Fiche de révision : Physiologie pulmonaire et échanges gazeux

📋 Plan du Cours

1. Mécanique respiratoire
2. Diffusion alvéolocapillaire
3. Ventilation et perfusion pulmonaires
4. Volumes et capacités pulmonaires
5. Espaces morts respiratoires

📖 1. Mécanique respiratoire

★ À maîtriser

• La mécanique respiratoire comprend trois phases :

  • l’inspiration
  • l’expiration
  • la pause respiratoire

• Au repos, l’inspiration est active : le diaphragme, le petit pectoral, le dentelé antérieur et les muscles intercostaux se contractent, augmentant les volumes pulmonaires et le diamètre thoracique et bronchique ; la pression intrapulmonaire devient négative et l’air entre jusqu’à l’équilibre des pressions.

📌 Au repos, l’expiration est passive : les muscles inspiratoires se relâchent et la rétraction pulmonaire contribue à expulser l’air ; à l’effort, l’expiration devient active et recrute les muscles expiratoires.

Compléments

• À l’effort, l’inspiration mobilise davantage les muscles inspiratoires et accessoires, augmente plus fortement les volumes pulmonaires et utilise le volume de réserve inspiratoire pour faire entrer davantage d’air.

• Pendant la pause respiratoire au repos, les muscles sont relâchés, il n’y a ni mouvement ni flux d’air, et la pression pulmonaire est égale à la pression atmosphérique ; à l’effort, cette pause se raccourcit ou disparaît.

💡 Astuce mémo

Inspiration → expiration → pause

📖 2. Diffusion alvéolocapillaire

🔑 Notions clés & Définitions

• Échange gazeux : Processus physique de redistribution d’un ou de plusieurs gaz dans un espace défini ; dans le poumon, il concerne l’O₂ et le CO₂ entre l’alvéole et le capillaire.
• Diffusion : Transfert passif des gaz selon leur gradient de concentration, d’une concentration élevée vers une concentration faible, sans consommation d’ATP.

★ À maîtriser

• Une diffusion pulmonaire efficace est favorisée par :

  • un gradient de concentration élevé
  • une courte distance de diffusion
  • une grande surface d’échange

• La pression partielle de l’O₂ est de 100 mmHg dans l’alvéole et de 40 mmHg dans le capillaire, tandis que celle du CO₂ est de 40 mmHg dans l’alvéole et de 46 mmHg dans le capillaire.

Compléments

• Les poumons contiennent environ 300 à 400 millions d’alvéoles, dont la surface totale d’échange est en moyenne de 100 à 140 m².

• La distance de diffusion comprend : l’endothélium capillaire, l’interstitium entre le capillaire et l’alvéole, l’endothélium alvéolaire

💡 Astuce mémo

O₂ va de l’alvéole au sang ; CO₂ va du sang à l’alvéole

📖 3. Ventilation et perfusion pulmonaires

🔑 Notions clés & Définitions

• Ventilation : Mouvement de l’air dans les voies respiratoires jusqu’aux alvéoles ; elle fournit l’O₂ inspiré et élimine le CO₂ expiré, établissant le gradient nécessaire à la diffusion.
• Perfusion : Passage du sang dans les capillaires pulmonaires, disposés en réseau autour des alvéoles.

★ À maîtriser

• La diffusion efficace exige une bonne adéquation entre ventilation et perfusion au niveau alvéolaire ; le rapport idéal est de 1:1, mais le volume d’espace mort empêche de l’atteindre.

• En position verticale, le rapport ventilation/perfusion augmente de 0,6 à la base à 3 à l’apex ; il est d’environ 0,8 à 1 dans la région médiale.

Compléments

📌 En position verticale, les régions apicales sont moins ventilées que les régions basales, car leurs alvéoles sont davantage distendues et leurs parois plus rigides ; la distance d’échange y est également plus longue.

📌 En position verticale, la perfusion est très faible à l’apex car la distension des parois capillaires réduit leur calibre, tandis qu’elle est très élevée à la base sous l’effet de la gravité.

💡 Astuce mémo

Gravité → ventilation et perfusion inégales selon la hauteur pulmonaire

📖 4. Volumes et capacités pulmonaires

🔑 Notions clés & Définitions

• Volume courant : Quantité d’air inspirée et expirée au cours d’un cycle respiratoire normal ; il vaut environ 0,5 L.
• Volume de réserve inspiratoire : Quantité d’air supplémentaire inspirable par une distension plus importante du thorax et des poumons, au-delà du volume courant ; il vaut environ 3 L.
• Volume de réserve expiratoire : Quantité d’air supplémentaire pouvant être expirée après une expiration normale ; il vaut environ 1,5 à 1,7 L.
• Volume résiduel : Air restant dans les poumons après une expiration maximale, même avec un effort maximal ; il vaut environ 1,3 à 1,5 L et contribue à prévenir le collapsus pulmonaire.

★ À maîtriser

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

Compléments

📐 Formule - La capacité totale est la somme de la capacité vitale et du volume résiduel : $CT = CV + VR$.

📖 5. Espaces morts respiratoires

🔑 Notions clés & Définitions

• Espace mort : L’espace mort est le volume d’air situé dans les voies respiratoires ou les alvéoles qui ne participe pas activement aux échanges gazeux ; l’espace mort fonctionnel est la somme des espaces morts anatomique et alvéolaire.
• Espace mort anatomique : Air des voies respiratoires, du nez ou de la bouche jusqu’aux bronchioles, qui ne participe pas aux échanges gazeux ; il représente environ 150 mL et contribue à réchauffer, humidifier et nettoyer l’air inspiré.
• Espace mort alvéolaire : Air présent dans des alvéoles qui ne participent pas activement aux échanges gazeux en raison d’une perfusion ou d’une ventilation insuffisante ; il est pathologique et presque absent chez les personnes en bonne santé.

📝 Points essentiels

• Le volume résiduel n’est pas mesurable par spirométrie.

💡 Astuce mémo

Espace mort anatomique : voies aériennes ; espace mort alvéolaire : alvéoles mal perfusées