Le système respiratoire
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UE 2.2 S1 Cycle de la vie et grandes fonctions Anne Paugam Décembre 2016 1. Anatomie du système respiratoire Trois niveaux d’organisation: Les voies aériennes supérieures et inférieures Les poumons Structures intervenant dans les mouvements respiratoires 1.1 Les voies aériennes supérieures Zone de conduction, elles sont recouvertes de cellules épithéliales, et de quelques cellules caliciformes qui sécrètent le mucus. Elles comprennent : Les fosses nasales Le pharynx Le larynx 1.1.1 les fosses nasales Elles assurent le réchauffement, la filtration et l’humidification de l’air lors du passage Elles communiquent avec le milieu extérieur par les narines et avec le rhinopharynx grâce aux choanes Contiennent 3 proéminences osseuses appelées cornets Sous les cornets se trouvent des méats où sont déversées des sécrétions provenant des sinus paranasaux et des conduits lacrymaux 1.1.2 pharynx « la gorge » ou AppeléLe communément carrefour aérodigestif, il achemine l’air dans le tractus respiratoire et liquides et aliments dans le système digestif P.sup: rhinopharynx P.moy: oropharynx P.inf: pharynx laryngé qui s’ouvre sur le larynx en avant et l’œsophage en arrière. 1.1.3 Le larynx C’est l’organe de la parole qui comprend les cordes vocales (bandes de tissus conjonctif) et la glotte (espace entre les cordes vocales qui se ferme au moment de la déglutition par l’épiglotte) C’est un « conduit » formé de cartilage qui s’interpose entre le pharynx et la trachée. Le cartilage thyroïde y fait saillie en avant pour former la pomme d’Adam. 1.1.3 Le larynx Les variations vocales H/F viennent de la différence de taille du larynx et des cordes vocales. 1.2 Les voies aériennes inférieures La trachée Les bronches souches 1.2.1 C’est La un trachée conduit qui fait suite au larynx et donne naissance aux 2 bronches Elle est composée dans sa région antérieure d’un cartilage qui la maintient ouverte afin d’assurer un passage continu de l’air La partie postérieure est dépourvue de cartilage et permet à l’œsophage de déborder dans cette région lors du passage du bol alimentaire. 1.2.2 Les bronches souches Ou dites primaires droite et gauche: deux branches de division de la trachée pénétrant chacune dans un poumon au niveau du hile pulmonaire contenant vaisseaux sanguins et nerfs. La bronche droite a un calibre beaucoup plus grand, trajet plutôt vertical ( d’où risque des corps étrangers) 1.3 Les poumons Organes légers, élastiques et spongieux contenant principalement de l’air , ils sont constitués de trois lobes à droite et de deux lobes à gauche, compartimentés eux-mêmes en plusieurs segments (scissure entre segments) Le sommet de chaque poumon est en arrière de la clavicule, la base repose sur le diaphragme Le hile pulmonaire, point d’entrée et de sortie des bronches et des vaisseaux sanguins, des fibres nerveuses végétatives du poumons se trouve sur la face interne ou médiastinale Après leur pénétration dans les poumons, les bronches souches se subdivisent en bronches de plus en plus petites formant ainsi les bronchioles qui débouchent elles mêmes dans les alvéoles, lieu des échanges gazeux. Les alvéoles sont de petits sacs à paroi extrêmement fine et richement vascularisée Les cellules de la paroi alvéolaire produisent le surfactant qui est une substance qui diminue la force de tension (ou attraction) des liquides qui tapissent les alvéoles Cet effet sur la surface permet d’éviter le collapsus (effondrement) des alvéoles et facilite l’expansion pulmonaire On compte environ 300 millions alvéoles d’où une surface de contact avec les gaz de 70 à 80 M2 Dans le poumon : le sang passe dans les capillaires entourant les alvéoles et c’est à ce niveau qu’ont lieu les échanges gazeux. 1.4 Structures intervenant dans les mouvements respiratoires La cage thoracique: compartiment osseux non rigide Les muscles inspirateurs comprenant le diaphragme (essentiel), les muscles intercostaux, les muscles scalènes et sterno-cleido-mastoidiens 1.4 Structures intervenant dans les mouvements respiratoires Les muscles expirateurs n’intervenant que lors d’une expiration forcée: le petit dentelé postérieur et supérieur, le carré des lombes, les muscles de la paroi abdominale 1.4 Structures intervenant dans les mouvements respiratoires (suite) La plèvre: membrane séreuse qui entoure chaque poumon, constituée de deux feuillets; l’un dit pariétal, fermement attaché à la paroi de la cage thoracique et un feuillet dit viscéral qui tapisse le poumon. Elle permet de solidariser les poumons à la cage thoracique et au diaphragme Entre ces deux feuillets, il existe un très mince espace, empli de liquide: le liquide interpleural qui permet le glissement des 2 feuillets l’un contre l’autre et facilite ainsi la mobilité pulmonaire 2. Physiologie du système respiratoire Pour assurer un résultat efficace, il faut: Une perfusion correcte des alvéoles par les capillaires pulmonaires Une diffusion suffisante de l’oxygène et du gaz carbonique à travers la membrane alvéolo-capillaire Une ventilation de qualité afin d’assurer le renouvellement de l’air alvéolaire 2.1 L’irrigation des poumons ou vascularisation nutritive Elle se compose: Des artères bronchiques, subdivision de l’aorte Des capillaires bronchiques où s’effectuent les échanges nutritifs Des veines bronchiques qui assurent le drainage des déchets métaboliques 2.2 La vascularisation fonctionnelle des poumons ou circulation pulmonaire Elle assure la conversion du sang non hématosé (riche en gaz carbonique) en sang hématosé (riche en oxygène) 2.2 La vascularisation fonctionnelle des poumons ou circulation pulmonaire Elle se compose des: Des artères pulmonaires qui acheminent le sang non hématosé ( ou riche en gaz carbonique) du cœur vers les poumons Des capillaires pulmonaires au niveau des alvéoles où va s’effectuer l’hématose (transformation du sang riche en gaz carbonique en sang riche en oxygène) Des veines pulmonaires qui acheminent le sang hématosé (riche en oxygène) vers l’oreillette gauche 2.3 Mécanismes de la ventilation La ventilation est liée à la fois aux mouvements respiratoires et à des principes physiques relatifs aux propriétés des gaz Elle se décompose en deux mouvements antagonistes: L’inspiration active qui fait appel aux muscles inspiratoires (diaphragme et muscles intercostaux) L’expiration passive Le poumon est riche en fibres élastiques ce qui tend à le rétracter vers l’intérieur mais il reste solidaire de la cage thoracique qui tend, elle, à s’expandre. Cette dualité entre les forces de rétractation élastique et d’expansion crée une pression pleurale négative correspondant à un état d’équilibre. 2.3.1 L’inspiration Mouvement actif qui apporte aux alvéoles un volume d’air riche en oxygène et pauvre en gaz carbonique Assurée par l’abaissement ou contraction du diaphragme et par la contraction des autres muscles respiratoires, entraînant l’expansion de la cage thoracique qui tire les poumons mais ces derniers par leur propriétés élastiques résistent. Dès lors la pression intra pleurale diminue davantage et devient encore plus négative. Pour s’opposer à cette résistance, les muscles doivent fournir un travail d’autant plus important que l’inspiration est profonde. 2.3.2.L’expiration En général passive, elle assure le rejet d’un volume d’air équivalent à celui inspiré mais cette fois riche en gaz carbonique La force motrice est assurée par la force de recul élastique pulmonaire qui permet à la pression de l’air alvéolaire d’être supérieur à la pression atmosphérique Les muscles sont relâchés, les poumons retrouvent leur état initial de rétractation Ainsi au cours de l’expansion thoracique,ou inspiration, le volume des poumons augmente et selon la loi de BOYLE, la pression alvéolaire diminue. La pression alvéolaire devient alors inférieure à la pression atmosphérique ce qui permet au gaz de l’air de se déplacer vers les alvéoles. Au cours de l’expiration, le volume des poumons diminue, la pression dans les alvéoles augmente et devient supérieure à la pression atmosphérique: les gaz sont expulsés des poumons. 2.3.3 Épreuves Fonctionnelles respiratoires ou spirométrie Elles consistent à mesurer les différentes pressions et volume circulant lors d’un mouvement respiratoire Examens incontournables de la majorité des affections de l'appareil respiratoire. Elles présentent l'intérêt majeur d'être noninvasives, standardisées, reproductibles et peuvent donc être répétées facilement et permettre un suivi évolutif fiable de la fonction respiratoire. VEMS: volume expiratoire en 1 seconde lors d’une expiration forcée complète CV: capacité vitale CPT: capacité pulmonaire totale CVF: capacité vitale force ou volume maximal d’air expulsé VR: volume résiduel VT: volume totale ou volume courant VC 500ml CRF: capacité résiduelle fonctionnelle 2.3.4 Les propriétés des gaz Loi de Boyle dit que la pression d’un gaz tend à diminuer lorsque le volume dans lequel il se trouve est grand, et inversement Le gradient de pression: l’écoulement d’un gaz s’effectue du milieu où sa pression est la plus élevée vers le milieu où la pression est la moins élevée. 2.3.5 Le surfactant Élément essentiel dans les mécanismes de la ventilation, c’est une pellicule très fine composée de phosphoglycérides, sécrété par certaines cellules alvéolaires et qui recouvre toute la surface interne des alvéoles. Il réduit la tension superficielle (tendance de certaines molécules à s’accrocher les unes aux autres et à former une mince membrane) et augmente donc la compliance ou extensibilité pulmonaire Cet effet sur la surface permet d’éviter le collapsus ou effondrement des alvéoles et facilite l’expansion pulmonaire 2.4 Les commandes de la ventilation L’automatisme des mouvements respiratoires est sous la commande des centres nerveux respiratoires, eux mêmes soumis à deux mécanismes qui les contrôlent: mécanisme nerveux et mécanisme chimique Les centres de commande sont situés au niveau du bulbe rachidien et du pont de Varole Ils envoient à intervalle régulier des incitations motrices aux nerfs moteurs des muscles inspirateurs On constate donc une auto excitabilité et une activité cyclique, car ils envoient à intervalle régulier des incitations motrices aux nerfs moteurs des muscles inspirateurs 2.4.1 Mécanisme nerveux Par le cortex cérébral qui définit une action volontaire (exemple de l’apnée) Par l’hypothalamus dont l’action sur les centres respiratoires intervient à la suite d’une émotion, d’une hyperthermie Par le principe des réflexes (toux expétorante) qui ont une action protectrice Au cours du sommeil, la ventilation diminue En cas de vomissements et lors de la déglutition, il y a « interruption » de la respiration afin de protéger les voies respiratoires L’activité physique entraîne un accroissement de libération d’ions H+ dans le sang en lien avec la libération d’acide lactique par les muscles actifs. 2.4.2 Mécanisme chimique Une modification de la composition chimique du sang induit l’activation de chémorécepteurs ce qui entraîne la production d’un influx nerveux destiné aux centres nerveux respiratoires qui provoquent alors une hyperventilation Type de modification chimique du sang: hypoxémie, hypercapnie,acidose.
