Fiche de révision : Physiologie du système respiratoire

📋 Plan du Cours

1. Organisation et fonctions respiratoires
2. Voies aériennes et échanges alvéolaires
3. Plèvre et système thoraco-pulmonaire
4. Cycle ventilatoire et débits
5. Propriétés mécaniques respiratoires
6. Volumes et capacités pulmonaires
7. Diffusion alvéolo-capillaire
8. Muscles de la ventilation
9. Commande et régulation ventilatoires

📖 1. Organisation et fonctions respiratoires

🔑 Notions clés & Définitions

• Système respiratoire : Système complexe dont l’objectif est d’assurer les échanges gazeux entre l’intérieur et l’extérieur de l’organisme.

★ À maîtriser

• Le transport respiratoire apporte l’oxygène de l’extérieur jusqu’au niveau cellulaire et intracellulaire pour permettre la respiration mitochondriale, tandis que le dioxyde de carbone produit par le métabolisme cellulaire rejoint les capillaires pulmonaires avant d’être rejeté.

• Le système respiratoire associe:

  • le squelette osseux du thorax
  • les voies aériennes
  • les alvéoles
  • la circulation cardiovasculaire
  • les muscles respiratoires
  • la plèvre
  • les systèmes nerveux central et périphérique

Compléments

• Peter Wagner décrit le système respiratoire comme un échangeur de gaz.

💡 Astuce mémo

O₂ extérieur → cellules ; CO₂ cellulaire → poumons → extérieur

📖 2. Voies aériennes et échanges alvéolaires

🔑 Notions clés & Définitions

• Cavité nasale : Réchauffe, humidifie et filtre l’air en éliminant les grosses particules avant son entrée dans les voies respiratoires profondes.

★ À maîtriser

• Les voies aériennes conduisent l’air jusqu’aux zones alvéolaires, où les échanges gazeux s’effectuent entre les alvéoles et les capillaires pulmonaires issus de l’artère pulmonaire.

Compléments

• Les voies aériennes comportent 23 divisions dichotomiques successives, chaque bronche mère donnant deux bronches filles de diamètre inférieur.

• Les poumons comportent trois lobes à droite et deux lobes à gauche.

💡 Astuce mémo

Nez → voies aériennes → alvéoles → capillaires

📖 3. Plèvre et système thoraco-pulmonaire

🔑 Notions clés & Définitions

• Plèvre : Tissu formé de deux feuillets qui tapissent respectivement le poumon et la paroi thoracique afin de maintenir leur accolement fonctionnel.

📝 Points essentiels

📌 La plèvre viscérale tapisse le poumon, tandis que la plèvre pariétale tapisse la paroi thoracique.

📌 La résorption pleurale de l’air et du liquide crée une pression pleurale négative qui accole les deux feuillets sans les coller.

💡 Astuce mémo

Plèvre viscérale sur le poumon, plèvre pariétale sur le thorax

📖 4. Cycle ventilatoire et débits

🔑 Notions clés & Définitions

• Cycle ventilatoire : Unité fonctionnelle du système respiratoire comprenant une inspiration et une expiration.
• Volume courant : Volume d’air mobilisé au cours d’une ventilation calme au repos.

★ À maîtriser

📐 Formule — La ventilation minute, notée $\dot V_E$, est le produit de la fréquence respiratoire par le volume courant : $\dot V_E = F_R \times V_T$.

📌 Lors d’un exercice, la fréquence respiratoire et le volume courant augmentent, ce qui élève la ventilation minute pour répondre aux besoins de l’organisme.

Compléments

• Avec une fréquence respiratoire de 10 cycles par minute et un volume courant de 0,5 L, la ventilation minute est de 5 L/min.

💡 Astuce mémo

Inspiration → volume courant → expiration

📖 5. Propriétés mécaniques respiratoires

🔑 Notions clés & Définitions

• Compliance : Variation de volume obtenue pour une variation donnée de pression.
• Surfactant : Substance tensioactive produite par les pneumocytes de type 2 qui réduit la tension superficielle alvéolaire.

★ À maîtriser

• Les muscles respiratoires constituent la propriété active du système, tandis que la compliance, l’élastance et les résistances des voies aériennes constituent ses propriétés passives.

• La compliance est l’inverse de l’élastance : un poumon très compliant a une faible élastance, tandis qu’un poumon peu compliant a une forte élastance.

• Le surfactant stabilise les alvéoles, facilite leur expansion, augmente la compliance pulmonaire et réduit le travail des muscles inspiratoires.

Compléments

• Chez le nouveau-né prématuré, un déficit en surfactant peut entraîner un faible volume pulmonaire, une insuffisance respiratoire, une compliance très diminuée et des forces élastiques élevées.

💡 Astuce mémo

Compliance distend le poumon, élastance le rétracte

📖 6. Volumes et capacités pulmonaires

🔑 Notions clés & Définitions

• Capacité vitale : Plus grand volume que la personne peut mobiliser volontairement et correspond à la somme du volume courant, du volume de réserve inspiratoire et du volume de réserve expiratoire.
• Capacité pulmonaire totale : Volume total contenu dans les poumons et correspond à la capacité vitale augmentée du volume résiduel.

★ À maîtriser

📐 Formule — La capacité vitale vérifie $CV = VT + VRI + VRE$.

Compléments

📐 Formule — La capacité pulmonaire totale vérifie $CPT = CV + VR$.

📐 Formule — La capacité résiduelle fonctionnelle, notée CRF, correspond au volume de réserve expiratoire augmenté du volume résiduel : $CRF = VRE + VR$.

💡 Astuce mémo

CV = VT + VRI + VRE

📖 7. Diffusion alvéolo-capillaire

★ À maîtriser

• 🔄 Le trajet de l’oxygène comprend:
  1. L’espace alvéolaire
  2. La membrane alvéolo-capillaire
  3. Le plasma
  4. Les globules rouges
  5. La fixation à l’hémoglobine

Compléments

• La membrane alvéolo-capillaire constitue une barrière d’environ 2 micromètres traversée par les gaz lors de la diffusion.

• Les structures alvéolaires comprennent:

  • des cellules alvéolaires
  • des capillaires
  • des cellules immunitaires

💡 Astuce mémo

Gaz alvéolaire → membrane alvéolo-capillaire → plasma → globules rouges → hémoglobine

📖 8. Muscles de la ventilation

🔑 Notions clés & Définitions

• Diaphragme : Muscle formé de deux coupoles qui constitue la partie inférieure de la cage thoracique et participe principalement à l’inspiration.

★ À maîtriser

• Les muscles respiratoires sont des muscles striés squelettiques volontaires insérés sur le squelette osseux, mais ils doivent fonctionner en continu selon une activité phasique d’alternance entre contraction et décontraction.

• Le diaphragme se contracte pendant environ 45 à 50 % du temps et constitue un muscle endurant utilisant principalement le métabolisme oxydatif.

• 🔄 La contraction du diaphragme entraîne:

  1. Le déplacement des viscères vers le bas
  2. L’augmentation des diamètres thoraciques
  3. L’augmentation du volume pulmonaire
  4. La diminution de la pression intrathoracique

• Les intercostaux externes sont des muscles inspiratoires qui élèvent les côtes, tandis que les intercostaux internes ont un rôle expiratoire en diminuant le volume thoracique.

📌 L’expiration est passive au repos mais devient active et implique notamment les muscles intercostaux internes et abdominaux lors d’une expiration forcée, comme la toux ou l’éternuement.

Compléments

• Le nerf phrénique est composé de motoneurones dont les corps cellulaires se situent au niveau des racines cervicales de la moelle épinière et qui contrôlent le diaphragme.

💡 Astuce mémo

Le diaphragme agit comme un piston sous les poumons

📖 9. Commande et régulation ventilatoires

🔑 Notions clés & Définitions

• Centres respiratoires : Structures du tronc cérébral qui génèrent une activité rythmique et transmettent alternativement des ordres aux muscles respiratoires.

★ À maîtriser

• La ventilation possède une commande automatique assurée par les centres respiratoires et une commande volontaire pouvant être déclenchée par le cortex moteur.

• Les chémorécepteurs détectent les variations d’oxygène, de dioxyde de carbone et de pH, notamment l’hypoxie, l’hypercapnie et l’acidose, afin d’adapter la ventilation.

• L’hypoxie stimule la ventilation afin de maintenir l’apport d’oxygène à l’organisme, comme lors d’un séjour en montagne.

Compléments

• Les mécanorécepteurs pulmonaires et bronchiques détectent l’étirement et transmettent aux centres respiratoires des informations sur le gonflement des poumons.

📌 L’inhalation d’un produit irritant peut déclencher un réflexe qui bloque immédiatement la respiration grâce aux informations transmises aux centres respiratoires.

💡 Astuce mémo

Commande automatique du tronc cérébral, commande volontaire du cortex

📊 Tableaux de synthèse

Volumes et capacités pulmonaires