poumons - CODEPESSM 17
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2015/2016 Cédric Audebert L’appareil respiratoire introduction Qu’est ce que la respiration ? - introduction * - rappel : composition de l’air - description de l’appareil respiratoire - expérience ballon dans la bouteille - fonctionnement les échanges gazeux C’est l’ensemble des mécanismes qui permettent la libération de l’énergie des nutriments par oxydation. Elle se déroule selon deux processus : - la ventilation ( poumons ) - la respiration ( cellulaire ) La respiration permet d’enrichir son sang en O² et d’évacuer son sang riche en CO² produite par l’organisme. La respiration est un phénomène automatique, présent même lorsque l'on est inconscient. le but de ce cours. Comprendre le mécanisme de la respiration et par conséquence les échanges gazeux afin de prévenir des Accidents de Désaturation et la Surpression Pulmonaire. La ventilation est le renouvellement de l'air contenu dans . les poumons par l'action des muscles respiratoires dont le principal est le diaphragme. La respiration cellulaire est une réaction chimique d'oxydoréduction qui fournit l'énergie nécessaire à la cellule pour fonctionner. Cédric Audebert L’appareil respiratoire - introduction - rappel : composition de l’air * - description de l’appareil respiratoire Rappel composition de l’air Oxygène………( O² 20.946%) O² 21% Azote ………..…(N² 78.84 %) N² 79% Gaz Carbonique………….( CO² 0.037 %) - expérience ballon dans la bouteille Traces…………. Néon, Krypton, Hélium, Xénon, Radon, Hydrogène - fonctionnement Nous dirons plus simplement que l'air est composé de les échanges gazeux CO² 0,037% O² 20% et N² 80% Cédric Audebert L’appareil respiratoire - introduction - rappel : composition de l’air - description de l’appareil respiratoire * - expérience ballon dans la bouteille - fonctionnement Les sinus (fronteaux, maxillaires, ethmoïdaux, sphénoïdaux), sont des cavités emplies d’air. En plongée ce sont essentiellement les sinus frontaux et maxillaire qui peuvent être soumis à des barotraumatismes, du fait de l’obstruction des minces canaux qui les relient aux fosses nasales. 1 Sinus frontaux 2 Sinus maxillaires a ir 3 Narines air les échanges gazeux 7 Pharynx ( gorge) 6 Epiglotte (clapet air/aliments, déglutition) 4 Trachée 5 Glotte (Orifice qui en cas (circulation de l’air) air d’entrée d’eau se referme. Pendant la remontée empêche à l’air de circulé, risque de SP) Cédric Audebert L’appareil respiratoire - introduction - rappel : composition de l’air - description de l’appareil respiratoire * - expérience ballon dans la bouteille - fonctionnement les échanges gazeux L’appareil ventilatoire les sinus participent aussi au réchauffement et à l’humidification de l’air L’air pénètre par les narines dans les fosses nasales ou là il se réchauffe. Il circule par le Pharynx puis passe dans la trachée par l’intermédiaire du Larynx. L’entrée du Larynx peut être ouverte, normalement ou fermée pour la déglutition par le jeu de l’épiglotte et de la glotte. La trachée se divise en deux bronches souches qui elles même se divisent en bronches puis en bronchioles terminées par les alvéoles pulmonaires. poumon droit poumon gauche Cédric Audebert la surface d’échange par les alvéoles est de 200m² ~ poumon droit (3 lobes) poumon gauche (2 lobes) La surpression pulmonaire est l'un des accidents les plus graves qui guettent le plongeur. Il est provoqué par une dilatation excessive des alvéoles pulmonaires au cours de la remontée vers la surface. Lorsque, en remontant, le plongeur bloque sa respiration, l'air contenu dans les poumons se dilate (Loi de Boyle-Mariotte). Comme les alvéoles ne sont pas très extensibles (moins de 10%), l'augmentation du volume de l'air entraîne une rupture des alvéoles pulmonaires. Cédric Audebert L’appareil respiratoire - introduction Poumon droit - rappel : composition de l’air - description de l’appareil respiratoire * - expérience ballon dans la bouteille les 2 feuillets sont séparé par du Surfactant Feuillet Viscérale (interne) Feuillet Pariétale (externe) Poumon gauche La surface d’échange par les alvéoles est de 200m² ~ Le Hile point de faiblesse, rupture possible en cas de SP cœur - fonctionnement les échanges gazeux Sac alvéolaires Puis Alvéoles Médiastin Cédric Audebert Artère Aorte transport du sang riche en CO² du cœur vers les poumons l ’aide des Artères Pulmonaires Petite circulation Petite circulation Veine Cave sup transport du sang riche en O² vers les tissus à l ’aide des Artères Veine Cave inf transport du sang riche en CO² vers le Cœur à l ’aide des Veines transport du sang riche en O² des poumons vers le cœur à l’aide des Veines Pulmonaires O², N², CO² Artère Aorte Grande Circulation Cédric Audebert L’appareil respiratoire Les alvéoles sont tapissées d’une fine pellicule de liquide surfactant. Sang riche en O² - introduction Sang riche en CO² Molécules de Surfactant Le surfactant est constitué essentiellement d'une variété de lipides (corps gras). - rappel : composition de l’air - description de l’appareil respiratoire * - expérience ballon dans la bouteille - fonctionnement les échanges gazeux Paroi alvéolaire Veinule Artériole Détail d’une alvéole Les alvéoles ont un rayon de 0,1 mm à 0,5 mm et une épaisseur de paroi d'environ 0,2 µm Alvéoles Echanges O²,N²,CO² Le rôle du surfactant est de dissoudre les gaz avant leur diffusion au travers des parois Capillaires sanguin N² Paroi alvéolaire Molécules de Surfactant Les alvéoles sont particulièrement sensibles aux infections, car elles constituent un environnement humide et chaud, propice à la prolifération des virus et des bactéries. Cédric Audebert L’appareil respiratoire - introduction - rappel : composition de l’air - description de l’appareil respiratoire * - expérience ballon dans la bouteille - fonctionnement les échanges gazeux Le surfactant est une substance constitué essentiellement d'une variété de lipides (corps gras). Il constitue un film très mince qui recouvre la totalité de la surface intérieur des alvéoles. Il est donc directement en contact avec l'air qui entre dans les poumons. Cette substance possède des capacités tensioactives c'est-à-dire qu'elle permet de diminuer les tensions qui s'exercent sur la paroi des alvéoles, empêchant l’affaissement de celles-ci. Le surfactant comporte environ 90 % de lipides et 10 % de protéines. Le surfactant se détruit au contact de l’eau Sans le surfactant on assisterait à un effondrement des alvéoles sur elles-mêmes qui se videraient de leur air, empêchant de ce fait les échanges gazeux (transfert de l'oxygène de l'intérieur de l'alvéole vers le sang et du gaz carbonique du sang vers l'intérieur de l'alvéole). Cédric Audebert L’appareil respiratoire - introduction - rappel : composition de l’air - description de l’appareil respiratoire - expérience ballon dans la bouteille * - fonctionnement phénomène mécanique de la ventilation . ( expérience ballon dans la bouteille ) dans une bouteille à fond mobile, nous plaçons un ballon de baudruche dont l’embout est relié à l’extérieur. Nous descendons le fond de la bouteille, ce qui créé une dépression à l’extérieur du ballon, de l’air est attiré à l’intérieur. Remplaçons la bouteille par la cage thoracique, le fond mobile par le diaphragme et le ballon par les poumons. les échanges gazeux c’est donc une augmentation du volume de la cage thoracique qui, créant une dépression attire l’air dans les poumons. Cédric Audebert Fonctionnement Les muscles intercostaux et le diaphragme modifient lors de leur contraction, la forme et le volume de la cage thoracique. air En plongée la respiration est active , il faut faire un effort pour expirer. air Attention aux détendeurs mal réglés ou de conception ancienne ! EXPIRATION INSPIRATION diminution du volume. l’air est expulsé par la pression intra-thoracique augmentation du volume. L’air est aspiré par la dépression intra-thoracique La variation du volume de cette enveloppe entraine une dépression intra-thoracique et, par voie de conséquence, pénétration de l’air atmosphérique dans les poumons au travers des voies aériennes supérieures. C’est l’inspiration phase active consommant de l’énergie. Lors du relâchement de ces muscles, l’air contenu dans les poumons est rejeté à l’extérieur. C’est l’expiration (Phase passive à l’air libre). Cédric Audebert L’appareil respiratoire - introduction Volumes respiratoires . - rappel : composition de l’air - description de l’appareil respiratoire - expérience ballon dans la bouteille - fonctionnement * les échanges gazeux Les mouvements d’inspiration et d’expiration s’enchaînent pour former un cycle dont la cadence est , au repos chez l’adulte de 12 à 15 litres / minute environ 20 M³ / jour. Les variations de volume engendrés au cours de ce cycle sont (en moyenne) - adulte : 15 à 20 respirations / min - enfant : 25 à 30 respirations / min bébé : 35 à 40 respirations / min Cédric Audebert SPIROGRAMME volume de réserve inspiratoire volume courant Après une inspiration calme, c’est le volume d’air respiré en supplément grâce à une inspiration forcée. Il est de 1,5 à 2,5 Litre VRI 2,5 L Au cours de la respiration calme, par un acte non volontaire déclenché par le système nerveux , un volume d’air de 0,5 Litre est aspiré et expiré à chaque mouvement . VC 0,5 L volume de réserve expiratoire volume h résiduel C’est le volume d ’air supplémentaire expiré après une expiration calme, grâce à une expiration forcée Après une expiration forcée, il reste encore dans les poumons, les bronches, la trachée artère et les fosses nasales une certaine quantité de gaz que l’on ne peut expirer. VRE 1,5 L capacité vitale 4,5L AU REPOS L’inspiration forcée est notamment pratiquée par les apnéistes qui ont besoin d’emmagasiner une grande quantité d’air. L’expiration forcée est notamment pratiquée avant, pendant et après un effort physique et dès les premiers symptômes de crampes et d ’essoufflement afin de chasser le CO² contenu dans l’air alvéolaire. VR 1 L c’est le volume résiduel. Capacité Totale 5,5L (valeur indicative et variable d’un individu à un autre) Cédric Audebert L’appareil respiratoire - introduction - rappel : composition de l’air - description de l’appareil respiratoire - expérience ballon dans la bouteille - fonctionnement * L’espace mort anatomique Le 5éme volume ! Représente le volume d’air qui ne participe pas aux échanges gazeux, car situé en dehors des alvéoles (nez, bouche, trachée, pharynx…). Il représente environ 150 ml chez l’adulte. cela signifie que sur une inspiration de 500 ml seulement 350 ml participent aux échanges alvéolaires. de plus ce sont les 150 ml de l’espace mort qui parviennent d’abord aux alvéoles avant d’être complété par de l’air frais. espace mort anatomique physiologique 150 ml les échanges gazeux Ce qui limite l’efficacité du renouvellement de l’air. L’espace mort anatomique est encore augmenté par l’équipement (volume du 2 éme étage du détendeur , tuba environ 100 ml) espace mort anatomique (équipement) 100 ml Cédric Audebert 1 2 3 7 6 4 5 Cédric Audebert Cédric Audebert Les échanges gazeux - introduction - rappel : composition de l’air - description de l’appareil respiratoire - expérience ballon dans la bouteille - fonctionnement les échanges gazeux* - L’échange alvéolaire - Les modes de transport - L’échange tissulaire Hématose: ensemble des échanges alvéolo-capillaires permettant l’apport d’oxygène au sang et l’élimination du gaz carbonique produit par les cellules Sang hématosé = sang riche en oxygène Cédric Audebert Sang L’échange alvéolaire PpO2 100mmhg PpCO2 40mmhg - introduction Inspiration O2 PpO2 104mmhg ++++ ALVEOLE ++++ - expérience ballon dans la bouteille - fonctionnement les échanges gazeux Expiration CO2 PpCO2 40mmhg Capillaire - description de l’appareil respiratoire EQUILIBRE OSMOSE N2 + + + + ++++ - rappel : composition de l’air Surfactant Maintien l’alvéole - L’échange alvéolaire* - Les modes de transport - L’échange tissulaire Liquide interstitiel Membrane De l’alvéole Sang PpO2 40mmhg PpCO2 46mmhg Membrane Du capillaire Ces échanges se font par un processus physique appelé: DIFFUSION C’est la différence de pression partielle des différents gaz qui permet ce phénomène Du plus concentré au moins concentré Dans le corps humain les pressions sont exprimées en millimètre de mercure (mmhg) 1,013 Bar = 760 mmhg Cédric Audebert Les modes de transport - introduction - rappel : composition de l’air - description de l’appareil respiratoire - expérience ballon dans la bouteille - fonctionnement Mode de transport de l’oxygène Dès sont arrivé en provenance des alvéoles l’oxygène commence par se dissoudre dans le plasma il peut demeurer ainsi (2%) ou bien se combiner à l’hémoglobine pour former de l’oxyhémoglobine (ce mode est utilisé à 98% par l’oxygène) Oxyhémoglobine Mode de transport de l’azote les échanges gazeux L’azote est dissous en totalité dans le plasma - L’échange alvéolaire - Les modes de transport* - L’échange tissulaire Mode de transport du gaz carbonique Mode de transport - La dissolution - La combinaison A 87% sous forme de bicarbonate (résultat d’une réaction du Co2 en présence l’eau contenue dans le sang) A 8% en se combinant à l’hémoglobine A 5% sous forme dissoute Cédric Audebert L’échange tissulaire - introduction N2 + + + + ++++ - rappel : composition de l’air - description de l’appareil respiratoire Sang - expérience ballon dans la bouteille CELLULE Sang ++++ - fonctionnement les échanges gazeux - L’échange alvéolaire - Les modes de transport - L’échange tissulaire * ++++ PpO2 95mmhg PpCO2 42mmhg La consommation d’oxygène conduit à une production de gaz carbonique (Co2) Cédric Audebert Les échanges gazeux - introduction - rappel : composition de l’air En plongée: - description de l’appareil respiratoire Les pressions partielles augmentent avec la profondeur - expérience ballon dans la bouteille Le N2 qui en surface est un gaz inerte, se stock dans l’organisme. - fonctionnement Voir les prochains cours sur les accidents… les échanges gazeux - L’échange alvéolaire - Les modes de transport - L’échange tissulaire BONNE SOIREE @ TOUS Pour toutes questions [email protected] Cédric Audebert Nom - Prénom 2013 / 2014 N4 Adresse Mail Tel : 06…. Samuel Latour Nom - Prénom 2013 / 2014 N4 Adresse Mail Tel : 06…. Samuel Latour
