Fiche de révision : Appareil respiratoire et échanges gazeux

📋 Plan du Cours

1. Organisation des voies respiratoires
2. Anatomie des poumons et de la plèvre
3. Trachée et arbre bronchique
4. Pédicules, hiles et lobule pulmonaire
5. Histologie alvéolaire
6. Ventilation et mécanique respiratoire
7. Membrane et échanges gazeux
8. Transport des gaz et gazométrie
9. Asthme et obstruction réversible
10. BPCO et obstruction permanente
11. Ventilation et oxygénation

📖 1. Organisation des voies respiratoires

📝 Points essentiels

• L’appareil respiratoire comprend : le nez et la bouche, le pharynx, le larynx, l’arbre bronchique (trachée, bronches et bronchioles), les poumons

• La partie supérieure de l’appareil respiratoire, du nez à la trachée, réchauffe, humidifie et débarrasse l’air de ses impuretés.

📖 2. Anatomie des poumons et de la plèvre

🔑 Notions clés & Définitions

• Plèvre : Séreuse qui tapisse le poumon et comprend un feuillet viscéral et un feuillet pariétal.

★ À maîtriser

• La base des poumons repose sur les deux coupoles diaphragmatiques, droite et gauche, et le diaphragme est le principal muscle respiratoire.

• Le poumon droit comporte trois lobes — supérieur, moyen et inférieur — séparés par deux scissures, tandis que le poumon gauche comporte deux lobes — supérieur et inférieur — séparés par la scissure oblique.

• La pression intrapleurale est négative et maintient le poumon dilaté et appliqué contre la cage thoracique.

Compléments

• Les poumons sont situés dans le thorax, en arrière du cœur, et leur sommet dépasse le bord supérieur de la clavicule.

• Le poumon gauche laisse place à la masse cardiaque.

• La cavité pleurale, entre les deux feuillets de la plèvre, contient physiologiquement un très faible volume de liquide pleural.

📌 Un pneumothorax est un épanchement gazeux intrapleural, tandis qu’une pleurésie correspond à un épanchement liquidien intrapleural.

💡 Astuce mémo

À droite, trois lobes ; à gauche, deux pour laisser place au cœur.

📖 3. Trachée et arbre bronchique

★ À maîtriser

• De l’intérieur vers l’extérieur, la trachée comprend : la muqueuse et le muscle trachéal, les cartilages en fer à cheval ouverts vers l’arrière, la tunique fibreuse avec la membraneuse trachéale en arrière

📌 La bronche souche droite est plus verticale que la bronche souche gauche, ce qui rend les pneumopathies d’inhalation beaucoup plus fréquentes à droite.

• 🔄 L’arbre bronchique se ramifie dans l’ordre suivant :
  1. bronches souches
  2. bronches lobaires
  3. bronches segmentaires
  4. bronches sous-segmentaires
  5. bronchioles
  6. bronchioles terminales
  7. alvéoles

Compléments

• La trachée se bifurque à la carène en bronche souche droite et bronche souche gauche, lesquelles forment un angle de 90° entre elles.

💡 Astuce mémo

Trachée → bronches souches → lobaires → segmentaires → bronchioles → alvéoles.

📖 4. Pédicules, hiles et lobule pulmonaire

🔑 Notions clés & Définitions

• Hile pulmonaire : Réunion des bronches, de la vascularisation et de l’innervation du poumon, située sur sa partie interne où se trouvent les zones de réflexion de la plèvre.
• Lobule pulmonaire : Unité fonctionnelle du poumon, de forme triangulaire et centrée par une bronchiole terminale.

★ À maîtriser

📌 Les veines pulmonaires ramènent le sang oxygéné vers l’oreillette gauche et croisent les artères pulmonaires à 90° ; les artères suivent les bronches, tandis que les veines suivent les cloisons conjonctives.

Compléments

• Le tronc de l’artère pulmonaire, qui transporte du sang désoxygéné et provient du ventricule droit, se divise en artères pulmonaires droite et gauche.

• La division des artères pulmonaires et de leurs branches est symétrique et suit la division des bronches.

• Le sac alvéolaire du lobule est formé d’environ 200 alvéoles.

• Dans le lobule, l’artériole pulmonaire arrive parallèlement à la bronchiole terminale et ses terminaisons deviennent des capillaires au niveau des sacs alvéolaires, tandis que les veines reviennent vers le cœur par la périphérie du lobule dans les cloisons conjonctives.

• 🔄 Le trajet habituel du caillot est :

  1. une veine des membres inférieurs
  2. la veine cave inférieure
  3. le cœur droit
  4. une artère pulmonaire

💡 Astuce mémo

Artères avec les bronches, veines dans les cloisons.

📖 5. Histologie alvéolaire

★ À maîtriser

📌 Les pneumocytes de type I couvrent 95 % de la surface alvéolaire, possèdent de fins prolongements cytoplasmiques et ont une faible activité métabolique, tandis que les pneumocytes de type II couvrent 5 % de la surface, sont cubiques à arrondis, fortement actifs sur le plan métabolique et précurseurs des pneumocytes de type I.

Compléments

• Des macrophages sont également présents au niveau des alvéoles.

📖 6. Ventilation et mécanique respiratoire

★ À maîtriser

• Au repos, la fréquence respiratoire normale d’un adulte est de 12 à 20 cycles par minute.

📌 La ventilation pulmonaire alterne inspiration, durant laquelle l’air entre et les parois thoraciques se dilatent, et expiration, durant laquelle l’air sort et les parois thoraciques s’affaissent.

• Les muscles intervenant dans la ventilation sont :

  • le diaphragme
  • les muscles intercostaux
  • les muscles scalènes
  • les muscles sternocléidomastoïdiens

• L’inspiration est active : la contraction du diaphragme l’abaisse et augmente la hauteur thoracique, tandis que la contraction des intercostaux dilate la cage thoracique et augmente son diamètre.

• L’expiration au repos est passive : le relâchement des muscles respiratoires réduit le volume thoracique, augmente la pression et chasse l’air des poumons.

Compléments

• L’augmentation du volume thoracique diminue la pression intrathoracique et intra-alvéolaire, de sorte que l’air entre pour équilibrer la pression atmosphérique.

💡 Astuce mémo

Volume thoracique augmente → pression diminue → l’air entre.

📖 7. Membrane et échanges gazeux

★ À maîtriser

• La membrane alvéolo-capillaire comprend : l’épithélium alvéolaire, la membrane basale de l’épithélium alvéolaire, la membrane basale de l’endothélium capillaire, l’endothélium capillaire

📌 Selon la loi de Henry, un gaz passe entre deux compartiments du milieu où sa pression partielle est la plus forte vers celui où elle est la plus faible.

• Au repos, les pressions d’O₂ entre alvéoles et capillaires s’équilibrent en 0,3 à 0,4 seconde, alors que le temps de contact sanguin avec la membrane alvéolo-capillaire est de 0,8 seconde.

Compléments

• La membrane alvéolo-capillaire est très fine, permet la diffusion des gaz et constitue une barrière sélective.

💡 Astuce mémo

Les gaz diffusent du compartiment à forte pression partielle vers celui à faible pression partielle.

📖 8. Transport des gaz et gazométrie

★ À maîtriser

📐 Formule - La saturation en oxygène du sang est $SaO_2 = \frac{\text{quantité d’Hb saturée en O}_2}{\text{quantité totale d’Hb}}$.

• Dans le sang, le CO₂ est transporté à 7 à 10 % sous forme dissoute, à 20 à 30 % lié à l’hémoglobine et à 60 à 70 % sous forme d’ions bicarbonate dans le sang et les globules rouges.

• Les gaz du sang évaluent l’hématose et l’équilibre acido-basique à partir d’un prélèvement artériel, et non veineux.

• Les valeurs normales adultes des gaz du sang sont un pH de 7,35 à 7,45, une PO₂ de 80 à 100 mmHg, une PCO₂ de 35 à 45 mmHg, des bicarbonates de 22 à 26 mmol/L et une saturation en O₂ de 95 à 100 %.

• L’hypoxémie est une diminution de la PO₂ dans le sang artériel, tandis que l’hypoxie est une diminution de l’extraction tissulaire d’O₂.

Compléments

• La concentration normale d’hémoglobine est de 15 g/100 ml de sang chez l’homme et de 13 g/100 ml chez la femme.

• Une molécule d’hémoglobine peut transporter quatre molécules d’O₂.

• L’hyperoxie est une augmentation de la PO₂ artérielle, l’hypercapnie un excès de PCO₂ artérielle et l’hypocapnie une diminution de PCO₂ artérielle.

📖 9. Asthme et obstruction réversible

🔑 Notions clés & Définitions

• Asthme : Maladie inflammatoire chronique des voies aériennes inférieures associant des symptômes respiratoires paroxystiques et une obstruction réversible des voies aériennes.

★ À maîtriser

• Les symptômes paroxystiques de l’asthme comprennent :

  • la dyspnée
  • les sifflements
  • l’oppression thoracique
  • la toux

• L’asthme associe une bronchoconstriction, un œdème inflammatoire de la paroi bronchique et une hypersécrétion de mucus, qui rétrécissent les voies respiratoires.

Compléments

• En France, la prévalence de l’asthme est de 6 à 8 % chez l’adulte et de 6 à 12 % chez l’enfant, et la maladie cause environ 2 000 décès par an.

• L’asthme est la première cause d’absentéisme scolaire.

• Le rétrécissement des voies respiratoires dans l’asthme entraîne des sifflements ou sibilants.

📖 10. BPCO et obstruction permanente

🔑 Notions clés & Définitions

• Bronchite chronique : Hypersécrétion muqueuse bronchique permanente ou récidivante survenant la plupart des jours, au moins trois mois par an pendant au moins deux années consécutives, sans affection broncho-pulmonaire préexistante individualisable.
• BPCO : Bronchite chronique avec obstruction permanente des voies aériennes, non réversible.

★ À maîtriser

• La BPCO correspond à une obstruction chronique des petites voies aériennes, le plus souvent post-tabagique.

• Dans la BPCO, la destruction de la trame alvéolaire et de la membrane alvéolo-capillaire constitue l’emphysème.

Compléments

• La distension thoracique liée à la BPCO peut aplatir le diaphragme et altérer la mécanique des muscles ventilatoires.

• La BPCO peut évoluer vers l’insuffisance respiratoire chronique, l’oxygénodépendance ou la ventilation non invasive.

📌 L’emphysème centrolobulaire est associé au tabac, tandis que l’emphysème panlobulaire est associé au déficit en alpha-1-antitrypsine.

💡 Astuce mémo

Asthme réversible, BPCO non réversible.

📖 11. Ventilation et oxygénation

★ À maîtriser

📌 La ventilation correspond aux mouvements mécaniques de la cage thoracique, spontanés ou assistés par un ventilateur, et a notamment pour objectif d’éliminer la PCO₂.

• L’oxygénation apporte de l’O₂ sans produire de mouvement ventilatoire et n’a donc aucun effet sur la PCO₂.

Compléments

• La ventilation peut aussi apporter de l’oxygène à une FiO₂ choisie entre 21 % et 100 %.

• La ventilation non invasive peut être administrée au masque naso-buccal, tandis que la ventilation invasive peut se faire par trachéotomie ou intubation orotrachéale.

• Les lunettes nasales délivrent jusqu’à 6 L/min, soit une FiO₂ jusqu’à 30 %.

• Le masque simple délivre jusqu’à 10 L/min, soit une FiO₂ jusqu’à 40 %.

• Le masque à haute concentration délivre jusqu’à 15 L/min, soit une FiO₂ de 50 à 60 %.

• Les canules nasales à haut débit délivrent 40 à 60 L/min, soit une FiO₂ jusqu’à 95 %.

💡 Astuce mémo

Ventiler élimine le CO₂ par mouvement ; oxygéner apporte de l’O₂ sans mouvement ventilatoire.

📊 Tableaux de synthèse

Obstructions respiratoires

Modes d’assistance respiratoire