Physiologie : cœur, rein et respiration : fiche de révision
Débit cardiaque, potentiel d'action, pression artérielle, néphron et filtration glomérulaire, volumes pulmonaires et échanges gazeux : les formules et valeurs normales de physiologie du PASS.
1Physiologie cardio-vasculaire
Le débit cardiaque Q = fréquence cardiaque × volume d'éjection systolique ≈ 70 × 70 mL ≈ 5 L/min au repos. Le volume d'éjection dépend de la précharge (remplissage — loi de Frank-Starling : plus la fibre est étirée, plus la contraction est forte), de la contractilité (inotropisme, stimulé par le système sympathique) et de la postcharge (résistance à l'éjection, liée à la pression aortique). Fraction d'éjection = VES / volume télédiastolique ≈ 60-65 %. Le cycle cardiaque alterne systole (contraction ventriculaire, fermeture des valves atrio-ventriculaires — premier bruit B1 —, éjection) et diastole (relaxation, fermeture des valves sigmoïdes — B2 —, remplissage).
Le potentiel d'action des cellules myocardiques comporte une phase 0 (entrée rapide de Na⁺), un plateau (phase 2, entrée de Ca²⁺ — responsable de la longue période réfractaire qui empêche la tétanisation) et une repolarisation (phase 3, sortie de K⁺). Les cellules nodales se dépolarisent spontanément (pente de phase 4, courant If, entrée de Ca²⁺ en phase 0). L'ECG : onde P (dépolarisation atriale), complexe QRS (dépolarisation ventriculaire), onde T (repolarisation ventriculaire), intervalle PR (conduction atrio-ventriculaire). Pression artérielle = débit cardiaque × résistances périphériques ; pression artérielle moyenne ≈ diastolique + (systolique − diastolique)/3 ; normale ≈ 120/80 mmHg. Régulation rapide par le baroréflexe (barorécepteurs carotidiens et aortiques → centres bulbaires → balance sympathique/parasympathique) et lente par le rein (système rénine-angiotensine-aldostérone, hormone antidiurétique).
2Physiologie rénale
Chaque rein compte environ un million de néphrons : glomérule (filtration), tubule contourné proximal, anse de Henle, tubule contourné distal, tube collecteur. Le débit de filtration glomérulaire (DFG) ≈ 120 mL/min ≈ 180 L/jour, pour une diurèse de 1 à 2 L : plus de 99 % du filtrat est réabsorbé. L'ultrafiltrat glomérulaire est un plasma sans protéines (la barrière retient les molécules de plus de ~70 kDa et chargées négativement). Forces de Starling : pression hydrostatique capillaire (favorise) contre pression oncotique et pression de la capsule (s'opposent). Le DFG s'estime par la clairance de la créatinine (ou de l'inuline, marqueur idéal : filtrée, ni réabsorbée ni sécrétée) : clairance C = (U × V) / P.
Le tubule proximal réabsorbe environ 65 % du Na⁺ et de l'eau, tout le glucose (transport saturable — glycosurie au-delà de ~1,8 g/L de glycémie) et les acides aminés, sécrète H⁺. L'anse de Henle crée le gradient cortico-papillaire (contre-courant) permettant la concentration des urines. Le tubule distal et le collecteur ajustent : l'aldostérone stimule la réabsorption de Na⁺ et la sécrétion de K⁺, l'ADH (vasopressine) insère des aquaporines et réabsorbe l'eau (urines concentrées). Le rein régule aussi l'équilibre acido-basique (réabsorption des bicarbonates, excrétion d'acides), produit l'érythropoïétine (EPO) et active la vitamine D (1α-hydroxylation). Système rénine-angiotensine-aldostérone : baisse de pression → rénine (appareil juxtaglomérulaire) → angiotensine I → angiotensine II (enzyme de conversion, pulmonaire) → vasoconstriction + aldostérone.
3Physiologie respiratoire
Volumes pulmonaires (spirométrie) : volume courant ≈ 500 mL, volumes de réserve inspiratoire (~3 L) et expiratoire (~1,2 L), volume résiduel (~1,2 L, non mesurable par spirométrie). Capacités : capacité vitale = VC + VRI + VRE ≈ 4,7 L ; capacité pulmonaire totale ≈ 6 L ; capacité résiduelle fonctionnelle = VRE + VR. VEMS (volume expiré maximal en une seconde) et rapport VEMS/CV (de Tiffeneau, normal > 70 % ; abaissé dans les syndromes obstructifs comme l'asthme et la BPCO ; conservé mais volumes réduits dans les syndromes restrictifs). Ventilation alvéolaire = (volume courant − espace mort ~150 mL) × fréquence.
L'inspiration est active (diaphragme, intercostaux externes — pression intrapleurale négative), l'expiration au repos passive (élasticité). Les échanges gazeux se font par diffusion selon les gradients de pression partielle : PAO₂ ≈ 100 mmHg dans l'alvéole contre 40 mmHg dans le sang veineux ; PACO₂ ≈ 40 mmHg contre 46. Le transport de l'O₂ est assuré à 98 % par l'hémoglobine (courbe de dissociation sigmoïde ; déplacement à droite — libération facilitée — par la hausse de la PCO₂, de la température, du 2,3-BPG et la baisse du pH : effet Bohr). Le CO₂ est transporté surtout sous forme de bicarbonates (~70 %, via l'anhydrase carbonique du globule rouge), puis lié à l'hémoglobine (carbamino) et dissous. La commande ventilatoire (bulbe) répond avant tout à la PCO₂ via les chémorécepteurs centraux ; l'hypoxie stimule les chémorécepteurs périphériques (carotidiens). Le rapport ventilation/perfusion (≈ 0,8) conditionne l'efficacité des échanges.
4Valeurs normales, formules et pièges
Formules à automatiser : Q = FC × VES ; PAM ≈ PAD + (PAS − PAD)/3 ; PA = Q × RPT ; clairance = U × V / P ; ventilation alvéolaire = (VC − espace mort) × FR ; fraction d'éjection = VES / VTD. Valeurs : Q ≈ 5 L/min, VES ≈ 70 mL, FC 60-100/min, PA 120/80 mmHg, DFG 120 mL/min, diurèse 1-2 L/j, VC 500 mL, FR 12-16/min, PaO₂ 80-100 mmHg, PaCO₂ 35-45 mmHg, pH 7,38-7,42, SaO₂ > 95 %.
Pièges : « l'aldostérone réabsorbe l'eau directement » (non : elle réabsorbe le Na⁺, l'eau suit ; c'est l'ADH qui agit sur l'eau) ; « le volume résiduel se mesure au spiromètre » (non) ; « la commande ventilatoire répond surtout à l'O₂ » (non, au CO₂) ; « un déplacement à droite de la courbe de l'Hb diminue la libération d'O₂ » (non, il la facilite) ; « la précharge est la pression aortique » (non, c'est la postcharge) ; « le glucose n'est pas filtré » (il est filtré puis totalement réabsorbé). Méthode : une flashcard par valeur normale et par formule, et refaire les calculs de clairance et de ventilation sur les annales.
Définitions à connaître par cœur
Quiz : teste-toi sur physiologie : cœur, rein et respiration
9 questions corrigées. Réponds avant d'ouvrir la correction !
1. Fréquence cardiaque 80/min, volume d'éjection 60 mL : le débit cardiaque vaut…
- A.1,4 L/min
- B.4,8 L/min
- C.6,8 L/min
- D.48 L/min
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Réponse : B. 4,8 L/min
Q = 80 × 60 mL = 4 800 mL/min = 4,8 L/min.
2. La pression artérielle moyenne pour 120/80 mmHg est d'environ…
- A.100 mmHg
- B.93 mmHg
- C.80 mmHg
- D.120 mmHg
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Réponse : B. 93 mmHg
PAM ≈ 80 + (120 − 80)/3 ≈ 93 mmHg.
3. Le plateau du potentiel d'action myocardique est dû à…
- A.l'entrée de Na⁺
- B.l'entrée de Ca²⁺
- C.la sortie de K⁺
- D.l'entrée de Cl⁻
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Réponse : B. l'entrée de Ca²⁺
La phase 2 (plateau) résulte de l'entrée lente de Ca²⁺, à l'origine de la longue période réfractaire.
4. Le marqueur idéal du DFG est une substance…
- A.filtrée et réabsorbée
- B.filtrée, ni réabsorbée ni sécrétée
- C.sécrétée uniquement
- D.non filtrée
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Réponse : B. filtrée, ni réabsorbée ni sécrétée
L'inuline répond à ces critères ; la créatinine est le marqueur pratique (légèrement sécrétée).
5. Concentration urinaire 100 mg/L, débit urinaire 1,2 L/j, concentration plasmatique 1 mg/L : la clairance est de…
- A.12 L/j
- B.120 L/j
- C.1,2 L/j
- D.100 L/j
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Réponse : B. 120 L/j
C = (100 × 1,2) / 1 = 120 L/j ≈ 83 mL/min.
6. L'ADH agit sur le tube collecteur en…
- A.augmentant la réabsorption de Na⁺
- B.insérant des aquaporines et réabsorbant l'eau
- C.sécrétant du K⁺
- D.bloquant la filtration
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Réponse : B. insérant des aquaporines et réabsorbant l'eau
L'ADH (vasopressine) rend le collecteur perméable à l'eau ; l'aldostérone agit sur le Na⁺ et le K⁺.
7. Quel volume n'est pas mesurable par spirométrie simple ?
- A.Le volume courant
- B.Le volume de réserve inspiratoire
- C.Le volume résiduel
- D.La capacité vitale
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Réponse : C. Le volume résiduel
Le volume résiduel reste dans les poumons après expiration forcée ; il se mesure par dilution ou pléthysmographie.
8. Le principal stimulus de la commande ventilatoire au repos est…
- A.la PaO₂
- B.la PaCO₂ (via les chémorécepteurs centraux)
- C.la température
- D.la pression artérielle
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Réponse : B. la PaCO₂ (via les chémorécepteurs centraux)
Les chémorécepteurs centraux répondent au CO₂ (via le pH du LCR) ; l'hypoxie n'intervient qu'en périphérie et à des niveaux plus bas.
9. Une hausse de la PCO₂ tissulaire déplace la courbe de l'hémoglobine…
- A.vers la gauche (affinité accrue)
- B.vers la droite (libération d'O₂ facilitée)
- C.ne la modifie pas
- D.vers le haut
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Réponse : B. vers la droite (libération d'O₂ facilitée)
Effet Bohr : CO₂ et acidité diminuent l'affinité de l'Hb pour l'O₂, ce qui favorise sa délivrance aux tissus.
Questions fréquentes
Quelle différence entre précharge et postcharge ?
La précharge est le degré d'étirement des fibres en fin de diastole (remplissage ventriculaire, retour veineux) ; la postcharge est la résistance que le ventricule doit vaincre pour éjecter (pression aortique). La loi de Frank-Starling lie la précharge au volume d'éjection.
Pourquoi le glucose n'apparaît-il pas dans les urines normales ?
Il est librement filtré par le glomérule mais totalement réabsorbé dans le tubule proximal par des transporteurs saturables. Au-delà d'un seuil de glycémie (environ 1,8 g/L), la capacité de réabsorption est dépassée et le glucose apparaît dans les urines (glycosurie).
Comment distinguer un syndrome obstructif d'un syndrome restrictif ?
Obstructif (asthme, BPCO) : le rapport VEMS/CV est abaissé (< 70 %), l'air sort difficilement. Restrictif (fibrose, déformation thoracique) : les volumes sont réduits mais le rapport VEMS/CV est conservé.
Comment réviser la physiologie en PASS ?
Une flashcard par valeur normale et par formule, des schémas de boucles de régulation redessinés de mémoire (baroréflexe, RAA, commande ventilatoire) et des QCM chronométrés générés depuis le cours pour automatiser les calculs de débit, de clairance et de ventilation.