Fiche de révision : Physiologie respiratoire

📋 Plan du Cours

1. Fonctions et processus respiratoires
2. Anatomie des voies respiratoires
3. Alvéoles et surfactant pulmonaire
4. Vascularisation et innervation
5. Mécanique de la ventilation
6. Volumes et débits pulmonaires
7. Échanges gazeux alvéolaires
8. Transport sanguin des gaz
9. Centres et régulation respiratoire

📖 1. Fonctions et processus respiratoires

🔑 Notions clés & Définitions

• Ventilation pulmonaire : Processus mécanique de déplacement de l’air à l’intérieur et à l’extérieur des poumons.
• Respiration pulmonaire : Échanges gazeux entre les poumons et le sang.
• Respiration interne : Échanges gazeux entre le sang et les cellules.

📝 Points essentiels

• L’air est composé de :
  • 78 % d’azote
  • 21 % d’oxygène
  • 1 % d’autres gaz

💡 Astuce mémo

Ventiler → échanger avec le sang → échanger avec les cellules

📖 2. Anatomie des voies respiratoires

★ À maîtriser

📌 La zone de conduction comprend la trachée, les bronches et les bronchioles et conduit l’air vers les poumons, tandis que la zone respiratoire comprend les canaux alvéolaires et les alvéoles où se produisent les échanges gazeux.

• La cavité nasale filtre, réchauffe jusqu’à 37 °C et humidifie l’air inspiré.

• La trachée se divise en deux bronches, qui se subdivisent en bronchioles puis se terminent par les sacs alvéolaires.

Compléments

• Le pharynx est une voie commune à l’air et au bol alimentaire et mesure environ 13 cm.

• Le mucus qui tapisse les voies respiratoires sert à piéger et nettoyer les poussières.

💡 Astuce mémo

Zone de conduction : amener l’air ; zone respiratoire : échanger les gaz

📖 3. Alvéoles et surfactant pulmonaire

★ À maîtriser

• Les poumons contiennent environ 300 millions d’alvéoles de 0,3 mm de diamètre et disposent d’une surface d’échange d’environ 130 m².

• Dans les alvéoles, le CO2 diffuse du sang vers l’air alvéolaire tandis que l’O2 diffuse de l’air alvéolaire vers le sang et se lie à l’hémoglobine.

• Le surfactant pulmonaire est composé de 85 % de lipides et de 13 % de protéines.

📌 Le surfactant diminue la tension superficielle, augmente la compliance, diminue le travail inspiratoire et empêche le collapsus alvéolaire à l’expiration.

Compléments

📌 Chez le nouveau-né, un déficit en surfactant peut provoquer un syndrome de détresse respiratoire avec atélectasie, c’est-à-dire un affaissement alvéolaire.

💡 Astuce mémo

Déficit en surfactant → tension accrue → atélectasie

📖 4. Vascularisation et innervation

★ À maîtriser

📌 La circulation pulmonaire assure l’oxygénation du sang, tandis que la circulation bronchique assure la nutrition des tissus pulmonaires.

• Les deux artères pulmonaires transportent un sang pauvre en oxygène depuis le cœur droit, tandis que les deux veines pulmonaires transportent un sang riche en oxygène vers le cœur gauche.

📌 Le système parasympathique, par l’acétylcholine et le nerf vague, provoque une bronchoconstriction, tandis que le système sympathique et la médullosurrénale provoquent une bronchodilatation.

Compléments

📌 Une obstruction de l’artère pulmonaire constitue une embolie pulmonaire.

• Le diaphragme est innervé par le nerf phrénique et les muscles intercostaux participent à la ventilation.

💡 Astuce mémo

Circulation pulmonaire : oxygéner ; circulation bronchique : nourrir

📖 5. Mécanique de la ventilation

★ À maîtriser

📐 Formule - À température constante, la loi de Boyle-Mariotte s’écrit $P \times V = constante$ : la pression d’un gaz est inversement proportionnelle à son volume.

📌 L’inspiration est un mécanisme actif nécessitant la contraction du diaphragme et des muscles intercostaux externes, tandis que l’expiration calme est un mécanisme passif lié au relâchement musculaire et au rappel élastique.

• Lors de l’inspiration, la contraction du diaphragme augmente le volume thoracique, diminue les pressions pleurale et pulmonaire, puis fait entrer l’air dans les poumons.

Compléments

• Un cycle ventilatoire dure environ 5 secondes, avec une inspiration de 3 secondes et une expiration de 2 secondes, soit environ 12 cycles par minute.

💡 Astuce mémo

Contraction → volume thoracique augmenté → pression diminuée → inspiration

📖 6. Volumes et débits pulmonaires

🔑 Notions clés & Définitions

• Volume courant : Volume de gaz inspiré ou expiré au cours d’un cycle respiratoire, qui vaut environ 0,5 litre au repos.
• Volume résiduel : Volume d’air non mobilisable qui reste dans les poumons après une expiration et vaut environ 1200 ml.

★ À maîtriser

📐 Formule - La capacité vitale vérifie $CV = VC + VRE + VRI$ et correspond à la totalité des volumes mobilisables.

📐 Formule - Le rapport de Tiffeneau vérifie $VEMS/CV$ et une valeur inférieure à 70 % indique un syndrome obstructif.

Compléments

📐 Formule - La capacité résiduelle fonctionnelle vérifie $CRF = VRE + VR$ et correspond au volume pulmonaire en fin d’expiration.

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

💡 Astuce mémo

CV = VC + VRE + VRI

📖 7. Échanges gazeux alvéolaires

🔑 Notions clés & Définitions

• Ventilation minute : Volume pulmonaire mobilisé en une minute, qui vérifie $VE = VC \times FR$.

★ À maîtriser

• La pression partielle d’un gaz correspond à sa contribution à la pression totale, laquelle est la somme des pressions partielles selon la loi de Dalton.

• L’air inspiré contient 21 % d’oxygène, tandis que l’air alvéolaire en contient environ 14 % car il est enrichi en CO2.

📐 Formule - La consommation d’oxygène vérifie $VO_2 = V \times (FiO_2 - FeO_2)$ ; avec $V = 8\ L/min$, $FiO_2 = 0{,}21$ et $FeO_2 = 0{,}16$, elle vaut 400 ml/min.

📐 Formule - La ventilation alvéolaire vérifie $VA = (VC - VD) \times FR$, où VD est le volume de l’espace mort.

Compléments

• L’espace mort anatomique correspond à l’air contenu dans les voies de conduction et représente environ 150 à 200 ml.

💡 Astuce mémo

Poumons : O2 vers le sang ; tissus : O2 vers les cellules

📖 8. Transport sanguin des gaz

★ À maîtriser

📌 L’oxygène est transporté à 98 % par l’hémoglobine et à 2 % sous forme dissoute dans le sang.

📌 Lorsque la pression partielle en oxygène augmente, l’hémoglobine fixe davantage d’O2, tandis que sa diminution favorise la dissociation de l’oxyhémoglobine.

• Le CO2 est transporté sous trois formes :
  • Sous forme dissoute à 5–10 %
  • Lié à l’hémoglobine à 5–20 %
  • Sous forme de bicarbonate HCO3− à environ 70–80 %

• Dans les tissus, le CO2 diffuse vers les hématies, est transformé en bicarbonate et protons, puis les bicarbonates sortent en échange de chlorures selon l’effet Hamburger.

📌 L’effet Bohr correspond à une diminution de l’affinité de l’hémoglobine pour l’O2 lorsque le pH diminue ou que la PCO2 augmente, ce qui facilite la libération d’O2 aux tissus.

Compléments

• L’hémoglobine comprend une globine formée de quatre chaînes polypeptidiques α2β2 et quatre groupements hème contenant chacun un atome de fer.

📌 L’effet Haldane correspond à l’influence de la PO2 sur l’affinité de l’hémoglobine pour le CO2 et favorise la libération du CO2 dans les poumons lorsque la PO2 augmente.

💡 Astuce mémo

O2 fixé à l’hémoglobine ; CO2 transporté surtout sous forme de bicarbonate

📖 9. Centres et régulation respiratoire

★ À maîtriser

• Le centre respiratoire situé dans le tronc cérébral génère automatiquement le rythme ventilatoire.

📌 Le groupe respiratoire dorsal contient des neurones inspiratoires et génère la fréquence ventilatoire, tandis que le groupe respiratoire ventral participe à l’expiration active et commande certains muscles du larynx et du pharynx.

📌 Une diminution de la pO2 artérielle ou une augmentation de la pCO2 artérielle provoque une hyperventilation, tandis qu’une augmentation de la pO2 ou une diminution de la pCO2 provoque une hypoventilation.

• Les chémorécepteurs centraux et périphériques détectent la pO2, la pCO2 et le pH afin d’ajuster la ventilation par rétrocontrôle négatif.

Compléments

• Le centre pneumo-taxique stimule les neurones expiratoires et réduit la quantité d’air inspirée, tandis que le centre apneustique stimule les neurones inspiratoires et augmente le volume d’air inspiré en diminuant la fréquence respiratoire.

• Les chémorécepteurs périphériques se situent notamment au niveau de la crosse aortique et du sinus carotidien.

💡 Astuce mémo

pO2 basse ou pCO2 élevée → hyperventilation

📊 Tableaux de synthèse

Types de ventilation et échanges

Troubles ventilatoires