Fiche de révision : Grands concepts de physiologie respiratoire

📋 Plan du Cours

1. Organisation fonctionnelle du système respiratoire
2. Ventilation et mécanique thoracopulmonaire
3. Compliance et surfactant pulmonaires
4. Exploration fonctionnelle respiratoire
5. Diffusion alvéolo-capillaire
6. Muscles respiratoires et innervation
7. Recrutement musculaire selon les conditions
8. Contrôle nerveux de la ventilation

📖 1. Organisation fonctionnelle du système respiratoire

★ À maîtriser

• Le système respiratoire est un échangeur de gaz assurant les échanges d’oxygène (O2) et de dioxyde de carbone (CO2).

• Les voies aériennes se divisent en 23 divisions dichotomiques successives, avec un diamètre plus petit pour chaque bronche-fille mais une surface de section totale des deux bronches-filles supérieure à celle de la bronche d’origine.

📌 Les voies aériennes comprennent une zone de conduction, une zone de transition et une zone respiratoire, cette dernière participant aux échanges gazeux.

Compléments

• La cavité nasale réchauffe, humidifie et filtre l’air inspiré.

• Le poumon droit possède trois lobes pulmonaires et le poumon gauche en possède deux.

💡 Astuce mémo

Zone de conduction : acheminer ; zone respiratoire : échanger.

📖 2. Ventilation et mécanique thoracopulmonaire

🔑 Notions clés & Définitions

• Cycle ventilatoire : Mouvement respiratoire composé d’une inspiration et d’une expiration.

★ À maîtriser

📐 Formule — La ventilation externe vérifie $V_E = V_T \times F_r$, où $V_T$ est le volume courant et $F_r$ la fréquence respiratoire.

• Chez l’adulte éveillé au repos, la fréquence respiratoire est de 12 à 15 cycles par minute et elle atteint 30 à 45 cycles par minute pendant l’exercice.

📐 Formule — À température constante, la relation pression-volume vérifie $P \times V = \text{constante}$ ; une contraction du diaphragme augmente le volume thoracique et diminue la pression.

Compléments

• Le système thoraco-pulmonaire associe les poumons, la plèvre et la paroi thoracique.

💡 Astuce mémo

Contraction diaphragmatique → volume thoracique accru → pression diminuée.

📖 3. Compliance et surfactant pulmonaires

🔑 Notions clés & Définitions

• Compliance pulmonaire : Mesure de la variation de volume produite par une pression appliquée à une structure distensible ; elle est l’inverse de l’élastance.

★ À maîtriser

📐 Formule — L’élastance et la compliance sont reliées par $E = \frac{1}{C}$.

• Le surfactant est synthétisé par les pneumocytes alvéolaires de type 2 et comporte 90 % de lipides et 10 % de protéines.

• Le surfactant diminue la tension superficielle alvéolaire, ce qui diminue le travail inspiratoire nécessaire à l’augmentation du volume alvéolaire et augmente la compliance pulmonaire.

Compléments

• Les propriétés élastiques du poumon dépendent de la composition histologique du parenchyme, notamment des fibres élastiques et conjonctives, ainsi que du surfactant.

💡 Astuce mémo

Surfactant ↓ tension superficielle → travail inspiratoire ↓ → compliance ↑.

📖 4. Exploration fonctionnelle respiratoire

🔑 Notions clés & Définitions

• Spirométrie : Mesure du souffle utilisée pour explorer les volumes pulmonaires et les débits bronchiques.
• Volume résiduel : Volume qui demeure dans les poumons et les voies aériennes à la fin d’une expiration forcée et qui n’est pas mobilisable.
• VEMS : Volume maximal expiré au cours de la première seconde d’une expiration forcée commencée après une inspiration maximale.

★ À maîtriser

• Les volumes et capacités mobilisables sont:
  • Volume courant
  • Volume de réserve inspiratoire
  • Volume de réserve expiratoire
  • Capacité vitale
  • Capacité inspiratoire

Compléments

• La capacité résiduelle fonctionnelle est le volume gazeux présent dans les poumons et les voies aériennes à la fin d’une expiration courante et elle contient le volume résiduel.

💡 Astuce mémo

Volumes mobilisables ≠ volumes non mobilisables.

📖 5. Diffusion alvéolo-capillaire

★ À maîtriser

• Le transfert par diffusion suit l’arrivée du gaz dans les voies aériennes et les espaces alvéolaires, son mélange et sa diffusion dans les alvéoles, son passage à travers l’interface gaz-liquide, sa diffusion dans le parenchyme et le plasma, son passage dans les globules rouges, puis sa réaction avec l’hémoglobine.

📐 Formule — Selon la loi de diffusion de Fick, le transfert gazeux est proportionnel à $S \times \alpha \times \Delta P$ et inversement proportionnel à l’épaisseur $E$ : $V_{gaz} \propto \frac{S \times \alpha \times \Delta P}{E}$.

Compléments

• Dans la loi de Fick, S représente la surface, E l’épaisseur, α la solubilité du gaz et ΔP le gradient de pression entre les compartiments alvéolaire et capillaire.

💡 Astuce mémo

Voies aériennes → alvéoles → membrane → plasma → globules rouges → hémoglobine.

📖 6. Muscles respiratoires et innervation

🔑 Notions clés & Définitions

• Diaphragme : Principal muscle respiratoire, formé de deux hémidiaphragmes en coupoles et composé d’une partie costale et d’une partie crurale.

★ À maîtriser

• Le diaphragme est innervé par les nerfs phréniques droit et gauche, dont les motoneurones proviennent des troisième, quatrième et cinquième racines cervicales.

• En ventilation calme, la contraction du diaphragme contribue à environ 70 % du volume courant et augmente les diamètres cranio-caudal, transverse et antéropostérieur de la cage thoracique.

📌 Les muscles parasternaux participent à l’inspiration courante, les intercostaux externes surtout à l’inspiration forcée, et les intercostaux internes à l’expiration forcée.

Compléments

• Les muscles respiratoires sont des muscles striés squelettiques insérés sur le squelette osseux.

• Les scalènes élèvent ou fixent la partie supérieure de la cage thoracique et se contractent pendant toute l’inspiration, tandis que les sterno-cléido-mastoïdiens sont des muscles inspiratoires accessoires chez le sujet sain.

💡 Astuce mémo

C3-C4-C5 : le nerf phrénique fait vivre le diaphragme.

📖 7. Recrutement musculaire selon les conditions

★ À maîtriser

• La contraction des muscles abdominaux augmente la pression abdominale, transmet cette pression au diaphragme qui se relâche, diminue le diamètre cranio-caudal de la cage thoracique et abaisse les côtes.

📌 Chez le sujet sain au repos, l’inspiration calme est assurée à 70 % par le diaphragme et à 30 % par les muscles parasternaux et intercostaux externes, tandis que l’expiration calme est essentiellement passive.

• Au cours de l’exercice, le travail du diaphragme peut être multiplié jusqu’à 13 fois et le travail inspiratoire des muscles agissant sur le gril costal peut être multiplié par 12.

Compléments

• Pendant l’expiration calme, la contraction du diaphragme diminue mais persiste jusqu’à environ 50 % du temps expiratoire afin d’éviter un retour trop brutal du diaphragme.

• Au cours de l’exercice, tous les muscles abdominaux sont recrutés, avec un rôle particulièrement important du transverse, afin de maintenir constant le volume de fin d’expiration.

💡 Astuce mémo

Repos : expiration passive ; exercice : recrutement inspiratoire et expiratoire.

📖 8. Contrôle nerveux de la ventilation

🔑 Notions clés & Définitions

• Commande ventilatoire : Principalement automatique, elle repose sur des groupes neuronaux du tronc cérébral, mais un contrôle volontaire de la ventilation est possible.

📝 Points essentiels

• Les centres respiratoires reçoivent des informations provenant de récepteurs chimiques et mécaniques, puis commandent les muscles respiratoires effecteurs.

• Une section médullaire située au-dessus de C4 abolit la ventilation.

💡 Astuce mémo

Récepteurs chimiques et mécaniques → centres respiratoires → muscles respiratoires.

📊 Tableaux de synthèse

Muscles respiratoires selon la phase ventilatoire