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2016-2017 Physiologie de la respiration
La régulation de la respiration
– UE: VII
Semaine : n°26 (du 03/04/17 au 07/04/17)
Date : 04/04/2017 Heure : de 11h30 à 12h30
Binôme : n°39
Remarques du professeur (Diapos disponibles,
Exercices sur le campus, Conseils, parties importantes à
retenir, etc.)
I)Introduction..............................................................................................................................................2
II)Centres respiratoires du contrôle automatique...................................................................................3
III)Chémorécepteurs périphériques..........................................................................................................5
IV)Chémorécepteurs centraux..................................................................................................................6
V)Modulation de la ventilation..................................................................................................................8
A)Mécanorécepteurs (récepteurs d'irritation et d'étirement) à adaptation rapide:.............................8
B)Mécanorécepteurs (récepteurs d'étirement) ) adaptation lente:.......................................................8
C)Récepteurs des fibres C = Récepteurs J = Récepteurs Juxta-capillaires:.........................................8
VI)Contrôle par le système nerveux central :..........................................................................................9
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I) Introduction
La respiration est régulée:
–de façon automatique/inconsciente : ce sont des cycles respiratoire (chez un sujet normal c'est environ
12cycles/min) qui est modifié par le sommeil, la parole, la déglutition . C'est une activité automatique
rythmique.
Ex: quand on parle on est en expiration/quand on dégluti on est en arrêt respiratoire
–de façon volontaire:
Ex: Apnée possible pendant un certain temps mais revient à une activité automatique/accélération volontaire de sa
respiration
L'objectif de cette régulation est d'ajuster le rythme des contractions des muscles respiratoires (essentiellement
diaphragme) aux besoins métabolique en:
–O2
–CO2
On essaye de garder le pH, PO2, PCO2 les plus stables possibles. Pour cela on apporte une quantité normale d'O2
aux cellules et on élimine la quantité normal de CO2 des cellules.
Ventilation = Volume courant x Fréquence respiratoire
= Volume qu'on respire lors d'un mouvement respiratoire
On peut faire varier la ventilation en modifiant le volume courant (ex: en inspirant plus fort) ou bien en
modifiant la fréquence respiratoire (ex: en respirant plus vite), c'est la modulation.
→ Ces deux paramètres sont régulés pour obtenir la dépense d'énergie la plus faible.
Cette régulation permanente est centralisée par des centres de régulations neurologiques situés dans le tronc
cérébral.
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Les centres de régulations reçoivent des informations de récepteurs périphériques qui traitent ces informations
puis envoient des influx nerveux aux muscles de la respiration pour modifier l'activité respiratoire et adapter les
effecteurs. (essentiellement par les nerfs phrénique reliée au diaphragme)
Ces centres de la régulation sont reliés au cortex pour le contrôle volontaire.
(Il existe un centre de l'inspiration et un centre de l'expiration mais cela est encore très flou)
Il existe une activité automatique avec une alternance inspiratoire-expiratoire = une « horloge qui fait que l'on
inspire et expire ». On a des centres spécifiques contenant les neurones responsables de la génération du rythme.
Ces centres de la régulation vont émettre des motoneurones vers des effecteurs à des endroits précis.
Chacun des muscles respiratoires est actif à différents temps des cycles respiratoires (muscle inspiratoire et
expiratoire). Le muscle principal est le diaphragme qui est inspiratoire.
Eupnée : c'est le système respiratoire normal avec un cycle respiratoire ( inspiratoire-expiratoire) : repos, phase de
sommeil, mouvements oculaires non rapides, exercices modérés
•A l'inspiration : stimulus neurologique essentiellement vers le diaphragme et d'autres petits muscles
inspiratoires accessoires (mis en jeu lors d'un exercice physique). On a un influx dans les motoneurones
vers le diaphragme et certains muscles intercostaux, très régulier.
•A l'expiration : aucun stimulus neurologique, le diaphragme revient passivement au repos, on ne dépense
pas d’énergie à l'expiration. Par contre, lors de l'expiration forcée il y a des influx nerveux vers les muscles
de l'expiratoire. Arrêt des influx => retour passif à la position initiale grâce à l'élasticité de l'ensemble de la
cage thoracique.
Dyspnée : c'est un système respiratoire pathologique
Apnée : il s'agit d'un arrêt de la respiration si on ne stimule pas les centres de la régulations de la respiration.
Les informations reçues par les centres de la régulation viennent des chémorécepteurs qui mesurent en
permanence le contenu en O2 et en CO2 du sang. Ils informent les centres de la régulation du besoin en O2 et en
CO2. En réponse a cela les centres de la régulation envoient des moto-neurones vers les muscles de la respiration.
II) Centres respiratoires du contrôle automatique
Tous les centres de la respiration automatique sont situés dans le tronc cérébral (TC) entre le cerveau et la
moelle épinière qui débute au niveau de la première vertèbre cervical (plus précisément dans le bulbe)
On a trouvé cette localisation grâce à l'utilisation d'animaux : sections à différents niveaux et on regardait ce qu'il
se passait pour la respiration:
–si on coupe en dessous du bulbe (entre le bulbe et la moelle épinière) : on coupe les moto-neurones qui
vont vers les nerfs phréniques qui eux-mêmes vont partir des centres de la respiration et parcourir la
moelle. On a donc plus de jonction entre les centres respiratoires et les nerfs phréniques → la respiration
s’arrête : apnée
–si on coupe au dessus du bulbe, donc au dessus du centre de la respiration, pas de rupture des moto-
neurones qui partent du bulbe → respiration continue
Par ce système de section, on montre que ces centres de la respiration se trouvent essentiellement dans le bulbe
rachidien.
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Désormais on a des moyens plus sophistiqués, avec des aiguilles microscopiques, il est possible de stimuler les
neurones un peu partout dans le bulbe et de regarder ce qui se passe au niveau de la ventilation. On va pouvoir
ainsi déterminer la localisation des centres de régulations sans avoir à couper.
Ce centre de la régulation génère un rythme respiratoire de base. On a d'autres centres de la régulation situés plus
haut dans le tronc cérébral qui module l'activité des centres bulbaire mais ils sont encore très mal connus.
Qu'est ce qu'un centre neurologique? C'est un ensemble de neurones qui ont tous le même rôle et sont situés
dans la même localisation.
Les neurones intègrent les informations sensitives revenant des chémorécepteurs et véhiculées par les nerf
vague et glosso-pharyngien .
Au dessus du bulbe on a d'autres centres neurologiques qui modifient le volume de la ventilation (ils affinent ce
rythme).
Dans les centres bulbaires il y a deux groupes:
–groupe respiratoire dorsal qui est plutôt inspiratoire, rythmique et spontanée. Il est modulé par des influx
extérieurs (influx nerfs vagues, grosso-pharyngiens à partir de chémorécepteurs) ; il est postérieur au
bulbe.
–groupe respiratoire ventral qui est inspiratoire et expiratoire. Des neurones s'inhibent les uns les autres :
les neurones inspiratoires inhibent les neurones expiratoires et inversement. Il est antérieur au bulbe.
Contiennent des motoneurones pour les muscles du pharynx et du larynx
De ces neurones partent des neurones qui donneront les nerfs phréniques et sortent en C3-C4.
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D’ou vient l’activité rythmique ?
2 hypothèses :
◦Certains neurones pacemaker (démontrés sur des coupes de tissu nerveux) (comme les cellules
pacemaker cardiaques)
◦circuits neurones générant des variations dans l’activité neuronale
III) Chémorécepteurs périphériques
Ces récepteurs sont essentiellement sensibles a la PO2 (à un degré moindre à l'hypercapnie et à la diminution
du pH).
Ils sont situés au niveau des corpuscules aortiques (en haut de la crosse aortique) et des corpuscules
carotidiens (au niveau de la bifurcation des carotides communes)
Glomus très sensibles à l'oxygène du sang.
Corpuscules :
◦Diamètre : 5 mm, poids ≈ 2mg
◦Débit sanguin très élevé : 20 mL/g/min peu de différence entre PO2 artérielle et veineuse➔
◦Cellules type I sensibles à PO2 (pression d’O2 dissous) pas d’augmentation d’activité en cas ➔
d’intoxication au CO ou anémie
Un corpuscule est composé de (Ne concerne pas l'O2 lié a l’Hémoglobine):
◦Capillaires : les corpuscules sont extrêmement vascularisés (ramenés à la taille ce sont les structures
les plus vascularisées de l’organisme): il faut qu'il y ait assez d'O2 pour que les cellules des alentours
puissent se nourrir d'O2 mais que sa ne change (ou presque) pas la PO2
◦Cellules réceptrices a l'O2 : sensibles à la PO2 c'est à dire la pression de l'O2 dissout +++ (ce n'est
pas la quantité d'O2 liée a l’Hémoglobine)
◦Neurones et axones : qui relayent l'information des récepteurs, ils forment un nerf glosso-pharyngien
et nerf vague. Ils aboutissent au bulbe pour informer la quantité en O2.
Ces corpuscules, lorsqu'il manque d'O2, émettent des influx nerveux qui entraînent des modulations de l'activité
des centres de régulations.
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