ue 2.2 support dvd - diapos physiologie du systeme - E
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UE 2.2 SUPPORT DVD - DIAPOS PHYSIOLOGIE DU SYSTEME RESPIRATOIRE RAPPELS ANATOMIQUES Le système respiratoire comporte les poumons, la plèvre, les voies aériennes supérieures et inférieures, les muscles respiratoires. Les poumons sont dans la cage thoracique de part et d’autre du médiastin. Forme pyramidale avec un apex (sommet) une base inférieure qui repose sur le diaphragme, une face externe sur la cage thoracique. Les poumons sont divisés en 5 lobes - 3 à droite, lobe supérieur droit, lobe moyen, lobe inférieur - 2 à gauche : lobe supérieur et inférieur. Ces lobes sont eux-mêmes subdivisés en segments - 10 à droite o 3 dans le lobe supérieur droit o 2 dans le lobe moyen o 5 dans le lobe inférieur droit - 10 à gauche o 5 dans le lobe supérieur gauche o 5 dans le lobe supérieur droit Les lobules sont appendus à une bronchiole terminale Le lobule est l’unité fonctionnelle du poumon car il comporte des chapelets d’alvéoles qui participent aux échanges gazeux. Les lobules forment les segments qui forment les lobes qui forment les poumons. Lobules – segments – lobes – poumons Les poumons sont enveloppés dans la plèvre Deux feuillets : pariétale et viscérale Le feuillet viscéral couvre la surface externe des poumons Le feuillet pariétal est contre la cage thoracique Cavité pleurale : espace virtuel car à l’état physiologique que quelques ml de liquide pleural qui permet aux deux feuillets de coulisser lors des mouvements respiratoires : c’est la zone de glissement. Pression négative : pression intrapleurale négative par rapport à la pression atmosphérique, gradient de pression : les poumons sont poussés contre la cage thoracique. En cas de pathologie comme le pneumothorax : air entre les deux cavités. CM 02/12/10 UE 2.2 DVD MME OZIER Pleurésie : liquide entre les deux feuillets de la plèvre : infectieuse : pleurésie purulente. Le traitement est une ponction pleurale pour évacuer et analyser le liquide pleural. LES VOIES AERIENNES Voies aériennes supérieures Le pharynx Il comporte 3 régions anatomiques : le rhino ou nasopharynx, oropharynx, l’hypopharynx. Rhinopharynx : fosses nasales avec les cornets (excroissances osseuses), voile du palais. Oropharynx : cavité buccale, os ioide. Hypopharynx : carrefour aérodigestif car il se prolonge en avant par la trachée et en arrière par l’œsophage, épiglotte, Le larynx Os ioïde, cartilage thyroïde ou pomme d’Adam, cartilage cricoïde : face antérieure Epiglotte et cartilage cricoïde sur la face postérieure Les cordes vocales : invascularisées, organe de la phonation Voies aériennes inférieures Trachée jusqu’aux alvéoles La trachée : d’aspect cannelé sur la face antérieure : cartilage trachéotomiques Bronches souches droite et gauche : la bronche droite est plus courte et verticale que la bronche souche gauche Bronche souche droite : subdivisée en 3 bronches lobaires : SD, M ID Bronche souche gauche : subdivisée en 2 bronches lobaires deux à G Les bronches lobaires se subdivisent en 10 bronches segmentaires 3 sur le lobe supérieur droit, 2 sur le lobe moyen, 5 sur le lobe inférieur droit 5 sur le lobe supérieur gauche et 5 sur le lobe inférieur gauche Les bronches segmentaires se subdivisent en bronchioles Lobulaires Terminales Respiratoires Constitution d’une bronche Coupe transversale de l’intérieur vers l’extérieur Epithélium cilié à l’intérieur de la bronche Muqueuse, sous muqueuse, glandes séro-muqueuse, cartilage, muscle qui joue un rôle important dans l’asthme : hyperactivité bronchique, contraction excessive des bronches : réduction du calibre de la bronche. Bronchiole Epithélium cilié, muscle lisse mais plus de cartilage. Les bronchioles respiratoires se divisent en canaux alvéolaires auxquels sont appendus des chapelets d’alvéoles : l’ensemble est le sac alvéolaire CM 02/12/10 UE 2.2 DVD MME OZIER Les alvéoles Oxygénation du sang pauvre en O2 provenant du cœur droit. Petite circulation pulmonaire Débute au niveau du ventricule droit et véhicule du sang pauvre en O2 par l’artère pulmonaire vers les capillaires pulmonaires Les capillaires pulmonaires permettent un enrichissement du sang en O2 par les alvéoles Le sang riche en O2 passe par les veines pulmonaires pour aller vers le cœur gauche Le sang revient via les veines caves inférieures et supérieures. Paroi alvéolaire : couche unique de cellules Pneumocytes I Pneumocytes II (surfactant) : sécrétion du surfactant qui est une substance tensio-active maintenant les alvéoles ouvertes. Maladie chez les enfants prématurés qui manquent de surfactant. Macrophage alvéolaires La paroi alvéolaire est en contact avec la paroi capillaire : membrane alvéolo-capillaire (0,3-1,5 um) 200 à 300 Millions d’alvéoles SYNTHESE Zone de conduction S’étend de la trachée aux bronchioles Transport de l’air inspiré Espace mort anatomique car ne participe pas aux échanges gazeux (150ml environ) Zone respiratoire qui s’étend des bronchioles aux sacs alvéolaires Echanges gazeux LES MUSCLES RESPIRATOIRES 5 muscles SCM sterno cledo mastoidien Scalènes Intercostaux Diaphragme Abdominaux FONCTION RESPIRATOIRE DU POUMON VENTILATION PULMONAIRE Définition Processus mécanique par lequel l’air entre et sort du poumon Deux phases : inspiration et expiration Le but est de renouveler les gaz respiratoires présents dans les alvéoles pulmonaires La ventilation pulmonaire dépend Des changements de pression dans l’espace pleural Des muscles respiratoires CM 02/12/10 UE 2.2 DVD MME OZIER De la résistance des voies aériennes De l’élasticité des poumons. 3 pressions sont mises en jeu - Pression atmosphérique : pression régnant autour de l’organisme : 700 CM3. Si inférieure à PA pression négative - Pression intra-alvéolaire : monte et descend au cours du cycle respiratoire et s’égalise avec la PA au cours de l’inspiration et de l’expiration - Pression intra-pleurale : varie au cours du cycle respiratoire mais toujours inférieure à la pression intraalvéolaire. Gradient de pression qui pousse le poumon vers la cage thoracique. Si la pression intra-pleurale s’égalise avec la pression intra-alvéolaire : affaissement du poumon : pneumothorax. Variations des pressions Lors de l’inspiration la pression intra-alvéolaire et la pression intra-pleurale diminuent et sont négatives Entre inspiration et expiration : pression intra-alvéolaire = PA Lors de l’expiration : pression intra-alvéolaire augmente et supérieure à la PA La pression intra-pleurale augmente aussi mais toujours < PIA Variations de pression à l’origine de l’écoulement des gaz. Loi de BOYLE MARIOTTE : à T° constante la variation pression gaz inversement proportionnelle varation volume Le volume pulmonaire et cage thoracique vont augmenter et donc les pressions diminuent A l’expiration le volume cage thoracique et poumon diminuent et pressions augmentent. Inspiration Les muscles sollicités Muscles inspiratoires principaux Intercostaux externes Diaphragme Muscles inspiratoires accessoires SCM sterno cledo mastoidien Scalènes Inspiration calme : phénomène actif qui sollicite les muscles inspiratoires principaux Leur contraction augmente le volume de la cage thoracique et des poumons et donc diminution des pression qui favorise l’entrée d’air. Inspiration profonde : phénomène actif qui sollicite les muscles inspiratoires principaux et accessoires Le volume cage thoracique et poumon augmente et diminution des pressions qui favorise l’entrée d’air L’expiration Expiration calme : phénomène passif qui provoque le relâchement des muscles externes : favorise la descente des cotes et du sternum et remontée du diaphragment Diminution du volume de la cage thoracique et des poumon et augmentation des pressions qui favorise la sortie d’air Expiration profonde : phénomène actif avec contraction des abdominaux et intercostaux internes Diminution du volume de la cage thoracique et poumons et augmentation des pressions favorisant la sortie d’air. CM 02/12/10 UE 2.2 DVD MME OZIER RESISTANCE DES VOIES AERIENNES Résistance à l’écoulement des gaz. Débit : variation de volume en fonction du temps Relation entre variation de pression et débit. Augmentation des résistances : obstruction bronchique et écoulement des gaz plus difficile Compliance : Distensibilité élasticité de l’appareil thoraco-pulmonaire. Relation entre variation de volume et variation de pression. EXPLORATION Pléthysmographie corporelle totale : test de souffle. Enregistrement du spirogramme : enregistrement de différents volumes pulmonaires Volumes mobilisables : volume courant (VT), volume de réserve expiratoire, volume de réserve inspiratoire Volume courant : normal VT VRE : volume max expiratoire VRI : volume max inspiré Somme des trois volumes : capacité vitale Volumes non mobilisables Volumes résiduel VR : volume d’air restant en permanence dans les poumons Capacité résiduelle fonctionnelle VRF : somme du VRE et du VR Cv : VT+VRI+VRE CPT : somme de tous les volumes : capacité pulmonaire totale Le déroulement Le sujet inspire et expire normalement : VT Le sujet expire tout le volume : VRE Le sujet inspire à fond : VRI La ventilation – minute (L ou ml/mn) VM = VT X FR Multiplication de la fréquence respiratoire par le volume courant. La ventilation alvéolaire VA : VT Multiplication de la fréquence respiratoire par la différence entre le volume courant et l’espace mort. Effet de la FR et de l’amplitude respiratoire Normale : espace mort : 150ml, volume courant : 500ml, FR : 20 min, ventilation minute : 1000ml/mn et ventilation alvéolaire : 7000ml/mn Lente et profonde : espace mort 150ml, VC : 1000ml, FR : 10/mn, VM 10000ml :mn, VA : 8500 ml :mn Rapide et superficiel : EM 150 VC 250 FR 40/mn VM 10000ml/mn VA 4000 ml/mn Diminution de la ventilation alvéolaire importante Courbe débit volume : capacité vitale forcée : expiration profonde. Débit expiratoire de pointe : VEMS/CVF CM 02/12/10 UE 2.2 DVD MME OZIER A partir de ces données 3 grands syndromes fonctionnels - Obstructif - Restrictif - Mixte Syndrome obstructif : diminution des débits (VEMS/CV, DEMM 25-75) Infection de la courbe qui devient concave vers le haut. Distension pulmonaire : augmentation des volumes non mobilisables notamment résiduels Pathologies : asthme Restrictif : diminution harmonieuse des volumes : (CV CR CPT CRF) La courbe débit volume est plus petite qu’une courbe normale. Limitation de l’expansion thoraco-pulmonaire EXEMPLES DE PATHOLOGIES LA PLEURESIE BPCO : broncho pneumopathie obstructif Perte des cellules ciliées, augmentation de la taille des cellules caliciformes et de la muqueuse. Conduit à une réduction du calibre de la bronche : inflammation, sécrétion du mucus, contraction du muscle lisse,…. BPCO évoluée : emphysème : dilation voire destruction des alvéoles pulmonaires. Syndrome obstructif, augmentation des résistances et l’air passe moins bien dans les bronches, si association avec un emphysème : compliance, élasticité pulmonaire augmentée. L’ASTHME Hyperréactivité bronchique : le muscle lisse entourant les bronches se contracte dans certaines circonstances. Inflammation bronchique : contribue à augmenter l’épaisseur de la bronche. Remodelage bronchique : modifications anatomiques : desquamation de l’épithélium, augmentation de la taille du muscle lisse. Syndrome obstructif et augmentation des résistances et l’air passe moins bien dans les bronches. FIBROSE PULMONAIRE Syndrome restrictif et diminution de la compliance pulmonaire Touche le tissu conjonctif du poumon. Perte de l’élasticité pulmonaire et diminution de l’ampliation pulmonaire. ECHANGES GAZEUX Les échanges gazeux se font entre les alvéoles pulmonaires et la membrane alvéolo-capilllaire. But : oxygénation du sang et élimination du CO2. Plusieurs facteurs influent sur les échanges gazeux : Les propriétés des gaz : diffusion, gradient de diffusion et solubilité des gaz. Les caractéristiques structurales de la membrane alvéolo-capillaire Le couplage ventilation / perfusion CM 02/12/10 UE 2.2 DVD MME OZIER PROPRIETES DES GAZ L’air est un mélange de plusieurs gaz N2, O2, CO2, H2O Chaque gaz exerce sa propre pression : pression partielle azote : PN2, oxygène PO2,… Les gaz diffusent en fonction de leur gradient de pression partielle : du plus élevé vers le moins élevé. Loi des pressions partielles de DALTON Pression totale exercée par un mélange de gaz = somme des pressions exercées par chacun des gaz constituant ce mélange. Loi de HENRY Quand un mélange de gaz est en contact avec un liquide, chaque gaz se dissout dans le liquide en proportion de sa PA. Solubilité des gaz : CO2 : le plus soluble O2 : 20 fois moins soluble que CO2 N2 : 40 fois moins soluble que CO2 Gaz inspiré Pression différente en altitude La pression baisse de 10% tous les 1000m d’altitude. Ex à 3000 M : 563mg Pression alvéolaire Pourcentage en O2< O2 inspiré Pourcentage H20 > H2O inspiré Ces différences résultent des échanges gazeux : l’air s’humidifie dans les zones de conduction et donc le H 2O est augmenté dans le gaz alvéolaire. Au niveau du gaz inspiré pression O2 / 160mmHg Gaz alvéolaire : PO2 : 104mmHg Gradient de pression partielle entre alvéole et sang provenant du cœur droit O2 et CO2 : la pression partielle O2 est plus élevée dans l’alvéole que dans le cœur droit : la diffusion se fait selon le gradient de pression partielle CO2 entre alvéole et capillaire sanguin : diffusion du capillaire sanguin vers alvéole Ces gaz sont échangés en quantité équivalente. Gaz expiré : O2 : 120 mmHg L’équilibration entre les pressions se fait rapidement en moins d’1/4 de seconde. Plusieurs facteurs influent sur les échanges gazeux : Membrane alvéolo-capillaire de 0,3 à 1,5 um d’épaisseur mais elle augmente dans certaines pathologies et les échanges se font moins bien. Le couplage ventilation alvéolaire / perfusion capillaire Nécessité de synchronisation : quantité de gaz atteignant les alvéoles et écoulement sanguin dans les capillaires irriguant les alvéoles. CM 02/12/10 UE 2.2 DVD MME OZIER Diminution ventilation par rapport à la perfusion : diminution de la pression partielle O2 : constriction des artérioles pulmonaires irriguant les alvéoles : ce qui provoque la synchronisation. Augmentation de la ventilation alvéolaire Autorégulation avec dilation des artérioles pulmonaires irriguant les alvéoles : couplage de nouveau synchrone. Dans certaines pathologies ces mécanismes d’adaptation ne se font plus et altération des échanges gazeux. Gaz du sang (GDS) Ponction de l’artère radiale (bras) : valeurs des pressions partielles O2 et CO2. Mesure du transfert de monoxyde de carbone (TLCO). Deux processus : diffusion du monoxyde de carbone à travers la membrane alvéolaire : combinaison avec l’hémoglobine. Le sujet doit respirer un mélange gazeux composé de monoxyde de carbone et d’hélium. L’échantillon rejeté est analysé. Gaz étranger taux nul dans le sang, très bonne diffusion, combinaison réversible avec l’Hg. Cette mesure du TLCO Alvéolaire Volume pulmonaire Membrane alvéolo-capillaire : épaisseur et propriétés Capillaire : volume capillaire pulmonaire, quantité, vitesse de réaction vitesse de dissociation de l’HB Exemples pathologiques Emphysème pulmonaire Altération de la surface d’échanges : destruction des alvéoles. La surface d’échange étant diminuée les échanges gazeux ne sont pas optimaux OPA : altération de l’épaisseur de MB alvéo capillaire Altération du rapport ventilation / perfusion Si elles ne sont pas couplées Baisse de la VA : effet shunt : asthme, BPCO : réduction calibre bronchique VA normale et Perfusion capillaire en baisse : espace mort : embolie pulmonaire : migration d’un caillot sanguin vers une artère pulmonaire. Ces altérations sont à l’origine d’une hypoxémie : diminution de la pression partielle en O2 dans le sang. TRANSPORT DES GAZ Transport O2 Gaz très peu soluble dans le sang. L’ O2 se dissout dans le plasma à 2% et se lie à l’hb à 98% L’hb est une protéine du globule rouge de 4 chaines polypeptidiques et d’un atome de fer : fixation de la première molécule d’ O2 facilite la fixation des autres molécules O2 : saturation de l’hg en O2. Liaison facile et réversible car faible : l’ O2 peut se dissocier de l’g La désoxy hémoglobine : en s’associant à l’ O2 : oxy hémoglobine HbO2 et se dissocie pour fabriquer de la désoxy hg CM 02/12/10 UE 2.2 DVD MME OZIER Pressions partielle, T°, ph sanguin, concentration en 2,3 DPG dans les érythrocytes modulent la saturation O2 Hg Influence de la PO2 : non linéaire et sigmoïde : courbe de BARCROFT : mesure la saturation Hb en O2 104 mmHg : saturée à 98% Formation oxythémoglobine favorisée par : - Baisse du PCO2 - Baisse T° - Augmentation du PH - Baisse du 2 3 DPG - La courbe BARCROFT se déplace vers la gauche La dissociation oxythémoglobine : le contraire et la courbe est déplacée vers la droite. Association entre augmentation PCO2 et diminution effet bor. Mesure de la SaO2 Basée sur la différence d’absorption de la lumière en fonction de la saturation en O2 de l’hb Pas toujours fiable si le débit sanguin cutané diminue (état de choc). Exemples pathologiques Déficit en hémoglobine : anémie Moins d’O2 se lie à l’Hb et moins d’O2 transporté Lorsque la quantité O2 est normale et qu’il ne peut pas se fixer à l’hb. Intoxication au monoxyde de carbone : hbCO Intoxication au cyanure C’est l’hypoxie cellulaire Transport du CO2 Trois formes de transport 7à 10 % dissout dans le plasma 20 30% sous forme de carbhémoglobine HbCO2 60 70% ion bicarbonates (HCO3-) Combiné à l’hb : carbhémoglobine Liaison réversible Effet HALDANE La PO2 influe sur l’affinité des molécules CO2 pour l’hb Plus PO2 et saturation hb faible : transport CO2 Ions bicarbonates Se combine à H2O H2CO3 donne un ion hydrogène et un ion bicarbonate Formation d’acide carbonique Régulation du pH CM 02/12/10 UE 2.2 DVD MME OZIER La formation d’ions bicarbonates est réversible Equation de HENDERSON HASSELBACH : permet un équilibre acido-basique Régulation passive du pH Intervention de l’hémoglobine, protéines plasmatiques,… Régulation active du pH Intervention du poumon par la régulation de la PO2 et du rein par la réabsorption des ions bicarbonates Valeurs normales du pH : 7,38 à 7,42 HCO2 : 23-28 mM/l PCO2 : 35 45 mmHg Etat acido basique normal ou acidose ou alcalose En cas d’acidose ou alcalose déterminer la cause : respiratoire ou métabolique Respiratoire : PCO2 Métabolique concentration HCO3Compensation respiratoire ou métabolique Si le pH < 7,38 acidose Respiratoire : PCO2 > 45 mmHg La compensation métabolique : par augmentation de HCO3Métabolique HCO3-< 23Mm/l Compensation respiratoire en baissant la PCO2 PH> 7,42 alcalose Respiratoire : PCO2<35 mmHg Compensation métabolique rénale : élimination HCO3Métabolique : HCO3->28 mM/L Compensation respiratoire : augmentation pression partielle CO2 Perturbation ventilatoire : acidose et alcalose respiratoire : compensation métabolique par augmentation ou élimination HCO3Perturbation métabolique : acidose et alcalose métabolique : compensation respiratoire par baisse ou augmentation PCO2 Gaz du sang Donnent les pressions partielles, le ph sanguin. SYNTHESE Exploration Ventilation pulmonaire pléthysmographie Echanges gazeux CM 02/12/10 UE 2.2 DVD MME OZIER FONCTIONS NON RESPIRATOIRES DU POUMON Epuration, échanges thermiques, métabolique Fonction d’épuration : possible par le mucus et les mouvements ciliaires de l’épithélium cilié Les battements des cellules ciliées vont permettent l’épuration Mucoviscidose : altération de l’épithélium cilié Immunologie pulmonaire : facteurs humoraux igA, igE, immunité cellulaire par les macrophages, les lymphocytes, mastocytes,… Echanges thermiques 10% bilan thermiques Réchauffement et humidification des gaz inspirés Peur de récupération d’eau et de chaleur dans les gaz expirés Métabolique Production de surfacteur : protéines et phospholipides synthétisés par les pneumocytes de type Ii : production de surfactant qui fait défaut chez les prématurés. Protéase, antiprotéases : équilibre dans le maintien de la structure pulmonaire. Emphysème : tabagisme ou défaut entre balance protéases et antiprotéases TABLE DES MATIERES RAPPELS ANATOMIQUES............................................................................................................................................ 1 LES VOIES AERIENNES ............................................................................................................................................. 2 Voies aériennes supérieures................................................................................................................................ 2 Voies aériennes inférieures ................................................................................................................................. 2 Constitution d’une bronche ................................................................................................................................. 2 Bronchiole........................................................................................................................................................... 2 Les alvéoles ......................................................................................................................................................... 3 Petite circulation pulmonaire .............................................................................................................................. 3 SYNTHESE ............................................................................................................................................................... 3 LES MUSCLES RESPIRATOIRES.................................................................................................................................. 3 FONCTION RESPIRATOIRE DU POUMON .................................................................................................................... 3 VENTILATION PULMONAIRE .................................................................................................................................... 3 Définition ............................................................................................................................................................ 3 Variations des pressions ...................................................................................................................................... 4 Inspiration........................................................................................................................................................... 4 L’expiration ......................................................................................................................................................... 4 RESISTANCE DES VOIES AERIENNES ......................................................................................................................... 5 EXPLORATION ......................................................................................................................................................... 5 CM 02/12/10 UE 2.2 DVD MME OZIER EXEMPLES DE PATHOLOGIES ................................................................................................................................... 6 LA PLEURESIE ...................................................................................................................................................... 6 L’ASTHME ........................................................................................................................................................... 6 FIBROSE PULMONAIRE ........................................................................................................................................ 6 ECHANGES GAZEUX................................................................................................................................................. 6 PROPRIETES DES GAZ .............................................................................................................................................. 7 Exemples pathologiques...................................................................................................................................... 8 TRANSPORT DES GAZ .............................................................................................................................................. 8 Transport O2 ....................................................................................................................................................... 8 Exemples pathologiques...................................................................................................................................... 9 Transport du CO2 ................................................................................................................................................ 9 Gaz du sang ....................................................................................................................................................... 10 SYNTHESE ............................................................................................................................................................. 10 FONCTIONS NON RESPIRATOIRES DU POUMON ...................................................................................................... 11 CM 02/12/10 UE 2.2 DVD MME OZIER
