Fiche de révision : Physico-chimie des liquides et respiration

📋 Plan du Cours

1. Compartiments et concentrations des solutions
2. Osmose et pression osmotique
3. Trachée et bronches
4. Segmentation et vascularisation pulmonaires
5. Coupes et rapports thoraciques
6. Génétique et plasticité circadiennes
7. Effecteurs et effet Bohr
8. Hémoglobines fœtale et pathologiques
9. Méthémoglobine et méthémoglobinémie
10. Morphologie interne du cœur
11. Organisation des voies aériennes
12. Propriétés et innervation bronchiques
13. Plèvre et mécanique ventilatoire
14. Résistances des voies aériennes
15. Fonctions de l’appareil digestif
16. Régulation digestive
17. Récepteurs de la paroi digestive
18. Métabolisme des organes à jeun

📖 1. Compartiments et concentrations des solutions

🔑 Notions clés & Définitions

• Solution : Mélange homogène composé d’un solvant et d’un soluté.
• Diffusion : Transport passif qui s’effectue selon le gradient de concentration, du milieu le plus concentré vers le moins concentré.
• Osmose : Passage de l’eau selon le gradient de solutés à travers une membrane imperméable à un ou plusieurs solutés.

★ À maîtriser

• L’eau représente environ 60 % du poids corporel, répartis en 40 % dans le compartiment intracellulaire et 20 % dans le compartiment extracellulaire.

📐 Formule - La concentration massique est le rapport de la masse de soluté en kilogrammes au volume de solution en mètres cubes : $c_m = \frac{m_{soluté}}{V_{solution}}$.

📐 Formule - La molarité est le rapport du nombre de moles de soluté au volume de solution : $C = \frac{n_{soluté}}{V_{solution}}$.

📐 Formule - L’osmolarité est le rapport du nombre de moles de soluté après dissociation au volume de solution : $O = \frac{n_{particules}}{V_{solution}}$.

📌 Pour les calculs exprimés en unités du système international, les masses doivent être en kilogrammes et les volumes en mètres cubes, avec conversion préalable des autres unités.

📐 Formule - La première loi de Fick exprime le flux de soluté : $J = -D S \nabla C$, où $D$ est le coefficient de diffusion et $S$ la surface de section du tube.

📌 La dialyse est une diffusion passive à travers une membrane, tandis que la filtration est un passage transmembranaire dû à une différence de pression.

Compléments

• Le compartiment extracellulaire comprend le liquide interstitiel, le plasma et les liquides transcellulaires ; le plasma est le deuxième secteur cité.

📐 Formule - La molalité est le rapport du nombre de moles de soluté à la masse de solvant en kilogrammes : $b = \frac{n_{soluté}}{m_{solvant}}$.

📐 Formule - L’osmolalité est le rapport du nombre de moles de soluté après dissociation à la masse de solvant en kilogrammes : $osmolalité = \frac{n_{particules}}{m_{solvant}}$.

📐 Formule - L’osmolarité peut s’écrire comme le produit du facteur de Van’t Hoff par la concentration molaire : $O = i \times C$.

• Une solution contenant 0,1 mol de NaCl par litre a une osmolarité de 0,2 mol/L lorsque le NaCl se dissocie en Na⁺ et Cl⁻.

• Dans la première loi de Fick, le signe négatif indique que la diffusion se fait dans le sens des concentrations décroissantes.

📖 2. Osmose et pression osmotique

🔑 Notions clés & Définitions

• Loi de Nernst : Donne le potentiel d’équilibre d’un ion et relie la différence de potentiel au rapport des concentrations ioniques de part et d’autre d’une membrane.

★ À maîtriser

📐 Formule - La loi de Van’t Hoff relie la pression osmotique à la température absolue et à la concentration en solutés non diffusibles : $\pi = C R T$.

• En situation normale, les pressions osmotiques de l’hématie et du plasma sont égales et valent environ 0,3 mol/L, ce qui contribue au maintien de la forme de l’hématie.

• Dans un plasma hypotonique, l’eau entre dans l’hématie, qui gonfle (turgescence) et peut finir par subir une hémolyse.

• Dans un plasma hypertonique, l’eau quitte l’hématie, qui se rétrécit (plasmolyse) et peut finir par subir une hémolyse.

• Dans l’équilibre de Donnan, des ions non diffusibles créent une différence de potentiel qui modifie la répartition des ions diffusibles et conduit à des concentrations différentes de part et d’autre de la membrane.

📌 Pour obtenir un résultat en unités du système international, tous les paramètres d’un calcul doivent être exprimés dans ces unités ou convertis avant le calcul.

Compléments

• Dans la loi de Van’t Hoff, la pression osmotique s’exprime en pascals, la température en kelvins et la constante des gaz parfaits vaut 8,32 en unités SI.

• La pression osmotique plasmatique est liée aux molécules non diffusibles présentes dans le plasma.

• Les solutions isotoniques citées pour injection sont le NaCl à 9 ‰ (9 g/L) et le glucose à 5 % (50 g/L).

• Dans l’exemple de Donnan, la présence d’ions non diffusibles augmente artificiellement la pression osmotique du côté où ils sont retenus, par mobilité électrique des cations.

💡 Astuce mémo

Plasma hypertonique → l’eau sort de l’hématie → plasmolyse.

📖 3. Trachée et bronches

🔑 Notions clés & Définitions

• Appareil : Ensemble d’organes ou de cellules, parfois de natures différentes, qui participent à une même fonction.
• Hématose : Échanges entre l’air inspiré et expiré et le sang.
• Médiastin : Espace situé entre les deux poumons.

★ À maîtriser

• L’air passe par les narines ou la bouche, traverse les fosses nasales ou la cavité buccale, rejoint le pharynx puis le larynx et la trachée, avant de gagner les bronches et les alvéoles pulmonaires.

• La contraction du diaphragme l’aplatit, augmente le volume thoracique aux dépens du volume abdominal et provoque l’inspiration ; l’expiration est un mouvement passif.

• La trachée est un organe impair et médian, situé en avant de l’œsophage, qui dérive embryologiquement de la paroi ventrale de l’intestin antérieur.

• La trachée comprend un segment cervical du cartilage cricoïde, au niveau de C6, jusqu’à T2/T3, puis un segment thoracique jusqu’à sa division en T5.

• La couche moyenne de la trachée comprend :

  • des anneaux cartilagineux en fer à cheval
  • le muscle trachéal lisse
  • le ligament inter-annulaire fibreux

📌 La bronche principale droite est plus verticale et plus grande que la gauche, tandis que la bronche gauche est plus horizontale car soulevée par le cœur.

• La bronche principale droite se divise en bronche lobaire supérieure droite et en tronc intermédiaire.

Compléments

• La fonction respiratoire a pour objectif de réaliser l’hématose.

• Le pharynx reçoit l’air en arrière du nez et de la bouche, puis dirige l’air vers l’avant, vers le larynx, et les aliments vers l’arrière, vers l’œsophage.

• La trachée mesure environ 12 cm et comporte 16 à 20 anneaux cartilagineux, dont environ 8 à 9 dans sa portion thoracique.

• Le cartilage carinaire favorise la division de la trachée en deux bronches principales au niveau de T5.

• La muqueuse trachéale respiratoire comporte des cellules ciliées baignées dans le mucus et des cellules qui fabriquent le mucus.

• Dans deux tiers des cas d’objets étrangers mal avalés, ceux-ci se retrouvent dans la bronche principale droite, notamment en raison de sa verticalité.

📖 4. Segmentation et vascularisation pulmonaires

🔑 Notions clés & Définitions

• Poumon : Organe de l’hématose, où se déroulent les échanges gazeux entre les alvéoles et le sang.

★ À maîtriser

• Chaque poumon présente trois faces :
  • une face médiastinale
  • une face costale convexe
  • une face diaphragmatique concave

• Le poumon droit comporte une grande scissure oblique et une petite scissure relativement horizontale, qui le divisent en lobes supérieur, moyen et inférieur.

• Le poumon gauche, plus petit en raison de la place occupée par le cœur, comporte une scissure verticale qui le divise en lobes supérieur et inférieur.

• Le hile pulmonaire est la zone du poumon par laquelle passe le pédicule pulmonaire, constitué des vaisseaux et des bronches qui entrent ou sortent du poumon.

• Les bronches lobaires ventilent un lobe entier, tandis que les bronches segmentaires ventilent chacune un segment du lobe.

• Les veines pulmonaires partent des alvéoles et rejoignent le cœur par quatre veines, deux droites et deux gauches.

• La circulation sanguine pulmonaire est assurée par le ventricule droit, d’où naît l’artère pulmonaire.

Compléments

• La face médiastinale du poumon droit porte notamment les empreintes de l’atrium droit, de la veine cave supérieure et parfois de la veine azygos.

• La face médiastinale du poumon gauche porte l’empreinte du ventricule gauche, de la crosse de l’aorte et parfois de l’artère subclavière gauche.

• La bronche lobaire supérieure droite donne trois bronches segmentaires :

  • apicale
  • ventrale
  • dorsale

• La bronche lobaire moyenne droite se divise en bronches segmentaires ventro-médiale et latéro-médiale.

• La bronche lobaire inférieure droite donne cinq bronches segmentaires :

  • latéro-basale
  • ventro-basale
  • dorso-basale
  • para-cardiaque
  • apicale

• Les artères pulmonaires suivent les divisions bronchiques et se placent en avant des bronches avant de leur être accolées.

• L’artère pulmonaire droite passe derrière l’aorte ascendante et la veine cave supérieure, puis se divise en artère lobaire supérieure et tronc intermédiaire.

• L’artère pulmonaire gauche forme une crosse et pénètre dans le poumon au-dessus de la bronche principale gauche.

📖 5. Coupes et rapports thoraciques

🔑 Notions clés & Définitions

• Cul-de-sac costo-diaphragmatique postérieur : Le cul-de-sac pleural inférieur où se collecte le liquide lorsque le patient est assis.

★ À maîtriser

📌 La plèvre pariétale est accolée à la paroi, tandis que la plèvre viscérale adhère à la surface du poumon.

• Selon la région recouverte, la plèvre pariétale est dite :

  • diaphragmatique sur le diaphragme
  • costale au niveau des côtes
  • médiastinale au niveau du médiastin

• Pour le poumon gauche, la plèvre viscérale adhère au poumon, se rétracte au niveau de la sortie de la veine pulmonaire, puis la plèvre médiastinale gauche enveloppe l’œsophage, longe l’aorte et les côtes, et revient à cette sortie.

• Pour le poumon droit, la plèvre viscérale adhère au poumon, se rétracte au niveau de la veine pulmonaire, puis la plèvre médiastinale droite passe devant l’œsophage, longe les côtes, forme un cul-de-sac antérieur et revient à la veine pulmonaire.

• Le cul-de-sac pleural supérieur correspond à l’apex pulmonaire, dont le sommet dépasse naturellement la cage thoracique au-dessus de la première côte fixée au manubrium sternal.

• Les principaux éléments du médiastin postérieur sont : l’aorte thoracique à gauche, l’œsophage en avant et près de la ligne médiane, le nerf vague gauche en avant de l’œsophage, le nerf vague droit en arrière de l’œsophage, la grande veine azygos à droite, qui reçoit les veines intercostales

Compléments

• Les culs-de-sac pleuraux comprennent également des culs-de-sac antérieurs et postérieurs.

• Les parois de la loge pulmonaire sont constituées de :

  • côtes et muscles intercostaux
  • diaphragme
  • médiastin

• Un épanchement pleural peut se situer dans le cul-de-sac costo-diaphragmatique postérieur, où le liquide s’accumule au fond lorsque le patient est assis.

• Le péricarde viscéral se réfléchit au contact des veines pulmonaires, de l’aorte et de la veine cave inférieure pour former le péricarde pariétal.

• Le péricarde pariétal sert de feuillet de fixation, notamment pour le ligament sterno-péricardique.

• Le principal rapport de l’œsophage est l’atrium gauche.

• Entre le poumon et le cœur se trouvent quatre feuillets : deux péricardiques et deux pulmonaires.

📖 6. Génétique et plasticité circadiennes

🔑 Notions clés & Définitions

• Chronopharmacologie : Discipline consistant à administrer le bon médicament au bon moment afin d’améliorer l’efficacité et de réduire la toxicité des traitements.

★ À maîtriser

• La cage thoracique comprend dix paires de côtes : les sept premières s’attachent au sternum et les suivantes s’attachent entre elles.

• Les espaces intercostaux contiennent trois muscles :

  • intime
  • interne
  • externe

• Le pédicule intercostal, situé sous la côte, comprend une artère, généralement deux veines et un nerf intercostal.

📌 Le fascia endothoracique se situe à l’intérieur du thorax et est accolé à la plèvre pariétale, tandis que le fascia exothoracique se situe à l’extérieur.

• 🔄 Le drain pulmonaire traverse successivement : la peau, le fascia exothoracique, les muscles intercostaux, le fascia endothoracique, la plèvre pariétale, l’espace pleural, en longeant le bord supérieur de la côte pour épargner le pédicule intercostal

• En l’absence de synchronisateurs externes, le rythme de vigilance humain dure environ 25 ± 2 heures.

• Le noyau suprachiasmatique de l’hypothalamus constitue l’horloge interne qui synchronise les rythmes circadiens.

• Les protéines CLOCK et BMAL agissent comme facteurs de transcription du gène PER, dont l’expression périodique dépend de la lumière et participe à une boucle de rétroaction négative.

• Les rythmes nycthéméraux durent 24 heures et sont synchronisés par des facteurs externes tels que la photopériode, contrairement aux rythmes circadiens endogènes qui peuvent durer environ 25 ± 2 heures sans synchronisateurs.

Compléments

• Le diaphragme sépare les poumons situés au-dessus, à l’exception de leur hernie naturelle au-dessus de la première côte, des viscères situés en dessous, notamment le foie, la rate et l’estomac.

• Les muscles intercostaux sont des muscles inspirateurs accessoires qui se contractent lors d’une asphyxie pour aider à compenser une défaillance du diaphragme et augmenter le volume d’air.

• Le fluorouracile (5-FU) est plus efficace et 5 fois moins toxique lorsqu’il est perfusé vers 4 h du matin plutôt qu’à 16 h.

• Sans synchronisateurs externes, le rapport veille-sommeil reste proche de deux tiers de veille (16 heures) et un tiers de sommeil (8 heures).

📌 Le sommeil coïncide avec le minimum de température centrale, tandis que l’éveil survient avec sa remontée.

• L’hormone de croissance est libérée plutôt la nuit, tandis que le cortisol atteint son maximum le matin au moment de l’éveil.

📖 7. Effecteurs et effet Bohr

★ À maîtriser

📌 L’hémoglobine transporte l’oxygène vers les tissus, tandis que la myoglobine sert à le stocker dans les tissus.

• L’hémoglobine possède quatre sous-unités, deux chaînes α et deux chaînes β, et peut transporter quatre molécules d’oxygène.

• La fixation d’une molécule d’oxygène sur une chaîne d’hémoglobine facilite la fixation de l’oxygène sur les autres chaînes, et sa libération facilite également la libération des autres molécules.

📌 La conformation T de l’hémoglobine est tendue et de faible affinité pour l’oxygène, tandis que la conformation R est relâchée et de forte affinité pour l’oxygène.

• Dans les tissus actifs, les protons stabilisent la forme T de l’hémoglobine, qui fixe deux H⁺ et libère quatre O₂ ; dans les poumons, la déprotonation stabilise la forme R, qui fixe quatre O₂ et relâche deux H⁺.

• Le CO₂ se fixe aux extrémités N-terminales des chaînes α et β de l’hémoglobine sous forme de carbamates, stabilisant la désoxyhémoglobine et favorisant la libération d’O₂.

• Le 2,3-bisphosphoglycérate se fixe de manière équimolaire à l’hémoglobine et stabilise sa conformation T, ce qui favorise la libération d’oxygène aux tissus.

• Une baisse du pH, une augmentation de la PCO₂ ou une hausse de la température déplacent la courbe de dissociation de l’hémoglobine vers la droite et favorisent la libération d’O₂.

Compléments

• Le fer de l’hème possède six valences : quatre se lient au noyau tétrapyrrole, une à la protéine globine et une peut fixer l’oxygène.

• Dans les tissus actifs, le pH moyen est de 6,8, inférieur au point isoélectrique de l’histidine, égal à 7,6 ; dans les poumons, le pH est de 7,4.

• Les carbamates transportent 30 % du CO₂ dans le sang veineux, tandis que le reste est transporté sous forme d’ions bicarbonates dans le plasma et les érythrocytes.

• En altitude, l’hypoxie augmente le nombre de globules rouges et la concentration de 2,3-bisphosphoglycérate, ce qui facilite la libération d’oxygène dans les tissus périphériques.

• Pour un pH de 7,4 et une PCO₂ inférieure à 40 mmHg, l’hémoglobine est désaturée à 66 % ; pour un pH de 7,2 avec PCO₂ inférieure à 40 mmHg, elle l’est à 77 %, et avec PCO₂ supérieure à 40 mmHg, à 88 %.

💡 Astuce mémo

Plus de H⁺ ou de CO₂ → forme T stabilisée → libération d’O₂.

📖 8. Hémoglobines fœtale et pathologiques

★ À maîtriser

📌 L’hémoglobine fœtale HbF contient des chaînes γ à la place des chaînes β de l’hémoglobine adulte HbA.

• Dans l’HbF, la sérine remplace l’histidine 143, empêchant la fixation du 2,3-BPG et favorisant la conformation oxygénée de forte affinité pour l’oxygène.

• Dans la drépanocytose, l’exposition des valines hydrophobes de l’HbS provoque sa polymérisation en fibrilles insolubles, ce qui déforme les globules rouges en faucille et favorise leur lyse.

📌 La drépanocytose est une maladie autosomique récessive qui apparaît lorsque les deux allèles du gène de l’HbS sont mutés.

Compléments

• Le sang fœtal se trouve à une PO₂ d’environ 30 mmHg, comparable aux conditions d’une altitude de 8 600 m, appelées « Everest in utero ».

• Le rythme cardiaque fœtal est d’environ 150 battements par minute.

• Dans l’HbA normale, l’acide glutamique occupe la position 6 de la chaîne β et lui confère une charge négative.

📌 Dans l’HbC, une lysine remplace l’acide glutamique en position 6 de la chaîne β, ce qui confère une charge positive et permet de distinguer HbC de HbA par électrophorèse.

• Chez les personnes atteintes de drépanocytose, les globules rouges vivent environ 20 jours au lieu de 120 jours normalement.

• La drépanocytose peut entraîner les conséquences suivantes :

  • blocages des hématies dans les capillaires
  • ischémies
  • nécroses
  • crises vaso-occlusives
  • complications touchant la rate
  • complications touchant les os
  • complications touchant le cerveau

• Les facteurs aggravants de la drépanocytose sont :

  • désaturation en oxygène
  • altitude
  • voyages en avion
  • ralentissement de la circulation sanguine
  • stase sanguine
  • déshydratation
  • froid
  • infections

💡 Astuce mémo

HbF retient l’O₂ ; HbS polymérise et déforme les globules rouges.

📖 9. Méthémoglobine et méthémoglobinémie

🔑 Notions clés & Définitions

• Méthémoglobine : Forme oxydée de l’hémoglobine dans laquelle le fer est à l’état Fe3+ plutôt que Fe2+.
• Méthémoglobinémie : Excès de méthémoglobine lorsque son taux dépasse 1 %, notamment si la méthémoglobine réductase ne fonctionne plus.
• Sillons cardiaques : Marquent la séparation entre les cavités : le sillon atrio-ventriculaire sépare un atrium d’un ventricule, le sillon interventriculaire sépare les deux ventricules et le sillon inter-atrial sépare les deux atriums, chacun pouvant être antérieur ou postérieur.

★ À maîtriser

• Chez les personnes hétérozygotes HbA/HbS, la durée de vie raccourcie des globules rouges empêche le Plasmodium falciparum d’achever son développement, ce qui réduit leur sensibilité au paludisme sans provoquer de drépanocytose.

• La méthémoglobinémie empêche l’hémoglobine oxydée de fixer l’oxygène et entraîne une hypoxie tissulaire.

• L’atrium droit reçoit les veines caves et présente une face supérieure centrée par l’anneau fibreux de la veine cave supérieure, une face inférieure centrée par celui de la veine cave inférieure, une face diaphragmatique, une face pulmonaire, une face postérieure et une face gauche centrée par l’anneau fibreux de la valve tricuspide.

• Le ventricule droit est la cavité la plus antérieure du cœur et comporte une face sternale antérieure, une face diaphragmatique inférieure, une paroi atrio-ventriculaire droite, une face gauche correspondant à sa pointe, une face septale postérieure et une face supérieure centrée par l’anneau fibreux de l’artère pulmonaire.

Compléments

• Au cours de l’activité métabolique quotidienne, 3 % de l’hémoglobine est oxydée par jour, puis la méthémoglobine réductase la réduit, de sorte que le taux de méthémoglobine ne dépasse pas 1 %.

• Les signes cliniques de la méthémoglobinémie comprennent :

  • l’anxiété
  • les céphalées
  • la dyspnée
  • rarement, le coma
  • rarement, le décès

• Le sang-chocolat est un signe de méthémoglobinémie : pauvre en oxygène, le sang prend une couleur sombre.

• Les causes de méthémoglobinémie comprennent : une déficience de l’activité de la méthémoglobine réductase, une mutation produisant une HbM où His F8 est remplacée par Tyr, des médicaments oxydant Fe2+, notamment les dérivés nitrés, la vitamine K, les sulfonamides, les dérivés réactifs de l’oxygène

• Les artères coronaires cheminent dans les sillons cardiaques et sont tortueuses afin de conserver une réserve de longueur lors des changements de volume du cœur.

• Sur la face postérieure du cœur, l’atrium gauche est reconnaissable aux quatre veines pulmonaires qui s’y abouchent.

💡 Astuce mémo

Fe²⁺ fixe l’oxygène ; Fe³⁺ ne le fixe plus.

📖 10. Morphologie interne du cœur

🔑 Notions clés & Définitions

• Foramen ovale : Vestige d’un orifice embryonnaire, normalement fermé après la naissance par une membrane du côté de l’atrium gauche ; sa fosse est la fosse ovale.

★ À maîtriser

📌 Le septum interventriculaire comprend une portion musculaire qui s’étend de la pointe jusqu’à sa région supérieure et une petite portion fibreuse située dans sa région supérieure, immédiatement sous la valve aortique.

• La valve tricuspide comprend trois cuspides :

  • antérieure
  • postérieure
  • inférieure

• Les cuspides des valves se collent pendant la diastole pour assurer l’étanchéité et empêcher le reflux sanguin ; si elles ne se collent pas, il y a insuffisance valvulaire.

• L’influx de contraction cardiaque suit le trajet du nœud sinusal, des faisceaux sino-atriaux, du nœud atrio-ventriculaire, puis du faisceau de His et de ses branches droite et gauche vers les ventricules.

📌 Les artères coronaires droite et gauche ont des branches pariétales qui vascularisent le myocarde et des branches septales qui vascularisent le septum et le tissu cardionecteur ; la perfusion coronaire se fait lorsque le myocarde est relâché, en diastole.

• Le péricarde est l’enveloppe du cœur constituée d’un feuillet pariétal externe et d’un feuillet viscéral ; le feuillet pariétal fixe le cœur au sternum, au diaphragme et à la colonne vertébrale par les ligaments sterno-péricardiques, phréno-péricardique et oeso-trachéo-péricardique.

Compléments

• Le ventricule droit présente une face diaphragmatique très irrégulière, appelée labyrinthe du cœur par certains auteurs, et un trabécule septo-marginal musculaire qui apporte de la souplesse au ventricule droit.

• Sur l’électrocardiogramme, l’onde P correspond à la dépolarisation atriale, le complexe QRS à la dépolarisation ventriculaire et l’onde T à la repolarisation ventriculaire.

• Les fibres de Purkinje, situées sous l’endocarde, peuvent être affectées par des processus vasculaires, ce qui peut perturber le rythme de contraction cardiaque.

💡 Astuce mémo

Nœud sinusal → faisceaux sino-atriaux → nœud atrio-ventriculaire → faisceau de His : l’influx descend vers les ventricules.

📖 11. Organisation des voies aériennes

🔑 Notions clés & Définitions

• Acinus : Unité anatomique formée par la région située au-delà d’une bronchiole terminale.

★ À maîtriser

• À l’inspiration, après la relaxation expiratoire, la contraction du diaphragme augmente les diamètres vertical et antéro-postérieur du thorax et horizontalise les côtes initialement obliques vers le bas.

• Les voies aériennes supérieures comprennent :

  • le nez
  • les fosses nasales
  • la bouche
  • le pharynx
  • le larynx

• 🔄 L’air inspiré suit ce trajet :

  1. larynx
  2. trachée
  3. carène
  4. bronches souches droite et gauche
  5. bronches lobaires puis segmentaires
  6. bronchioles puis bronchioles terminales
  7. alvéoles

📌 La trachée, située en avant de l’œsophage, reste ouverte grâce à ses anneaux cartilagineux, tandis que l’œsophage, dépourvu de ces anneaux, est aplati et s’ouvre au passage du bol alimentaire.

• Les générations 0 à 16 constituent les voies de conduction sans alvéoles, qui transportent l’air sans participer aux échanges gazeux et forment l’espace mort anatomique, d’environ 150 ml.

• Les bronchioles respiratoires, les canaux alvéolaires et les sacs alvéolaires forment la zone respiratoire où ont lieu les échanges gazeux.

Compléments

• Les voies aériennes inférieures sont intrathoraciques.

• La bronche souche droite est davantage dans l’axe de la trachée que la bronche souche gauche, ce qui facilite l’entrée à droite d’un corps étranger inhalé.

• Une trachéotomie avec canule trachéale shunte la filière nasopharyngée, diminuant le réchauffement, l’humidification et la filtration de l’air et augmentant le risque d’infection.

• Les voies aériennes se divisent dichotomiquement en 23 générations de tubes qui deviennent plus étroits, plus courts et plus nombreux vers les régions profondes du poumon.

• La zone respiratoire représente la majeure partie du poumon et son volume est de 2,5 à 3 L.

• La section individuelle des voies aériennes diminue vers les régions profondes, mais la somme des sections augmente avec la multiplication des ramifications et atteint 10 000 cm² au niveau des acini.

📖 12. Propriétés et innervation bronchiques

★ À maîtriser

• Les voies aériennes conduisent l’air jusqu’aux alvéoles, le réchauffent et le saturent en vapeur d’eau ; à 37 °C, la pression partielle de vapeur d’eau est de 47 mmHg.

📌 Le système parasympathique cholinergique, par l’acétylcholine, entraîne une bronchoconstriction, tandis que le système sympathique adrénergique, principalement par la noradrénaline, entraîne une bronchodilatation.

📌 Le poumon droit comporte trois lobes supérieur, moyen et inférieur séparés par deux scissures, tandis que le poumon gauche comporte deux lobes supérieur et inférieur séparés par une scissure oblique.

• Les alvéoles, entourées de tissu conjonctif, sont tapissées par des capillaires artériels et veineux.

Compléments

• Les voies aériennes épurent l’air, notamment grâce aux cils vibratiles de la filière nasale.

• Le système NANC, non adrénergique et non cholinergique, comprend des fibres inhibitrices et excitatrices destinées aux voies aériennes.

• Le salbutamol, commercialisé comme Ventoline, est un β2-mimétique d’action brève qui active le système sympathique bronchique et dilate les bronches.

• Le poumon droit présente une empreinte de la crosse de l’aorte sur sa vue médiale, tandis que le poumon gauche présente une empreinte cardiaque.

• Chaque poumon contient environ 300 millions d’alvéoles.

📌 Une artère éloigne le sang du cœur et une veine le ramène vers le cœur, quelle que soit la teneur en oxygène du sang qu’elle transporte.

💡 Astuce mémo

Parasympathique resserre les bronches ; sympathique les dilate.

📖 13. Plèvre et mécanique ventilatoire

🔑 Notions clés & Définitions

• Plèvre : Séreuse des poumons qui facilite leur coulissement contre le thorax pendant la respiration.

★ À maîtriser

📌 Les pneumocytes de type 1 constituent la paroi alvéolaire, tandis que les pneumocytes de type 2 produisent le surfactant pulmonaire.

• Le surfactant pulmonaire diminue les tensions superficielles et évite le dégonflement des alvéoles.

• La paroi alvéolo-capillaire comprend :

  • la membrane alvéolaire
  • le liquide interstitiel
  • la membrane capillaire

• Le sac pleural comprend : un feuillet viscéral au contact du poumon, un feuillet pariétal au contact de la paroi thoracique, une cavité pleurale virtuelle contenant du liquide pleural

📌 À la position de relaxation, atteinte à la fin d’une expiration calme, les forces de rappel élastique du poumon et du thorax s’équilibrent, alors que le poumon tend à se rétracter et le thorax à se distendre.

• L’inspiration est active parce que la contraction du diaphragme déforme le système thoraco-pulmonaire, tandis que l’expiration calme est passive et résulte du relâchement du diaphragme et du rappel élastique.

• Lors d’un pneumothorax, l’air s’infiltre dans la cavité pleurale pour rapprocher sa pression de la pression atmosphérique, décolle le poumon du thorax et permet au poumon de se rétracter vers son hile.

Compléments

• Les capillaires sont les vaisseaux les plus fins de l’organisme, et un érythrocyte y passe tout juste.

• L’oxygène traverse la membrane alvéolaire, le liquide interstitiel puis la membrane capillaire avant de se fixer à l’hémoglobine des globules rouges.

• La surface d’échange pulmonaire est d’environ 100 m², soit la moitié de la surface d’un terrain de tennis.

• 🔄 La ponction traverse :

  1. la peau
  2. les muscles
  3. la plèvre pariétale

📐 Formule - La pression pleurale relative vérifie $P_{pleurale}=P_{mesurée}-P_{atm}<0$ et est donc infra-atmosphérique.

💡 Astuce mémo

L’air dans la cavité pleurale supprime la pression négative → le poumon se décolle et se rétracte.

📖 14. Résistances des voies aériennes

🔑 Notions clés & Définitions

• Plexus sous-muqueux : Réseau neuronal de la sous-muqueuse qui contrôle l’activité locale de chaque région et l’activité électrique liée à la motricité.
• Plexus myentérique : Réseau de fibres nerveuses situé entre les couches musculaires circulaire et longitudinale, qui contrôle intrinsèquement l’activité intestinale.

★ À maîtriser

📌 L’écoulement est plutôt laminaire dans les bronches périphériques et plutôt turbulent dans la trachée et les grosses bronches.

• Les résistances se situent surtout dans les voies aériennes supérieures, la trachée et les grosses bronches jusqu’à la 7e génération, tandis que les bronches périphériques n’en représentent que 20 %.

• La muqueuse est une couche cellulaire unique, fine, protectrice et sécrétrice, qui absorbe dans certaines régions du tube digestif.

• La sous-muqueuse est une couche épaisse de tissu conjonctif élastique et protecteur, capable de motricité et de distensibilité.

📌 La contraction de la couche circulaire interne réduit localement le diamètre du tube, tandis que celle de la couche longitudinale externe le raccourcit.

• La musculeuse permet les mouvements de brassage et de péristaltisme du bol alimentaire.

📌 Le péritoine viscéral entoure les viscères, tandis que le péritoine pariétal recouvre la paroi abdominale.

Compléments

📐 Formule - En écoulement laminaire, la relation entre la différence de pression, la résistance et le débit est $\Delta P=R\dot V$.

📐 Formule - En écoulement turbulent, la différence de pression est proportionnelle au carré du débit selon $\Delta P=R\dot V^2$.

• La résistance totale du système thoraco-pulmonaire vaut 1 à 3 cmH₂O/L/sec et varie notamment avec le volume pulmonaire et la densité du gaz.

• Les replis de la muqueuse augmentent la surface d’absorption intestinale.

📌 Les fonctions de la muqueuse varient selon la région digestive, notamment entre l’œsophage et l’estomac.

• Les vaisseaux et lymphatiques de la sous-muqueuse envoient des branches vers la muqueuse et la musculeuse et apportent des nutriments à la paroi digestive.

• Le péritoine produit un liquide aqueux qui lubrifie les surfaces et facilite le glissement entre les organes digestifs et leurs voisins.

💡 Astuce mémo

CILE : circulaire interne, longitudinale externe

📖 15. Fonctions de l’appareil digestif

🔑 Notions clés & Définitions

• Digestion : Fragmentation des macromolécules de glucides, de protéines et de lipides en petites molécules absorbables.

★ À maîtriser

• Les quatre grandes fonctions de l’appareil digestif sont :

  • la motricité
  • la sécrétion
  • la digestion
  • l’absorption

• Le contenu de la lumière digestive reste techniquement à l’extérieur de l’organisme ; seule l’absorption le fait passer dans le milieu intérieur.

📌 Les mouvements de propulsion font avancer le bol alimentaire par péristaltisme, tandis que les mouvements de brassage le mélangent aux sécrétions et le mettent en contact avec la surface intestinale absorbante.

• Les sécrétions digestives comprennent :

  • la salive
  • le suc gastrique
  • le suc pancréatique
  • la bile
  • le suc intestinal

• Les glucides sont digérés en monosaccharides, principalement du glucose et, en quantités moindres, du fructose et du galactose.

• La quasi-totalité de l’absorption se déroule dans l’intestin grêle ; le côlon absorbe notamment de l’eau et des électrolytes, ce qui réduit la masse des selles.

• L’absorption fait passer dans le sang ou la lymphe les molécules absorbables issues de la digestion, ainsi que l’eau, les électrolytes et les vitamines.

Compléments

• Environ 9,5 L de liquide traversent quotidiennement le tube digestif, en comptant les sécrétions digestives et le bol alimentaire.

• Les sécrétions digestives contiennent :

  • de l’eau
  • des électrolytes
  • des enzymes
  • des sels biliaires
  • du mucus

• La cellulose est une fibre végétale non hydrolysable par les enzymes digestives humaines, mais elle nourrit les bactéries de la flore intestinale.

• Les protéines sont converties en acides aminés, qui constituent leur forme absorbable.

• La digestion des triglycérides produit des monoglycérides et des acides gras libres, qui sont les formes absorbables des lipides.

📌 La longueur du tube digestif est d’environ 4,5 m in vivo et d’environ 9 m après la mort, lorsque le tonus musculaire est relâché.

💡 Astuce mémo

Motricité → sécrétion → digestion → absorption

📖 16. Régulation digestive

🔑 Notions clés & Définitions

• Rythme électrique de base : Ondes lentes rythmiques de potentiel du muscle lisse digestif, observées à l’état de jeûne.

★ À maîtriser

• La régulation fine de l’appareil digestif dépend de :

  • du fonctionnement autonome du muscle lisse
  • des plexus nerveux intrinsèques
  • de l’innervation extrinsèque
  • des hormones digestives

• Le système nerveux entérique est formé des plexus myentérique et sous-muqueux, qui communiquent par des interneurones et régulent largement le fonctionnement digestif.

• L’innervation extrinsèque comprend les systèmes sympathique et parasympathique et agit sur les plexus intrinsèques, les hormones digestives, le muscle lisse et les cellules glandulaires.

• Le système parasympathique stimule les activités digestives, notamment la motilité, les sécrétions enzymatiques et hormonales, la salivation et les activités gastrique, biliaire et intestinale.

• Le système sympathique inhibe la salivation et les activités gastrique, biliaire et intestinale, et réduit l’envie de manger.

• Des cellules endocrines de la muqueuse libèrent des hormones dans le sang, qui agissent dans d’autres régions digestives sur le muscle lisse et les glandes exocrines pour réguler la motricité et les sécrétions.

Compléments

• Les cellules interstitielles de Cajal, de nature musculaire mais non contractiles, sont les pacemakers à l’origine des ondes lentes.

• Lorsque les aliments sont présents dans le tube digestif, les ondes lentes se rapprochent du seuil et augmentent l’activité contractile ; en leur absence, cette activité diminue.

• Le système nerveux entérique comprend des neurones sensoriels et moteurs reliés par des interneurones excitateurs ou inhibiteurs.

💡 Astuce mémo

Parasympathique : digestion stimulée ; sympathique : digestion freinée

📖 17. Récepteurs de la paroi digestive

★ À maîtriser

• Les chémorécepteurs de la paroi digestive détectent les substances chimiques présentes dans la lumière, notamment l’acidité.

• Les mécanorécepteurs de la paroi digestive détectent l’étirement ou la tension interpariétale.

• Les osmorécepteurs de la paroi digestive détectent l’osmolarité du contenu luminal.

• La stimulation des récepteurs digestifs déclenche des réflexes nerveux ou la sécrétion d’hormones, qui modifient l’activité des cellules effectrices.

• La phase postprandiale d’absorption dure environ 2 à 4 heures et se caractérise par l’utilisation des substrats alimentaires et l’augmentation du rapport insuline/glucagon.

• À partir de 4 heures de jeûne, la glycogénolyse est activée, puis les réserves de glycogène sont épuisées après 10 à 18 heures et la néoglucogenèse prend le relais pour maintenir la glycémie.

📌 À l’état nourri, jusqu’à 4 heures après le repas, le métabolisme est anabolique, tandis que le jeûne est une période catabolique associée à une baisse du rapport insuline/glucagon.

• À l’état nourri, le foie augmente le stockage du glycogène, le muscle squelettique synthétise du glycogène et des protéines, et le tissu adipeux synthétise des triacylglycérides.

Compléments

• Les cellules effectrices digestives sont les cellules du muscle lisse ainsi que les cellules des glandes exocrines et endocrines de la muqueuse.

• Le cerveau ne constitue pas de réserves de glycogène et dépend d’un apport continu de substrats énergétiques.

• Dans le foie à l’état nourri, le glucose capté notamment via GLUT2 est phosphorylé en glucose-6-phosphate et peut servir à la synthèse de glycogène, à la glycolyse ou à la production d’acétyl-CoA.

• Au foie, une grande partie des acides gras des triacylglycé rides synthétisés à l’état nourri provient du glucose, et les triacylglycérides sont transportés dans le sang par les VLDL.

• Les adipocytes captent le glucose à l’état nourri grâce à GLUT4 sensible à l’insuline et utilisent son métabolisme pour contribuer à la synthèse des triacylglycérides.

📌 Le muscle squelettique utilise principalement un métabolisme oxydatif au repos et recourt davantage à la glycolyse anaérobie pendant l’exercice, contrairement au muscle cardiaque, qui fonctionne de façon continue et uniquement en aérobie.

📖 18. Métabolisme des organes à jeun

★ À maîtriser

• À jeun, la baisse de la glycémie augmente la sécrétion de glucagon et le rapport glucagon/insuline, tandis que la lipolyse du tissu adipeux libère des acides gras utilisés notamment par le foie et le muscle.

📌 Le muscle squelettique ne produit pas de glucose à jeun : il fournit notamment des acides aminés glucoformateurs à la néoglucogenèse hépatique et rénale.

• Pendant les premiers jours de jeûne, le cerveau utilise le glucose comme source d’énergie, puis les corps cétoniques, notamment le bêta-hydroxy-butyrate, deviennent une source importante après 2 à 3 semaines sans alimentation.

Compléments

• Les principaux acides aminés glucoformateurs libérés par le muscle comprennent l’alanine et la glutamine; l’alanine, la phénylalanine et la thréonine sont également citées comme substrats de néoglucogenèse hépatique.

📌 Les acides gras libres circulants ne constituent pas une source d’énergie cérébrale dans le cours, car ils sont liés à l’albumine, qui ne traverse pas nécessairement la barrière hémato-encéphalique.

• Le foie est le seul organe capable de produire des corps cétoniques, mais il ne les utilise pas pour son propre métabolisme.

• Quand la production d’acétyl-CoA issue de la lipolyse dépasse la capacité du cycle de Krebs, une partie est détournée vers la synthèse de corps cétoniques.

• Pendant plusieurs semaines de jeûne, environ 50 % de la néoglucogenèse se déroule dans les reins, qui utilisent aussi une partie du glucose produit pour leur propre métabolisme.

• Lors d’un jeûne prolongé, les reins contribuent à l’équilibre acidobasique par l’excrétion d’ammonium; si la protéolyse est importante et que les apports énergétiques manquent, une acidose métabolique peut apparaître.

• La cétogenèse pendant le jeûne prolongé réduit le recours au catabolisme protéique et contribue ainsi à préserver les protéines musculaires.

💡 Astuce mémo

Le foie libère du glucose, tandis que le muscle ne le fabrique pas

📊 Tableaux de synthèse

Hémoglobines adulte et fœtale