02/10/15 LEVERRIER Floriane L3 CR :Saidi Sonia Appareil

APPAREIL RESPIRATOIRE – Notions de mécanique ventilatoire
02/10/15
LEVERRIER Floriane L3
CR :Saidi Sonia
Appareil Respiratoire
Dr Stéphane Delliaux
14 pages
Notions de mécanique ventilatoire : Compliance, Résistance, Muscles ventilatoires, Ventilation alvéolaire
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Plan
Partie 1 : Compliance, résistance, travail ventilatoire
A. Compliance
I. Définition
II. Compliance pulmonaire
III.Compliance thoracique
B. Résistance
I. Définition
II. Notions de mécanique des fluides appliquées à la respiration
III.Résistance des voies aériennes
IV. Résistance tissulaire
C. Travail ventilatoire
Partie 2 : Action des muscles respiratoires
A. Généralités
B. Anatomie fonctionnelle
I. La paroi thoracique
II. Les muscles respiratoires
Partie 3 : La ventilation alvéolaire
A. Pression des gaz et vapeur d'eau
I. Pression atmosphérique
II. Pression partielle
III.Vapeur d'eau, réchauffement et humidification de l'air inspiré
B. La ventilation alvéolaire
I. Ventilation totale
II. Espace mort
III.Ventilation alvéolaire

APPAREIL RESPIRATOIRE – Notions de mécanique ventilatoire
Partie 1 : Compliance, résistance, travail ventilatoire
A. Compliance
I. Définition
En médecine, la compliance est la capacité à se laisser distendre (= distensiblité) : c'est l'aptitude d'une cavité
organique à changer de volume sous l'influence d'une variation de pression.
C = dV/dP
La compliance est l'inverse de l'élastance qui est une grandeur physique quantifiant l'élasticité, c'est à dire la
déformabilité réversible d'un corps. La compliance est un reflet indirect de l'élastance.
II. Compliance pulmonaire
On récupère un poumon d'animal que l'on place dans un bocal fermé dans
lequel on fait varier la pression (que l'on mesure).
Le poumon est lui placé en série avec un appareil qui permet de mesurer le
volume pulmonaire. En faisant varier la pression, on peut observer les
variations pulmonaires induites.
COURBE PRESSION-VOLUME
Volume = f(Pression autour du poumon)
Ces valeurs de volume sont différentes suivant si on est en situation
d'inflation/inspiration (courbe du bas) ou de déflation (courbe du haut).
Ceci constitue du principe d'hystérésis.
C = dV/dP = Pente de la courbe PV
On distingue 3 sections : 2 curvilinéaires (en pointillé) et une linéaire
La section linéaire peut être modélisée par une droite dont le coefficient
directeur (dV/dP) est la compliance.
Sur la phase inspiratoire/d’inflation et sur celle déflatoire, on peut modéliser
une courbe moyenne dont la compliance est la pente.
La compliance du poumon est d'ordinaire très importante, d'environ C = 200 mL/cm H2O pour P = -2 à -10cm
H2O.
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Les déterminants de l'élasticité pulmonaires :
–Principal : L'élasticité pulmonaire est principalement due à la nature élastique du tissu pulmonaire,
grâce notamment à l'élastine, au collagène et à leur agencement entre elles.
On peut comparer ça à un bas et un fil de nylon.
–Secondaires :
1. Tension superficielle alvéolaire
La tension superficielle (TS) est une force existant au niveau de toute interface entre 2 milieux différents.
La surface alvéolaire est une interface air/tissu qui développe donc une tension superficielle que l'on peut
mettre en évidence par l'expérience de Von Neergaard.
Cette courbe pression/volume a été réalisée dans deux conditions expérimentales différentes :
–Conditions spontanées : L'alvéole est remplie d'air et l'interface est respectée ;
–Conditions modifiées : Les alvéoles sont remplies de solution salée faisant disparaître la différence de
milieu de part et d'autre de l'interface et les courbes sont totalement différentes. En effet, la compliance
est beaucoup plus élevée et l'hystérésis beaucoup plus fermée.
Il existe donc une tension superficielle lorsque l'interface diminue la compliance pulmonaire.
La tension superficielle se fait ici en trois dimensions et les forces sont concentriques. L'arbre alvéolaire peut
donc être modélisé comme un ensemble sphérique (bulle de savon) où il existe cette interface liquide/gaz et des
variations spontanées de volume et de pression.
Plus le rayon est petit plus la pression est importante, induisant un gradient entre les petites et les grandes
alvéoles.
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2. Surfactant
Le surfactant limite la tension superficielle alvéolaire. C'est un agent tensio-actif puissant sécrété par les
pneumocytes II, composé à 90% de lipides (DipalmitoylPhosphatidylCholine saturée principalement).
Il diminue la tendance des alvéoles à se fermer.
Les avantages du surfactant sont :
–Le maintien d'une faible tension superficielle ;
–L'augmentation de la compliance et la diminution du travail nécessaire à l'expansion pulmonaire ;
–La stabilisation des alvéoles et le maintien des alvéoles au sec.
De plus, le surfactant maintient la forme sphérique des alvéoles. En effet, on retrouve la présence d'une
traction radiale dans les trois dimensions de l'espace de la paroi alvéolaire. Le surfactant diminue également la
pression hydrostatique de l'interstitium inter-alvéolaire, ce qui limite la transsudation.
En physiopathologie, le manque de surfactant entraîne une baisse de la compliance et une augmentation du
travail nécessaire à l'expansion pulmonaire. On observe des atélectasies (collapsus alvéolaire), oedèmes
pulmonaires par transsudation.
Exemple : Syndrome de détresse respiratoire du nouveau-né prématuré par déficit de surfactant.
Une diminution de la compliance peut être due à :
–Hyper-débit veineux pulmonaire : Il y a beaucoup de sang dans les poumons, rendant l'expansion
pulmonaire plus difficile ;
–Oedème pulmonaire ;
–Atélectasies (si l'alvéole est totalement collabée, il sera très difficile de la rouvrir, puisqu'il va falloir une
très grande pression),
–Fibrose.
La compliance peut être augmentée (mais cela n'améliore pas forcément les capacités respiratoires, cela signifie
juste que le poumon s'expand plus facilement) avec l'âge, puisque la quantité d'élastine et de collagène diminue.
Puisque les contraintes sont moindre, la compliance augmente.
De même, avec un emphysème on retrouve une destruction parenchymateuse ce qui augmente la compliance.
III. Compliance thoracique
a) La cage thoracique est élastique
On peut le mettre en évidence via un pneumothorax expérimental :
Du fait des capacités élastiques du poumon et du thorax, il existe une dépression dans la cavité virtuelle pleural.
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Si on dissocie les deux feuillets pleuraux, créant un pneumothorax, le poumon se rétracte sur son hile et la cage
thoracique augmente de volume. On peut conclure qu'il existe une force élastique de la cage thoracique qui a
tendance à se distendre.
b) Courbe pression-volume thoracique
On peut mesurer la compliance chez l'Homme in vivo, sur poumon in situ.
Le sujet respire dans un appareil à différents niveaux
de volume pulmonaire et on mesure les différentes
pressions générées.
Le volume pulmonaire peut s'exprimer en
pourcentage de la capacité vitale.
En soustrayant les courbes d'hémi-volume, on peut en
déduire une courbe pression-volume de la paroi
thoracique et déterminer sa compliance.
B. Résistance
I. Définition
En médecine, il s'agit d'une dérive des sciences fondamentales (mécanique newtonienne, puis des fluides
continus), jusqu'à la dynamique des fluides appliqués ici à l'appareil respiratoire.
La résistance des voies aériennes est la force qui s'oppose à l'écoulement de l'air dans l'arbre trachéo-
bronchique.
II. Notions de mécanique des fluides appliquées à la respiration
a) Principes d'écoulement des gaz dans un tube
Si un gaz s'écoule dans un tube, il existe une différence de pression aux deux extrémités du tube : Cette
différence de pression dépend de plusieurs paramètres dont le débit et le comportement mécanique du fluide.
On distingue le flux laminaire, transitionnel et turbulent qui ont des propriétés différentes.
Dans l'arbre bronchique :
–la trachée est le siège d'écoulement aérique de type turbulent,
– les bronches le siège d'écoulement aérique de type transitionnel
–et enfin les bronchioles terminales le siège d'écoulement aérique de type laminaire.
Un flux laminaire est associé à un écoulement
rapide qui offre peu de résistance aux parois du
tube, front de progression parabolique avec une
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