Fiche de révision : Grands concepts de physiologie respiratoire

📋 Plan du Cours

1. Organisation fonctionnelle du système respiratoire
2. Voies aériennes et poumons
3. Mécanique ventilatoire
4. Élasticité et surfactant pulmonaires
5. Résistances et exploration fonctionnelle
6. Échanges gazeux alvéolo-capillaires
7. Muscles respiratoires
8. Recrutement musculaire et innervation
9. Contrôle de la ventilation

📖 1. Organisation fonctionnelle du système respiratoire

🔑 Notions clés & Définitions

• Système respiratoire : Échangeur de gaz assurant les échanges de dioxygène et de dioxyde de carbone.

📝 Points essentiels

• Le modèle simplifié de Wagner et Weibel représente le système respiratoire comme une multitude de structures en interaction avec les capillaires.

💡 Astuce mémo

Structures en interaction → échange de O₂ et de CO₂

📖 2. Voies aériennes et poumons

★ À maîtriser

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

• Le pharynx, le larynx et la partie supérieure de la trachée constituent un carrefour aérodigestif, offrent une résistance au passage des gaz et participent à la mécanique ventilatoire.

📌 Les voies aériennes comprennent une zone de conduction, une zone de transition et une zone respiratoire.

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

Compléments

• Les voies aériennes comportent 23 divisions dichotomiques successives liées à la segmentation pulmonaire.

💡 Astuce mémo

Conduction → transition → respiration

📖 3. Mécanique ventilatoire

🔑 Notions clés & Définitions

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

★ À maîtriser

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

📐 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.

📐 Formule — À température constante, la relation pression-volume vérifie $P V = \text{constante}$.

Compléments

• Le temps inspiratoire représente environ un tiers de la durée totale du cycle ventilatoire au repos.

💡 Astuce mémo

Contraction diaphragmatique → volume augmenté → pression diminuée

📖 4. Élasticité et surfactant pulmonaires

🔑 Notions clés & Définitions

• Compliance pulmonaire : Mesure de la variation de volume provoquée par une pression appliquée à une structure distensible.

📝 Points essentiels

📐 Formule — La compliance est l’inverse de l’élastance selon la relation $E = \frac{1}{C}$.

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

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

• Le surfactant diminue la tension superficielle alvéolaire, ce qui réduit le travail inspiratoire nécessaire pour augmenter le volume alvéolaire et augmente la compliance.

💡 Astuce mémo

Élastance élevée = poumon difficile à distendre ; compliance élevée = poumon facilement distensible

📖 5. Résistances et exploration fonctionnelle

🔑 Notions clés & Définitions

• Spirométrie : Mesure du souffle utilisée pour explorer les volumes pulmonaires et les débits bronchiques.
• Volume résiduel : Volume demeurant dans les poumons et les voies aériennes à la fin d’une expiration forcée et qui n’est pas mobilisable.
• Capacité résiduelle fonctionnelle : Volume gazeux demeurant dans les poumons et les voies aériennes à la fin d’une expiration courante et contenant le volume résiduel.
• VEMS : Volume maximal expiré au cours de la première seconde d’une expiration forcée débutant après une inspiration maximale.

📝 Points essentiels

📌 La courbe débit-volume exprime les débits instantanés, tandis que la courbe volume-temps exprime des débits moyens.

📖 6. Échanges gazeux alvéolo-capillaires

🔑 Notions clés & Définitions

• Barrière alvéolo-capillaire : Interface séparant le gaz alvéolaire du sang capillaire et au travers de laquelle diffusent les gaz respiratoires.

★ À maîtriser

• Le transfert diffusif suit l’arrivée du gaz dans les voies aériennes et les espaces alvéolaires, son mélange dans les espaces alvéolaires, 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 la surface, à la solubilité, à la différence de pression et inversement proportionnel à l’épaisseur : $V_{gaz} \propto \frac{S \times \alpha \times \Delta P}{E}$.

Compléments

📐 Formule — Selon la loi de Graham, la solubilité d’un gaz est proportionnelle à sa solubilité et inversement liée à la racine carrée de son poids moléculaire selon $\alpha \propto \frac{1}{\sqrt{PM}}$.

💡 Astuce mémo

Arrivée → diffusion alvéolaire → membrane → plasma → globule rouge → hémoglobine

📖 7. Muscles respiratoires

🔑 Notions clés & Définitions

• Diaphragme : Principal muscle respiratoire constitué de deux hémidiaphragmes formant deux coupoles.

★ À maîtriser

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

• Les nerfs phréniques droit et gauche innervent le diaphragme, avec des corps cellulaires des motoneurones phréniques situés aux troisième, quatrième et cinquième racines cervicales.

• La contraction du diaphragme augmente les diamètres cranio-caudal, transverse et antéropostérieur de la cage thoracique.

• Les principaux groupes musculaires sont:

  • Muscles inspiratoires : diaphragme
  • Muscles inspiratoires : intercostaux parasternaux et externes
  • Muscles inspiratoires : scalènes et sterno-cléido-mastoïdiens
  • Muscles expiratoires : intercostaux internes
  • Muscles expiratoires : muscles abdominaux

Compléments

• Le diaphragme comprend une partie costale mince et une partie crurale épaisse, postérieure et paravertébrale.

💡 Astuce mémo

Diaphragme et inspirateurs élèvent les volumes ; abdominaux et expirateurs les diminuent

📖 8. Recrutement musculaire et innervation

★ À maîtriser

• Les intercostaux externes et les parasternaux élèvent les côtes, tandis que les intercostaux internes abaissent les côtes lors de l’expiration forcée.

• Chez le sujet sain au repos, l’inspiration calme est assurée à 70 % par le diaphragme et à 30 % par les intercostaux parasternaux et externes.

• Chez le sujet sain au repos, l’expiration est essentiellement passive et résulte du retour élastique du système thoraco-pulmonaire.

• Pendant l’exercice, les muscles inspiratoires augmentent leur travail, le travail des muscles agissant sur le gril costal peut être multiplié par 12 et le travail du diaphragme peut être multiplié par 13.

📌 Une section médullaire située au-dessus de C4 abolit la ventilation en interrompant la commande des nerfs phréniques.

Compléments

• Les scalènes élèvent ou fixent la partie supérieure de la cage thoracique et se contractent pendant toute l’inspiration.

💡 Astuce mémo

Repos calme → exercice → expiration forcée

📖 9. Contrôle de la ventilation

★ À maîtriser

• Les centres respiratoires ont une activité rythmique de base et reçoivent des informations provenant de récepteurs chimiques et mécaniques.

• La commande automatique de la ventilation repose sur des groupes de neurones situés dans le tronc cérébral qui commandent les muscles respiratoires.

📌 La commande motrice de la ventilation est automatique, mais un contrôle volontaire de la ventilation est également possible.

Compléments

• Le système respiratoire fonctionne également comme un système sensoriel grâce aux informations issues de récepteurs chimiques et mécaniques.

💡 Astuce mémo

Récepteurs chimiques et mécaniques → centres respiratoires → muscles respiratoires

📊 Tableaux de synthèse

Muscles respiratoires selon leur rôle

Ventilation au repos et à l’exercice