Neurogenèse de la Commande Ventilatoire
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Neurogenèse de la Commande Ventilatoire Christian Straus EA 2397,Université ParisVI Pierre et Marie Curie, Paris, France Explorations Fonctionnelles Respiratoires Groupe Hospitalier Pitié-Salpêtrière Assistance Publique-Hôpitaux de Paris, Paris, France Laboratoire d’Investigation du Contrôle de la Respiration des Anoures 1 Le cycle ventilatoire Débit 0 0.5 L/S VT : volume courant TI : durée de l’inspiration TE : durée de l’expiration TTOT : durée du cycle ventilatoire = période de la ventilation =1/Fréquence ventilatoire VT/TTOT = V’E 2 Les structures ACTIVES = Les muscles Muscles Inspiratoires Muscles Expiratoires Sterno-cleido-mastoïdiens Scalènes Intercostaux Externes Parasternal Diaphragme Intercostaux Internes Abdo. Oblique Externe Abdo. Oblique Interne Abdo. Oblique Interne Abdo. Grand Droit 3 Les muscles des voies aériennes supérieures Muscles Dilatateurs des voies aériennes supérieures Les muscles dilatateurs évitent le collapsus inspiratoire des voies aériennes supérieures. Leur contraction doit donc être finement coordonnée avec celle des muscles inspiratoires thoraciques (diaphragme, Pression inspiratoire intercostaux, etc…) 4 Négative Organisation spatiotemporelle de la commande : électroneurogrammes Nerfs destinés aux voies aériennes supérieures t0 Nerfs destinés aux muscles thoraciques Phrénique 5 Organisation temporelle de la commande Chat Nerf phrénique (inspiration) Constricteur des cordes vocales (freinage expiratoire) Nerf destiné aux abdominaux (expiration) Homme activité inspiratoire centrale emg diaphragmatique volume courant VT temps Ti TE TTOT 6 Activité des Muscles Dilatateurs des Voies Aériennes Supérieures Organisation spatio-temporelle de la commande Activité Phrénique Temps Expiration Inspiration Phase PostInspiratoire 7 8 Neurones respiratoires du tronc cérébral Volts Neurone inspiratoire Potentiel de Membrane Décharge phrénique (inspiration) Potentiel de Membrane Décharge phrénique (inspiration) Neurone Expiratoire 9 Neurones respiratoires du tronc cérébral 10 Modèle de tronc cérébral isolé superfusé 11 Origine du rythme ventilatoire automatique 1ère Hypothèse : Inhibition synaptique réciproque Nécessite des ions Cl- 12 Origine du rythme ventilatoire automatique 2ème Hypothèse : Présence de neurones se dépolarisant automatiquement = neurones pace maker 13 Origine du rythme ventilatoire automatique Nerf phrénique (racine C4) Tronc cérébral isolé de rat nouveau-né Liquide céphalorachidien artificiel sans Cl14 Neurones pace-maker Tranches de tronc cérébral isolé de rat nouveau-né Neurones pace-maker dans le complexe pré-Bötzinger 15 Identification des neurones pré-Bötzinger Expriment des récepteurs pour : • Substance P (récepteur NK1) • Opioïdes (récepteur µ) Abolition de la ventilation Gray et al, 1999 16 Groupe respiratoire para-facial Un deuxième groupe de neurones pace-maker décharge avant le complexe pré-Bötzinger 17 Onimaru et Homma, 2003 Le groupe respiratoire para-facial gouverne l’Expiration Animal « entier » décérébré Activité inspiratoire (génio-glosse) Activité expiratoire (abdominal) Débit 18 Janczewski et Feldman, 2006 Le groupe respiratoire para-facial gouverne l’Expiration Section entre le groupe respiratoire para-facial (pFRG) et le complexe pré-Bötzinger Persistance de l’activité inspiratoire Disparition de l’activité expiratoire Débit VT 19 Janczewski et Feldman, 2006 L’expiration n’est pas abolie par les opioïdes Effet du Fentanyl chez le rat nouveau-né, in vivo Janczewski et al., 2002 20 Coordination du complexe pré-Bötzinger et du pFRG Tranche Groupe Respiratoire para-facial Feldman et al., 2003 21 22 23 Dutschmann et Paton , 24 2002 25 26 Chémorécepteurs Centraux : situés dans le tronc cérébral Sensibles à l’hypercapnie, c’est à dire à une augmentation de la PaCO2 A la surface ventrale du bulbe rachidien 27 28 29 Micro-Injections Acides Nattie, 2001 30 Régions chémosensibles du tronc cérébral du rat Identification par Micro-Injections Acides • Noyau du tractus solitaire • Noyau retro-trapèzoïde • Raphé bulbaire Identification de Neurones Chémosensibles • Bulbe rostro-ventro-latéral • Locus coeruleus 31 Localisation des structures Rythmogéniques (vert et bleu) et Chémossensibles (rouge) Feldman et al., 2003 32 33 Sensibilité à l’hypoxémie 34 Stimulation d’afférences nerveuses 35 Réflexe de Hering-Breuer • Correspond à une augmentation de la durée de l’expiration due à une augmentation de volume pulmonaire • Est du à l’étirement de récepteurs bronchiques à adaptation lente • Les afférences sont véhiculées par le nerf vague 36 Autres récepteurs pulmonaires • Récepteurs bronchiques à adaptation rapide • Récepteurs aux irritants • Fibres « C » bronchiques et pulmonaires • Afférences véhiculées par le nerf vague • Le nerf vague véhicule toutes les afférences d’origine bronchique ou pulmonaire • responsables de la toux et, souvent, d’une ventilation rapide et superficielle 37 Rôle du cortex cérébral Sommeil Eveil (Cortex) 38 Exploration de la Commande Ventilatoire Chez l’Homme 39 Chaîne de commande de la ventilation Commande Centrale de la Ventilation Racines Nerveuses Nerfs Moteurs Muscles Respiratoires Cage Thoracique Parenchyme Pulmonaire et Bronches 40 Etude du spirogramme 41 Etude du spirogramme 42 Test de réponse au CO2 43 Test de réponse au CO2 44 Pression d’occlusion à 100 ms 45 Pression d’occlusion à 100 ms (P0.1) La valeur de la pression 100 ms après le début de l’inspiration contre la valve occluse reflète l’intensité de l’activation de la commande ventilatoire 46 Facteurs influençant la pression d ’occlusion - P0.1 • Changement de volume télé-expiratoire • Activation des muscles expiratoires • Changements de longueur et de vélocité musculaire • Distorsion de la paroi thoracique • Forme de l’onde de pression • Constante de temps du système respiratoire • Déphasage pression-débit Tobin et coll. 1994 47 Pdi Int EMGdi Int ENGphr Contrôle Choc : 60 min Choc : 140 min Aubier et coll. 1981 48 FIN… 49
