UV_102_BASES_PHYSION_RESP

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BASES DE PHYSIOLOGIE
UV 102
SYSTEME CARDIO-RESPIRATOIRE
P. PILARDEAU

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A - POUMON
I - ANATOMIE
Les poumons sont situés dans la cage thoracique. Ils sont entourés d’une double membrane appelée
plèvre dont le rôle consiste à :
= Assurer l’expansion des poumons dans la cage thoracique du fait de la pression
négative qui règne entre les deux feuillets.
= Assurer un plan de glissement entre la paroi et le poumon.
L’air inspiré est, dans un premier humidifié (nez, pharynx, trachée), débarrassé de ses poussières
(trachée, tronc bronchique, puis réparti entre les alvéoles.
Chaque alvéole se trouve entouré d’un réseau très dense de capillaires destinés à permettre les
échanges gazeux.
Ventricule droit
Artère
Pulmonaire
Veine pulmonaire vers l’oreillette gauche
Les échanges sont réalisés à travers une double couche cellulaire, celle de l’alvéole et celle du
capillaire, formée de :
= L’épithélium alvéolaire
= Une lame de tissu interstitiel
= L’endothélium vasculaire et sa lame basale.
Le total représentant environ 1 . d’épaisseur.
CO2
Epithélium alvéolaire
Membrane basale
O2

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II - VENTILATION
2.1 Aspect musculaire de la ventilation
Le seul muscle actif au repos est le diaphragme. Il distend la cage thoracique dans toutes ses
dimensions, créant ainsi une dépression intrathoracique, à l’origine de l’entrée d’air par convection.
Pour un gradient de pression moteur donné, la ventilation est fonction des résistances des
voies aériennes supérieures. L’expiration est un processus passif lié au système élastique.
L’augmentation de la ventilation est due à la mise en jeu de muscles respiratoires chargés de
mobiliser la cage thoracique, vaincre les résistances élastiques thoraciques et pulmonaires ainsi que
les résistances à l’écoulement. Pour des efforts modérés, le diaphragme augmente considérablement
son activité et reste le principal muscle ventilatoire, mais d’autres muscles sont également recrutés :
= Les intercostaux externes lors de l’inspiration
= Les intercostaux internes et les abdominaux lors de l’expiration.
La ventilation maximale fait entrer en jeu les muscles accessoires :
= Grand dentelé, pectoraux et sterno-cleïdo-mastoïdien pour l’inspiration.
= Carré des lombes et petit dentelé pour l’expiration.
2.2 Spirométrie
La spirométrie permet de mesurer les volumes pulmonaires mobilisables (capacité vitale, volume
courant) ou non (volume résiduel) .
La capacité pulmonaire totale (CPT) n’est pas directement mesurable par spirométrie, elle
repose sur des techniques de dilution gazeuse (hélium). Cette évaluation n’est d’aucun intérêt dans le
domaine de suivi du sportif.
CV CPT
VR

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La capacité vitale (CV) est égale à la différence entre la CPT et le volume résiduelle (VR).
Elle se mesure par spirométrie. Le sujet prend une inspiration forcée et réalise une expiration forcée.
Cette valeur est fonction de la taille de l’individu, de son âge, de son sexe et certainement de facteurs
génétiques.
Le volume courant (VC, ou VT) correspond au volume d’air inspiré et expiré à chaque
mouvement respiratoire. Il ne tient donc pas compte des volumes de réserve inspiratoire (VRI) et de
réserve expiratoire (VRE) ; La capacité vitale est égale à la somme de ces trois volumes.
CV = VR + VRE + VRI
Le volume maximum expiré en une seconde ou VEMS se mesure après une inspiration
forcée en demandant au sujet d’expirer l’air contenu dans ses poumons le plus rapidement possible. Il
s’agit d’un bon test de dépistage de l’asthme allergique ou d ‘effort. Cette mesure est également
utilisée pour suivre les résistances expiratoires dues à l’intoxication tabagique.
VRI
VC CV CPT
VRE
VR
.
Le débit ventilatoire V min s’exprime en litre/minute. Il est égal au produit du Volume
courant par la fréquence respiratoire.
.
V min = VC x Fr.
III - REGULATION DE LA VENTILATION
3.1 Systèmes de régulation
Les variations de la ventilation pulmonaire sont le résultat de stimulations :
= de type humoral (variations des concentrations plasmatiques de proton, de CO2,
d’O2...)
= de type neurologique réflexe.

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3.1.1 Régulation neurogénique
Les variations rapides de la ventilation en début et en fin d’exercice ne peuvent s’expliquer
par la simple modification des facteurs humoraux plasmatiques. Les hypothèses les plus couramment
admises dans ce domaine concernent les récepteurs périphériques proprioceptifs localisés dans les
fibres musculaires et dans les articulations.
Le simple fait de mobiliser un segment de membre peut en effet augmenter la fréquence
respiratoire sans qu’aucune modification plasmatique ne soit enregistrée.
3.1.2 Régulation humorale
Dans ce cas la ventilation est régulée grâce à des chémorécepteurs :
= Chémorécepteurs périphériques
Les chémorécepteurs périphériques sont situés au niveau des corpuscules aortiques et
carotidiens. Ils sont sensibles aux modifications du pH artériel et à des variations importantes de la
PaO2 et de la PaCO2.
La diminution du pH (acidose), la baisse de la PaO2 (hypoxie) et l’augmentation de la PCO2
(hypercapnie) stimulent la ventilation.
Leur délai de réponse est rapide, de l’ordre d’un cycle respiratoire.
= Chémorécepteurs centraux
Ces chémorécepteurs sont situés au niveau des faces antérolatérales du bulbe, au contact du
LCR (liquide céphalo-rachidien). Ils répondent aux variations de la PaCO2 par l’intermédiaire du pH
local Le pH du LCR est sensible à de très faibles variations de la PaCO2 car le LCR est un liquide
ne contenant ni protéine, ni bicarbonate, donc dépourvu de système tampon. Ces récepteurs sont mis
en jeu plus tardivement que les récepteurs périphériques, mais sont beaucoup plus sensibles.
Au repos, seuls les récepteurs centraux interviennent. Ils règlent la ventilation afin de maintenir
une PaCO2 constante.
3.2 Stimulation des récepteurs
Lorsque les récepteurs sont stimulés (hypoxie, hyperthermie, acidose...), le débit ventilatoire
augmente du fait d’une accélération de la fréquence respiratoire et du volume courant. Si le sujet est
entraîné l’augmentation du volume courant est proportionnellement plus importante que celle de la
fréquence respiratoire.
= Le volume courant maximal est variable suivant les individus, mais il représente
toujours une fraction de l’ordre de 50% de la capacité vitale.
= La fréquence respiratoire maximale est de 40 à 50 cycles/minute
Lors d’un effort l’augmentation du débit se réalise d’abord essentiellement par
augmentation du volume courant, puis par la fréquence respiratoire.