SEANCE PHYSIOLOGIE PN4 PHYSIOLOGIE

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1 PHYSIOLOGIE OBJECTIFS DE LA SEANCE Etre capable d identifier, annoter, nommer, expliquer succinctement les rôles et fonctions des composants anatomiques des appareils : ventilatoire et circulatoire. Etre capable de reproduire un schéma simple de ces deux appareils APPAREIL VENTILATOIRE I. Rappel a. Lois Physiques b. Système nerveux II. Description a. VAS (Voies Aériennes Supérieures) localisation et rôles Il s agit de l ensemble de la tuyauterie anatomique située de la bouche et du nez jusqu aux bronches, on l appelle l espace mort anatomique. Nez (1) Capteur d air, tapissé d une muqueuse et de cils filtrants Bouche(2) Capteur d air, tapissé d une muqueuse (4) Fosses nasales(3) Capteur d air, tapissé d une muqueuse (1) (3) (5) Sinus(4) Avants :Frontaux Maxillaires Arrières : Sphénoïdaux Ethmoïdaux Muqueuse : Réchauffe l air Humidifie l air Filtre l air Allège la tête Pharynx(5) Zone de l arrière gorge avant la bifurcation air/eau (2) (6) (7) (8) Glotte/épiglotte(6) Fermeture spontanée = séparateur air/eau Larynx(7) Zone après le séparateur air/eau, juste en amont de la trachée Trachée artère / Œsophage(8) Annelée créant ainsi un effet Ventury (aide à l entrée d air et propulsion vers les bronches) Remarque : en profondeur demande un effort supérieur ( l effort inspiratoire) Nicole DEROGIS CLUB DE PLONGEE DE BENFELD 1/18

2 b. VAI (Voies Aériennes Inférieures) Poumon Lobes(a- b) Les poumons Gauche et Droit n ont pas la même taille et sont composés de plusieurs «morceaux» appelés Lobes, l un est plus gros que l autre puisque le cœur vient s insérer entre les deux et sa pointe est généralement orientée vers la gauche. Le poumon gauche est composé de 2 lobes, le poumon droit est composé de 3 lobes Bronches(10) Ramification des tuyauteries et conduites d air : des bronches en bronchioles Bronchioles(11) Ramification des tuyauteries et conduites d air : des bronches en bronchioles Alvéoles(12) Au bout de chaque bronchiole on trouve les alvéoles qui sont regroupées en grappe alvéolaire (cf : grappe de raisin), chaque «grain» est appelé alvéole et est constitué d une paroi et d un liquide adhérant à la paroi et permettant son maintien : le surfactant Plèvre(13) Il s agit de la constitution même du poumon, une sorte de sac regroupant l ensemble des alvéoles. Elle est constituée de deux parties solidarisées entre elles par un liquide: le feuillet pariétal et le feuillet viscéral (ce dernier touche les viscères donc est interne), le liquide se nomme le liquide pleural. Il n y a pas d air ici, sans quoi l ensemble n adhère plus et se déforme. Côtes(14) Elles sont la charpente osseuse qui permet le maintien de la cavité pulmonaire. Nicole DEROGIS CLUB DE PLONGEE DE BENFELD 2/18

3 Muscles intercostaux(15) On les trouve dans deux positions croisées. Ainsi ils permettent le soulèvement et le relâchement de la cage thoracique afin d aider à la respiration. Hile(16) C est une sorte de joint entre la plèvre et les bronchioles. C est un zone fragile (cf : joint dans le bâtiment entre deux matériaux différents). C est la zone de rupture la plus concernée par les accidents barotraumatiques de surpression pulmonaire : Si l air s infiltre entre les deux feuillets ceux-ci s affaissent et le poumon ne fonctionne plus ou très mal (emphysème du médiastin emphysème sous cutané emphysème cérébraux ou aéroembolie pneumothorax ) Diaphragme(17) C est un muscle énorme qui permet l entrée et la sortie de l air au niveau des poumons. Il se situe sous les poumons et sépare la cavité abdominale de la partie supérieure du tronc. Lorsqu il se contracte il descend et crée une dépression qui entraîne l inspiration (aidée par les muscles intercostaux). Lorsqu il se relâche, il comprime la partie thoracique aidé des muscles intercostaux inverses et permet l évacuation de l air = expiration Médiastin(18) Il s agit de l emplacement dans lequel se trouve le cœur :au milieu des poumons et des bronches. Il ne s agit pas vraiment d un espace. Nicole DEROGIS CLUB DE PLONGEE DE BENFELD 3/18

4 III. Fonctionnement a. Inspiration dans l air Contraction muscles costaux Contraction muscles costaux Contraction diaphragme Contraction Muscles costaux Diaphragme La contraction des muscles costaux et du diaphragme de façon simultanée provoque une dépression entraînant un appel d air, c est l inspiration. Volume d air Pression => Entrée = Inspiration Active b. Expiration dans l air Relâchement muscles costaux Relâchement muscles costaux Volume Relâchement Diaphragme Pression => Sortie d air = expiration Passive Relâchement Muscle costaux Diaphragme Le relâchement des muscles costaux et du diaphragme de façon simultanée provoque une pression entraînant une compression de l air, c est l expiration. Nicole DEROGIS CLUB DE PLONGEE DE BENFELD 4/18

5 c. En plongée Le mécanisme est sensiblement le même pour l inspiration et différent pour l expiration : Inspiration en plongée Expiration en plongée Contraction des muscles Contraction des muscles inverses intercostaux intercostaux & du diaphragme et du diaphragme Aide par la variation des pressions Gène par la pression&volume (matériel) &volumes (matériel détendeur) Inspiration ½ Active = Expiration Active En plongée contrairement à la respiration à l air l action d expirer devient active.ceci n étant pas naturel, entraîne parfois des difficultés respiratoires, notamment pour les baptêmes, en grande profondeur, en cas de stress etc, entraînant un début ou une sensation d essoufflement. Remarque sur le maintien des tissus : Rôle de la plèvre = maintien du poumon & rigidité Rôle du surfactant = maintien de l alvéole et rigidité En cas de rupture ou de destruction, les «sacs» s affaissent et la respiration devient difficile et bruyante. Nicole DEROGIS CLUB DE PLONGEE DE BENFELD 5/18

6 IV. Répartition des différents volumes pulmonaires & alvéolaires a. Les différents volumes Au niveau du poumon Vr VRE VC VRI 1.5L 1.5L 0.5L 2.5L Volume résiduel 1.5L VRE (volume de réserve expiratoire) 1.5L VC (volume courant) 0.5L VRI (volume de réserve inspiratoire) 2.5L TOTAL volume pulmonaire 6L VC = volume de consommation durant inspiration et expiration normale. VRE = volume d expiration au cours d un expiration forcée maximum. VRI = volume d inspiration au cours d une inspiration forcée maximum. Volume résiduel = volume restant dans les conduites après une expiration forcée au maximum. Au niveau de l alvéole Le schéma peut se reporter de la même façon au niveau de l alvéole, le ratio étant le même. Remarque : L espace mort anatomique est constitué des tuyauteries de la ventilation Le matériel (détendeur /tuba) rallonge l espace mort anatomique. (Le volume résiduel se nomme aussi espace mort physiologique) Nicole DEROGIS CLUB DE PLONGEE DE BENFELD 6/18

7 V. Régulation de la ventilation a. Centre nerveux C est le bulbe rachidien qui régule les phénomènes de la ventilation (système nerveux autonome) b. Récepteurs ON trouve des récepteurs qui informent le système quand il y a un excès de CO2 dans le sang (on les appelle des chémorécepteurs): Dans la crosse aortique Au niveau des carotides c. Fonctionnement PPO2 dans le sang rouge (aorte) + Ph (acidité) => un dépassement du seuil d alerte. Le signal d alarme (=manque O2) est envoyé du corps vers le bulbe rachidien (cerveau). L information est traitée La réponse inspiration est envoyée au corps => inspiration réflexe. Si les seuils redeviennent normaux et que les capteurs sont ok, retour à la normale, sinon, l information inspiration est maintenue. VI. Relation plongée a. En résumé Voies Aériennes Supérieures : 1. Importance de l espace mort 2. de la densité des gaz 3. Turbulence dans les écoulement gazeux (effet Venturi) 4. Air sec Poumon Régulation ventilation 1. PP CO2 Mécanique ventilatoire 1. Inspiration est ½ active 2. L expiration est active Capacité et les volumes 1. En plongée décalage dans le VRI 2. Attention, l essoufflement est déjà majoré Nicole DEROGIS CLUB DE PLONGEE DE BENFELD 7/18

8 b. Pneumogramme A l air Comparatif entre respiration terrestre et en plongée VRI 2.5L VC 0.5L VRE 1.5L Vr 1.5L Total 6L Respiration courante terrestre Respiration, effort, essoufflement en plongée Respiration durant l effort terrestre chez le sportif entraîné Essoufflement terrestre Nicole DEROGIS CLUB DE PLONGEE DE BENFELD 8/18

9 c. Lien avec les accidents SP ESSOUFFLEMENT VENTILATION PLONGEE ADD Nicole DEROGIS CLUB DE PLONGEE DE BENFELD 9/18

10 APPAREIL CIRCULATOIRE SEANCE PHYSIOLOGIE PN4 I. Présentation a. Sang (Comparaison imagée : rails du train) Rôle Le sang est un ensemble de liquide et de solides. Il a pour rôle de transporter ces éléments d un point à un autre. b. Constituants du sang (comparaison imagée : passagers du train) Plasma (comparaison imagée : train lui même) 1. Description C est un liquide qui constitue 55% du sang 2. Rôle Il est le transporteur des autres éléments du sang et des gaz dissous Globules rouges (comparaison imagée : passager du train avec billet (O2 CO2) 1. Description Aspect similaire à un donnuts. On en trouve environ 5 millions 2. Rôle Transporteur d éléments de gaz fixés Globules blancs (comparaison imagée :contrôleurs du train) 1. Description 6000 environ constitué avec différents types de noyaux 2. Rôle Défense immunitaire, nettoyage, antiparasite, antiallergique Plaquettes (Comparaison imagée : techniciens du train) 1. Description Excessivement nombreuses 2. Rôle Ce sont les maçons de la coagulation. Nicole DEROGIS CLUB DE PLONGEE DE BENFELD 10/18

11 II. Vaisseaux a. Rôle Ce sont des conduites qui servent au transport des éléments du sang Elles vont des poumons au cœur, du cœur aux cellules (ou tissus), des cellules au cœur, du cœur au poumons. b. Description Artères Artérioles Capillaires Capillaires Veinules Veines Artériels Veineux Zone échanges gazeux Elles sont de deux types : Les Artères Partent du Cœur Gros diamètre Elastiques Grand débit sanguin Circulation de proche en proche (ex : compression cardiaque) Veines Arrivent au cœur Plus fines que les artères Double du nombre des artères (1 artère pour deux veines) Pas d élasticité Débit plus faible Nicole DEROGIS CLUB DE PLONGEE DE BENFELD 11/18

12 Capillaires Ramification des veines ou des artères Très nombreux Très fins Ils ne sont pas tous ouverts au repos et peuvent s ouvrir sous l effort, ce qui donne une dérive du système initial appelé shunt (rôle important dans certains accidents de plongée) c. Fonctionnement Artères Qui partent du cœur Elles envoient le sang (rouge ou bleu dans le circuit grâce à la pompe cardiaque) Les veines Qui arrivent au cœur Elles ramènent le sang (rouge ou bleu) au cœur, grâce à différents processus (principalement les clapets anti-retour, la contraction musculaire) Capillaires Ils sont la zone des échanges gazeux (voire prochaine séance) III. Le cœur a. Description On parle de deux cœurs différents et symétriques et travaillant de façon simultanée mais sans aucune communication entre ces deux parties du cœur, qui sont pourtant collées l une à l autre. 1. Le cœur Droit (D) Sang bleu CO2 (D) (C) (1) (2,3) (4,5,6) (B) (E) 2. Le cœur Gauche (G) Sang Rouge O2 (OG) (OD) (Clapets) (VD) (VG) (clapets) (A) Composants 1. Myocarde (A) C est le nom donné au muscle cardiaque lui-même composé de plusieurs muscles différents (péricarde = autour, et endocarde =en dedans ) 2. Oreillettes (OD - OG) Ce sont des petites cavités du cœur qui permettent son remplissage Elles sont situées juste au dessus des ventricules Nicole DEROGIS CLUB DE PLONGEE DE BENFELD 12/18

13 3. Ventricules (VD - VG) Ce sont de plus grandes cavités qui permettent le remplissage du cœur Ils sont situés sous et à coté des oreillettes 4. Artères (partent du cœur) Les deux principales sont o l aorte (B) (qui distribue le sang rouge du cœur vers le corps) Coronaire (le cœur se sert en premier) (1) Sous Clavière Droite et Carotide Droite (2)& (3) Carotide Gauche (4) Sous Clavière Gauche (5) Médullaire (6) o l artère pulmonaire (C) (qui conduit le sang bleu du cœur vers les poumons pour sa purification) 5. Veines (arrivent au cœur) Les principales sont o les veines caves (D) (inférieure et supérieure) qui ramènent le sang bleu au cœur (des tissus vers le cœur) o Les veines pulmonaires (E) qui ramène le sang rouge au cœur au niveau de l oreillette droite (des poumons vers le cœur) A la sortie de chaque cavité cardiaque, on trouve des clapets qui permettent la fermeture de cette cavité (Ils peuvent être formés de deux ou trois parties d où leur nom). Ce sont des fermetures hermétiques (comparaison imagée : une porte étanche avec des joints puissants) La convention veut qu on respecte scrupuleusement les couleurs ci-dessus pour les représentations graphiques, car elles identifient et différentient la «sorte» de sang représenté : oxygéné ou carboné, et le sens de circulation dans le corps. Sang rouge = O2 = oxygéné Sang bleu = CO2 = Carboné! Remarque : Sur les schémas, le cœur est représenté comme si on l avait sur une personne en face de soi et non pas dans le sens de celui qui observe. b. Fonctionnement Phase de remplissage = DIASTOLE La phase de remplissage est un phase dite de repos durant laquelle les oreillettes se remplissent de sang, ainsi qu une partie des ventricules. Lorsque le remplissage du ventricule rejoint le niveau de l oreillette le clapet (joint porte) tend à se fermer. Nicole DEROGIS CLUB DE PLONGEE DE BENFELD 13/18

14 Phases de contraction = SYSTOLES Il y a deux contractions ou 2 systoles presque simultanées qui permettent l évacuation du sang. 1. Lorsque le clapet tend à se fermer, l oreillette se contracte = systole auriculaire, et évacue ainsi tout le sang qu elle contient dans le ventricule, terminant et optimisant ainsi son remplissage. 2. Dès la contraction de l oreillette, le ventricule se contracte à son tour = Systole ventriculaire, exprimant ainsi toute la quantité de sang qu il contenait vers les artères (distribution du sang dans la circulation). Lors de la prise de pouls (contrôle lors de l effort sportif) on sent les deux ondes de chocs de ces compressions cardiaques (systole auriculaire et systole ventriculaire) dans la crosse aortique (Toum/Tac) Nicole DEROGIS CLUB DE PLONGEE DE BENFELD 14/18

15 IV. Grande & petite circulation a. Rôle Véhiculer le sang oxygéné vers les organes et les cellules Véhiculer le sang carboné vers les poumons b. Description Nicole DEROGIS CLUB DE PLONGEE DE BENFELD 15/18

16 c. Fonctionnement Grande circulation Trajet au départ du cœur DEPART :Cœur ventricule Gauche Artère aorte Artères collatérales ( ) Cellules & Cerveau Veines caves (inférieure et supérieure) ARRIVEE :Cœur Droite, Oreillette Droite Petite circulation Trajet au départ du cœur DEPART : Cœur ventricule Droit Artère pulmonaire Alvéoles pulmonaires Veines pulmonaires ARRIVEE : Cœur Gauche oreillette Gauche Nicole DEROGIS CLUB DE PLONGEE DE BENFELD 16/18

17 V. Relation plongée a. Relation respiration et circulation (séance suivante : les échanges gazeux) La respiration permet l entrée et la sortie des éléments nécessaires à l activité et la vie des cellules. (nourriture / air / hormones) L échange au niveau des alvéoles et des tissus, permet le transport des gaz vers les cellules et les poumons (= dans le sang). b. Relation accidents Accidents SP ADD CIRCULATION ESSOUFFLEMENT Shunt pulmonaire Le sang trouve un raccourci ou une bifurcation en cas d encombrement(s) ou de blocage du circuit traditionnel. L une des voies parallèles initialement fermée ou en stand by s ouvre, le circuit shunte (dévie) le trajet initial, et peut ainsi poursuivre sa route. Le problème survient lorsque le shunt se produit à un endroit ou le sang aurait dû être «échangé» (purifié), de fait une bulle d azote ou du sang carboné peut ainsi repartir dans le circuit et générer des problème ou accidents. Nicole DEROGIS CLUB DE PLONGEE DE BENFELD 17/18

18 Shunt cardiaque ou Foramen Ovale (FO) A l état de fœtus, le cœur n a pas de séparation entre la partie droite et gauche (cela est effectué par le cœur de la mère). A la naissance les deux cœurs se séparent, parfois le trou de communication (trou de Botal ou Foramen Ovale) entre les deux cœurs n est pas étanche et peut se rouvrir sous certaines conditions (trop forte pression, ex : souffler dans sa stab après une plongée, faire une valsalva à la remontée etc ). Le sang ne prend plus le circuit traditionnel et du sang bleu passe dans la circulation de sang rouge, créant une mauvaise élimination des déchets (Co2 Azote par ex dans le cas du plongeur). Ce shunt cardiaque est un facteur favorisant d accident et actuellement une contre-indication à la plongée scaphandre. c. Rôle dans le secourisme Importance des échanges gazeux pour l apport d O2 en cas d accident, ainsi que pour l évacuation du CO2 et de l azote (N2). RIFAP!! (Prochaine séance au choix ECHANGES GAZEUX & L OREILLE ) ACCIDENTS : SP ou BIOCHIMIQUE ou ADD ) Nicole DEROGIS CLUB DE PLONGEE DE BENFELD 18/18