Fiche de révision : Transport des gaz et ventilation

📋 Plan du Cours

1. Gaz inertes et non inertes
2. Transport de l’oxygène
3. Courbe et saturation de l’oxygène
4. Transport du CO₂
5. Équilibre acido-basique
6. Gaz inertes et décompression
7. Volumes pulmonaires
8. Mesure des volumes et débits
9. Syndromes ventilatoires
10. Paramètres de la courbe débit-volume
11. Syndrome restrictif
12. Syndrome obstructif et distension
13. Syndrome mixte et indications des EFR
14. Algorithme d’interprétation des EFR
15. Normes et exemple clinique

📖 1. Gaz inertes et non inertes

📝 Points essentiels

📌 Les gaz non inertes réagissent avec les tissus ou le sang, participent au métabolisme et peuvent être transportés sous forme dissoute ou liés à des protéines, tandis que les gaz inertes ne réagissent pas et sont transportés exclusivement sous forme dissoute.

📐 Formule — Selon la loi de Henry, la concentration d’un gaz dissous dans le sang vérifie $C = P \times \alpha$, où P est la pression du gaz et α son coefficient de solubilité, donc $P = \frac{C}{\alpha}$.

💡 Astuce mémo

Gaz non inertes : réactions et métabolisme ; gaz inertes : dissolution בלבד

📖 2. Transport de l’oxygène

★ À maîtriser

📌 Dans le sang, l’oxygène existe sous une forme dissoute minoritaire dans le plasma et une forme majoritaire liée à l’hémoglobine, dont la somme constitue la quantité totale d’oxygène sanguin.

• Le coefficient de solubilité de l’oxygène est d’environ 0,003 mL pour 100 mL de sang et par mmHg, avec une PaO₂ normale d’environ 100 mmHg et une pression veineuse en oxygène d’environ 40 mmHg.

📐 Formule — La capacité maximale de transport de l’oxygène par l’hémoglobine est donnée par $\text{Capacité d’O₂} = 1{,}39 \times [\text{Hb}]$, soit environ 1,39 mL d’O₂ par gramme d’hémoglobine.

Compléments

• Chaque molécule d’hémoglobine peut fixer quatre molécules de dioxygène, car chacun de ses quatre atomes de fer peut fixer une molécule d’O₂.

💡 Astuce mémo

Fixation de l’O₂ à l’hémoglobine → apport suffisant aux tissus

📖 3. Courbe et saturation de l’oxygène

🔑 Notions clés & Définitions

• Saturation en oxygène : le pourcentage de sites de fixation de l’hémoglobine occupés par de l’oxygène

📝 Points essentiels

📐 Formule — La saturation en oxygène vérifie $S_{O₂} = 100 \times \frac{[O₂\ \text{lié}]}{\text{capacité en O₂}}$.

• La courbe de dissociation de l’oxyhémoglobine est sigmoïde, la saturation est d’environ 97,5 % à 100 mmHg et la P50, correspondant à 50 % de saturation, est d’environ 27 mmHg.

📌 Une saturation inférieure à 94 % évoque une hypoxémie, qui peut s’accompagner d’une cyanose, mais sa visibilité dépend aussi de la concentration en hémoglobine.

📌 Le monoxyde de carbone a une affinité pour l’hémoglobine environ 240 fois supérieure à celle de l’oxygène et peut produire une saturation faussement normale à l’oxymètre de pouls.

💡 Astuce mémo

Une courbe sigmoïde où l’hémoglobine charge puis libère progressivement l’O₂

📖 4. Transport du CO₂

★ À maîtriser

• Le CO₂ sanguin est transporté sous trois formes:

  • dissous
  • combiné aux protéines sous forme de carbamino-hémoglobine
  • transformé en bicarbonate

• Dans les globules rouges, le CO₂ réagit avec l’eau sous l’action de l’anhydrase carbonique pour former H₂CO₃, qui se dissocie rapidement en HCO₃⁻ et H⁺.

Compléments

📐 Formule — La concentration de CO₂ dissous vérifie $[CO₂]_{dissous} = PCO₂ \times \alpha_{CO₂}$ selon la loi de Henry.

💡 Astuce mémo

CO₂ dissous → carbamino-hémoglobine → bicarbonates

📖 5. Équilibre acido-basique

📝 Points essentiels

📐 Formule — L’équilibre acido-basique repose sur $H₂O + CO₂ \rightleftharpoons H₂CO₃ \rightleftharpoons HCO₃^- + H^+$ et sur la relation $pH = pK_a + \log\left(\frac{[HCO₃^-]}{CO₂}\right)$.

📌 Une acidose ou une alcalose est respiratoire lorsque la variation primaire concerne la PCO₂, et métabolique lorsqu’elle concerne la concentration en bicarbonates.

📌 L’acidose respiratoire associe une augmentation de la PCO₂ à des bicarbonates constants, tandis que l’alcalose respiratoire associe une diminution de la PCO₂ à des bicarbonates constants.

• La compensation d’une acidose respiratoire est rénale et augmente la réabsorption des bicarbonates, tandis que la compensation d’une acidose métabolique est respiratoire et augmente la ventilation pour éliminer le CO₂.

💡 Astuce mémo

Trouble respiratoire : variation de PCO₂ ; trouble métabolique : variation des bicarbonates

📖 6. Gaz inertes et décompression

📝 Points essentiels

• Lors d’une descente en plongée, l’augmentation de la pression ambiante augmente la quantité de diazote dissous, qui s’accumule progressivement dans les tissus.

📌 Une remontée trop rapide empêche l’élimination progressive du diazote et provoque sa transformation en bulles gazeuses, pouvant entraîner une embolie gazeuse ou des douleurs articulaires.

• Le traitement par caisson hyperbare augmente d’abord la pression sous oxygénothérapie pour redissoudre le diazote, puis diminue progressivement la pression afin de reproduire les paliers de décompression.

💡 Astuce mémo

Remontée trop rapide → dégazage du diazote → bulles et embolies

📖 7. Volumes pulmonaires

🔑 Notions clés & Définitions

• Volume résiduel : la quantité d’air qui reste dans les poumons après une expiration maximale et qui contribue à maintenir les alvéoles ouvertes

📝 Points essentiels

• Le volume courant VT mobilisé lors d’une respiration normale est d’environ 0,5 L.

📐 Formule — Les volumes et capacités pulmonaires vérifient $CI = VT + VRI$, $CVL = VT + VRI + VRE$, $CRF = VR + VRE$ et $CPT = VR + CVL$.

💡 Astuce mémo

VT, VRI, VRE, VR : les quatre volumes de base

📖 8. Mesure des volumes et débits

🔑 Notions clés & Définitions

• Rapport de Tiffeneau : le rapport du VEMS sur la CVF et il est utilisé pour rechercher une obstruction bronchique, notamment dans la BPCO

★ À maîtriser

📌 La spirométrie mesure les volumes mobilisables, tandis que les volumes non mobilisables sont mesurés par pléthysmographie, dilution à l’hélium ou rinçage à l’azote.

Compléments

• La pléthysmographie place le patient dans une cabine fermée et analyse les variations de pression et de volume afin de mesurer les volumes pulmonaires non mobilisables.

• Les normes utilisées pour la CPT, la CV, la CRF et le VR sont comprises entre 80 et 120 %.

💡 Astuce mémo

Spirométrie : volumes mobilisables ; pléthysmographie : volumes non mobilisables

📖 9. Syndromes ventilatoires

🔑 Notions clés & Définitions

• VEMS : le volume expiré maximal en une seconde lors d’une expiration forcée
• Syndrome obstructif : un rétrécissement ou une obstruction des bronches qui gêne l’expiration et peut s’associer à une distension pulmonaire

📝 Points essentiels

📌 Le syndrome mixte associe une obstruction bronchique et une diminution des volumes pulmonaires.

📌 Des symptômes principalement expiratoires orientent vers une origine bronchique, des symptômes principalement inspiratoires vers une atteinte des voies aériennes supérieures, et des symptômes présents aux deux temps vers une origine laryngée.

💡 Astuce mémo

Restriction : volumes diminués ; obstruction : bronches rétrécies

📖 10. Paramètres de la courbe débit-volume

🔑 Notions clés & Définitions

• DEM 25-75 : débit expiratoire moyen mesuré sur la partie centrale de la capacité vitale

📝 Points essentiels

• Le débit expiratoire de pointe (DEP) correspond au pic observé au début de l’expiration sur la courbe débit-volume.

• Les DEM 75, 50 et 25 correspondent au débit d’air mesuré lorsqu’il reste respectivement 75 %, 50 % et 25 % de la capacité vitale à expirer.

📌 Les symptômes principalement expiratoires orientent plutôt vers une origine bronchique, les symptômes principalement inspiratoires vers une atteinte des voies aériennes supérieures et les symptômes présents à l’inspiration et à l’expiration vers une origine laryngée.

📖 11. Syndrome restrictif

🔑 Notions clés & Définitions

• Syndrome restrictif : diminution des volumes pulmonaires, pouvant être liée à une pathologie pulmonaire, une myopathie ou une déformation de la cage thoracique

★ À maîtriser

• Dans un syndrome restrictif, la capacité pulmonaire totale (CPT), le volume résiduel (VR) et la capacité résiduelle fonctionnelle (CRF) diminuent généralement de manière proportionnelle.

• Dans le syndrome restrictif, le rapport de Tiffeneau VEMS/CVF reste normal parce que le VEMS et la CVF diminuent de manière proportionnelle.

Compléments

• Après une pneumonectomie, les volumes pulmonaires peuvent diminuer d’environ 50 %, avec une diminution proportionnelle des débits pulmonaires.

💡 Astuce mémo

Restriction : courbe étroite, mais rapport VEMS/CVF conservé.

📖 12. Syndrome obstructif et distension

🔑 Notions clés & Définitions

• Syndrome obstructif : obstruction bronchique qui gêne principalement la sortie de l’air lors de l’expiration
• Distension relative : augmentation du volume résiduel (VR) au détriment de la capacité vitale, tandis que la capacité pulmonaire totale (CPT) reste normale
• Distension vraie : augmentation simultanée du volume résiduel (VR) et de la capacité pulmonaire totale (CPT), notamment dans la BPCO

★ À maîtriser

• Dans un syndrome obstructif, la CVF peut rester normale, le VEMS diminue et le rapport VEMS/CVF diminue, un rapport inférieur à 70 % étant en faveur d’une obstruction.

• Sur la courbe débit-volume, l’obstruction bronchique se traduit par une partie expiratoire concave, d’autant plus creusée que l’obstruction est importante, avec notamment une diminution du DEM 25-75.

📌 Selon les critères du collège des enseignants, le test de bronchodilatation est positif lorsque le VEMS augmente de plus de 12 % et de plus de 200 mL après bronchodilatateur.

📌 Une distension est définie par un volume résiduel supérieur à 120 % de la valeur théorique ou par un rapport VR/CPT supérieur à 35 %; la distension relative associe VR supérieur à 120 % et CPT inférieure à 120 %, tandis que la distension vraie associe VR et CPT supérieurs à 120 %.

Compléments

• Le test de réponse aux bronchodilatateurs évalue si l’obstruction s’améliore après l’administration d’un bronchodilatateur tel que la Ventoline.

💡 Astuce mémo

Obstruction bronchique → expiration gênée → piégeage des gaz → distension.

📖 13. Syndrome mixte et indications des EFR

🔑 Notions clés & Définitions

• Syndrome mixte : association d’un syndrome restrictif et d’un syndrome obstructif, avec une diminution de la capacité vitale, une courbe concave et une diminution du rapport VEMS/CVF

📝 Points essentiels

• Les EFR peuvent être réalisées chez des patients prenant des traitements chroniques, avant une chimiothérapie ou une radiothérapie, ou présentant une maladie systémique, une pathologie respiratoire ou une neuropathie.

• L’asthme concerne globalement un enfant sur dix et un adulte sur vingt.

📖 14. Algorithme d’interprétation des EFR

★ À maîtriser

• 🔄 L’algorithme d’interprétation des EFR suit les étapes suivantes: examiner la CPT, rechercher une obstruction avec le rapport VEMS/CVF, évaluer le VEMS, préciser l’obstruction avec le DEM 25-75 et les résistances, rechercher la réversibilité de l’obstruction, rechercher une distension avec le VR et le rapport VR/CPT

📌 Une CPT inférieure à 80 % de la valeur théorique indique un syndrome restrictif, tandis qu’un VEMS inférieur à 80 % indique un déficit fonctionnel respiratoire.

📌 Une obstruction distale isolée se caractérise par une diminution du DEM 25-75, une obstruction proximale par une augmentation des résistances, et une obstruction proximale et distale par l’association des deux anomalies.

Compléments

📌 Une distension relative associe une augmentation du VR à une CPT normale, tandis qu’une distension vraie associe une augmentation du VR et de la CPT.

💡 Astuce mémo

CPT → VEMS/CVF → VEMS → obstruction → réversibilité → distension.

📖 15. Normes et exemple clinique

★ À maîtriser

• Les valeurs théoriques dépendent de:
  • le sexe biologique
  • l’âge
  • la taille
  • le groupe ethnique

📌 Pour les volumes pulmonaires, les valeurs sont considérées comme normales entre 80 et 120 % de la valeur théorique.

• Chez un patient dont la CPT est à 58 % de la valeur théorique, le rapport VEMS/CVF à 82,9 % et le VEMS à 64 %, l’interprétation conclut à un syndrome restrictif avec un déficit fonctionnel respiratoire de 36 %, sans obstruction.

Compléments

• Les personnes afro-américaines présentent des débits pulmonaires correspondant à environ 0,8 fois ceux observés dans une population caucasienne.

📌 Avec les nouvelles normes, les débits sont considérés comme normaux au-dessus de −1,64 Z-score et les volumes pulmonaires entre −1,645 et +1,645 Z-score.

📐 Formule — Le pourcentage de la valeur théorique de la CPT se calcule ainsi : $\frac{4{,}21}{7{,}24}\times 100 = 58\,\%$.

📊 Tableaux de synthèse

Volumes et capacités pulmonaires

Types de troubles ventilatoires