Fiche de révision : Physiologie de la respiration

📋 Plan du Cours

1. Organisation et rôle respiratoires
2. Nez et cavités nasales
3. Pharynx et carrefour aérodigestif
4. Larynx et phonation
5. Trachée et arbre bronchique
6. Poumons et échanges alvéolaires
7. Structure et rôle des alvéoles
8. Ventilation et mécanique respiratoire
9. Volumes et capacités respiratoires
10. Échanges et transport des gaz
11. Régulation de la respiration
12. Troubles respiratoires

📖 1. Organisation et rôle respiratoires

🔑 Notions clés & Définitions

• Respiration : Ensemble des phénomènes qui assurent les échanges gazeux entre le milieu ambiant et la cellule vivante.
• Hématose : Enrichissement du sang en O₂ et élimination du CO₂.

★ À maîtriser

• Le système respiratoire permet l’entrée de l’O₂ dans le corps et la sortie du CO₂, tandis que le sang transporte ces gaz entre les poumons et les cellules.

Compléments

• Le système respiratoire comprend les cavités nasales, le pharynx, le larynx, la trachée, les bronches, les poumons et le diaphragme.

• Lors de la respiration cellulaire, les mitochondries extraient l’énergie du glucose sous forme d’ATP, utilisent de l’O₂ et libèrent du CO₂.

💡 Astuce mémo

La respiration échange les gaz avec le milieu ; la respiration cellulaire les utilise dans la cellule.

📖 2. Nez et cavités nasales

★ À maîtriser

• Dans les cavités nasales, les poils retiennent les grosses particules, l’air tourbillonne autour des trois cornets nasaux et passe dans les méats, puis les cils le déplacent vers le pharynx.

• La muqueuse nasale filtre, humidifie et réchauffe l’air, produit du mucus et constitue une caisse de résonance pour la voix.

Compléments

• Le nez est la seule partie du système respiratoire visible de l’extérieur et ses cavités nasales sont séparées par un septum nasal.

• La muqueuse des fosses nasales contient des récepteurs olfactifs et permet la perception des odeurs.

• La muqueuse respiratoire nasale est un épithélium pseudostratifié cilié avec des cellules caliciformes, reposant sur un chorion riche en glandes muqueuses et séreuses.

• Les glandes muqueuses nasales sécrètent du mucus et les glandes séreuses un liquide aqueux contenant des enzymes antibactériennes.

💡 Astuce mémo

Filtrer, humidifier, réchauffer, puis conduire l’air vers le pharynx.

📖 3. Pharynx et carrefour aérodigestif

🔑 Notions clés & Définitions

• Pharynx : Structure musculaire en forme d’entonnoir d’environ 13 cm, carrefour des voies aériennes et digestives.

★ À maîtriser

📌 Le nasopharynx ne reçoit que l’air, l’oropharynx est traversé par l’air et les aliments, et le laryngopharynx conduit les aliments vers l’œsophage.

Compléments

• Lors de la déglutition, le palais mou et la luette ferment le nasopharynx et empêchent les aliments d’atteindre les cavités nasales.

• Les amygdales pharyngées du nasopharynx et les amygdales de l’oropharynx contribuent à bloquer et détruire les agents pathogènes.

• À la jonction du nasopharynx et de l’oropharynx, l’épithélium devient stratifié et squameux pour résister à l’irritation mécanique et chimique des aliments.

📖 4. Larynx et phonation

🔑 Notions clés & Définitions

• Larynx : Court conduit cartilagineux tapissé d’une muqueuse qui relie le pharynx à la trachée.

★ À maîtriser

• Le larynx comprend les cartilages hyalins thyroïde, cricoïde et aryténoïde, ainsi que l’épiglotte qui protège son ouverture.

• Lors de l’expiration, le passage de l’air dans le larynx fait vibrer les cordes vocales et produit des sons.

Compléments

• Le cartilage cricoïde sert de repère pour ouvrir une voie aérienne d’urgence par trachéotomie.

📖 5. Trachée et arbre bronchique

★ À maîtriser

• La trachée est un conduit de 12 cm situé en avant de l’œsophage et formé de 16 à 20 anneaux de cartilage hyalin en fer à cheval.

• Dans la trachée, le mucus agglutine les impuretés et les cils les repoussent à l’opposé du flux inspiratoire pour protéger les poumons.

📌 La bronche principale droite est plus grosse, plus courte et plus verticale que la bronche principale gauche, et elle est souvent obstruée.

• Chaque bronche principale se divise successivement en :
  • bronches lobaires
  • bronches segmentaires
  • bronchioles
  • bronchioles terminales

Compléments

• La contraction des muscles lisses trachéaux réduit le diamètre de la trachée et participe à l’expulsion de l’air lors du réflexe de toux.

• Le poumon droit possède trois bronches lobaires et le poumon gauche en possède deux.

💡 Astuce mémo

Trachée → bronches principales → bronches lobaires → bronches segmentaires → bronchioles.

📖 6. Poumons et échanges alvéolaires

🔑 Notions clés & Définitions

• Plèvre : Séreuse qui entoure chaque poumon et comprend les feuillets pariétal et viscéral ainsi que le liquide pleural.

★ À maîtriser

• Les poumons sont deux organes coniques situés dans le thorax de part et d’autre du médiastin, et s’étendent du diaphragme aux clavicules.

• Le poumon droit comporte trois lobes séparés par deux scissures, tandis que le poumon gauche comporte deux lobes séparés par une scissure.

• Chaque bronchiole aboutit à une alvéole pulmonaire, qui est le siège des échanges gazeux.

Compléments

📌 La vascularisation bronchique est nourricière, tandis que la vascularisation fonctionnelle participe à l’oxygénation du sang et à l’évacuation du CO₂.

📖 7. Structure et rôle des alvéoles

★ À maîtriser

• Les pneumocytes de type I, ou membraneux, séparent le milieu gazeux du milieu liquidien et recouvrent 90 % de la surface alvéolaire.

• Les pneumocytes de type II, ou granuleux, synthétisent et sécrètent le surfactant.

• Les macrophages alvéolaires phagocytent les molécules étrangères et participent à la défense immunitaire des alvéoles.

Compléments

• Le surfactant est un liquide phospholipidique sécrété par les alvéoles qui réduit la tension superficielle et évite leur affaissement pendant l’expiration.

• La pression dans la cavité pleurale est négative par rapport à la pression atmosphérique, ce qui contribue à maintenir ouvertes les alvéoles et les bronches.

📖 8. Ventilation et mécanique respiratoire

🔑 Notions clés & Définitions

• Ventilation pulmonaire : Mécanisme par lequel l’air circule entre l’atmosphère et les poumons.

★ À maîtriser

📌 L’air entre dans les poumons lorsque la pression pulmonaire est inférieure à la pression atmosphérique et en sort lorsqu’elle lui est supérieure.

📌 L’inspiration est un phénomène actif, tandis que l’expiration normale est un phénomène passif lié au relâchement des muscles respiratoires.

• 🔄 La contraction du diaphragme entraîne successivement : l’abaissement des viscères abdominaux, l’augmentation du volume de la cage thoracique, la création d’une dépression intrathoracique qui entraîne l’entrée d’air

Compléments

📐 Formule - À température constante et dans un espace clos, la pression est inversement proportionnelle au volume : $P \propto \frac{1}{V}$.

• La ventilation résulte des différences de pression produites par la contraction et le relâchement des muscles squelettiques.

• Lors d’une respiration profonde ou difficile, les muscles suivants assistent les muscles respiratoires habituels :

  • les muscles du cou
  • les muscles des épaules
  • les muscles de l’abdomen

• Le diaphragme comprend deux coupoles, la droite étant plus haute que la gauche, et est innervé par les nerfs phréniques.

• En se contractant, les muscles intercostaux comblent les espaces intercostaux, tirent les côtes vers le haut et l’extérieur, et augmentent le volume pulmonaire ; ils sont innervés par les nerfs intercostaux.

• Un cycle respiratoire dure 4 à 5 secondes au repos chez l’adulte et 1 à 1,5 seconde chez le nouveau-né.

• La fréquence respiratoire est de 15 à 20 cycles par minute au repos chez l’adulte, de 40 à 50 pendant un exercice physique chez l’adulte et de 40 à 60 chez le nouveau-né.

💡 Astuce mémo

Contraction musculaire → hausse du volume thoracique → dépression intrathoracique → appel d’air

📖 9. Volumes et capacités respiratoires

★ À maîtriser

• Le volume courant est le volume d’air déplacé à chaque mouvement respiratoire et vaut 500 ml.

📐 Formule - La capacité inspiratoire est la somme du volume courant et du volume de réserve inspiratoire : $CI = VC + VRI = 3600\ ml$.

📐 Formule - La capacité vitale est la somme du volume courant, du volume de réserve inspiratoire et du volume de réserve expiratoire : $CV = VC + VRI + VRE = 4800\ ml$.

Compléments

• Le volume de réserve inspiratoire est le volume d’air encore inspirable après une inspiration normale et vaut 3100 ml.

• Le volume de réserve expiratoire est le volume d’air encore expiré après une expiration normale et vaut 1200 ml.

• Le volume résiduel est le volume d’air restant dans les voies aériennes après une expiration forcée et vaut 1200 ml.

📐 Formule - La capacité résiduelle fonctionnelle est la somme du volume de réserve expiratoire et du volume résiduel : $CRF = VRE + VR = 2400\ ml$.

📐 Formule - La capacité pulmonaire totale est la somme du volume courant, des volumes de réserve inspiratoire et expiratoire et du volume résiduel : $CPT = VC + VRI + VRE + VR = 6000\ ml$.

📖 10. Échanges et transport des gaz

🔑 Notions clés & Définitions

• Respiration externe : Diffusion de l’O2 des alvéoles vers le sang capillaire et du CO2 en sens inverse.
• Respiration interne : Diffusion de l’O2 du sang capillaire vers les cellules des tissus et du CO2 en sens inverse.

★ À maîtriser

• L’oxygène est transporté à 98 % lié à l’hémoglobine et à 2 % dissous dans le sang.

• Le CO2 est transporté à 23 % lié à l’hémoglobine, à 7 % dissous dans le sang et à 70 % sous forme de bicarbonate.

Compléments

• Les échanges gazeux à travers les membranes semi-perméables suivent la loi de diffusion, et chaque gaz d’un mélange exerce une pression.

• Trois facteurs facilitent la respiration externe :

  • la minceur de la membrane alvéolocapillaire
  • l’étendue de la surface alvéolaire
  • l’abondance de l’irrigation sanguine par le lit capillaire

• La respiration interne transforme le sang oxygéné venant du côté gauche du cœur en sang désoxygéné qui retourne au côté droit puis aux poumons.

• L’hémoglobine est constituée de quatre chaînes de globine, deux α et deux β, et d’un groupement hème non protéique portant un atome de Fe++ ; chaque chaîne porte une molécule d’hème.

• L’hémoglobine oxygénée est appelée oxyhémoglobine et apparaît rouge vif, tandis que l’hémoglobine désoxygénée est appelée désoxyhémoglobine et apparaît rouge foncé. L’hémoglobine portant le CO2 est appelée carbhémoglobine.

💡 Astuce mémo

Respiration externe : alvéoles vers sang ; respiration interne : sang vers tissus

📖 11. Régulation de la respiration

★ À maîtriser

• L’activité des muscles respiratoires est commandée par des influx nerveux émis par le bulbe rachidien et le pont, notamment le centre pneumotaxique, puis transmis par les nerfs phréniques et intercostaux.

Compléments

• La respiration est influencée par les mécanorécepteurs sensibles à l’étirement et les chémorécepteurs qui détectent une différence de pression.

📖 12. Troubles respiratoires

🔑 Notions clés & Définitions

• Syndrome restrictif : Diminution de la force musculaire, augmentation de la rigidité de la cage thoracique ou augmentation de la clarté du poumon, notamment après un pneumothorax.
• Syndrome obstructif : Le syndrome obstructif comprend notamment la BPCO, l’asthme et la mucoviscidose.

📝 Points essentiels

• Les pathologies des bronches citées comprennent :

  • l’asthme
  • les bronchites chroniques
  • les cancers

• Les pathologies pulmonaires citées comprennent :

  • le pneumothorax
  • l’emphysème
  • la pneumonie
  • la tuberculose
  • les cancers

• La mucoviscidose est une maladie génétique affectant l’épithélium glandulaire, augmentant la viscosité du mucus et entraînant son accumulation.

• La BPCO comprend la bronchite chronique, caractérisée par une inflammation, et l’emphysème, caractérisé par la destruction des voies aériennes distales.

• L’asthme associe une inflammation, une bronchoconstriction et une augmentation de la sécrétion de mucus.

💡 Astuce mémo

Syndrome restrictif : expansion limitée ; syndrome obstructif : circulation de l’air entravée

📊 Tableaux de synthèse

Voies du pharynx

Respiration externe et interne