I. La ventilation alvéolaire et sa distribution régionale

Physiologie respiratoire.
Cours d’Inès Masmoudi. PCEM2 2009-2010.
VENTILATION INTERNE DU POUMON
I. Ventilation alvéolaire
II. Perfusion pulmonaire
III. Relation ventilation perfusion
IV. Interface alvéo-capillaire
I. La ventilation alvéolaire et sa distribution régionale
1.Répartition du VT dans la CRF
- On est dans le point d’équilibre. De ce fait dans le thorax on a une pression égale à la pression
atmosphérique.
- Ce niveau est appelé niveau ventilatoire de repos. A ce niveau le volume d’air présent dans les
poumons s’appelle la capacité résiduelle fonctionnelle.
- Le mélange gazeux à la fin de l’expiration se reparti dans deux espaces :
o Un espace alvéolaire.
o Un espace des voies aériennes.
- La composition gazeuse de cette CRF n’est pas de l’air atmosphérique. C’est un mélange gazeux d
type alvéolaire :
o Air atmosphérique : 21% O2 - 0,04% CO2 - 78% N - H2O - gaz rares.
o Air alvéolaire : 16% O2 - 5% CO2 - 78% N - H2O.
- On parle de fraction pour désigner la quantité d’un gaz dans un mélange d’air. Par exemple
fraction alvéolaire d’oxygène.
- L’air inspiré à une humidité saturante qui est de 100%. La saturation de l’air inspiré est difficile à
reproduire par des machines. Une sursaturation en eau dans l’air inspiré peut être à l’origine
d’une condensation dans les poumons.
- L’inspiration correspond à un volume d’air atmosphérique : VT = 500 mL.
- Création d’une dépression intra-pulmonaire qui entraine ... De ce fait le volume courant prend la
place du volume présent dans les voies aériennes. A la fin d’une inspiration courante le volume
d’air est reparti :
o Au niveau des voies aériennes.
o Dans les alvéolaires, il se mélange au reste du volume gazeux alvéolaire.
Seule une partie du VT participe au renouvellement de l’air alvéolaire.
- A la fin de l’inspiration on retrouve dans les alvéoles un volume d’air égal à : VT + CRF.
3. La notion d’espace mort
- Les voies aériennes ont composées de plusieurs parties :
o Les voies aériennes de conduction : réchauffe et humidifie l’air.
o Les voies aériennes de transition : fonction de conduction et d’échange.
o Les voies aériennes échangeuses : bronchioles et alvéoles.
- Le volume courant (500mL) se reparti en deux composantes, VT = VD + VA :
o VD (150mL): le volume mort. Ce qui ne participe pas à hématose est appelé espace mort.

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o VA (350mL): le volume de renouvellement alvéolaire. L’espace qui participe à l’hématose
est appelé alvéolaire.
- Il ne faut pas confondre le volume mort et le volume résiduel :
o Le volume résiduel correspond à ce qui reste dans le système pulmonaire après une
expiration maximale.
o Le volume mort correspond à l’air présent dans les voies aériennes de conduction. Il
correspond à un volume d’un espace ventilé mais qui ne participe pas aux échanges avec
le sang.
4. Les différents types d’espaces morts
- Les espaces morts sont au nombre de trois :
o Le VD anatomique.
o Le VD physiologique.
o Le VD instrumental.
- Le VD anatomique correspond aux voies aériennes supérieures :
o Extra-thoraciques (cavité buccale, cavité nasale, trachée).
o Intra-thoraciques jusqu’aux voies aériennes de transition.
Ce VD anatomique existe toujours.
Il est de 150mL chez l’homme et de 120mL chez la femme. Pour individu de masse maigre est de
2mL/kg.
- Le VD physiologique correspond à des espaces ventilés ou l’hématose ne peut se réalisé :
o Le VD anatomique.
o Les espaces alvéolaires non perfusés :
o Ces espaces ne sont pas perfusés parce que les capillaires intra-alvéolaires
n’existent pas.
o Ou parce que les capillaires sont présents mais le débit qui y règne est égal à 0
(surtout au niveau des apex en position debout). En passant à la position
horizontale ces alvéoles sont à nouveau perfusées. En effet le VD ne doit plus
lutter contre la pesanteur et peut ainsi envoyer du débit sanguin jusqu’aux apex.
- Le VD instrumental correspond à un espace mort additionnel (exemple : tuba à la mer).
o Un petit tube est plus intéressant en terme d’espace mort mais apporte des résistances
trop importante.
o Un tube de diamètre plus important est plus intéressant en termes de résistance mais
correspond à un espace mort plus important.
En réanimation on intube les patients. Ainsi lorsqu’on enfonce un tube on rajoute un espace
mort mais on supprime l’espace mort de la cavité buccale et de la trachée. On modifie l’espace
mort anatomique par un espace mort instrumental.
4. Ventilation alvéolaire
- VT = VD + VA
- VA = VT - VD
- A = fR x VA = fR x VT - fR x VD = E - D
- E : ventilation expiratoire.
- D : ventilation des espaces morts.

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- A : ventilation alvéolaire.
- fR : fréquence respiratoire.
- Pour mesure le volume mort on peut utiliser deux machines :
o Capnogramme. Il suit les variations de la fraction de CO2 inspiré ou expiré. Un capteur
analyse l’air présent au niveau de la cavité buccale.
o Oxygramme. Il suit les variations de la fraction d’O2 inspiré ou expiré.
o Quand on expire on chasse d’abord le contenu des voies aériennes (espace mort) puis à
la fin de l’expiration, cela correspond à l’air alvéolaire.
COURBE
6. Retentissement d’un espace-mort
- Pour mesurer VD on a recours à la double hypothèse de Borrh.
- Le volume courant expiratoire VTE est égal à : VTE = VD + VA
- 1ère hypothèse : L’espace mort et l’espace alvéolaire sont parfaitement distinct l’un de l’autre :
o VA contient un mélange gazeux alvéolaire.
o VD contient un mélange gazeux atmosphérique.
- 2ème hypothèse : Toutes les alvéoles ont le même comportement. En conséquence la fraction
alvéolaire de CO2 est la même pour toutes les alvéoles (en réalité c’est faux).

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- ...
- VCO2 = VA x FCO2
- VCO2 : volume de CO2 expiré, volume de production de CO2 au cours d’un cycle.
- Le volume de CO2 expiré est représenté par l’air sous la courbe.
- En pratique on fait un enregistrement de la fraction de CO2 dans un volume expiré. On
reconstruit ensuite par informatique la courbe. On recherche la fraction de CO2 rajouté à l’espace
mort qui correspond à celle qui fait défaut dans le volume mort.
- Le plateau alvéolaire est plus ou moins oblique en fonction de l’homogénéité alvéolaire.
- Equation : VD = VT x = VT x
- FECO2 : fraction expiratoire moyenne de CO2.
- FICO2 : fraction inspiratoire moyenne de CO2.
- FACO2 : fraction alvéolaire moyenne de CO2.
- On prend deux sujets différents :
o Sujet A :
o FR = 10
o VT = 0,6 L
o E = 6 L/min
o A = 10 x 0,45 = 4,5 L/min
o Sujet B :
o FR = 20
o VT = 0,3 L
o E = 6 L/min
o A = 20 x 0,15 = 3L/min
o Ils ont la même ventilation globale mesurée sur l’expiration. Cependant ils n’ont pas le
même degré d’efficacité pour la ventilation.
- Quand on augmente la fréquence on diminue la ventilation alvéolaire car on diminue le volume
courant.
- La ventilation alvéolaire VA diminue lorsque le rapport [VD / VT] augmente.
6. Distribution régionale et inhomogénéité
- Exemple : position assise au niveau ventilatoire de repos :
o Les sommets pulmonaires sont à une pression beaucoup plus négative que les bases.
o Les alvéoles ont donc un degré d’ouverture plus important au niveau des bases qu’au
niveau des sommets.
o Inhomogénéité de la répartition alvéolaire.
- Exemple 2 : position assise, respiration à bas niveau pulmonaire (ventilation après avoir fait
expiration forcée) :
o On observe un inversement de la situation, les alvéoles sont plus ouvertes au niveau des
apex qu’au niveau des bases.
- L’inhomogénéité de la répartition est fonction des pressions qui règnent dans le thorax. De plus
comme la pression est différemment repartie dans le thorax, il y a une répartition différente au
niveau du poumon.

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7. Volume de fermeture
- Ce n’est pas un volume (terme inapproprié) c’est un niveau de volume.
- A bas volume pulmonaire, la pression pleurale est positive alors qu’elle est normalement
négative. En effet on fait une compression de notre poumon avec notre thorax du fait du niveau
de ventilation bas.
- Cette pression pleurale est donc positive en particulier dans la partie inférieure des poumons.
Elle comprime de ce fait les alvéoles et les bronchioles. Cette compression pleurale peut
entrainer un collapsus des alvéoles et des bronchioles.
- On appelle volume de fermeture le niveau du volume pulmonaire qui met en évidence des
bronchioles en collapsus.
- Ce niveau de volume de fermeture chez le sujet de 30-40ans est retrouvé à 10 à 20% de la
capacité vitale (CT).
- Ce niveau de volume de fermeture ne porte que sur quelques millilitres des alvéoles.
- Chez les personnes plus âgés, au cours de l’effort physique avec augmentation de fR on peut
retrouver un collapsus des bronchioles.
II. La circulation pulmonaire et sa distribution
1. Hémodynamique pulmonaire
- Il y a 4 grandeurs fondamentales qui règlent cette hémodynamique :
o La pression.
o Le débit.
o Les résistances vasculaires.
o Le volume sanguin.
a. La pression
- On est dans la circulation pulmonaire (petite circulation), les valeurs de pressions sont donc
différentes que celles dans la circulation systémiques (grande circulation).
- Maxima systolique correspond à la pression dans l’A. pulmonaire (généré par le ventricule droit).
PAP = 15 mm.Hg = 2 kPa.
- Il va y avoir une perte de charge est manifeste entre les sigmoïdes pulmonaires et l’entrée dans
les capillaires intra ou extra-alvéolaires.
- La pression dans les capillaire alvéolaire est égale à : Pcap = 8 à 9 mm.Hg = 1 kPa.
- Le thorax est vertical, le cœur se retrouve à la base du poumon. Du fait de la gravité terrestre, la
hauteur de liquide induit une pression statique (ou hydrostatique) qui se surajoute à la pression
dynamique.
- Selon l’ampleur de cette pression hydrostatique le ventricule droit va devoir fournir plus ou
moins de travail.
- La pression statique est beaucoup plus importante au niveau des bases qu’au niveau des
sommets. En station debout il y a donc une inhomogénéité de la répartition des pressions.
- Ces pressions hydrostatiques ne sont pas négligeables elles correspondent à 1cm.H2O/cm de
hauteur de thorax.