Fiche de révision : Anatomie et physiologie du système respiratoire

📋 Plan du Cours

1. Anatomie du système respiratoire
2. Voies aériennes supérieures et trachée
3. Bronches, alvéoles et échanges gazeux
4. Plèvre, médiastin et vascularisation
5. Mécanique ventilatoire et rapports V/Q
6. Surfactant et clairance muco-ciliaire
7. Lois des gaz et débits bronchiques
8. PEP et troubles ventilatoires

📖 1. Anatomie du système respiratoire

🔑 Notions clés & Définitions

• Cage thoracique : Enveloppe osseuse du thorax constituée de côtes, sternum, clavicule et colonne vertébrale, qui sert de point d’attache aux muscles respiratoires.
• Médiastin : Zone située entre les deux poumons qui contient notamment le cœur, la trachée, l’œsophage, des bronches et de gros vaisseaux.
• CRF Capacité résiduelle fonctionnelle : Volume de repos présent en fin d’expiration, qui empêche les alvéoles de se refermer complètement.
• Surfaces d’échanges alvéolaires : Grande surface offerte par les alvéoles pour permettre les échanges gazeux au niveau capillaire.

📝 Points essentiels

• La cage thoracique comporte 12 paires de côtes, le sternum et la colonne vertébrale, avec la clavicule.
• Les poumons sont séparés par le médiastin et posés sur la coupole diaphragmatique.
• Le poumon droit et le poumon gauche diffèrent à cause de la place occupée par le cœur.
• Le poumon ne se vide pas entièrement : la CRF maintient les alvéoles ouvertes.

📖 2. Voies aériennes supérieures et trachée

🔑 Notions clés & Définitions

• Voies aériennes supérieures : Trajet aéro-digestif regroupant cavité nasale, cavité buccale et pharynx, qui conditionne l’air avant la trachée.
• Cavité nasale : Portion des VAS impliquée notamment dans l’olfaction et surtout dans l’humidification, le réchauffement et l’épuration de l’air.
• Carrefour aéro-digestif : Zone du pharynx où l’air et les aliments se partagent avant de poursuivre leur voie respective.
• Trachée : Conduit fibro-cartilagineux reliant le larynx à la carène, puis se bifurquant en deux bronches principales.

📝 Points essentiels

• L’air passe par le nez pour s’épurer, puis traverse le pharynx avant la trachée.
• Le carrefour aéro-digestif comporte nasopharynx, oropharynx et laryngo-pharynx.
• La trachée mesure environ 10 à 12 cm de longueur pour 1,5 à 2 cm de diamètre.
• La trachée se termine au hile pulmonaire par une bifurcation en deux bronches principales de l’ordre de 17 mm.
• Certaines situations pathologiques peuvent rendre la trachée moins “ouverte” via une constriction au niveau du larynx.

📖 3. Bronches, alvéoles et échanges gazeux

🔑 Notions clés & Définitions

• Arbre bronchique : Réseau de conduits issu des bronches principales, se divisant en structures de plus en plus petites jusqu’aux alvéoles.
• Alvéole : Unité périphérique du poumon tapissée de surfactant et entourée d’un réseau capillaire dense, siège des échanges gazeux.
• Barrière alvéolo-capillaire : Interface entre alvéoles et capillaires dont l’épaisseur et la surface conditionnent l’intensité de la diffusion.
• Pores interalvéolaires : Communications entre alvéoles qui participent à la mise en relation des volumes alvéolaires.

📝 Points essentiels

• Le poumon droit a une bronche plutôt verticale, et le poumon gauche une bronche plutôt horizontale.
• Les bronches deviennent de plus en plus petites en s’enfonçant dans le poumon, jusqu’aux alvéoles.
• Le nombre d’alvéoles est d’environ 150 à 300 millions et la surface d’échanges est d’environ 140 m².
• Le diamètre alvéolaire est d’environ 100 à 300 µm et les pores interalvéolaires assurent des communications entre alvéoles.
• Une épaisseur accrue de la barrière alvéolo-capillaire réduit les échanges et favorise l’hypoxie.

📖 4. Plèvre, médiastin et vascularisation

🔑 Notions clés & Définitions

• Plèvre pariétale : Feuillet pleural collé à la paroi thoracique, impliqué dans la dynamique des pressions interpleurales.
• Plèvre viscérale : Feuillet pleural collé au poumon et s’insérant dans les scissures, participant à la transmission des mouvements.
• Cavité pleurale : Espace entre plèvre pariétale et plèvre viscérale contenant le liquide pleural et une pression légère dépression.
• Vascularisation fonctionnelle : Réseau artère et veines pulmonaires dédié aux échanges O2-CO2 au niveau alvéolaire.

📝 Points essentiels

• La plèvre se compose de plèvre pariétale et viscérale, avec un liquide pleural entre les deux.
• Le liquide pleural lubrifie et permet le glissement des feuillets, en gardant thorax et poumon solidaires.
• En position de repos, la pression dans l’espace interpleural est en légère dépression et conditionne l’expansion.
• La vascularisation fonctionnelle réalise les échanges O2-CO2 par l’artère et les veines pulmonaires.
• La vascularisation trophique nourrit le poumon via l’artère et les veines bronchiques.

📖 5. Mécanique ventilatoire et rapports V/Q

🔑 Notions clés & Définitions

• Echangeur pulmonaire : Composants du système où s’effectuent les échanges gazeux grâce aux voies aériennes, aux alvéoles et à la circulation sanguine.
• Pompe respiratoire : Mécanisme mobilisant l’air par l’action neuromusculaire et les mouvements thoraco-pulmonaires, impliqué en kinésithérapie.
• V/Q : Rapport entre ventilation et perfusion qui n’est pas homogène dans le poumon et module l’efficacité des échanges.
• CRF : Volume présent en fin d’expiration qui constitue le point de départ mécanique de la ventilation.

📝 Points essentiels

• En kinésithérapie, la “pompe respiratoire” est l’élément mobilisateur de l’air alors que l’échangeur pulmonaire n’est pas directement travaillé.
• Le thorax tend à s’ouvrir alors que le poumon tend à se rétracter, et la plèvre maintient leur couplage.
• En inspiration spontanée, la pression pleurale devient négative, et en réanimation ventilée la mécanique est en pression positive.
• Le V/Q normal est autour de 0,8, avec V/Q plus élevé au sommet qu’à la base.
• En décubitus latéral, la ventilation lente cible le recrutement des régions supralatérales grâce à la dynamique inspiratoire.

📖 6. Surfactant et clairance muco-ciliaire

🔑 Notions clés & Définitions

• Surfactant : Film tapissant les alvéoles qui diminue la tension superficielle pour empêcher leur fermeture complète.
• Tension superficielle : Force de cohésion au niveau des alvéoles qui tend à favoriser leur rétraction et donc leur fermeture.
• Clairance muco-ciliaire : Mécanisme d’auto-nettoyage des bronches grâce au battement ciliaire et au déplacement du mucus chargé de particules.
• Mucus bronchique : Sécrétion qui emprisonne les aérocontaminants et doit être évacuée par le système muco-ciliaire.

📝 Points essentiels

• Sans surfactant, les petites alvéoles se videraient dans les grandes, entraînant atélectasie et hypoxie.
• Le surfactant diminue la tension superficielle et contribue à maintenir la compliance et les alvéoles ouvertes.
• Les alvéoles n’ont pas de cils : la CMC est localisée dans les voies aériennes, surtout les bronches.
• En cas de BPCO, la production de mucus augmente et alourdit le mucus, freinant le battement ciliaire.
• La clairance peut éliminer des bactéries en environ 6 heures à 1 mm/min si elle reste efficace.

📖 7. Lois des gaz et débits bronchiques

🔑 Notions clés & Définitions

• Loi de Dalton : En un même volume, la pression totale correspond à la somme des pressions partielles des gaz présents.
• Loi de Henry : À température constante, la quantité de gaz dissous dépend de la pression partielle du gaz qui s’exerce.
• Loi de Fick : La diffusion dépend de la différence de pression, de la surface d’échange et de l’épaisseur de la barrière alvéolo-capillaire.
• Loi de Poiseuille : Le débit dépend de la différence de pression et de la résistance, qui augmente quand le diamètre diminue.

📝 Points essentiels

• Dans l’alvéole, la pression totale s’écrit comme somme des pressions partielles, et elle est égale à la pression atmosphérique autour de 760 mmHg.
• En oxygénothérapie, l’augmentation de la PO2 se fait avec un phénomène de dénitrrogénation au détriment du N2.
• La diffusion diminue si la barrière alvéolo-capillaire s’épaissit, si la surface diminue, ou si le gradient de pression baisse.
• Le débit augmente quand ΔP augmente et diminue quand la résistance augmente, notamment avec un diamètre plus petit.
• En kinésithérapie, inspiration lente et recrutement augmentent surface et temps d’échange pour améliorer l’oxygénation.

📖 8. PEP et troubles ventilatoires

🔑 Notions clés & Définitions

• PEP : Pression expiratoire positive appliquée pour éviter la fermeture des voies aériennes pendant l’expiration.
• Trouble restrictif : Trouble lié à un problème de pompe respiratoire ou de “contenance”, réduisant les volumes disponibles pour ventiler.
• Trouble obstructif : Trouble lié à une limitation du débit due à une obstruction des voies aériennes et à l’impact sur les échanges.
• Hypoxie : Situation où l’apport en O2 est insuffisant entraînant une PaO2 inférieure à la valeur seuil indiquée.

📝 Points essentiels

• Quand les voies aériennes se collabent à l’expiration, l’air reste piégé, la ventilation baisse et l’oxygénation chute.
• La PEP garde les bronches ouvertes et augmente le temps expiratoire, ce qui favorise de meilleurs échanges.
• Trouble restrictif : le poumon peut être sain mais la capacité de la cage/du contenant à se mobiliser est réduite.
• Trouble obstructif : la limitation du débit vient notamment d’excès de sécrétions, inflammation, bronchospasme ou atteinte de la CMC.
• Hypercapnie si PaCO2 > 45 mmHg avec risque de somnolence, désorientation et parfois coma, et hypoxie si PaO2 < 80 mmHg.

📊 Tableaux de synthèse

Restrictif vs obstructif

⚠️ Pièges & confusions fréquents

1. Confondre V/Q plus élevé au sommet avec une ventilation uniforme : le rapport n’est pas homogène dans tout le poumon.
2. Croire que la clairance muco-ciliaire agit dans les alvéoles : les cils sont dans les voies aériennes, pas dans les alvéoles.
3. Mélanger compliance et élastance : compliance = ouverture à l’inspiration, élastance = retour à la position de repos à l’expiration.
4. Oublier que la CRF existe : un poumon “vide” nécessiterait des pressions trop importantes pour recruter les alvéoles.
5. Dire que l’échangeur pulmonaire est l’objectif d’action en kiné : en kinésithérapie, c’est surtout la pompe respiratoire qui est mobilisée.
6. Prendre l’hypercapnie pour une simple “baisse d’oxygène” : l’hypercapnie est liée à l’augmentation de PaCO2 et donne des signes neuro-moteurs.

✅ Checklist Examen

1. Citer les éléments constitutifs de la cage thoracique et son rôle de point d’attache musculaire.
2. Décrire la place des poumons dans la cage thoracique et la différence droite/gauche liée au cœur.
3. Nommer le rôle du médiastin et les structures majeures qu’il contient.
4. Expliquer les fonctions principales de la cavité nasale sur l’air inspiré.
5. Donner les ordres de grandeur de la longueur et du diamètre de la trachée et sa bifurcation en bronches principales.
6. Décrire l’arbre bronchique et ce qui caractérise la diminution progressive de calibre jusqu’aux alvéoles.
7. Indiquer les chiffres clés sur les alvéoles et la surface d’échanges, et relier la barrière alvéolo-capillaire aux échanges gazeux.
8. Expliquer le rôle mécanique du liquide pleural et de la pression interpleurale, et la conséquence du pneumothorax.
9. Distinguer échangeur pulmonaire et pompe respiratoire et associer la “action kiné” à la bonne catégorie.
10. Expliquer le couplage thorax-poumon (forces opposées) et ce qui caractérise l’inspiration vs l’expiration.
11. Donner le normal de V/Q et son caractère non homogène du sommet vers la base.
12. Relier surfactant, tension superficielle et atélectasie en absence de surfactant.
13. Décrire la clairance muco-ciliaire : acteurs, localisation (bronches) et rôle du mucus.
14. Rattacher les lois (Dalton, Henry, Fick, Poiseuille) aux mécanismes attendus en kinésithérapie.