Physiologie respiratoire

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1 Physiologie respiratoire Part 2 Système ventilatoire Physiologie respiratoires Gilles DHONNEUR DAR CHU (APHP) Jean Verdier BONDY Université Paris 13, Bobigny Définitions Système respiratoire Respiration Ventilation Mécanique ventilatoire Finalité Générer des échanges gazeux permettant la vie, la l adaptation l au milieu et la survie en situations extrêmes mes altitude La vie nécessite n l oxygl oxygénation cellulaire Finalité du système respiratoire c est c l oxygl oxygénation cellulaire Finalité du système respiratoire c est c l oxygénation cellulaire Système ventilatoire Indissociable du système respiratoire Finalité du système ventilatoire Permettre la respiration Permettre l él élimination des déchets d du métabolisme cellulaire C Anatomie du système de conduction aériennes a La finalité principale du système ventilatoire est l él élimination du C 1

2 Tuyaux Arbre bronchique Conduction aérienne a distale Conduction aériennea V & insp = Vmort & + Valv & Alvéole Espace mort Alvéole Espace mort Conséquence V D = 2 ml/kg (150 ml pour 75 kg) Volume minute (V E ) = Fréquence x Vol Courrant V E = F r x ( V D + Valvéolaire olaire) 10 l/min = 10 x 1l = 10 l de V E V E = F r x V D + F r x V A Ventilation espace mort Ventilation alvéolaire => VA? 10 l/min = 20 x 0,5 l = 10 l de V E => VA? 8,5 l 7 l 2

3 Mécanique ventilatoire Description dynamique des fonctions respiratoire et ventilatoire Mode ventilatoire Aspect qualitatif du fonctionnement du système Muscles ventilatoires Ventilation spontanée Muscles inspiratoires Diaphragme Cage thoracique Intercostaaux Geniohyoid Pharynx Genioglossus Larynx Crico-Aythenoidien postérieur Accessoires : sternocleidomastoidien,, scalènes, ailes du nez Muscles expiratoire Intercostaux expiratoires Cage thoracique Transverses de l abdomenl Obliques externe et interne Abdomen Grands droits 3

4 Mécanique ventilatoire Dans le thorax (ventilation spontanée) Pression dans l abdomen (cm H20) Descente du diaphragme Contraction des muscles abdominaux +5 0 Time (s) -5 Pression intrathoracique Inspiration / Expiration Les volumes pulmonaires Inspiration Phénom nomène ne actif musculaire contre les forces élastiques du système ventilatoire Expiration Phénom nomène ne actif Retour à la position d éd équilibre du système ventilatoire assisté par la contraction synchrone des muscles transverses de l abdomenl Contraction abdominale = augmentation de la pression abdominale» Remontée e passive du diaphragme La capacité de Toux? CV Quel volume détermined L oxygénation? CRF C0 2 6 Veines Veinules 5 Artère pulmonaire 8 Capillaires pulmonaires 10 Veines pulmonaires Capillaires 4 Artères 2 Artérioles Conduction circulatoire Finalité du système air ----> > Cellule Convection ventilatoire Diffusion alvéolocapillaire Convection circulatoire Diffusion capillaro-cellulaire cellulaire C > > Air extérieur Diffusion cellulo-capillaire capillaire Convection circulatoire et cellulaire (GR) Diffusion capillo-alv alvéolaire Convection ventilatoire 4

5 Structure anatomique du système () Système de conduction aériena VAS Trachée TUYOTTERIE Bronches Bronchioles Système d éd échange et diffusion Alvéoles Système de conduction circulatoire Système artériel riel Pompe cardiaque Capillaire Système de diffusion Membrane capillaro- cellulaire Espace mort anatomique Déterminants de la pression partielle en oxygène dans le sang artériel riel Pa Pression barométrique Fraction inspirée e en Ventilation alvéolaire Diffusion à travers la membrane alvéolocapillaire Espace mort Shunt Quelques notions fondamentales Pression barométrique et Fi Physique niveau maternelle supérieure Pression barométrique Moyenne au niveau de la mer Pression atmosphérique (PAtm( PAtm) PA = 1013hPa= 760 Pression atmosphérique PAtm = Somme des pressions partielles (PP) des gaz présents dans l airl Composition de l air l?, N2, Autres gaz rares (1%) Vapeur d H20 d = 2,5 % à 20 C, 3,2 % à 37 C 78% 21 % Multiplication et addition simple Niveau maternelle supérieure PAtm = PP (N2) + PP() + PP (H20) + PP (gaz rares) PP (N2) = 77% de PAtm = 78% x 760 = 585 PP () = 20 % de PAtm= 20% x 760= 145 PP (H20v) = 2,2 % de PAtm = 3% x 760= PP (Gaz rares) = 0.8% de Patm= 1% x760= Physique alvéolaire Niveau maternelle supérieure Dans une alvéole en fin d expirationd Pression atmosphérique (PAtm( PAtm) PA = 1013hPa= 760 Pression atmosphérique PAtm = Somme des pressions partielles (PP) des gaz présents dans l airl Composition du mélange m gazeux alvéolaire, N2, C et H2Ov, gaz rares PAtm = PP (N2) + PP() + PP(C) + PP (Gaz rares) + PP (H20) 5

6 Dans l alvl alvéole en fin d expiration PAtm = PP (N2) + PP() + PP(C) + PP (H20) + PP (Gaz rares) PP (N2) = 77% de PAtm = 77% x 760 = 590 mmh PP (H20v) = 3,2% de PAtm = 3,2 x 760= PP (Gaz rares)= 0,8% 81% de PAM= P Atm = 0,8% 630 x760=5-8 à 640 mm P Alvéolaire = P Atm = = PP (C) + PP (02) Equation des gaz alvéolaires P Alvéolaire= P Atmophérique = = PP (C) + PP (02) ( 3,5% + 16,5%) PAtm Fraction alvéolaire en C + en Air ambiant Niveau de la mer PP(02) + PP(C) = 120 à 130 En pratique Gaz du sang en Air Ambiant Pa = 85 PaC =? Pour un malade aux urgences Pa= 120 PaC =? Alors quel diagnostic? Quelle Pa pour une FI = 100%? PAtm = + PP() + PP(C) + PP (H20) En plongée e sous marine Comment augmenter la durée e de l apnée 1 Hyperventiler = baisser le C artériel riel PP(02) + PP(C) = Enrichir le mélange m inspiré en PP() + PP(C) + PP (H20)= 760 Médecine d altituded Respiration plus difficile en altitude? Problème de Fi? Problème de Pression barométrique? Pression atmosphérique () Pression atmosphérique en fonction de l'altitude Quelle Pa au sommet de l Everest l? PAtm = PP (N2) + PP() + PP (H20) + PP (Gaz rares) 25O = 79%(250) + 20%(250)+ 1%(200) PP ()= 50 Au niveau avéolaire Pa02 + PaC= 50 Ventilation alvéolaire Altitude (m) 6

7 Ventilation alvéolaire Au niveau de l alvl alvéole Oxygène Gaz carbonique Gaz alvéolaires Pa + PaC = V fct métabolisme : FI= > > FA=? PAO 2 = (PB - PH 2 O) x FiO 2 (PACO 2 /QR) Fraction alvéolaire en = 16,5 % Espace mort, Shunt Rapports VA / Q Shunt physiologique Espace mort, Shunt Rapports VA / Q Unité normale Espace mort alvéolaire VA / Q = VA / Q = Q Zone de shunt Zone silencieuse Contenu artériel riel en oxygène Déterminants du Ca Débit cardiaque Oxygène liée Hémoglobine Pouvoir oxyphorique de l Hb = 1,39 ml d / d g d Hb Oxygène dissoute Coef de solubilité: : 0,003 ml d //100 d ml de plasma CaO 2 = α x SaO 2 x [Hb] + β x PaO 2 α = pouvoir oxyphorique β = coef de solubilité Transport de l Oxygl Oxygène Déterminants du Ta Débit cardiaque Ca TaO 2 = Qc x (α x SaO 2 x [Hb] + β x PaO 2 ) Ta = Qc x Ca Si débit d cardiaque / 2 Ta / 2 7

8 -Hb - Délivrance périphp riphérique rique de l xx -Hb - -Hb - Oxygène fixé et oxygène dissous Courbe de dissociation de l oxygène % SAT D = f (Ta) D= f (Qc x Ca02) D = g x Ca D= h x Hb T, CO 2, 2-3DPG ph Pa Effet Bohr Structure anatomique du système (C) Système de diffusion Membrane capillaro- cellulaire Système de conduction circulatoire Veinules Veines Cœur droit Artères res pulmonaires Système d éd échange et diffusion Membrane alvéolocapillaire Système de conduction ventilatoire Bronchioles Bronches Trachée VAS TUYOTTERIE Contenu veineux en C C produit par le métabolisme m cellulaire diffuse à l extérieur de la cellule dans les vaisseaux Dissoute (10%) C sous forme de bicarbonate Anhydrase carbonique: C + H20 HCO3- + H+ (60%) Intra erythrocytaire C fixé à l hémoglobine (30%) Hb carbaminée Transport du C Déterminants du Tv Débit cardiaque CvC TvCO 2 = Qc x CvC Re largage du C au niveau alvéolaire Effet Haldane L oxydation de l Hb (fixation d Od 2 ) facilite le re largage du CO 2 Diffusion rapide selon un gradient de concentration Dans l alvl alvéole Mixique en début d d inspirationd En fin d inspiration d PAC = PaC Puis conduction aériennea Nez, bouche, Sonde d IOT C Capnogramme (C/ Temps) PAC PaC Gradient Delta (Et -a a C) = Extrêmes : -1 à 18 EtC Temp 8

9 Expirogramme (C/Volume) Monitorage du C PP C () 40 Mesure de la production de C / min VC= Somme VCi sur 1 min Normale et pathologie VCi 0,670 Volume (l) Condition pour EtC mesurable 1 Ventilation alvéolaire Diagnostic de l intubation l trachéale ale Qualité de la ventilation alvéolaire 2 Débit cardiaque Diagnostic de l ACR Diagnostic des états de chocs 3 Production du C cellulaire VC Diagnostic de l hypermétabolisme» Hyperthermie Diagnostic des hypométabolismes» EME» Hypothermie Régulation du système Régulation du système Chémor morécepteurs périphp riphériquesriques Chémor morécepteurs centraux C PH du LCR Plancher du V4 (Bulbe rachidien)» Centres respiratoires Stimulations ventilatoires C Charges inspiratoires Gaz du sang normaux PaC = 40 ± 2 Pa02 > 80 ph = 7,40 ± 0,02 9

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