,3 ml/100ml.
La forme dissoute est quantitativement très faible mais qualitativement primordiale.
Les échanges ne se font que sous la forme dissoute.
b – FORME COMBINEE
L’O2 se combine avec Hb par une réaction rapide, réversible, non linéaire et
autocatalytique.
Au cours de la réaction d’oxygénation, l’hémoglobine se complexe avec l’O2 pour
donner l’oxyhémoglobine :
O2 + Hb  HbO2
En fait on devrait noter Hb(O2)4 ou HbO8 car l’Hb porte 4 molécules d’oxygène.
La méthémoglobine (Fe+++) ne fixe pas d’oxygène.
Le pouvoir oxyphorique de l’hémoglobine est la quantité d’oxygène que peut transporter 1
gramme d’Hb :
1,39 ml d’O2 / gramme d’Hb
Or on retrouve 15 g d’Hb / 100 ml de sang, la capacité de transport de l’hémoglobine
est donc de 15 x 1,39 = 20,8 ml d’O2 / 100ml de sang.
Or le taux moyen est de 19,7 ml (car on soustrait les 0.3ml dissous) ce qui signifie que
toute l’Hb du sang ne transporte pas d’O2. Cette constatation nous amène à la saturation qui
évalue le rapport Hb combinée/Hb totale x 100 = 19,7/20,8 x 100 = 95 - 97 %.
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PHYSIOLOGIE RESPIRATOIRE
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La saturation est un bon moyen de savoir si le poumon a bien fait son travail. C’est le
meilleur indicateur de l’insuffisance respiratoire. Une SaO2 < 93% chez sujet normal, non
fumeur, signe une insuffisance respiratoire.
SaO2 = (Q transportée/capacité)*100 = 95-96 %
En revanche, la quantité d’O2 mis à disposition des tissus est appréciée par contre par
le contenu artériel en oxygène.
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