Fiche de révision : Physiologie respiratoire

📋 Plan du Cours

1. Organisation de la respiration
2. Anatomie des voies respiratoires
3. Circulation et rapports ventilation-perfusion
4. Mécanique ventilatoire
5. Explorations fonctionnelles respiratoires
6. Échanges gazeux et pressions partielles
7. Transport sanguin des gaz
8. Commande respiratoire et anesthésie

📖 1. Organisation de la respiration

📝 Points essentiels

📌 La respiration pulmonaire capte l’oxygène de l’air, le distribue aux cellules, recueille le dioxyde de carbone et l’élimine, tandis que la respiration cellulaire utilise l’oxygène pour oxyder les nutriments et produire de l’énergie, du dioxyde de carbone et de l’eau.

• 🔄 Le transport de l’oxygène comprend quatre étapes:
  1. La ventilation
  2. La diffusion alvéolo-artérielle
  3. La convection sanguine
  4. La diffusion tissulaire

💡 Astuce mémo

Ventilation → diffusion → convection → diffusion tissulaire

📖 2. Anatomie des voies respiratoires

🔑 Notions clés & Définitions

• Surfactant : Film de phospholipides sécrété par les cellules alvéolaires qui réduit la tension superficielle, maintient les alvéoles ouvertes et augmente la compliance.

★ À maîtriser

📌 La zone de conduction s’étend de la première à la seizième génération bronchique sans alvéoles ni échanges gazeux, tandis que la zone respiratoire s’étend de la dix-septième à la vingt-troisième génération et assure les échanges gazeux.

Compléments

• Les fosses nasales filtrent les particules et les agents pathogènes, réchauffent et humidifient l’air, et présentent une surface de contact d’environ 160 cm².

💡 Astuce mémo

Zone de conduction sans échanges, zone respiratoire avec échanges

📖 3. Circulation et rapports ventilation-perfusion

📝 Points essentiels

• La circulation pulmonaire est une circulation fonctionnelle qui reçoit 100 % du débit cardiaque et oxygène le sang grâce aux échanges alvéolo-capillaires, tandis que la circulation bronchique assure le soutien nutritif des structures pulmonaires avec environ 1 % du débit cardiaque.

📐 Formule — Dans la circulation pulmonaire, la relation entre pression, débit et résistance est $P = Q \times R$.

📌 Un espace mort correspond à une région ventilée mais non perfusée, tandis qu’un shunt correspond à une région perfusée mais non ou mal ventilée.

📌 Une augmentation de la FiO₂ améliore peu l’oxygénation en cas de shunt vrai, mais augmente l’oxygénation en cas d’effet shunt.

💡 Astuce mémo

Espace mort : ventilé sans perfusion ; shunt : perfusé sans ventilation

📖 4. Mécanique ventilatoire

★ À maîtriser

📐 Formule — La ventilation minute vérifie $\dot V_E = V_T \times F_R$, avec un volume courant d’environ 500 mL et une fréquence respiratoire d’environ 12 à 16 cycles par minute, soit environ 6 à 8 L/min au repos.

📐 Formule — La ventilation alvéolaire vérifie $\dot V_A = (V_T - V_D) \times F_R$, avec un volume courant de 500 mL et un espace mort d’environ 150 mL.

📌 En ventilation spontanée, l’inspiration survient lorsque la pression alvéolaire devient inférieure à la pression atmosphérique et l’expiration lorsque la pression alvéolaire devient supérieure à la pression atmosphérique, tandis que la ventilation mécanique insuff le gaz sous pression positive.

Compléments

📐 Formule — L’équation du mouvement respiratoire s’écrit $P_{airway}=R\times \dot V_A+\frac{V_T}{C}$, où le premier terme représente la pression résistive et le second la pression élastique.

💡 Astuce mémo

Variation de volume → variation de pression → débit d’air

📖 5. Explorations fonctionnelles respiratoires

🔑 Notions clés & Définitions

• Gazométrie : Mesure les gaz dissous dans le plasma, notamment la PaO₂ pour l’oxygénation, la PaCO₂ pour l’efficacité de la ventilation, ainsi que le pH et les bicarbonates pour l’équilibre acido-basique.

📝 Points essentiels

📐 Formule — La compliance est la variation de volume engendrée par une variation de pression, avec une valeur normale d’environ 0,1 L/cmH₂O ou 100 mL/cmH₂O, tandis que l’élastance est la variation de pression engendrée par une variation de volume et vérifie $E=\frac{1}{C}$.

• La capacité vitale est la somme du volume courant, du volume de réserve inspiratoire et du volume de réserve expiratoire, soit $CV=VRE+VC+VRI$, et vaut environ 4 000 à 4 500 mL chez l’adulte.

📌 Un trouble obstructif est défini par un rapport VEMS/CV inférieur à 80 % de la valeur théorique, avec une obstruction modérée entre 70 et 80 %, importante entre 50 et 70 % et sévère en dessous de 50 %.

📖 6. Échanges gazeux et pressions partielles

★ À maîtriser

📐 Formule — La pression partielle d’un gaz vérifie $P_{gaz}=F_{gaz}\times P_{atm}$, et au niveau de la mer la pression atmosphérique vaut 760 mmHg, soit environ 101,3 kPa.

📐 Formule — À 37 °C, la pression inspirée en oxygène vérifie $P_{IO_2}=(760-47)\times0{,}21\approx150\ mmHg$ et la pression alvéolaire en oxygène vérifie $P_{AO_2}=P_{IO_2}-\frac{P_{aCO_2}}{R}\approx100\ mmHg$ avec $R\approx0{,}8$.

Compléments

• En cas d’hypoventilation avec une PaCO₂ à 80 mmHg, la pression alvéolaire en oxygène diminue à environ 50 mmHg et la PaO₂ à environ 45 mmHg.

💡 Astuce mémo

Air ambiant → air inspiré → air alvéolaire → sang artériel

📖 7. Transport sanguin des gaz

★ À maîtriser

📐 Formule — Le contenu artériel en oxygène vérifie $C_{aO_2}=1{,}39\times S_{aO_2}\times[Hb]+0{,}003\times P_{aO_2}$, l’oxygène étant principalement transporté lié à l’hémoglobine.

• La P50 de l’hémoglobine est d’environ 27 mmHg, la saturation artérielle est d’environ 97 % pour une PaO₂ de 100 mmHg et la saturation veineuse mêlée d’environ 75 % pour une PvO₂ de 40 mmHg.

📌 L’effet Bohr décrit la diminution de l’affinité de l’hémoglobine pour l’oxygène sous l’effet du CO₂ et des ions H⁺ dans les tissus, tandis que l’effet Haldane décrit la libération du CO₂ lorsque l’hémoglobine est oxygénée dans les poumons.

Compléments

• Le dioxyde de carbone est transporté sous forme dissoute, combinée à l’hémoglobine et principalement après transformation en bicarbonate par l’anhydrase carbonique des hématies ; l’hémoglobine carbaminée représente environ 23 % de son transport.

💡 Astuce mémo

Effet Bohr dans les tissus, effet Haldane dans les poumons

📖 8. Commande respiratoire et anesthésie

📝 Points essentiels

📌 La PaCO₂ est le principal stimulus de la ventilation, plus puissant que la PaO₂, mais cette réponse est altérée chez les patients atteints de BPCO avec hypercapnie chronique, chez qui l’hyperoxygénation peut être dangereuse.

• Les centres respiratoires automatiques et coordonnés sont situés dans le tronc cérébral, et les chémorécepteurs périphériques carotidiens et aortiques ainsi que les chémorécepteurs centraux participent à la régulation ventilatoire.

• Les agents halogénés dépriment les muscles pharyngés et la réponse ventilatoire, les morphiniques dépriment les centres respiratoires et les curares provoquent une paralysie musculaire.

• L’anesthésie favorise le collapsus des voies aériennes, la perte des réponses à l’hypercapnie et à l’hypoxie, la baisse du volume courant, la paralysie musculaire et les atélectasies des zones déclives.

💡 Astuce mémo

Anesthésie → dépression ventilatoire, collapsus des voies aériennes et atélectasies

📊 Tableaux de synthèse

Espace mort et shunt