Fiche de révision : Grands concepts de physiologie respiratoire

📋 Plan du Cours

1. Organisation fonctionnelle du système respiratoire
2. Voies aériennes et système thoraco-pulmonaire
3. Mécanique ventilatoire et compliance
4. Volumes et débits pulmonaires
5. Diffusion alvéolo-capillaire
6. Muscles respiratoires
7. Recrutement et innervation musculaires
8. Contrôle de la ventilation

📖 1. Organisation fonctionnelle du système respiratoire

🔑 Notions clés & Définitions

• Système respiratoire : Échangeur de gaz assurant les échanges d’oxygène et de dioxyde de carbone.

★ À maîtriser

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

Compléments

• Le modèle simplifié de Wagner et Weibel décrit l’organisation du système respiratoire autour des voies aériennes, des alvéoles et des capillaires.

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

💡 Astuce mémo

Zone de conduction : amener les gaz ; zone respiratoire : les échanger

📖 2. Voies aériennes et système thoraco-pulmonaire

🔑 Notions clés & Définitions

• Système thoraco-pulmonaire : Association des poumons, de la plèvre et de la paroi thoracique.

📝 Points essentiels

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

📌 À chaque division, le diamètre de chaque bronche fille diminue, mais la somme des surfaces de section des deux bronches filles augmente par rapport à celle de la bronche d’origine.

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

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

💡 Astuce mémo

Un soufflet thoracique : poumons, plèvre et paroi travaillent ensemble

📖 3. Mécanique ventilatoire et compliance

🔑 Notions clés & Définitions

• Cycle ventilatoire : Mouvement respiratoire composé d’une inspiration et d’une expiration.
• Compliance : Mesure de la variation de volume provoquée par une pression appliquée à une structure distensible ; elle est l’inverse de l’élastance, selon $E = \frac{1}{C}$.

★ À maîtriser

📐 Formule — La ventilation externe vérifie $\dot V_E = V_T \times F_r$, 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, tandis qu’elle est de 30 à 45 cycles par minute pendant l’exercice.

• 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, réduit le travail inspiratoire et augmente la compliance pulmonaire.

Compléments

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

💡 Astuce mémo

Contraction du diaphragme → volume thoracique augmenté → pression diminuée

📖 4. Volumes et débits pulmonaires

🔑 Notions clés & Définitions

• Volume courant : Volume d’air mobilisé à chaque cycle ventilatoire.
• Volume résiduel : Volume qui demeure dans les poumons et les voies aériennes à la fin d’une expiration forcée et qui est non mobilisable.
• VEMS : Volume maximal expiré au cours de la première seconde d’une expiration forcée commencée après une inspiration maximale.
• 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.

★ À maîtriser

• Les volumes et capacités mobilisables sont:
  • le volume courant
  • le volume de réserve inspiratoire
  • le volume de réserve expiratoire
  • la capacité vitale
  • la capacité inspiratoire

Compléments

📌 La courbe débit-volume représente les débits instantanés, tandis que la courbe volume-temps représente les débits moyens et permet de déterminer le VEMS et la capacité vitale forcée.

💡 Astuce mémo

Volumes mobilisables versus volume résiduel non mobilisable

📖 5. Diffusion alvéolo-capillaire

🔑 Notions clés & Définitions

• Barrière alvéolo-capillaire : Interface au travers de laquelle les gaz diffusent entre l’espace alvéolaire et le sang capillaire.

★ À maîtriser

• 🔄 Le transfert par diffusion suit plusieurs étapes: arrivée du gaz dans les voies aériennes et les alvéoles, mélange et diffusion dans les espaces alvéolaires, transfert au travers de la membrane alvéolaire, diffusion dans le parenchyme et le plasma capillaire, diffusion à travers la membrane et à l’intérieur des globules rouges, réaction avec l’hémoglobine

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

Compléments

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

💡 Astuce mémo

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

📖 6. Muscles respiratoires

🔑 Notions clés & Définitions

• Muscles respiratoires : Muscles striés squelettiques insérés sur le squelette osseux et fonctionnant de manière phasique et continue tout au long de la vie.
• Diaphragme : Principal muscle respiratoire, formé de deux hémidiaphragmes en coupoles et de deux parties, costale et 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, le diaphragme contribue à environ 70 % du volume courant.

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

Compléments

• La contraction des scalènes élève ou fixe la partie supérieure de la cage thoracique et intervient pendant toute l’inspiration, ce qui leur confère un rôle inspiratoire primaire.

💡 Astuce mémo

DIP : Diaphragme, Intercostaux, Parasternaux

📖 7. Recrutement et innervation musculaires

★ À maîtriser

• La contraction des muscles abdominaux augmente la pression abdominale, transmet cette pression au diaphragme et abaisse les côtes, ce qui diminue les diamètres de la cage thoracique.

📌 Au repos, l’inspiration est active et l’expiration est essentiellement passive grâce au retour élastique du système thoraco-pulmonaire.

• Chez le sujet sain au repos, le diaphragme assure environ 70 % de l’inspiration, les parasternaux et les intercostaux externes environ 30 %, et les intercostaux internes ne sont pas sollicités pendant l’expiration calme.

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

Compléments

• Les muscles abdominaux participent notamment à:

  • l’expiration active pendant l’exercice
  • la toux
  • l’éternuement
  • le vomissement
  • la défécation

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

💡 Astuce mémo

Repos : expiration passive ; exercice : recrutement des muscles expiratoires

📖 8. Contrôle de la ventilation

🔑 Notions clés & Définitions

• Contrôle de la ventilation : Fonctionnement de centres respiratoires à activité rythmique, recevant des informations de récepteurs chimiques et mécaniques et commandant les muscles respiratoires.

★ À maîtriser

• Des groupes de neurones situés dans le tronc cérébral participent à la commande et au contrôle automatiques de la ventilation.

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

Compléments

• Le système respiratoire possède aussi une fonction sensorielle grâce à ses récepteurs chimiques et mécaniques.

💡 Astuce mémo

Informations chimiques ou mécaniques → centres respiratoires → muscles respiratoires

📊 Tableaux de synthèse

Muscles respiratoires selon la situation