Anatomie et Physiologie de l appareil respiratoire

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1 Anatomie et Physiologie de l appareil respiratoire

2 Anatomie Paroi thoracique Est constituée de : 1) Un squelette osseux comportant les vertèbres, le sternum, le manubrium et les côtes 2) les muscles respiratoires Vertèbres: Il y a 12 vertèbres dorsales décrivant une convexité dorsale et augmentant de taille de haut en bas. Le sternum et le manubrium sont deux os plats s articulant avec les clavicules, les côtes et le xiphoïde Il y a en tout 12 côtes qui s articulent en arrière, avec les vertèbres. En avant, les 8 premières côtes s articulent avec le sternum via les cartilages costaux. La 9 ème et la 10 ème s articulent avec les cartilages sus-jacents alors que la 11 ème et la 12 ème sont suspendues. Lors des contractions des muscles respiratoires les côtes décrivent un mouvement de rotation ( bucket handel ), ce qui modifie le volume de la cage thoracique. Muscles respiratoires Les muscles respiratoires peuvent être divisés en deux catégories : 1) Le muscle respiratoire principal qui est le diaphragme 2) Les muscles respiratoires accessoires: a) les muscles du cou et essentiellement le scalène, et le sternocléidomastoïdien b) les muscles intercostaux: il s agit des muscles plats qui relient à chaque fois le bord supérieur d une côte avec le bord inférieur de la côte sus-jacente. Entre chaque côte il y a trois couches de muscles intercostaux. Le diaphragme est le muscle respiratoire principal. Il est en forme de dôme composé d un tendon central entouré par des stries musculaires centrifuges. Il y a trois séries de fibres: sternales : reliant le tendon central à la face dorsale de sternum Costales : reliant le tendon central aux côtes

3 Vertébrales : reliant le tendon central aux vertèbres lombaires. Sur la surface du diaphragme on trouve trois hiatus permettant le passage de l aorte, de l œsophage et de la veine cave inférieure. Le foramen de Morgagni est du à une faiblesse entre les fibres costales et sternales. Le diaphragme est innervé par deux nerfs phréniques émanant des 3ème à 5ème vertèbres cervicales. La contraction du diaphragme rétrécie les stries musculaires, aboutissant à un aplatissement et à un abaissement de celui-ci, augmentant ainsi le volume de la cage thoracique. La Plèvre Elle est une membrane séreuse enveloppant les poumons. Elle est composée de deux feuillets: 1) Le feuillet pariétal: il est attaché aux côtes, aux muscles intercostaux, aux faces supérieures du diaphragme et aux bords du médiastin. 2) Le feuillet viscéral: attaché aux poumons via une couche de tissu conjonctif. Il s invagine entre les lobes et les lobules pour former les scissures Le Médiastin C est l espace s interposant entre les deux poumons. Il est rempli par divers organes: le cœur, les vaisseaux, la trachée, les bronches souches, l œsophage, les nerfs vagues (2X) donnants les deux nerfs récurrents, douze ganglions sympathiques, et parfois la thyroïde et le thymus. Les Hiles Ils sont le lieu de convergence et de pénétration des bronches souches et des Artères pulmonaires dans les poumons. Le Système lymphatique Il s agit d un réseau de drainage d un liquide appelé la lymphe. Le réseau lymphatique des poumons ramène la lymphe, de la région bronchopulmonaire vers les ganglions hilaires et ensuite vers les ganglions

4 médiastinaux. La lymphe ensuite converge vers le canal thoracique et de là elle est versée enfin dans les veines du cou. Un autre réseau récupère la lymphe au niveau de la plèvre pariétale et la ramène vers les chaînes intercostales, ensuite vers les ganglions périœsophagiens, puis vers la chaîne mammaire. Le canal thoracique Il est le principal vaisseau lymphatique de l organisme. Il traverse le diaphragme par l hiatus aortique, longe le médiastin à gauche à côté de l œsophage et se vide dans la veine sous-clavière gauche. Chez d aucun il existe un canal thoracique droit ; il est plus petit. Les voies aériennes Elles conduisent l air vers les alvéoles pulmonaires qui sont des espaces d échange du gaz avec la circulation sanguine. Il faut donc distinguer les espaces de conduction des espaces d échange. 1) Les voies de conduction : Les narines, la bouche et le pharynx constituent la première partie des voies aériennes. Notez que la bouche et le pharynx servent la première partie de la voie digestive aussi. Le larynx: Il est situé à la partie antérieure et moyenne du cou entre le pharynx en haut, et la trachée, en bas. Ce conduit composé de onze pièces cartilagineuses sert aussi d organe de phonation grâce aux cordes vocales. Ces dernières sont innervées par les nerfs récurrents émanant des nerfs vagues. La trachée: elle est un tube semi rigide en forme de D long de 10 à 11 cm. Elle s étend du cartilage cricoïde du larynx jusqu à la carène. Le squelette en forme de fer à cheval est cartilagineux avec un mur postérieur élastique. La moitié supérieure de la trachée est extrathoracique.

5 Les bronches souches: La trachée se divise en deux bronches principales au niveau de la carène. La droite est plus courte et plus oblique que la gauche. Elles sont rigides grâce aux anneaux cartilagineux. Les bronches Les bronches souches se divisent en bronches lobaires puis segmentaires et ensuite sous-segmentaires - A droite il y a 3 bronches lobaires : supérieure, moyenne et inférieure. - A gauche il y en a deux : lobaires supérieure et inférieure. En descendant l arbre bronchique il y a de plus en plus de bronches grâce à une division dichotomique. Mais le diamètre des bronches devient de plus en plus petit. Il y a aussi de moins en moins de cartilage et de plus en plus de muscles et de tissu conjonctif. La division dichotomique se fait jusqu au 24X, produisant jusqu aux 2 24 bronchioles terminale. La paroi interne des bronches est couverte par un épithélium pseudo stratifié ciliaire. Les Bronchioles Quand les bronches atteignent 1mm de diamètre, le squelette cartilagineux disparaît. On parle alors de bronchioles. Les dernières bronchioles sont appelées les bronchioles terminales. Jusqu ici ce sont des voies de conduction d aire. 2) Les espaces d échange Les bronchioles terminales donnent sur les bronchioles respiratoires qui sont déjà, elles, des espaces d échange de gaz avec le sang car leurs parois contiennent des alvéoles. Les alvéoles : ce sont des petites cavités microscopiques plus ou moins octaédriques constituant la terminaison distale des voies aériennes. L ensemble de chaque bronchiole respiratoire et ses alvéoles constitue une unité fonctionnelle appelée un acinus. Les espaces d échange sont des lieux d hématose, c.à.d. de conversion du sang non oxygéné en sang oxygéné, et en même temps d élimination du gaz carbonique. La paroi des alvéoles est constituée de deux types de Cellules: Les Pneumocytes type I qui sont des cellules membraneuses. Les Pneumocytes type II d aspect granuleux secrétant le surfactant.

6 L interstitium est formé des fibres collagènes, élastiques et musculaires. On y trouve aussi des vaisseaux lymphatiques et quelques rameaux nerveux Les capillaires sont en contact direct avec la membrane basale qui les sépare des pneumocytes. La vascularisation du système respiratoire Le système respiratoire jouit de deux circulations distinctes : 1) La circulation pulmonaire: elle fait traverser le sang non oxygéné à travers les poumons pour le transformer en sang oxygéné. Le sang non oxygéné est amené par l artère pulmonaire principale. Cette dernière émane du ventricule droit, pénètre dans le médiastin où elle se divise en artères pulmonaires gauche et droite. Celles-ci à leur tour pénètrent dans les poumons respectifs au niveau des hiles pulmonaires. Elles s y divisent de façon dichotomique le long des bronches jusqu à donner les capillaires pulmonaires en contact étroite avec les alvéoles, où se fait l échange gazeux. Le sang oxygéné gagne l oreillette gauche via les veines pulmonaires. La circulation pulmonaire est disposée en série par rapport à la circulation systémique. Bien que la circulation pulmonaire ait un débit presque égal à la circulation systémique, le régime de pression y est plus bas et la paroi des artères plus mince. 2) la circulation bronchique: Elle fait partie de la circulation systémique. Elle amène du sang oxygéné aux bronches et bronchioles. Les artères bronchique (Il y en a en générale deux ou trois), émane directement de la partie supérieur de l aorte thoracique descendante alors que la veine bronchique se verse dans la veine cave supérieure. L innervation du système respiratoire Elle comporte : 1) Le système parasympathique émanant du nerf vague 2) le système sympathique émanant des chaînes ganglionnaires sympathiques para-vertébrales.

7 Physiologie La mécanique ventilatoire Le système respiratoire est avant tout un échangeur de gaz avec le système vasculaire. L Oxygène (O2) est ainsi transporté et diffusé dans la circulation sanguine en échange de dioxyde de carbone (CO2). Cette mission est accomplie par la Respiration, effectué en deux temps : inspiration et expiration. A l état de repos soit à la fin d une expiration normale (Cela correspond à la capacité résiduelle fonctionnelle. Voir le chapitre sur les épreuves fonctionnelles respiratoire), il s installe un état d équilibre entre la force d expansion de la cage thoracique s opposant aux poumons qui tendent naturellement à ce rétrécir. Les deux feuillets pleuraux s interposent afin de permettre une interaction adéquate entre ces deux composants du système respiratoire. Dans cette état d équilibre, la pression dans l espace pleural entre les deux feuillets (la pression intra pleurale) est légèrement négative de l ordre de 5CmH2O. La pression intra pulmonaire (la pression dans les alvéoles) est par contre légèrement positive de l ordre de +5CmH2O. L inspiration: elle consiste en la contraction des muscles respiratoires pour augmenter le volume de la cage thoracique (agissant contre la rigidité de la paroi thoracique, la pression intra abdominale, l élasticité pulmonaire et la résistance des voies respiratoires), augmentant ainsi la dépression intra pleurale. L augmentation de la pression négative intra pleurale tire à son tour sur le tissu pulmonaire et diminue la pression intra alvéolaire. Lorsque la pression y devienne négative le gradient de pression par rapport à la bouche ou la pression est atmosphérique, entraîne un flux d air vers les alvéoles pulmonaires. L expiration: après le relâchement de muscles respiratoire la cage thoracique retourne au point de repos grâce aux forces élastiques des poumons permettant l élimination du gaz plus riche en dioxyde de carbone.

8 L inspiration est donc en temps normal un processus actif alors que l expiration est souvent un processus passif.