Fiche de révision : Physiologie du système respiratoire

📋 Plan du Cours

1. Rôles du système respiratoire
2. Voies respiratoires supérieures
3. Larynx, trachée et bronches
4. Poumons, plèvres et alvéoles
5. Étapes de la respiration
6. Mécanique de la respiration
7. Volumes et capacités respiratoires
8. Échanges et transports gazeux
9. Régulation de la respiration
10. Développement et vieillissement respiratoires

📖 1. Rôles du système respiratoire

★ À maîtriser

• L’apport d’O2 est vital pour les cellules, car la respiration cellulaire utilise l’O2 pour produire de l’ATP.

📌 Le système respiratoire échange les gaz entre le milieu externe et le sang, tandis que le système cardiovasculaire transporte les gaz entre les poumons et les cellules par le sang.

Compléments

• Le système respiratoire contribue à l’olfaction, à l’émission sonore et à la protection par la filtration de l’air inspiré et l’élimination des déchets grâce aux cils et au mucus.

• La muqueuse respiratoire comporte un épithélium pseudostratifié avec des cellules ciliées et des cellules à mucus qui protègent contre les poussières et les microbes.

💡 Astuce mémo

Le respiratoire échange les gaz avec le sang ; le cardiovasculaire les transporte.

📖 2. Voies respiratoires supérieures

🔑 Notions clés & Définitions

• Pharynx : Entonnoir musculaire d’environ 13 cm, appelé gorge, qui s’étend des choanes au larynx et constitue un carrefour aéro-digestif.

★ À maîtriser

• Les voies respiratoires supérieures comprennent le nez et le pharynx, tandis que les voies inférieures comprennent le larynx, la trachée, les bronches et leurs ramifications.

• Les voies respiratoires assurent la conduction, la filtration, l’humidification et le réchauffement de l’air.

• La muqueuse nasale réchauffe l’air grâce à son plexus veineux, l’humidifie et le purifie avec le mucus, puis ses cellules ciliées acheminent le mucus vers l’oropharynx.

• Dans le pharynx, l’air est dirigé vers le larynx et les aliments vers l’œsophage.

Compléments

• Le septum nasal sépare les cavités nasales, les cornets en forment les parois latérales, l’ethmoïde et le sphénoïde en constituent le plafond, et le palais osseux et mou en constitue le plancher en séparant les cavités nasales de la cavité buccale.

• Les récepteurs olfactifs se trouvent au plafond des cavités nasales, sous l’os ethmoïde.

• Les sinus paranasaux sont creusés dans les os frontal, sphénoïde, ethmoïde et maxillaires ; ils sécrètent du mucus drainé dans les cavités nasales, allègent les os de la tête et servent de caisse de résonance.

• Le pharynx comporte trois parties anatomiques de haut en bas :

  • le nasopharynx
  • l’oropharynx
  • le laryngopharynx

• Le nasopharynx contient la trompe auditive, qui draine l’oreille moyenne, et l’amygdale pharyngienne, également appelée végétations adénoïdes.

• L’oropharynx contient les amygdales palatines et l’amygdale linguale.

📖 3. Larynx, trachée et bronches

🔑 Notions clés & Définitions

• Glotte : Espace entre les cordes vocales et l’ouverture du larynx.
• Asthme : Dyspnée respiratoire due à un rétrécissement des voies aériennes.

★ À maîtriser

• Lors de la déglutition, le larynx se soulève et l’épiglotte s’incline pour fermer la glotte et orienter les aliments et les liquides vers l’œsophage ; sinon, le réflexe de la toux peut intervenir.

• Les cordes vocales sont des replis de la muqueuse du larynx qui vibrent lors de l’expulsion de l’air et permettent la phonation.

• La trachée est un conduit de 10 à 12 cm situé devant l’œsophage, qui se termine à hauteur de T5 environ, au niveau de l’angle sternal, puis se divise en deux bronches principales.

• Chaque bronche principale pénètre dans un poumon par le hile pulmonaire, puis se divise en bronches lobaires et segmentaires avant de se ramifier jusqu’aux bronchioles terminales.

• La bronche droite est plus large, plus courte et plus verticale que la bronche gauche, ce qui rend les corps étrangers plus fréquents à droite.

Compléments

• Le larynx est un conduit situé à la suite et en avant du laryngopharynx, au-dessus de la trachée, auquel il est rattaché par le cartilage cricoïde.

• Le larynx est constitué de huit cartilages rigides hyalins et d’un cartilage élastique, l’épiglotte.

• Le cartilage thyroïde est le plus grand cartilage du larynx, forme un bouclier sur sa paroi antérieure et constitue la pomme d’Adam.

• La trachée possède 15 à 20 anneaux incomplets de cartilage hyalin, attachés à l’œsophage pour lui permettre de se dilater pendant la déglutition.

• Le muscle trachéal lisse relie les bords postérieurs libres des anneaux et se contracte lors de la toux.

• Les bronches lobaires sont au nombre de trois à droite et de deux à gauche.

• Les facteurs déclencheurs de l’asthme cités sont :

  • une réaction allergique
  • une infection
  • un facteur psychologique

• Le tabac augmente le mucus et inhibe les cils, ce qui entraîne de la toux, et constitue un facteur de risque de cancer bronchique.

📖 4. Poumons, plèvres et alvéoles

🔑 Notions clés & Définitions

• Membrane alvéolo-capillaire : Barrière air-sang très mince, formée de l’épithélium alvéolaire, de l’endothélium capillaire et de leurs membranes basales fusionnées, qui permet les échanges par diffusion simple.

★ À maîtriser

• Les poumons sont des organes volumineux de la cavité thoracique, séparés par le médiastin et reposant sur le diaphragme.

📌 La plèvre viscérale recouvre chaque lobe pulmonaire, tandis que la plèvre pariétale tapisse la paroi thoracique et le médiastin.

• Les plèvres produisent un lubrifiant qui facilite les mouvements respiratoires, et la cavité pleurale, espace virtuel entre les deux feuillets, maintient les poumons accolés à la paroi et transmet leurs mouvements à la cage thoracique.

• Les bronches principales se ramifient en bronches secondaires et tertiaires, puis en bronchioles terminales qui constituent la zone de conduction ; les bronchioles respiratoires, conduits alvéolaires, saccules alvéolaires et alvéoles constituent la zone respiratoire.

📌 La circulation pulmonaire assure l’hématose selon le trajet ventricule droit – artères pulmonaires – ramifications – capillaires – veines périlobulaires – veines pulmonaires – oreillette gauche, tandis que la circulation bronchique nourrit les tissus pulmonaires selon le trajet ventricule gauche – aorte – artères bronchiques – parois des bronches, alvéoles et plèvre – veines bronchiques – veine cave supérieure – oreillette droite – ventricule droit.

• Les artères pulmonaires amènent le sang désoxygéné aux poumons pour qu’il se décharge du dioxyde de carbone, tandis que les veines pulmonaires ramènent au cœur le sang chargé en oxygène.

Compléments

• Le médiastin est la zone entre les poumons, limitée en avant par le sternum et en arrière par la colonne vertébrale, qui contient notamment le cœur, les gros vaisseaux et l’œsophage.

• Les lobes pulmonaires sont séparés par des scissures et les vaisseaux et les bronches arrivent aux poumons par le hile pulmonaire.

• Les poumons contiennent environ 150 millions d’alvéoles remplies d’air et leur tissu conjonctif élastique, appelé stroma, les rend mous, spongieux et élastiques.

• La surface totale des parois alvéolaires est de 50 à 70 m² et permet les échanges gazeux.

• La membrane alvéolo-capillaire est formée de : les épithéliocytes respiratoires de la paroi alvéolaire, l’endothélium capillaire, des membranes basales fusionnées

• Les alvéoles contiennent également de grands épithéliocytes qui produisent le surfactant et des macrophagocytes alvéolaires.

• Les alvéoles sont entourées d’un réseau capillaire dense.

📖 5. Étapes de la respiration

🔑 Notions clés & Définitions

• Respiration : Consiste à fournir de l’O2 à l’organisme et à le débarrasser du CO2.

★ À maîtriser

• La ventilation pulmonaire correspond aux mouvements d’air qui assurent son renouvellement dans les poumons.

• La respiration comprend la ventilation pulmonaire, les échanges air-sang de la respiration externe, le transport des gaz respiratoires et les échanges sang-cellules de la respiration interne.

Compléments

• La respiration comprend : la ventilation pulmonaire, les échanges externes entre l’air et le sang, le transport des gaz respiratoires, les échanges internes entre le sang et les cellules

📌 La respiration cellulaire désigne l’utilisation d’O₂ et la production de CO₂ par les cellules, tandis que la respiration interne désigne les échanges gazeux entre le sang et les cellules.

💡 Astuce mémo

Ventilation → échanges air-sang → transport des gaz → échanges sang-cellules.

📖 6. Mécanique de la respiration

🔑 Notions clés & Définitions

• Inspiration : Entrée d’air dans les poumons.

★ À maîtriser

• La ventilation repose sur des variations de volume qui entraînent des variations de pression et provoquent l’écoulement des gaz jusqu’à égalisation des pressions.

• Au repos, la contraction et l’abaissement du diaphragme ainsi que la contraction des intercostaux externes augmentent le volume thoracique et pulmonaire, diminuent la pression intrapulmonaire et font entrer l’air.

• Au repos chez un sujet sain, le relâchement du diaphragme et des intercostaux externes diminue le volume thoracique et pulmonaire, augmente la pression intrapulmonaire et fait sortir l’air passivement.

Compléments

• La ventilation forcée peut être nécessaire pendant l’exercice physique ou lorsque les conduits aériens sont rétrécis, notamment dans l’asthme, la bronchite ou la pneumonie.

• En ventilation forcée, les muscles du cou (SCOM et scalènes) élèvent le sternum, les clavicules et les deux premières côtes, tandis que le petit pectoral élève les côtes 3 à 5.

• En ventilation forcée, les intercostaux internes abaissent les côtes et les abdominaux compriment les viscères contre le diaphragme pour contribuer à l’expiration.

💡 Astuce mémo

Volume thoracique ↑ → pression pulmonaire ↓ → air entrant

📖 7. Volumes et capacités respiratoires

🔑 Notions clés & Définitions

• Volume courant : Le volume courant (Vc) est la quantité d’air qui entre et sort à chaque respiration, soit environ 0,5 L (500 mL).
• VEMS : Le VEMS est le volume maximal d’air expiré pendant la première seconde d’une capacité vitale forcée; il représente environ 80 % de la CV.
• Atélectasie : Affaissement des alvéoles.

★ À maîtriser

📐 Formule - La capacité vitale (CV), quantité totale d’air échangeable, correspond à $CV = VRI + Vc + VRE$ et varie de 3,4 L chez la femme à 4,8 L chez l’homme.

📐 Formule - La capacité pulmonaire totale (CPT) correspond à $CPT = CV + VR$ et varie de 4,5 L chez la femme à 6 L chez l’homme.

Compléments

• Les volumes et capacités respiratoires dépendent de l’âge, de la taille, du sexe et de la condition physique.

• Le volume de réserve inspiratoire (VRI), inspirable en plus d’une inspiration normale, est de 2,1 à 3,2 L.

• Le volume de réserve expiratoire (VRE), expiré en plus d’une expiration normale, est d’environ 1,2 L.

• Le volume résiduel (VR), qui reste dans les poumons après une expiration maximale, est d’environ 1,2 L.

• Le rapport CV/CPT est de 80 %.

• L’espace mort anatomique est l’air inspiré qui reste dans la zone de conduction sans participer aux échanges gazeux; il représente environ 150 mL.

• Sur un volume courant de 500 mL, environ 350 mL sont disponibles pour les échanges gazeux après soustraction de l’espace mort anatomique de 150 mL.

• La spirométrie mesure les volumes d’air mobilisés par les mouvements respiratoires et les débits ventilatoires, notamment pour diagnostiquer un trouble obstructif.

• L’asthme provoque un spasme des bronchioles et une expiration forcée; le VEMS aide à le détecter, et la maladie chronique de l’enfant peut se manifester par dyspnée, toux et sifflements.

• La bronchite chronique est détectable grâce au VEMS.

• La pneumonie peut obstruer l’inspiration et diminuer le VRI et le volume courant.

📖 8. Échanges et transports gazeux

🔑 Notions clés & Définitions

• Pression partielle : Force avec laquelle ce gaz tend à s’échapper du milieu où il se trouve.

★ À maîtriser

• Lors de la respiration externe, la différence de pression partielle entre l’alvéole et le capillaire crée un gradient à travers la membrane alvéolo-capillaire qui règle les échanges gazeux entre les poumons et le sang.

📌 Selon la loi de Dalton, la pression totale d’un mélange gazeux est égale à la somme des pressions partielles des gaz qui le composent, chacune étant proportionnelle à sa concentration dans le mélange.

• Le CO₂ sanguin est transporté à 70 % sous forme d’ions bicarbonate (HCO₃⁻) dans le plasma, à 20 à 30 % sous forme de carbaminohémoglobine dans les globules rouges et, pour le reste, dissous dans le plasma.

Compléments

• L’air contient 78 % de N₂, 21 % d’O₂ et 0,04 % de CO₂; à la pression atmosphérique de 760 mmHg, leurs pressions partielles sont respectivement de 597 mmHg, 160 mmHg et 0,3 mmHg.

• L’O₂ et le CO₂ ne sont pas en compétition pour l’hémoglobine, car ils se lient à des sites différents.

• Un oxymètre de pouls émet une lumière infrarouge et une lumière rouge, puis détermine la saturation en oxygène selon l’absorption de ces lumières; il affiche la SpO₂, la fréquence cardiaque et un index de qualité du signal.

• Une SpO₂ de 98 % signifie que 98 % des sites de liaison de l’hémoglobine sont chargés en oxygène.

• L’hypoxie est une diminution de l’apport d’O₂ aux tissus.

• La cyanose est une coloration bleue de la peau.

• L’hypercapnie est une augmentation du CO₂ dissous dans le plasma.

📌 L’acidose respiratoire correspond à une diminution du pH sanguin, tandis que l’alcalose respiratoire correspond à une augmentation du pH sanguin.

• Lors d’une intoxication au monoxyde de carbone, le CO entre en compétition avec l’O₂ pour les sites de fixation de l’hémoglobine.

📖 9. Régulation de la respiration

★ À maîtriser

• Le bulbe rachidien contient le centre inspiratoire autostimulé qui établit le rythme respiratoire de base.

• La fréquence respiratoire normale au repos, ou eupnée, est de 12 à 20 respirations par minute.

• Une augmentation de la PaCO₂ et une diminution du pH stimulent surtout la respiration et peuvent provoquer une hyperventilation, c’est-à-dire une respiration plus profonde et plus rapide.

Compléments

• Le pont règle les transitions entre l’inspiration et l’expiration.

• Les influx nerveux respiratoires atteignent le diaphragme par les nerfs phréniques et les muscles intercostaux par les nerfs intercostaux.

📌 L’hyperpnée liée à l’exercice augmente surtout l’amplitude et la force respiratoires, tandis que l’hyperventilation désigne une respiration plus profonde et plus rapide.

• La respiration est influencée par quatre catégories de facteurs :

  • les facteurs physiques (phonation, toux, exercice et température corporelle)
  • la volonté
  • les émotions (frayeur et pleurs, via l’hypothalamus)
  • les facteurs chimiques

• Une forte diminution de la PaO₂ stimule la respiration par l’intermédiaire des chimiorécepteurs de la crosse aortique et du sinus carotidien, qui transmettent l’information au bulbe rachidien.

📌 Chez les personnes atteintes d’emphysème ou de bronchite chronique, il faut éviter d’administrer trop d’O₂.

💡 Astuce mémo

Le bulbe établit le rythme de base, le pont règle les transitions

📖 10. Développement et vieillissement respiratoires

★ À maîtriser

• Le surfactant, substance lipidique produite par les grands épithéliocytes, empêche l’affaissement des alvéoles en diminuant l’attraction entre les molécules d’eau.

• À 70 ans, la capacité vitale diminue d’un tiers; la pression partielle d’O₂ et la sensibilité au CO₂ diminuent également, ce qui favorise l’hypoxie et les apnées du sommeil.

Compléments

• Le surfactant est présent en quantité suffisante entre la 28e et la 30e semaine de grossesse.

• Chez les prématurés, le manque de surfactant peut provoquer un syndrome de détresse respiratoire du nouveau-né, avec dyspnée et effort respiratoire accru.

• La fréquence respiratoire indiquée selon l’âge est de 30 à 60 respirations par minute chez le nouveau-né, 30 chez le nourrisson, 25 à 5 ans et 12 à 20 chez l’adulte.

• Chez la personne âgée, la fréquence respiratoire a tendance à augmenter en raison de la diminution de la capacité vitale et du nombre d’alvéoles.

• La mort subite inexpliquée du nourrisson survient pendant le sommeil avec arrêt respiratoire; les facteurs possibles cités sont un trouble du rythme cardiaque, un dérèglement de la régulation nerveuse de la respiration et une infection virale.

• Chez les personnes âgées, la diminution de l’activité des cils et des macrophages accroît la sensibilité aux infections respiratoires, notamment la pneumonie et la grippe, ce qui souligne l’importance de la vaccination.

💡 Astuce mémo

Vieillissement → capacité vitale et sensibilité au CO₂ diminuent