Neurogenèse de la Commande Ventilatoire

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1 Neurogenèse de la Commande Ventilatoire Christian Straus EA 2397,Université ParisVI Pierre et Marie Curie, Paris, France Explorations Fonctionnelles Respiratoires Groupe Hospitalier Pitié-Salpêtrière Assistance Publique-Hôpitaux de Paris, Paris, France Laboratoire d Investigation du Contrôle de la Respiration des Anoures 1

2 Le cycle ventilatoire Débit L/S V T : volume courant T I : durée de l inspiration T E : durée de l expiration T TOT : durée du cycle ventilatoire = période de la ventilation =1/Fréquence ventilatoire V T /T TOT = V E 2

3 Les structures ACTIVES = Les muscles Muscles Inspiratoires Muscles Expiratoires Sterno-cleido-mastoïdiens Scalènes Intercostaux Externes Parasternal Intercostaux Internes Diaphragme Abdo. Oblique Externe Abdo. Oblique Interne Abdo. Oblique Interne Abdo. Grand Droit 3

4 Les muscles des voies aériennes supérieures Muscles Dilatateurs des voies aériennes supérieures Pression inspiratoire Négative Les muscles dilatateurs évitent le collapsus inspiratoire des voies aériennes supérieures. Leur contraction doit donc être finement coordonnée avec celle des muscles inspiratoires thoraciques (diaphragme, intercostaux, etc ) 4

5 Organisation spatiotemporelle de la commande : électroneurogrammes Nerfs destinés aux voies aériennes supérieures t 0 Nerfs destinés aux muscles thoraciques Phrénique 5

6 Organisation temporelle de la commande Chat Homme activité inspiratoire centrale Nerf phrénique (inspiration) emg diaphragmatique Constricteur des cordes vocales (freinage expiratoire) Nerf destiné aux abdominaux (expiration) volume courant VT Ti TE TTOT temps 6

7 Organisation spatio-temporelle de la commande Temps Activité Phrénique Activité des Muscles Dilatateurs des Voies Aériennes Supérieures Inspiration Phase Post- Inspiratoire Expiration 7

8 8

9 Neurones respiratoires du tronc cérébral Volts Neurone inspiratoire Potentiel de Membrane Décharge phrénique (inspiration) Potentiel de Membrane Neurone Expiratoire Décharge phrénique (inspiration) 9

10 Neurones respiratoires du tronc cérébral 10

11 Modèle de tronc cérébral isolé superfusé 11

12 Origine du rythme ventilatoire automatique 1 ère Hypothèse : Inhibition synaptique réciproque Nécessite des ions Cl - 12

13 Origine du rythme ventilatoire automatique 2 ème Hypothèse : Présence de neurones se dépolarisant automatiquement = neurones pace maker 13

14 Origine du rythme ventilatoire automatique Tronc cérébral isolé de rat nouveau-né Nerf phrénique (racine C4) Liquide céphalorachidien artificiel sans Cl - 14

15 Neurones pace-maker Tranches de tronc cérébral isolé de rat nouveau-né Neurones pace-maker dans le complexe pré-bötzinger 15

16 Identification des neurones pré-bötzinger Expriment des récepteurs pour : Substance P (récepteur NK1) Opioïdes (récepteur µ) Abolition de la ventilation Gray et al,

17 Groupe respiratoire para-facial Un deuxième groupe de neurones pace-maker décharge avant le complexe pré-bötzinger 17 Onimaru et Homma, 2003

18 Le groupe respiratoire para-facial gouverne l Expiration Animal «entier» décérébré Activité inspiratoire (génio-glosse) Activité expiratoire (abdominal) Débit 18 Janczewski et Feldman, 2006

19 Le groupe respiratoire para-facial gouverne l Expiration Section entre le groupe respiratoire para-facial (pfrg) et le complexe pré-bötzinger Persistance de l activité inspiratoire Disparition de l activité expiratoire Débit Janczewski et Feldman, 2006 V T 19

20 L expiration n est pas abolie par les opioïdes Effet du Fentanyl chez le rat nouveau-né, in vivo Janczewski et al.,

21 Coordination du complexe pré-bötzinger et du pfrg Tranche Groupe Respiratoire para-facial Feldman et al.,

22 22

23 23

24 Dutschmann et Paton,

25 25

26 26

27 Chémorécepteurs Centraux : situés dans le tronc cérébral Sensibles à l hypercapnie, c est à dire à une augmentation de la PaCO 2 A la surface ventrale du bulbe rachidien 27

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30 Micro-Injections Acides Nattie,

31 Régions chémosensibles du tronc cérébral du rat Identification par Micro-Injections Acides Noyau du tractus solitaire Noyau retro-trapèzoïde Raphé bulbaire Identification de Neurones Chémosensibles Bulbe rostro-ventro-latéral Locus coeruleus 31

32 Localisation des structures Rythmogéniques (vert et bleu) et Chémossensibles (rouge) Feldman et al.,

33 33

34 Sensibilité à l hypoxémie 34

35 Stimulation d afférences nerveuses 35

36 Réflexe de Hering-Breuer Correspond à une augmentation de la durée de l expiration due à une augmentation de volume pulmonaire Est du à l étirement de récepteurs bronchiques à adaptation lente Les afférences sont véhiculées par le nerf vague 36

37 Autres récepteurs pulmonaires Récepteurs bronchiques à adaptation rapide Récepteurs aux irritants Fibres «C» bronchiques et pulmonaires Afférences véhiculées par le nerf vague Le nerf vague véhicule toutes les afférences d origine bronchique ou pulmonaire responsables de la toux et, souvent, d une ventilation rapide et superficielle 37

38 Rôle du cortex cérébral Sommeil Eveil (Cortex) 38

39 Exploration de la Commande Ventilatoire Chez l Hommel 39

40 Chaîne de commande de la ventilation Commande Centrale de la Ventilation Racines Nerveuses Nerfs Moteurs Muscles Respiratoires Cage Thoracique Parenchyme Pulmonaire et Bronches 40

41 Etude du spirogramme 41

42 Etude du spirogramme 42

43 Test de réponse au CO 2 43

44 Test de réponse au CO 2 44

45 Pression d occlusion à 100 ms 45

46 Pression d occlusion à 100 ms (P0.1) La valeur de la pression 100 ms après le début de l inspiration contre la valve occluse reflète l intensité de l activation de la commande ventilatoire 46

47 Facteurs influençant la pression d occlusion - P0.1 Changement de volume télé-expiratoire Activation des muscles expiratoires Changements de longueur et de vélocité musculaire Distorsion de la paroi thoracique Forme de l onde de pression Constante de temps du système respiratoire Déphasage pression-débit Tobin et coll

48 Pdi Int EMGdi Int ENGphr Contrôle Choc : 60 min Choc : 140 min Aubier et coll

49 FIN 49