Fiche de révision : Physiologie de la respiration au repos

📋 Plan du Cours

1. Fonctions de la respiration
2. Voies aériennes supérieures
3. Arbre bronchique
4. Zone respiratoire et alvéoles
5. Poumons et vascularisation
6. Muscles et mécanique respiratoire
7. Pressions et résistances
8. Volumes et ventilation
9. Lois et échanges gazeux
10. Respiration externe et interne
11. Transport sanguin des gaz
12. Régulation de la respiration

📖 1. Fonctions de la respiration

🔑 Notions clés & Définitions

• Ventilation pulmonaire : Circulation de l’air dans les poumons, qui renouvelle les gaz contenus dans les alvéoles.
• Respiration externe : Diffusion de l’oxygène des alvéoles vers le sang et du dioxyde de carbone du sang vers les cavités aériennes pulmonaires.
• Respiration interne : Échange d’oxygène et de dioxyde de carbone entre le sang capillaire systémique et les cellules.

📝 Points essentiels

• La respiration repose sur quatre processus interdépendants:
  • la ventilation pulmonaire
  • la respiration externe
  • le transport des gaz respiratoires
  • la respiration interne

💡 Astuce mémo

Ventilation → respiration externe → transport → respiration interne

📖 2. Voies aériennes supérieures

★ À maîtriser

• Les voies aériennes supérieures comprennent le nez et les cavités nasales, le pharynx et le larynx, qui conduisent l’air vers les zones d’échange.

• Les voies aériennes purifient, réchauffent et humidifient l’air avant son arrivée aux poumons.

Compléments

• Le vestibule nasal contient des follicules pileux qui filtrent les grosses particules comme le pollen et la poussière, tandis que le mucus fixe les bactéries, poussières et microbes.

• La cavité nasale est richement vascularisée et réchauffe l’air au contact de vaisseaux sanguins à environ 37 °C.

📖 3. Arbre bronchique

★ À maîtriser

• La trachée mesure 10 à 12 cm de longueur et environ 2,5 cm de diamètre, puis se divise en deux bronches principales.

• 🔄 L’arbre bronchique se divise successivement:

  1. trachée
  2. bronches principales
  3. bronches lobaires
  4. bronches segmentaires
  5. bronchioles
  6. bronchioles terminales

Compléments

• L’arbre bronchique comporte généralement 23 à 25 divisions successives et les bronchioles terminales ont un diamètre inférieur à 0,5 mm.

• Lorsque le diamètre des conduits bronchiques diminue, le cartilage et la muqueuse diminuent progressivement au profit des structures musculaires lisses et élastiques.

💡 Astuce mémo

Trachée → bronches → bronchioles → bronchioles terminales

📖 4. Zone respiratoire et alvéoles

🔑 Notions clés & Définitions

• Membrane alvéolo-capillaire : Structure formée par la fusion des parois alvéolaire et capillaire, au niveau de laquelle se produisent les échanges respiratoires.

📝 Points essentiels

• Les pneumocytes de type I sont des cellules squameuses responsables des échanges gazeux et reposent sur une lame basale.

• Les pneumocytes de type II sécrètent un surfactant liquide qui tapisse la surface interne des alvéoles et limite leur rétraction.

• L’oxygène diffuse passivement des alvéoles vers les capillaires et le dioxyde de carbone diffuse passivement des capillaires vers les alvéoles.

💡 Astuce mémo

Une grappe d’alvéoles entourée d’un réseau capillaire

📖 5. Poumons et vascularisation

🔑 Notions clés & Définitions

• Plèvre : Membrane séreuse formée de deux feuillets qui délimitent la cavité pleurale contenant le liquide pleural.

📝 Points essentiels

• Le lobule pulmonaire est l’unité structurelle du poumon et contient une à trois bronchioles terminales ainsi que leurs ramifications.

📌 Le liquide pleural réduit les frottements entre les poumons et la cage thoracique et contribue à maintenir les poumons en place.

📌 La circulation pulmonaire transporte le sang pauvre en oxygène vers les capillaires alvéolaires puis ramène le sang réoxygéné au cœur, tandis que la circulation bronchique apporte du sang aux tissus pulmonaires.

💡 Astuce mémo

Circulation pulmonaire : réoxygène le sang ; circulation bronchique : nourrit les tissus

📖 6. Muscles et mécanique respiratoire

★ À maîtriser

• Les principaux muscles inspiratoires sont:

  • le diaphragme
  • les muscles intercostaux externes
  • les muscles sternocléidomastoïdiens
  • les muscles scalènes

• Lors de l’inspiration, la contraction du diaphragme et des intercostaux externes augmente les dimensions de la cage thoracique, étire les poumons, diminue la pression intra-alvéolaire et fait entrer l’air.

• Lors de l’expiration calme, les muscles inspiratoires se relâchent, le volume thoracique diminue, les poumons se rétractent, la pression intra-alvéolaire augmente et l’air sort.

Compléments

• L’inspiration courante fait varier le volume thoracique d’environ 500 mL.

💡 Astuce mémo

Contraction inspiratoire → volume thoracique augmenté → pression diminuée → entrée d’air

📖 7. Pressions et résistances

★ À maîtriser

📐 Formule — Selon la loi de Boyle-Mariotte, la pression d’un gaz est inversement proportionnelle à son volume : $P \propto \frac{1}{V}$.

• La pression intra-pleurale est inférieure d’environ 4 mmHg à la pression intra-alvéolaire et contribue ainsi à maintenir le poumon déployé.

📌 Un pneumothorax survient lorsque la plèvre est transpercée, ce qui supprime la pression pleurale négative et entraîne l’affaissement du poumon.

Compléments

• La pression atmosphérique est d’environ 760 mmHg et la pression intra-alvéolaire varie autour de cette valeur d’environ 2 mmHg selon la phase respiratoire.

💡 Astuce mémo

Pression intra-pleurale inférieure : poumon maintenu ; pression atmosphérique supérieure : ventilation possible

📖 8. Volumes et ventilation

★ À maîtriser

• Le volume courant est d’environ 500 mL au repos, tandis que le volume résiduel est d’environ 1,2 L après une expiration forcée.

📐 Formule — La capacité pulmonaire totale vaut environ 6 L et vérifie $CPT = VC + VRI + VRE + VR$.

📐 Formule — La capacité vitale vaut environ 4,8 L et vérifie $CV = VC + VRI + VRE$.

• L’espace mort anatomique contient environ 150 mL d’air qui reste dans les voies de conduction, si bien que sur 500 mL inspirés environ 350 mL participent aux échanges gazeux.

Compléments

• Le volume de réserve inspiratoire est de 2,1 à 3,2 L et correspond à l’air inspirable après une inspiration courante.

📖 9. Lois et échanges gazeux

★ À maîtriser

• La ventilation minute correspond au volume inspiré ou expiré en une minute et vaut environ 5 à 8 L/min au repos.

📌 Selon la loi de Dalton, la pression totale d’un mélange gazeux est égale à la somme des pressions partielles de ses constituants.

📌 Selon la loi d’Henry, chaque gaz se dissout dans un liquide en proportion de sa pression partielle et de sa solubilité.

Compléments

• Le dioxyde de carbone est plus soluble que l’oxygène dans le plasma et le liquide alvéolaire, avec une solubilité supérieure à 20 fois celle de l’oxygène.

📖 10. Respiration externe et interne

★ À maîtriser

• 🔄 Le transport respiratoire suit quatre étapes:

  1. la ventilation
  2. la diffusion alvéolo-artérielle
  3. la convection sanguine
  4. la diffusion tissulaire

• Dans les poumons, la pression partielle de l’oxygène est d’environ 104 mmHg dans les alvéoles et de 40 mmHg dans le sang veineux arrivant.

• Dans les poumons, la pression partielle du CO₂ est d’environ 45 mmHg dans le sang veineux et de 40 mmHg dans les alvéoles, ce qui favorise sa diffusion vers les alvéoles.

📌 Une alvéole doit être à la fois ventilée et perfusée pour réoxygéner correctement le sang.

Compléments

• La membrane alvéolo-capillaire mesure environ 0,5 à 1 μm dans un poumon sain, ce qui favorise des échanges rapides.

💡 Astuce mémo

Alvéole → sang → tissus → sang → alvéole

📖 11. Transport sanguin des gaz

🔑 Notions clés & Définitions

• Sang : Tissu conjonctif liquide représentant environ 8 % de la masse corporelle et dont le volume est d’environ 5 L chez un individu.

★ À maîtriser

• Dans les tissus, le sang artériel arrive avec une PO₂ d’environ 104 mmHg et une PCO₂ d’environ 40 mmHg, tandis que les tissus présentent environ 40 mmHg d’O₂ et 45 mmHg de CO₂.

• Le plasma représente environ 55 % du sang, la couche leucocytaire moins de 1 % et les érythrocytes environ 45 %.

Compléments

• Les échanges gazeux pulmonaires s’effectuent généralement en environ 0,25 seconde, soit environ un tiers du temps de passage d’un globule rouge dans le capillaire.

💡 Astuce mémo

Oxygène surtout lié à l’hémoglobine ; CO₂ surtout converti en bicarbonate

📖 12. Régulation de la respiration

📝 Points essentiels

• L’hémoglobine est constituée de quatre chaînes polypeptidiques et de quatre groupements hème contenant chacun un atome de fer ; une molécule peut donc fixer quatre molécules d’oxygène.

📌 Quand l’oxygène est lié à l’hémoglobine, le complexe est appelé oxyhémoglobine, et lorsqu’il en est dissocié, il s’agit de désoxyhémoglobine.

• Lorsque la PO₂ est élevée, l’affinité de l’hémoglobine pour l’oxygène augmente ; lorsque la PO₂ diminue sous 60 mmHg, la saturation baisse fortement.

• Les facteurs qui diminuent l’affinité de l’hémoglobine pour l’oxygène sont:

  • la diminution du pH
  • l’augmentation de la température
  • l’augmentation de la PCO₂
  • l’augmentation du 2,3-DPG

• Le dioxyde de carbone est transporté à environ 7 % sous forme dissoute dans le plasma, 70 % sous forme d’ions bicarbonate et le reste lié à l’hémoglobine.

• Les trois groupes respiratoires ont les fonctions suivantes:

  • le groupe respiratoire pontin contrôle le rythme et la profondeur
  • le groupe respiratoire dorsal initie l’inspiration
  • le groupe respiratoire ventral contrôle l’expiration et influence l’inspiration

📌 Les chémorécepteurs détectent les variations de PCO₂, de PO₂ et de pH, puis transmettent ces informations aux centres respiratoires qui adaptent l’activité des muscles respiratoires.

📊 Tableaux de synthèse

Volumes et capacités pulmonaires

Transport des gaz sanguins