L APPAREIL RESPIRATOIRE

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1 L APPAREIL RESPIRATOIRE I- LES VOIES RESPIRATOIRES 1-DEFINITION C est l ensemble des voies que l air emprunte pour aboutir aux poumons : fosses nasales pharynx larynx trachée bronches 2-ANATOMIE 2.1- Fosses nasales Leurs orifices antérieurs sont les narines garnies de poils qui assurent un premier filtrage de l air inspiré. La cavité des fosses nasales est tapissée par la muqueuse olfactive dans la partie supérieure et par la muqueuse respiratoire dans la partie inférieure. Cette muqueuse réchauffe l air inspirée. Le mucus sécrété par ses cellules capte les poussières et les cils vibratiles les font remonter en vue de leur expulsion. Dans cette cavité débouchent les sinus, cavités creusées dans les os voisins. Les fosses nasales débouchent dans le pharynx par le choane qui est leur orifice postérieur Pharynx Le pharynx, croisement des voies aériennes et digestives, est un conduit qui va relier la bouche et l œsophage d une part et les fosses nasales et le pharynx d autre part. 1

2 2.3- Larynx Le larynx est un tube creux intercalé entre le pharynx et la trachée. Il est formé d un squelette ostéocartilagineux. Il est tapissé par la muqueuse pharyngée soulevée par des ligaments, les cordes vocales supérieures et inférieures. Le larynx est l organe essentiel de la parole. L examen visuel des cordes vocales se fait à l aide du voiscope (fibres optiques) Trachée La trachée est un conduit fibrocartilagineux qui fait suite au larynx et donne ensuite naissance aux bronches. Elle mesure environ 12 cm de long. Elle est formée de 16 à 20 anneaux cartilagineux ouverts en arrière, unis entre eux par un tissu fibroblastique. Elle est tapissée par une muqueuse qui sécrète du mucus et comporte des cils vibratiles Bronches La trachée se divise en deux conduits, les bronches qui atteignent les poumons au niveau du hile. Elles pénètrent dans les poumons, accompagnées des artères et des veines pulmonaires, l ensemble constituant les pédicules pulmonaires. Chacune des bronches se divise au niveau du hile en autant de bronches secondaires qu il n y a de lobes pulmonaires : deux à gauche et trois à droite. Les bronches secondaires se divisent ensuite en bronchioles. II- LES POUMONS 1- GÉNÉRALITÉS Les deux poumons occupent la cage thoracique, séparés par le médiastin. Ils ont une forme pyramidale. Leur base repose sur le diaphragme. Les poumons sont divisés par des sillons profonds, les scissures, en lobes. Le poumon droit possède trois lobes, le poumon gauche deux. 2

3 2. STUCTURE DES POUMONS Chaque poumon est constitué de la juxtaposition d un très grand nombre d unité de base : les lobules pulmonaires. Ils sont constitués par : Une bronchiole qui se ramifie en bronchioles terminales qui aboutissent à un petit sac, l acinus dont la paroi est bosselée. Chaque bosselure est une alvéole pulmonaire. Les alvéoles pulmonaires ont une paroi très mince constituée par une monocouche de cellules. La face interne de ces cellules est en contact avec l air contenu dans les alvéoles, amené par la bronchiole, la face externe est tapissée par les capillaires pulmonaires. C est à ce niveau que s opèrent les échanges gazeux par mécanisme de diffusion simple. La paroi des alvéoles est revêtue d un film liquidien contenant un composé diminuant la tension superficielle, le surfactant. Il empêche les alvéoles de se rétracter lors de l expiration. Une artériole qui amène du sang riche en dioxyde de carbone (gaz carbonique ou CO 2 ) Un réseau capillaire Une veinule qui récupère le sang oxygéné Chaque lobule est enveloppé dans un tissu conjonctif riche en fibres élastiques. 3. VASCULARISATION 3.1- La circulation nutritive Elle est assurée par les systèmes des artères et des veines bronchiques. Les artère bronchiques (une pour chaque poumon), naissent de l aorte thoracique, suivent le trajet des bronches, puis se ramifient dans le poumon jusqu aux bronchioles terminales. Le retour veineux est assuré par les veines bronchiques La circulation fonctionnelle Il s agit des systèmes artériels et veineux de la petite circulation, destiné au relargage du CO 2 et à l oxygénation du sang. Confer cours sur l appareil vasculaire. 3

4 III- LES AUTRES ORGANES INTERVENANT DANS LA MECANIQUE RESPIRATOIRE 1- LA CAGE THORACIQUE C est une cavité déformable qui contient le cœur et les poumons. Elle est fermée en arrière par le rachis, latéralement par les côtes, en avant par le sternum. 2- LES MUSCLES RESPIRATOIRES 2.1- Les muscles inspirateurs Certains muscles interviennent dans l inspiration (scalène, intercostaux, petit dentelé postérieur et supérieur) mais le muscle principal est le diaphragme innervé par le nerf phrénique. Sa contraction entraîne l élargissement de la cage thoracique qui provoque l inspiration. D autres muscles n interviennent que dans l inspiration forcée : sterno-cléidomastoïdien, grand dentelé, pectoraux Les muscles expirateurs. Ils n interviennent que dans l expiration forcée (petit dentelé postérieur et inférieur, le carré des lombes, les muscles de la paroi abdominale). 3. LA PLEVRE C est l enveloppe séreuse des poumons. Il existe une plèvre par poumon. Chaque plèvre est constituée de deux feuillets, un feuillet viscéral au contact du poumon, un feuillet pariétal au contact de la cage thoracique. Les deux feuillets se continuent l un avec l autre au niveau des lignes de réflexion. Entre les deux feuillets se trouve la cavité pleurale contenant une mince lame liquidienne facilitant le glissement des deux feuillets. En pathologie, cette cavité pleurale peut être le lieu d un épanchement liquidien (épanchement pleural) ou gazeux (pneumothorax). Grâce à la solidarité des deux feuillets, lors des mouvements respiratoires, tout mouvement de la cage thoracique est transmis aux poumons. IV- PHYSIOLOGIE DE LA RESPIRATION 1- MECANIQUE RESPIRATOIRE 1.1-Les mouvements respiratoires L inspiration est un phénomène actif, dû à l action des muscles inspirateurs qui agrandissent la cage thoracique dans toutes ses dimensions. Ces mouvements de la cage thoracique sont transmis aux poumons par la plèvre. 4

5 L expiration normale est un phénomène passif qui ne requiert aucune intervention musculaire. Lors du relâchement des muscles inspirateurs, la cage thoracique revient à sa position de capacité minimale. 1.2-Régulation des mouvements respiratoires L automatisme des mouvements respiratoires est dû à l activité des centres inspiratoires situés au niveau du système nerveux central (bulbe). Les cellules nerveuses de ces centres envoient à intervalle régulier des ordres moteurs aux nerfs des muscles inspirateurs. L activité des centres est sous la dépendance d autres facteurs : L activité des centres supérieurs du cerveau. La volonté peut modifier l activité respiratoire L activité des autres centres bulbaire, notamment les centre de la déglutition et du vomissement qui provoque un arrêt de la respiration lors de la déglutition ou les vomissements Les incitations réflexes venues du poumon lui-même. Des récepteurs pulmonaires sensibles au degré d insufflation pulmonaire (mécanorécepteurs). L inspiration appelle l expiration et inversement. Des incitations métaboliques : dès que le métabolisme augmente, la ventilation s accroît (réflexes et libération d acide lactique par exemple) Des incitations chimiques dépendant de la composition chimique du sang. Les cellules des centre respiratoires sont sensibles à la teneur en oxygène et gaz carbonique du sang circulant et toute variation va déclencher une réaction ventilatoire compensatrice. Des chémorécepteurs sont sensibles à la présence de substances acides (acidose) ou basiques (alcalose). C est le taux de gaz carbonique qui exerce la principale incitation. Les incitations circulatoires : toute chute de la pression artérielle entraîne une hyperventilation et inversement Les incitations hormonales. Ainsi la présence dans le sang d adrénaline ou de noradrénaline entraîne une augmentation de la ventilation. Il semble aussi exister des centres expiratoires pour les expirations forcées La broncho motricité La paroi des bronches contient des cellules musculaires lisses commandées par le système végétatif. Le système parasympathique est broncho constricteur. Le système sympathique est broncho-dilatateur. La broncho constriction est la cause déclenchante de la crise d asthme. 2- LES ECHANGES GAZEUX 2.1- Les échanges gazeux au niveau des poumons L air contenu dans les alvéoles a une composition stable. Il est constitué de 80 % d azote de 15% d oxygène de 5% de dioxyde de carbone 5

6 Le sang qui circule dans les capillaires, relargue du dioxyde de carbone et se charge en oxygène. L air alvéolaire est continuellement approvisionné en oxygène par l air inspiré et débarrassé de son gaz carbonique par l air expiré. Les échanges gazeux au niveau de la paroi de l alvéole pulmonaire se font par diffusion simple, chaque gaz se déplaçant du milieu où sa pression partielle est forte vers le milieu où sa pression partielle est faible, afin de tenter d égaliser les pressions. En pathologie, en cas de fibrose pulmonaire par exemple, la paroi alvéolaire peut devenir moins perméable aux gaz : on parle alors de bloc alvéolo-capillaire. Pour que l oxygénation du sang soit correcte, il faut que la ventilation et la circulation sanguine soient parfaitement coordonnées. Ceci est exprimé par le rapport ventilation/perfusion qui doit être égal à 0,8 (4,2 litre/minute de ventilation/5,4 litre/minute de circulation). En pathologie, si un espace est bien ventilé mais non perfusé (après une embolie pulmonaire par exemple), les échanges gazeux sont nuls : on parle d espace mort. Si un espace est perfusé mais non ventilé, du sang chargé en CO 2 va atteindre la grande circulation diminuant sa teneur en oxygène: on parle d effet shunt. La saturation en oxygène du sang artériel de la grande circulation n atteint jamais 100%. La valeur normale se situe aux alentours de 97% 2.2- Le transport des gaz par le sang Oxygène La majeure partie de l oxygène est transportée par l hémoglobine contenue dans les globules rouges. Chaque molécule d hémoglobine est un tétramère formé de 4 chaînes de globine, identiques deux à deux et portant chacune une molécule d hème qui possède un atome de fer à l état ferreux (Fe ++ ). Chaque molécule d hème peut fixer sur son fer une molécule de dioxygène. Ainsi chaque molécule d hémoglobine peut fixer quatre molécules de dioxygène et devient de l oxyhémoglobine. C est un composé peu stable qui se dissocie très facilement lorsque la pression partielle en oxygène baisse. Une faible partie de l oxygène est simplement dissoute dans le plasma. Le rôle de cet oxygène dissous dans le plasma puis le liquide interstitiel est fondamental, il est le passage obligé entre les globules rouges et les cellules. 6

7 Gaz carbonique Il est transporté dans le sang sous trois formes : dans le globule rouge un enzyme, l anhydrase carbonique transforme le gaz carbonique en acide carbonique (en le couplant à une molécule d eau) qui se combine aux ions sodium et potassium pour donner des bicarbonates. Le bicarbonate de sodium est la principale forme de transport. Il diffuse dans le plasma où il va contribuer au maintient de l équilibre acido-basique. Il fait partie du système tampon destiné à maintenir le ph de l organisme à 7,4. la forme dissoute dans le plasma la forme liée à l hémoglobine qui devient de la carbhémoglobine. Le gaz carbonique ne se fixe pas sur le fer mais sur des radicaux amines. La carbhémoglobine est facilement dissociée quand la pression partielle en oxygène augmente. Le gaz carbonique libéré par l hémoglobine se dissout dans le plasma puis passe dans l air alvéolaire pour être expiré Monoxyde de carbone ou CO C est un gaz inodore qui résulte de la combustion incomplète du carbone (appareils de combustion mal réglés). Il forme avec l hémoglobine un composé très stable, la carboxyhémoglobine qui n a aucune tendance à se dissocier. L hémoglobine ne peut plus assurer le transport de l oxygène. Il y a asphyxie. La carboxyhémoglobine ne se dissocie qu en présence d oxygène sous pression (caisson hyperbare) Quelques définitions L anoxie ou hypoxie se caractérise par la baisse de la pression partielle en oxygène dans le sang. Elle se traduit par de la cyanose, coloration bleutée de la peau et des muqueuses. Elle entraîne aussi une accélération du rythme cardiaque (tachycardie) et respiratoire (polypnée), une hypertension. L hypercapnie est caractérisée par une augmentation de la pression partielle en gaz carbonique dans le sang. Elle se traduit par de la tachycardie, de la polypnée, une hypertension, de l agitation, une hypersudation. 7