Fiche de révision : Approfondissement de la physiologie respiratoire

📋 Plan du Cours

1. Organisation macroscopique des poumons
2. Hile et pédicule pulmonaire
3. Arbre bronchique et zones fonctionnelles
4. Alvéoles et barrière respiratoire
5. Plèvres et cavité pleurale
6. Circulations systémique et pulmonaire
7. Mécanique ventilatoire et pressions
8. Volumes et ventilation alvéolaire
9. Compliance et diffusion des gaz
10. Transport sanguin et évaluation de l’oxygène
11. Régulation et signes d’hypoxie

📖 1. Organisation macroscopique des poumons

🔑 Notions clés & Définitions

• Médiastin : La partie centrale de la cage thoracique qui contient notamment le cœur, la trachée, l’œsophage et d’importants vaisseaux sanguins.
• Diaphragme : Le muscle inspiratoire qui sépare la cage thoracique de la cavité abdominale.
• Hile pulmonaire : La zone de la face médiastinale par laquelle les vaisseaux, les bronches, les lymphatiques et les nerfs entrent ou sortent du poumon.

📝 Points essentiels

• Les deux poumons sont disposés plus ou moins symétriquement de part et d’autre du médiastin.

📖 2. Hile et pédicule pulmonaire

★ À maîtriser

• Dans le hile pulmonaire, la veine pulmonaire supérieure est en avant, la veine pulmonaire inférieure est en bas, l’artère pulmonaire se divise au milieu et en haut, et la bronche principale se divise en arrière.

Compléments

• Au niveau du hile et du ligament pulmonaire, la plèvre viscérale se réfléchit pour devenir la plèvre pariétale qui délimite le médiastin et la face interne de la paroi thoracique.

• Le hile pulmonaire contient les bronches et les pédicules pulmonaires constitués notamment des veines pulmonaires et de l’artère pulmonaire.

📖 3. Arbre bronchique et zones fonctionnelles

🔑 Notions clés & Définitions

• Arbre bronchique : Un réseau de bronches et de bronchioles qui conduit l’air de l’extérieur jusqu’aux alvéoles et permet son expulsion.

★ À maîtriser

• Chez l’humain, l’arbre respiratoire forme un arbre dyadique d’environ 23 générations, avec des ramifications généralement dichotomiques et un facteur de diamètre de l’ordre de 0,85 entre générations.

📌 La zone de conduction s’étend jusqu’à la 16e génération et comprend la bouche, la trachée, les bronches et les bronchioles, tandis que la zone respiratoire commence à la 17e génération et comprend les bronchioles respiratoires et les alvéoles.

Compléments

• Le diamètre des voies aériennes passe d’environ 2 cm au niveau de la trachée à environ 0,5 mm au niveau des bronchioles terminales.

📖 4. Alvéoles et barrière respiratoire

🔑 Notions clés & Définitions

• Barrière alvéolo-capillaire : Une interface très fine entre l’air alvéolaire et le sang capillaire, adaptée aux échanges gazeux par sa grande surface et la fusion des lames basales du pneumocyte I et de l’endothélium capillaire.

📝 Points essentiels

• Les deux poumons possèdent une surface alvéolaire d’environ 200 m², dont environ 30 %, soit 70 m², correspondent à la zone de contact air-sang.

• Les pneumocytes I sont des cellules pavimenteuses qui forment 90 % de la paroi alvéolaire et ne se régénèrent pas.

• Les pneumocytes II sont des cellules cubiques qui sécrètent le surfactant, tandis que les macrophagocytes alvéolaires ingèrent les bactéries, les poussières et les débris.

• Le surfactant recouvre la face interne des alvéoles, réduit leur tension superficielle, empêche leur collapsus pendant l’expiration et facilite leur expansion pendant l’inspiration.

📖 5. Plèvres et cavité pleurale

🔑 Notions clés & Définitions

• Liquide pleural : Une sécrétion séreuse lubrifiante d’environ 10 ml qui réduit les frottements entre les feuillets pleuraux et crée une adhérence permettant au poumon de suivre les variations du volume thoracique.

★ À maîtriser

📌 La plèvre viscérale recouvre presque toute la surface du poumon et les scissures, tandis que la plèvre pariétale tapisse les côtes, les muscles intercostaux, le diaphragme et le médiastin.

• La plèvre pariétale est douloureuse et comprend trois parties:
  • costale
  • médiastinale
  • diaphragmatique

Compléments

• La plèvre viscérale est une membrane mince, transparente, luisante et quasiment inséparable du poumon sous-jacent, et elle est non douloureuse.

💡 Astuce mémo

Viscérale non douloureuse, pariétale douloureuse

📖 6. Circulations systémique et pulmonaire

★ À maîtriser

📌 La circulation systémique part du cœur gauche vers tous les organes sauf les poumons, tandis que la circulation pulmonaire part du cœur droit vers les poumons.

• Dans la circulation systémique, le sang oxygéné quitte le ventricule gauche par l’aorte, traverse les artères et les capillaires des tissus, puis revient par les veines caves à l’oreillette droite.

• Dans la circulation pulmonaire, le sang désoxygéné quitte le ventricule droit par le tronc pulmonaire et les artères pulmonaires, échange le CO₂ contre de l’O₂ dans les capillaires pulmonaires, puis revient par les veines pulmonaires à l’oreillette gauche.

Compléments

• Au repos, environ 4 litres d’air et 5 litres de sang traversent les poumons par minute, tandis qu’à l’effort ces valeurs peuvent atteindre respectivement 160 litres d’air et 30 litres de sang.

📖 7. Mécanique ventilatoire et pressions

★ À maîtriser

• L’inspiration est active : la contraction du diaphragme et des muscles intercostaux externes augmente les diamètres thoraciques, diminue la pression pulmonaire et fait entrer l’air.

• L’expiration naturelle est passive et résulte du relâchement musculaire et des forces de rappel élastiques qui ramènent la cage thoracique vers son volume initial.

📐 Formule — La pression transpulmonaire qui maintient les espaces aériens ouverts vérifie $P_{tp}=P_{alv}-P_{ip}$.

📌 Lorsque la pression intrapleurale devient égale à la pression intra-alvéolaire ou atmosphérique, les poumons s’affaissent immédiatement : cet état est appelé pneumothorax.

Compléments

• L’expiration forcée fait intervenir les muscles abdominaux et les muscles intercostaux internes.

📖 8. Volumes et ventilation alvéolaire

★ À maîtriser

• Les volumes pulmonaires usuels sont le VRI à 2500 ml, le volume courant à 500 ml, le VRE à 2000 ml et le volume résiduel à 1200 ml.

• Les capacités pulmonaires usuelles sont la capacité vitale à 5000 ml, la capacité pulmonaire totale à 6200 ml et la capacité résiduelle fonctionnelle, égale à VRE + VR, à 3200 ml.

• L’espace mort anatomique correspond aux voies conductrices et vaut environ 2 ml/kg ; au repos, sur 500 ml inspirés, environ 150 ml restent dans cet espace et 350 ml atteignent les alvéoles.

📐 Formule — La ventilation alvéolaire se calcule par $V_A=FR\times(V_T-V_D)$, où FR est la fréquence respiratoire, VT le volume courant et VD le volume d’espace mort.

Compléments

📐 Formule — Le volume courant à ventiler peut être estimé par $V_T=6\,\text{ml}\times\text{poids idéal}$, avec un poids idéal égal à taille − 110 chez la femme et taille − 100 chez l’homme.

💡 Astuce mémo

VT, VRI, VRE, VR : les quatre volumes respiratoires

📖 9. Compliance et diffusion des gaz

🔑 Notions clés & Définitions

• Compliance pulmonaire : Mesure la variation du volume pulmonaire en fonction de la variation de la pression transpulmonaire et reflète la capacité des poumons à s’étendre et à reprendre leur forme initiale.

★ À maîtriser

📐 Formule — La compliance pulmonaire vérifie $C_L=\frac{\Delta V}{\Delta(P_{alv}-P_{ip})}$.

• La compliance dépend de l’élasticité du tissu pulmonaire et de la cage thoracique ainsi que de la tension superficielle alvéolaire.

Compléments

• La compliance est réduite par la fibrose pulmonaire, les cicatrices limitant l’expansion thoracique, l’obstruction bronchique, ou une production et une activité insuffisantes du surfactant.

• La membrane alvéolo-capillaire saine mesure environ 0,5 à 1 µm d’épaisseur, et les gaz respiratoires y diffusent rapidement car l’O₂ et le CO₂ sont liposolubles.

📖 10. Transport sanguin et évaluation de l’oxygène

★ À maîtriser

• L’oxygène est transporté principalement lié à l’hémoglobine dans les érythrocytes et pour moins de 1,5 % dissous dans le plasma.

• Chaque molécule d’hémoglobine possède quatre chaînes polypeptidiques et quatre groupements hème contenant du fer, ce qui lui permet de fixer quatre molécules d’O₂.

📌 L’oxymétrie de pouls mesure de façon non invasive la SpO₂ par absorption de lumières rouge et infrarouge, tandis que la gazométrie artérielle analyse un prélèvement de sang artériel.

• Les valeurs artérielles usuelles sont un pH de 7,38 à 7,42, une PaO₂ de 80 à 100 mmHg, une PaCO₂ de 35 à 45 mmHg et une SpO₂ de 95 à 98 %.

Compléments

• L’affinité de l’hémoglobine pour l’O₂ varie selon la PO₂, la PCO₂, la température corporelle, le pH sanguin et la concentration de 2,3-DPG dans les érythrocytes.

📖 11. Régulation et signes d’hypoxie

🔑 Notions clés & Définitions

• Cyanose : Une coloration bleutée de la peau et des muqueuses lorsque le sang contient plus de 5 g/dl d’hémoglobine désoxygénée, et elle constitue un signe possible d’hypoxémie pouvant entraîner une hypoxie.

★ À maîtriser

📌 La respiration externe correspond aux échanges entre les alvéoles et le sang, tandis que la respiration interne correspond aux échanges entre le sang et les tissus.

• Dans les alvéoles, la PO₂ est d’environ 104 mmHg contre 40 mmHg dans le sang veineux pulmonaire, créant un gradient de 64 mmHg pour l’entrée de l’O₂ dans le sang.

• La cyanose centrale touche principalement les muqueuses et peut résulter d’un trouble de l’hématose ou d’un shunt droite-gauche, tandis que la cyanose périphérique résulte d’un ralentissement circulatoire avec une PO₂ normale.

• Le groupe respiratoire dorsal établit le rythme de la respiration calme et active les muscles inspiratoires, le groupe respiratoire ventral participe à la respiration forcée, et le groupe respiratoire pontin régularise et limite l’inspiration.

• Une augmentation de la PCO₂ ou des ions H⁺ stimule les centres respiratoires, augmente la ventilation alvéolaire et diminue ensuite la PCO₂ par rétro-inhibition.

📌 Le système sympathique provoque une bronchodilatation par une voie comportant un neurone préganglionnaire cholinergique et un neurone postganglionnaire adrénergique, tandis que le système parasympathique provoque une bronchoconstriction par deux neurones cholinergiques.

Compléments

• Le CO₂ présente un gradient de pression partielle d’environ 5 mmHg, mais il est échangé en quantité comparable à l’O₂ car sa solubilité est environ 20 fois supérieure.

• Lorsque la PO₂ artérielle descend au-dessous de 60 mmHg, elle devient le principal stimulus respiratoire par l’intermédiaire des chémorécepteurs périphériques.

📊 Tableaux de synthèse

Comparaison des circulations