Fiche de révision : Système respiratoire et hématose

📋 Plan du Cours

1. Fonctions du système respiratoire
2. Organisation anatomique thoracopulmonaire
3. Voies aériennes et arbre bronchique
4. Alvéoles et échanges gazeux
5. Circulations et innervation pulmonaires
6. Mécanique de la ventilation
7. Volumes et explorations respiratoires
8. Transport des gaz respiratoires
9. Équilibre acido-basique et gazométrie
10. Contrôle de la respiration

📖 1. Fonctions du système respiratoire

🔑 Notions clés & Définitions

• Hématose : L’hématose transforme, au niveau des poumons, le sang pauvre en O₂ issu du métabolisme cellulaire en sang riche en O₂ et élimine le CO₂ de l’organisme.

📝 Points essentiels

• Le système respiratoire participe à :
  • la régulation du pH sanguin
  • la phonation
  • la défense immunitaire

📖 2. Organisation anatomique thoracopulmonaire

🔑 Notions clés & Définitions

• Plèvre : Séreuse qui entoure chaque poumon et comprend un feuillet viscéral et un feuillet pariétal.

★ À maîtriser

• Le poumon droit comporte 3 lobes et 10 segments, tandis que le poumon gauche comporte 2 lobes et 10 segments.

Compléments

• La cage thoracique est délimitée par :

  • les côtes
  • le sternum
  • les vertèbres
  • le diaphragme

• Le médiastin comprend :

  • le cœur
  • les vaisseaux
  • la trachée
  • les bronches
  • l’œsophage

• La cavité pleurale est un espace virtuel contenant du liquide pleural, qui diminue le frottement des poumons sur la paroi thoracique.

📖 3. Voies aériennes et arbre bronchique

★ À maîtriser

📌 Les voies aériennes constituent la zone de conduction, tandis que les alvéoles et la membrane alvéolocapillaire constituent la zone d’échange gazeux.

• La cavité nasale réchauffe, humidifie et filtre l’air inspiré, et assure son épuration ainsi qu’une barrière antimicrobienne grâce au mucus.

• La trachée s’étend du larynx au médiastin et se divise en deux bronches souches au niveau de la carène.

• 🔄 L’arbre bronchique se ramifie dans l’ordre suivant :

  1. Trachée
  2. Bronches souches
  3. Bronches lobaires
  4. Bronches segmentaires
  5. Bronchioles
  6. Alvéoles

Compléments

• Le pharynx est le carrefour entre les cavités nasale et buccale, le larynx et l’œsophage.

• Le nasopharynx, ou cavum, s’étend des cavités nasales au palais mou ; l’oropharynx va du palais mou à l’os hyoïde ; le laryngopharynx va de l’os hyoïde au larynx.

• Le pharynx participe : au réchauffement et à l’humidification de l’air inspiré, au goût, associé au nerf vague, à l’audition, à l’immunité par les amygdales palatines et laryngées, à la phonation

• Le larynx relie le laryngopharynx à la trachée, participe à la phonation grâce aux cordes vocales et protège les voies aériennes.

• L’épithélium de la trachée comporte des cellules ciliées et des cellules à mucus.

💡 Astuce mémo

Trachée → bronches souches → bronches lobaires → bronches segmentaires → bronchioles → alvéoles.

📖 4. Alvéoles et échanges gazeux

🔑 Notions clés & Définitions

• Membrane alvéolocapillaire : Structure assurant l’hématose par diffusion et comprenant un tissu épithélial alvéolaire peu perméable aux liquides, un tissu interstitiel conjonctif avec des vaisseaux lymphatiques assurant le drainage des liquides, et un tissu endothélial capillaire jouant un rôle de barrière.

★ À maîtriser

• Les alvéoles sont des poches sphériques regroupées en sacs alvéolaires à l’extrémité d’une bronchiole terminale ; les poumons en contiennent environ 300 millions.

• Les pneumocytes de type I forment la paroi des alvéoles et participent aux échanges gazeux.

• Les pneumocytes de type II sécrètent le surfactant, qui participe à la compliance pulmonaire.

Compléments

• Les macrophages alvéolaires sont des cellules immunitaires.

• La membrane alvéolocapillaire, épaisse d’environ 0,5 µm, met les alvéoles en contact étroit avec le réseau capillaire pulmonaire.

📖 5. Circulations et innervation pulmonaires

★ À maîtriser

• La circulation bronchique est nourricière, assurée par les vaisseaux bronchiques, à haute pression et représente 1 % du débit cardiaque, tandis que la circulation pulmonaire est fonctionnelle, assurée par les vaisseaux pulmonaires, à basse pression et représente 100 % du débit cardiaque.

• Les artères pulmonaires transportent du sang pauvre en O₂, tandis que les veines pulmonaires transportent du sang riche en O₂.

• Les fibres parasympathiques du nerf vague provoquent une bronchoconstriction et une sécrétion de mucus, tandis que les fibres sympathiques provoquent une bronchodilatation.

Compléments

• 🔄 La circulation bronchique suit le trajet :

  1. Aorte
  2. Artères bronchiques
  3. Capillaires bronchiques
  4. Veines bronchiques
  5. Veines azygos
  6. Veine cave supérieure

• La circulation bronchique assure la nutrition et l’oxygénation des structures pulmonaires.

• 🔄 La circulation pulmonaire suit le trajet :

  1. Artère pulmonaire
  2. Branches de l’artère pulmonaire
  3. Artérioles
  4. Capillaires
  5. Veinules
  6. Veines pulmonaires

💡 Astuce mémo

Bronchique = nourricière ; pulmonaire = fonctionnelle et dédiée à l’hématose.

📖 6. Mécanique de la ventilation

🔑 Notions clés & Définitions

• Compliance pulmonaire : Capacité du poumon à se distendre, dépendant de l’élasticité du tissu pulmonaire et de la tension superficielle liée au surfactant.

★ À maîtriser

• Les muscles inspiratoires principaux sont le diaphragme et les intercostaux externes.

📌 À température constante, la pression d’un gaz dans un compartiment est inversement proportionnelle au volume de ce compartiment selon la loi de Boyle-Mariotte.

📌 L’air se déplace d’une zone de pression élevée vers une zone de pression basse jusqu’à l’égalisation des pressions.

• 🔄 Lors de l’inspiration, les étapes sont :

  1. Le diaphragme se contracte, s’abaisse et s’aplatit.
  2. Les intercostaux externes se contractent et élèvent la cage thoracique et le sternum.
  3. Le volume thoracopulmonaire augmente.
  4. La pression intrapulmonaire baisse sous la pression atmosphérique.
  5. L’air entre dans les poumons.

• 🔄 Lors de l’expiration calme, les étapes sont :

  1. Le diaphragme se relâche et remonte.
  2. Le volume thoracopulmonaire diminue.
  3. La pression intrapulmonaire augmente au-dessus de la pression atmosphérique.
  4. L’air sort des poumons.

Compléments

• Les muscles inspiratoires accessoires sont les scalènes et le sternocléidomastoïdien.

• En expiration forcée, les muscles expiratoires comprennent les abdominaux et les intercostaux externes.

• En cas d’obstacle à la sortie de l’air ou de dysfonctionnement ou d’épuisement diaphragmatique, les muscles expiratoires accessoires augmentent la pression intrathoracique pour vider les poumons, ce qui peut s’accompagner de signes de lutte respiratoire.

• La résistance des voies aériennes au flux d’air augmente en cas d’obstruction bronchique.

• La tension superficielle liée au surfactant contribue à maintenir les alvéoles ouvertes en fin d’expiration et à éviter les atélectasies.

💡 Astuce mémo

Inspiration active : pression baisse ; expiration calme passive : pression augmente.

📖 7. Volumes et explorations respiratoires

🔑 Notions clés & Définitions

• Volume courant : Quantité d’air qui pénètre dans les poumons à chaque inspiration et vaut environ 500 mL.
• VEMS : Volume expiratoire maximal par seconde représentant 70 % de la capacité vitale.
• Espace mort anatomique : Partie de l’air inspiré qui ne participe pas aux échanges gazeux, située dans la zone de conduction, et valant environ 150 mL.

★ À maîtriser

• La fréquence respiratoire est le nombre de cycles inspiration-expiration par minute et vaut normalement 12 à 20 cycles par minute.

📐 Formule - La ventilation minute est le produit du volume courant par la fréquence respiratoire : $VM = V_t \times FR$.

Compléments

• La spirométrie évalue la fonction ventilatoire en mesurant les volumes d’air mobilisés et les débits ventilatoires.

📖 8. Transport des gaz respiratoires

★ À maîtriser

• Les gaz sont transportés par le sang sous forme dissoute ou combinée à un transporteur, mais seule la fraction dissoute participe à la pression partielle.

• L’oxygène est transporté par les hématies en se fixant à l’hémoglobine pour former l’oxyhémoglobine, HbO₂.

📐 Formule - Le transport en oxygène, TaO₂ ou DO₂, est le produit du contenu artériel en oxygène par le débit cardiaque : $TaO_2 = CaO_2 \times Qc$.

• Le dioxyde de carbone est transporté sous trois formes :
  • à 30 % lié à l’hémoglobine
  • à 60 % sous forme combinée de bicarbonates
  • à 10 % dissous dans le plasma

Compléments

• L’oxygène est transporté à 98,5 % lié à l’hémoglobine et à 1,5 % dissous dans le plasma.

📐 Formule - Le contenu artériel en oxygène est calculé par $CaO_2 = (SaO_2 \times Hb \times 1.34) + PaO_2$.

📖 9. Équilibre acido-basique et gazométrie

🔑 Notions clés & Définitions

• pH : Potentiel hydrogène reflétant la concentration en ions H⁺ d’une solution.

★ À maîtriser

• Le pH physiologique est compris entre 7,35 et 7,45, intervalle nécessaire au métabolisme cellulaire.

• La régulation du pH dépend de :

  • systèmes tampons
  • réponse respiratoire
  • réponse rénale

• En cas d’acidose, le poumon augmente l’élimination du CO₂ par hyperventilation, selon l’équilibre $\text{HCO}_3^- + \text{H}^+ \longleftrightarrow \text{H}_2\text{O} + \text{CO}_2$.

• Les valeurs physiologiques indiquées sont :

  • pH de 7,35 à 7,45
  • PaO₂ de 80 à 100 mmHg
  • PaCO₂ de 35 à 45 mmHg
  • HCO₃⁻ de 22 à 26 mmol/L
  • SaO₂ de 95 à 100 %

📌 Une acidose correspond à un pH inférieur à 7,35, tandis qu’une alcalose correspond à un pH supérieur à 7,45 ; le déséquilibre peut être métabolique, respiratoire ou mixte.

📌 Une PaO₂ inférieure à 80 mmHg indique une hypoxémie, une PaCO₂ inférieure à 35 mmHg une hypocapnie et une PaCO₂ supérieure à 45 mmHg une hypercapnie.

Compléments

• Le tampon bicarbonate-acide carbonique est le système tampon le plus important mentionné pour l’équilibre acido-basique.

• En cas d’augmentation du CO₂, le rein compense par une réabsorption accrue des bicarbonates HCO₃⁻ et une élimination accrue des ions H⁺.

• Une augmentation de la fréquence respiratoire augmente l’élimination du CO₂, diminue les H⁺ et élève le pH ; une diminution de la fréquence respiratoire réduit l’élimination du CO₂, augmente les H⁺ et abaisse le pH.

• La libération d’oxygène augmente lorsque la température augmente et lorsque le pH baisse.

💡 Astuce mémo

Hyperventilation → élimination accrue de CO₂ → baisse des H⁺ → hausse du pH.

📖 10. Contrôle de la respiration

★ À maîtriser

• Les chémorécepteurs périphériques se trouvent au niveau des carotides et de la crosse aortique et informent les centres bulbaires des variations de pH et de PaO₂.

• Lorsque la PaO₂ est trop basse ou qu’une acidose survient, les chémorécepteurs périphériques stimulent les centres respiratoires et augmentent la ventilation ; l’inverse se produit lorsque ces stimuli diminuent.

• Les chémorécepteurs centraux, situés dans le bulbe rachidien, sont sensibles à l’acidose et à l’hypercapnie.

• 🔄 Dans la BPCO avec hypercapnie chronique, l’adaptation suit cette séquence :

  1. Les chémorécepteurs à la PaCO₂ deviennent progressivement insensibles.
  2. L’organisme compense l’acidose en augmentant les HCO₃⁻.
  3. L’hypoxémie devient le seul stimulus ventilatoire restant.

Compléments

📌 Chez une personne atteinte de BPCO avec hypercapnie chronique, une correction trop rapide par oxygène comporte un risque de décompensation respiratoire.

📊 Tableaux de synthèse

Circulations pulmonaires