Fiche de révision : Physiologie du système respiratoire

📋 Plan du Cours

1. Muscles respiratoires
2. Ventilation pulmonaire
3. Explorations ventilatoires
4. Syndromes ventilatoires
5. Échanges gazeux pulmonaires
6. Couplage ventilation-perfusion
7. Transport et saturation de l’oxygène
8. Transport du CO₂ et équilibre acido-basique
9. Contrôle nerveux de la ventilation
10. Homéostasie respiratoire

📖 1. Muscles respiratoires

★ À maîtriser

• Les principaux muscles inspirateurs sont :
  • le diaphragme
  • les intercostaux externes
  • les scalènes
  • le sterno-cléido-occipito-mastoïdien

Compléments

• Les muscles expirateurs présentés sont :
  • les intercostaux internes
  • l’oblique externe de l’abdomen
  • l’oblique interne de l’abdomen
  • le transverse de l’abdomen
  • le grand droit de l’abdomen

💡 Astuce mémo

Inspiration active, expiration calme passive

📖 2. Ventilation pulmonaire

🔑 Notions clés & Définitions

• Ventilation pulmonaire : Processus mécanique par lequel l’air entre dans les poumons et en sort.

📝 Points essentiels

• La ventilation pulmonaire comporte deux phases : l’inspiration et l’expiration.

📌 Au repos, l’inspiration est active alors que l’expiration est passive.

📌 La ventilation pulmonaire renouvelle l’oxygène et le dioxyde de carbone présents dans les alvéoles pulmonaires.

💡 Astuce mémo

Inspiration calme active, expiration calme passive

📖 3. Explorations ventilatoires

🔑 Notions clés & Définitions

• Pléthysmographie : Méthode de mesure des volumes pulmonaires.

📝 Points essentiels

• L’exploration statique distingue les volumes mobilisables des volumes non mobilisables et représente notamment VT, VRI, VRE, CVL, CRF, CPT et VR.

• L’exploration dynamique de la ventilation comprend notamment la mesure du VEMS, des débits expiratoires de pointe et des débits expiratoires maximaux.

📖 4. Syndromes ventilatoires

★ À maîtriser

• Les grands syndromes ventilatoires sont : le syndrome obstructif, le syndrome restrictif, le syndrome mixte, qui associe les deux premiers

📌 Le syndrome obstructif se caractérise par une diminution des débits, notamment du VEMS et du DEMM 75-25, avec un rapport VEMS/CVF inférieur à 0,7, et peut s’accompagner d’une distension pulmonaire.

📌 Le syndrome restrictif se caractérise par une diminution harmonieuse de la CV, du VR, de la CPT et de la CRF, liée à une limitation de l’expansion thoraco-pulmonaire.

Compléments

• La distension pulmonaire associée au syndrome obstructif peut augmenter le VR, la CPT et la CRF.

• Les exemples de syndrome obstructif présentés sont :

  • l’emphysème
  • la BPCO
  • l’asthme

• L’asthme est associé à :

  • une hyperréactivité bronchique
  • une inflammation bronchique
  • un remodelage bronchique

• La fibrose pulmonaire est présentée comme un exemple de syndrome restrictif et correspond à une transformation du tissu pulmonaire en tissu fibreux.

💡 Astuce mémo

Obstructif : débits diminués ; restrictif : volumes diminués

📖 5. Échanges gazeux pulmonaires

🔑 Notions clés & Définitions

• Échanges gazeux : Échanges entre les alvéoles et les capillaires pulmonaires, ainsi qu’entre les capillaires systémiques et les cellules, afin d’oxygéner le sang et d’éliminer le CO₂.

★ À maîtriser

• Les échanges gazeux dépendent de : les propriétés des gaz, les caractéristiques structurales de la membrane alvéolo-capillaire, le couplage ventilation-perfusion

📌 La pression totale d’un mélange gazeux est égale à la somme des pressions partielles de ses gaz, et la pression partielle d’un gaz est proportionnelle à sa fraction dans le mélange.

📐 Formule - La pression partielle d’un gaz vérifie $P_{gaz}=F_{gaz}\times P_{atmosphérique}$.

Compléments

• L’air est composé principalement de N₂ et d’O₂, avec des traces de CO₂ et de la vapeur d’eau.

• Au niveau de la mer, la pression atmosphérique est de 760 mmHg.

• La membrane alvéolo-capillaire a une épaisseur de 0,3 à 1,5 μm.

📖 6. Couplage ventilation-perfusion

🔑 Notions clés & Définitions

• Ventilation alvéolaire : Quantité de gaz qui atteint les alvéoles.
• Perfusion : Écoulement sanguin dans les capillaires qui irriguent les alvéoles.

★ À maîtriser

• L’objectif du couplage ventilation-perfusion est un rapport VA/Q égal à 1.

• Lorsque VA/Q est inférieur à 1, la ventilation est insuffisante par rapport à la perfusion et les artérioles irriguant l’alvéole se contractent, ce qui rapproche VA/Q de 1.

• Lorsque VA/Q est supérieur à 1, la perfusion est insuffisante par rapport à la ventilation et les artérioles irriguant l’alvéole se dilatent, ce qui rapproche VA/Q de 1.

Compléments

• Les gaz du sang peuvent être mesurés à partir d’un prélèvement artériel réalisé à l’artère radiale ou à l’artère fémorale.

💡 Astuce mémo

Ventilation insuffisante → constriction artériolaire ; ventilation excessive → dilatation

📖 7. Transport et saturation de l’oxygène

★ À maîtriser

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

• L’hémoglobine est une protéine érythrocytaire composée de quatre chaînes polypeptidiques et de quatre atomes de fer, et elle peut fixer quatre molécules d’O₂.

• La saturation de l’hémoglobine en O₂ dépend de : la PO₂, la PCO₂, la température, le pH sanguin, la concentration en 2,3-DPG dans les érythrocytes

• La courbe de saturation de l’hémoglobine en O₂ est sigmoïde, abrupte entre 10 et 50 mmHg de PO₂ et en plateau entre 70 et 120 mmHg.

📌 L’augmentation de la PCO₂ ou la diminution du pH diminue l’affinité de l’hémoglobine pour l’O₂ et déplace la courbe de saturation vers la droite, phénomène appelé effet Bohr.

Compléments

• La liaison de l’O₂ à l’hémoglobine est rapide, réversible et faible.

• À une PO₂ de 104 mmHg, l’hémoglobine est saturée à 98 %, tandis qu’à une PO₂ de 40 mmHg, elle est saturée à 75 %.

• L’oxymètre de pouls mesure la lumière rouge et infrarouge non absorbée par le flux pulsatile du sang pour estimer la SpO₂.

• L’oxyhémoglobine absorbe davantage la lumière infrarouge et laisse passer davantage de lumière rouge, tandis que la désoxyhémoglobine absorbe davantage la lumière rouge et laisse passer davantage de lumière infrarouge.

• Les valeurs normales de SpO₂ sont comprises entre 95 % et 100 %, tandis qu’une SpO₂ inférieure à 90 % indique une hypoxémie.

• Une SpO₂ de 98 % signifie que chaque globule rouge est composé à 98 % d’oxyhémoglobine et à 2 % de désoxyhémoglobine, et non que 98 % des globules rouges sont oxygénés.

💡 Astuce mémo

Courbe abrupte à basse PO₂, plateau à haute PO₂

📖 8. Transport du CO₂ et équilibre acido-basique

★ À maîtriser

• Le CO₂ est transporté dans le sang :
  • à 7–10 % dissous dans le plasma
  • à 20–30 % lié à l’hémoglobine
  • à 60–70 % sous forme d’ions bicarbonate

📌 L’effet Haldane signifie que la désoxygénation du sang augmente sa capacité à transporter le CO₂ : plus la PO₂ et la saturation de l’hémoglobine sont faibles, plus le sang peut transporter de CO₂.

• Dans le sang, le CO₂ réagit avec l’eau pour former de l’acide carbonique, qui se dissocie en ions H⁺ et HCO₃⁻.

📌 Un pH inférieur à 7,38 définit une acidose, tandis qu’un pH supérieur à 7,42 définit une alcalose.

📌 Un trouble acido-basique est d’origine respiratoire lorsqu’il concerne la PCO₂ et d’origine métabolique lorsqu’il concerne les ions HCO₃⁻.

Compléments

📐 Formule - La réaction de formation des ions bicarbonate s’écrit $\mathrm{CO_2 + H_2O \rightleftharpoons H_2CO_3 \rightleftharpoons H^+ + HCO_3^-}$.

• Les systèmes tampons cités comprennent :

  • le tampon bicarbonate
  • le tampon hémoglobine/hémoglobinate
  • les protéines plasmatiques
  • le tampon phosphate

• À moyen terme, en quelques heures, la ventilation pulmonaire régule activement le pH, tandis qu’à plus long terme le rein intervient.

• Les valeurs de référence présentées sont un pH de 7,38 à 7,42, une concentration de HCO₃⁻ de 23 à 28 mmol/l et une PCO₂ de 36 à 45 mmHg.

📖 9. Contrôle nerveux de la ventilation

★ À maîtriser

• La ventilation est un acte involontaire réalisé par des muscles également soumis à un contrôle volontaire.

Compléments

• La neurogenèse ventilatoire regroupe les activités d’origine nerveuse qui participent à la ventilation et à son contrôle.

• Les groupes respiratoires dorsal et ventral sont situés au niveau bulbaire ; le groupe dorsal est inspiratoire et le groupe ventral comporte environ 70 % de neurones inspiratoires et 30 % de neurones expiratoires.

• Les groupes inspiratoire et expiratoire sont alternativement actifs et s’inhibent mutuellement selon l’hypothèse fonctionnelle du « off-switch ».

• Le centre pneumotaxique, situé dans la protubérance, assure les transitions entre inspiration et expiration, harmonise la respiration et transmet des informations aux noyaux bulbaires.

• La formation réticulée ascendante exerce une action tonique sur les centres respiratoires, tandis que le cortex cérébral participe également à la modulation de l’activité bulbaire.

💡 Astuce mémo

Groupes inspiratoire et expiratoire alternent et s’inhibent

📖 10. Homéostasie respiratoire

🔑 Notions clés & Définitions

• Homéostasie respiratoire : Adaptation constante de la ventilation aux besoins de l’organisme grâce à des activités motrices produites à partir d’informations périphériques ou centrales.

★ À maîtriser

• Les grandeurs réglées sont :
  • la PaO₂
  • la PaCO₂
  • le pH

Compléments

• Les valeurs de consigne présentées sont une PaO₂ de 100 mmHg et une PaCO₂ de 40 mmHg.

• Les chémorécepteurs centraux, situés à proximité des centres respiratoires, sont sensibles au liquide céphalo-rachidien.

• Les chémorécepteurs périphériques se trouvent dans le glomus carotidien et la crosse aortique.

• Les afférences du glomus carotidien empruntent le nerf de Hering, tandis que celles de la crosse aortique empruntent le nerf de Cyon-Ludwig.

💡 Astuce mémo

Chémorécepteurs → centres respiratoires → ventilation ajustée

📊 Tableaux de synthèse

Caractéristiques des syndromes ventilatoires

Formes de transport des gaz