Fiche de révision : Introduction aux Épreuves Fonctionnelles Respiratoires

📋 Plan du Cours

1. Étapes de la respiration
2. Épreuves fonctionnelles respiratoires
3. Volumes pulmonaires
4. Débits ventilatoires
5. Indications et interprétation des EFR
6. Mesure de la diffusion
7. Algorithme d’interprétation des EFR
8. Exemples de mesures

📖 1. Étapes de la respiration

🔑 Notions clés & Définitions

• Ventilation : Étape pulmonaire qui fait entrer l’oxygène et évacuer le gaz carbonique via l’air qui circule dans les voies respiratoires.
• Échanges gazeux : Étape entre l’alvéole et le sang où l’oxygène arrive à l’alvéole et où les gaz échangent avec les capillaires.
• Transport sanguin des gaz : Étape où l’oxygène enrichit le sang et où le dioxyde de carbone produit par les tissus est acheminé par la circulation.
• Respiration cellulaire : Étape au niveau des cellules où l’organisme consomme l’oxygène et produit du dioxyde de carbone.

📝 Points essentiels

• La respiration comprend 3 étapes : ventilation, échanges gazeux alvéolo-capillaires, puis transport des gaz par le sang avant la respiration cellulaire.
• L’air inspiré contient environ 20% d’oxygène et l’air expiré environ 17%, ce qui correspond à seulement 4% d’oxygène extrait.
• L’oxygène et le CO2 circulent dans le sang sous forme dissoute ou liés à des transporteurs, par exemple les bicarbonates pour le CO2.
• Le poumon doit rejeter le CO2 quelle que soit l’activité cellulaire : lors d’un effort, il faut éliminer davantage de CO2 en un seul passage pulmonaire pour éviter son accumulation.

💡 Astuce mémo

V-E-T : Ventilation → Échanges → Transport (puis Respiration cellulaire).

📖 2. Épreuves fonctionnelles respiratoires

🔑 Notions clés & Définitions

• EFR : Les épreuves fonctionnelles respiratoires sont des tests qui analysent la fonction respiratoire en étudiant volumes, débits et échanges gazeux.
• Spirométrie : La spirométrie mesure les volumes et les débits respiratoires à partir de la variation de débit au cours du temps.
• Pléthysmographie : La pléthysmographie évalue des volumes non mobilisables et la résistance des voies aériennes en réalisant des variations de pression pendant les mouvements respiratoires.
• Pimax et Pemax : La Pimax et la Pemax sont des mesures de pressions inspiratoire et expiratoire maximales pour apprécier la fonction des muscles respiratoires.
• SNIP : Le SNIP estime la pression inspiratoire réalisée lors d’une inspiration par le nez afin d’évaluer le fonctionnement des muscles inspiratoires.

📝 Points essentiels

• Les EFR couvrent la ventilation, les échanges gazeux et le transport des gaz dans le sang, sans mesure directe cellule par cellule ou organe par organe.
• Les volumes et débits sont étudiés par spirométrie et pléthysmographie.
• Les muscles respiratoires sont explorés par Pimax, Pemax et par SNIP, qui s’appuie sur une manœuvre inspiratoire par le nez.
• Les échanges gazeux au repos s’analysent à l’aide du transfert du monoxyde de carbone.
• À l’effort, l’oxymétrie à l’effort est réalisée par un test de marche de 6 minutes.
• Les EFR visent surtout l’évaluation pratique des volumes, des débits et des paramètres sanguins utilisés pour la prise en charge des patients.

📖 3. Volumes pulmonaires

🔑 Notions clés & Définitions

• Capacité résiduelle fonctionnelle : La capacité résiduelle fonctionnelle est le volume d’air présent à l’équilibre entre les forces de rétraction du poumon et de distension du thorax lors d’une apnée.
• Capacité vitale : La capacité vitale correspond au volume maximal mobilisable, allant d’une inspiration maximale à une expiration maximale.
• Capacité pulmonaire totale : La capacité pulmonaire totale est le volume maximal pouvant être contenu par le poumon, obtenu en additionnant la capacité vitale et le volume résiduel.

📝 Points essentiels

• L’inspiration devient active quand, au-dessus de l’équilibre, la rétraction élastique du poumon augmente et la distension du thorax diminue, obligeant à compenser par des muscles.
• La capacité vitale se décompose en VC + VRI + VRE, avec VRI entre inspiration normale et inspiration maximale et VRE entre expiration normale et expiration maximale.
• La capacité résiduelle fonctionnelle correspond à l’équilibre thorax-poumon et représente VRE + VR.
• Le volume résiduel se calcule par VR = CRF − VRE.
• La capacité pulmonaire totale se calcule par CPT = CV + VR.

💡 Astuce mémo

CRF = VRE + VR ; CPT = CV + VR (tout se bâtit à partir du reste après l’expiration).

📖 4. Débits ventilatoires

🔑 Notions clés & Définitions

• Débit ventilatoire : Le débit ventilatoire est la vitesse de déplacement du volume d’air pendant la respiration, exprimée par unité de temps.
• Pneumotachographe : Le pneumotachographe est l’appareil qui mesure des débits instantanés en faisant respirer le sujet à travers un dispositif, puis en convertissant pour obtenir des volumes.
• Expiration forcée : L’expiration forcée est une manœuvre où le patient inspire au maximum, retient brièvement, puis expire le plus vite et le plus fort jusqu’à vider au maximum.
• VEMS : Le VEMS correspond au volume expiré maximal mesuré pendant la première seconde de l’expiration forcée.
• Débit expiratoire de pointe : Le débit expiratoire de pointe (DEP) est le débit maximal atteint très rapidement au début de l’expiration forcée.

📝 Points essentiels

• Le débit est généré par un gradient de pression entre la pression alvéolaire et la pression atmosphérique, avec PA<PB pour inspirer et PA>PB pour expirer.
• L’inspiration est un temps actif grâce à la contraction des muscles inspiratoires, alors que l’expiration est un mécanisme globalement passif par relâchement et recul élastique.
• Lorsqu’on mesure le débit (pneumotachographe), l’intégration du débit sur le temps permet de déduire le volume.
• Dans l’expiration forcée, le patient inspire jusqu’à la capacité pulmonaire totale, retient sa respiration jusqu’à 2 secondes, puis expire le plus fort possible jusqu’à atteindre le volume résiduel.
• Le critère de fin de test dépend du référentiel : changement de volume <25 ml/0,5 s pour ERS ou fin après 15 secondes pour ATS.
• Le VEMS doit représenter au moins 80% de la capacité vitale en l’absence de limitation du débit, et la décroissance peut être décrite par DEP et DEM à 75%, 50% et 25% de la CV.

💡 Astuce mémo

Inspire = PA<PB (actif) ; Expire = PA>PB (recul élastique + relâchement).

📖 5. Indications et interprétation des EFR

🔑 Notions clés & Définitions

• Dyspnée : La dyspnée est un symptôme moteur principal qui motive la réalisation d’explorations fonctionnelles respiratoires pour objectiver une anomalie.
• Toux : La toux est un symptôme utilisé comme indication pour rechercher et caractériser une anomalie de la fonction respiratoire par EFR.
• Syndrome restrictif : Le syndrome restrictif correspond à une diminution des volumes pulmonaires, reflétant un problème de capacité pulmonaire totale plutôt qu’un déficit de débits.
• Syndrome obstructif : Le syndrome obstructif correspond à une atteinte des débits expiratoires, traduite par une limitation du VEMS par rapport à la CV.

📝 Points essentiels

• Les EFR servent à mettre en évidence une anomalie chez un patient symptomatique, puis à déterminer si elle est obstructive ou restrictive et à en quantifier la sévérité.
• La classification de base distingue seulement deux grandes catégories d’anomalies : le syndrome restrictif (diminution des volumes) et le syndrome obstructif (atteinte des débits).
• Pour être interprétable, la courbe débit/volume doit être acceptable et reproductible, avec une expiration d’au moins 15 secondes ou un plateau, et un tracé non coupé.
• La reproductibilité demande au moins 3 tests acceptables et au maximum 8, avec un écart entre les deux plus grands CV < 5% ou 100 mL et un écart entre les deux plus grands VEMS < 5% ou 100 mL.
• Les valeurs de référence des EFR reposent sur des modèles tenant compte de la taille, de l’âge et du sexe, avec un ajustement possible selon l’origine ethnique.
• Pour un z-score, la norme correspond à z > -1,645, l’atteinte légère à [-1,645 ; -2,5], modérée à [-2,51 ; -4,0] et sévère à < -4,1.

📖 6. Mesure de la diffusion

🔑 Notions clés & Définitions

• Diffusion alvéolo-capillaire : La diffusion est le passage d’un gaz à travers la membrane alvéolo-capillaire entre l’air alvéolaire et le sang capillaire.
• DLCO : La DLCO est la mesure de la diffusion du monoxyde de carbone à travers la membrane alvéolo-capillaire.
• KCO : Le KCO est le coefficient de diffusion du CO obtenu par le rapport DLCO/VA.
• DLCO en apnée : La DLCO en apnée est une mesure où l’on inspire un mélange au CO puis on analyse la décroissance du CO expiré pendant l’apnée.

📝 Points essentiels

• Le test de diffusion du CO s’appuie sur le fait que le monoxyde de carbone diffuse facilement à travers la membrane et se fixe rapidement aux globules rouges.
• La DLCO est souvent interprétée avec le rapport DLCO/VA, appelé KCO, qui tient compte du volume alvéolaire disponible.
• Le protocole dure en moyenne environ 30 s : expiration maximale, exposition à un mélange au CO à concentration connue, inspiration maximale puis apnée maintenue pendant 10 s.
• Après correction, une DLCO est dite pathologique si elle est < valeur prédite moins 1,64 écarts-types (z-score seuil).
• La norme GLI prend en compte l’hémoglobine : une anémie diminue la DLCO, donc il faut corriger selon le taux d’Hb.
• La sévérité du trouble de diffusion du DLCO se classe : légère 61–74 %, modérée 40–60 %, sévère < 40 %.

📖 7. Algorithme d’interprétation des EFR

🔑 Notions clés & Définitions

• VEMS/CVF : Le rapport VEMS sur CVF sert de première étape pour repérer une obstruction bronchique par comparaison à la limite inférieure de la normale (LIN).
• Capacité vitale forcée : La CVF permet de trancher entre une spirométrie normale et un syndrome restrictif quand elle descend sous la LIN.
• TLCO : Le TLCO reflète la capacité de diffusion et aide à orienter vers une atteinte vasculaire, pulmonaire ou fibrosante quand il est sous la LIN.

📝 Points essentiels

• Commence par le rapport VEMS/CV(F) et, s’il n’est pas < LIN, passe à la CV(F).
• Si VEMS/CV(F) ≥ LIN et CV(F) ≥ LIN, puis si TLCO ≥ LIN, la fonction respiratoire est normale.
• Si VEMS/CV(F) ≥ LIN mais CV(F) < LIN et CPT < LIN, alors tu identifies un syndrome restrictif.
• Si VEMS/CV(F) < LIN, tu identifies d’abord un syndrome obstructif, puis tu utilises la CV(F) et le TLCO pour affiner.
• Si VEMS/CV(F) < LIN, CV(F) ≥ LIN et TLCO ≥ LIN, oriente vers asthme, et si TLCO < LIN oriente vers BPCO de type emphysème.
• Cas mixte : quand VEMS/CV(F) < LIN et CV(F) < LIN, la confirmation passe par la mesure de la CPT, et si CPT < LIN c’est un syndrome mixte.

💡 Astuce mémo

VEMS/CV → CV → TLCO → CPT (ordre du tri : obstruction puis restriction puis diffusion puis mélange).

📖 8. Exemples de mesures

🔑 Notions clés & Définitions

• Z score : Statistique d’une EFR qui situe une valeur par rapport à la moyenne d’un groupe, en tenant compte de l’écart type.
• Test de réversibilité au salbutamol : Épreuve qui refait les mesures après bronchodilatation pour juger si une obstruction bronchique s’améliore sous traitement.
• Transfert du CO (DLCO) : Mesure du transfert du monoxyde de carbone entre alvéoles et sang, utilisée pour explorer l’efficacité du parenchyme pulmonaire.

📝 Points essentiels

• Dans l’exemple 1, un VEMS/CV à 83,2% avec une CVF mesurée à 4,09 L (attendue 3,29 L) va avec une absence d’obstruction et des volumes compatibles avec des épreuves normales.
• Dans l’exemple 4, une restriction est suspectée quand CV 1,92 L (attendue 4,96 L; LIN 4,04 L) et VEMS sont très diminués, avec un transfert du CO à 3,69 (attendu 8,39; soit 34%) indiquant une atteinte du parenchyme.
• Dans l’exemple 5, l’obstruction est jugée modérée et réversible quand le VEMS/CV est diminué (62,56% vs 69,51%), et qu’après salbutamol (2 bouffées) à 15 min on gagne plus d’1 L (seuls 200 mL étaient requis).
• Dans l’exemple 6, l’emphysème est très évoqué avec un VEMS/CV à 18,3% (VEMS 29,5% vs VEMS attendu 3,31 L) et une distension avec CPT 10,65 L (limite sup 8,45 L) et VR 5,33 L (50% de la CPT).
• Dans l’exemple 7, après arrêt du tabac, l’obstruction et la distension relative persistent malgré une réversibilité: le VEMS passe de 1,31 L à 1,65 L et le VEMS/CV de 65,07% à 75,9%.
• En pratique, des bronchodilatateurs n’apportent rien quand l’examen montre clairement l’absence d’obstruction, donc le test de réversibilité peut être inutile.

💡 Astuce mémo

Z score : valeurs en couleurs vertes = EFR globalement normales.

📊 Tableaux de synthèse

Étapes et ce que l’EFR explore

Anomalies EFR : restrictif vs obstructif vs diffusion/mixte

⚠️ Pièges & confusions fréquents

1. Confondre ventilation et échanges gazeux : la ventilation concerne volumes/débits, les échanges concernent l’alvéole et les capillaires.
2. Croire que la respiration cellulaire est mesurable directement par EFR : on ne mesure pas cellule par cellule ni organe par organe.
3. Interpréter un test de réversibilité alors que le patient a déjà pris des bronchodilatateurs : cela fausse l’évaluation d’asthme/BPCO.
4. Penser que l’expiration est toujours active : au cours de l’expiration forcée elle devient un mécanisme globalement passif (recul élastique + relâchement).
5. Renvoyer la restriction à un problème de débits : en restriction, c’est surtout la CPT qui est basse et le rapport VEMS/CV reste normal (souvent supranormal).
6. Oublier que l’obstruction se repère d’abord par VEMS/CV(F) : si VEMS/CV(F) ≥ LIN, on ne conclut pas à une obstruction sans passer à la CV(F)/CPT/TLCO.
7. Utiliser un z-score en oubliant son seuil : dans le cours, la norme est z > -1,645 et l’atteinte s’échelonne jusqu’à < -4,1.

✅ Checklist Examen

1. Résumer les 3 étapes de la fonction respiratoire et relier chacune à l’O2/CO2 (ventilation, échanges alvéole-capillaires, transport puis respiration cellulaire).
2. Savoir la définition et l’ordre mémo V-E-T (Ventilation → Échanges → Transport → respiration cellulaire) et le point de “seulement 4% extrait”.
3. Citer les EFR et ce qu’elles mesurent : spirométrie/“débits-volumes”, pléthysmographie/volumes non mobilisables et résistance, Pimax/Pemax et SNIP pour les muscles.
4. Expliquer l’évaluation à l’effort : oxymétrie à l’effort via le test de marche de 6 minutes, et ce qu’on cherche (limites respiratoires).
5. Construire les relations de volumes : CRF = VRE + VR ; CPT = CV + VR ; VR = CRF − VRE ; CV = VC + VRI + VRE.
6. Relier débit et pression : pour inspirer PA < PB, pour expirer PA > PB ; rappeler que l’inspiration est active (muscles) et l’expiration globalement passive.
7. Décrire la manœuvre d’expiration forcée et les critères de fin de test (changement de volume <25 ml/0,5 s pour ERS ou fin après 15 s pour ATS).
8. Définir VEMS (première seconde) et DEP (débit de pointe), puis savoir ce que représentent DEM75%, DEM50%, DEM25% de la CV.
9. Expliquer l’interprétation en 3 étapes : (1) acceptabilité/reproductibilité (≥3 tests, ≤8, écarts CV et VEMS), (2) valeurs de référence via âge/taille/sex + z-score, (3) classification (normal/restrictif/obstructif).
10. Donner les seuils du z-score du cours : normal z > -1,645 ; légère [-1,645 ; -2,5] ; modérée [-2,51 ; -4,0] ; sévère < -4,1.
11. Maîtriser l’algorithme : commencer par VEMS/CV(F) vs LIN, puis CV(F), puis TLCO, et utiliser CPT < LIN pour distinguer restrictif et mixte.
12. Savoir la diffusion : DLCO (CO), KCO = DLCO/VA, la durée et l’apnée (10 s), corrections Hb et interprétation (GLI, z-score), + sévérité 61–74% légère, 40–60% modérée, <40% sévère, puis relier aux orientations (emphysème/fibrose/atteinte vasculaire).