UE1 Appareil cardiovasculaire Physiologie Crenesse La circulation pulmonaire Roneo 28 LA CIRCULATION PULMONAIRE

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1 LA CIRCULATION PULMONAIRE I. Rôles de la circulation pulmonaire 1) L échange gazeux = ROLE PRINCIPAL Possible seulement s il y a un équilibre entre la ventilation et le débit à la surface des alvéoles. 2) Filtration du sang Permet l arrêt d éventuels caillots sanguins et n atteignent pas d autres organes vitaux. S ils sont trop gros, ils se bloquent dans les capillaires : embolie pulmonaire. 3) Rôle anti-thrombogénique Les plaquettes ne se collent pas à la paroi endothéliale car elle est électronégative. Sécrétion de molécules anticoagulante, antiagrégante : empêche la formation de thrombus. 4) Capture et inactivation spécifique de peptides andogènes Noradrénaline, sérotonine, bradykinine, facteur auriculaire antinatriurétique. 5) Sécrétion de l enzyme de conversion Par les cellules pulmonaires. Elle transforme l angiotensine I en angiotensine II. II. Deux types de circulation pulmonaires A) Circulation bronchique, systémique Nourrit les poumons Ne participe pas aux échanges gazeux Trajet : Artères bronchiques naissant de l aorte Capillaires ++ vers les différents tissus Système veineux, différent entre : Grosses bronches, directement dans l oreillette droite Petites bronches, dans l oreillette gauche SHUNT DROITE GAUCHE (physiologique) B) Circulation pulmonaire Participe aux échanges Trajet : Part de l artère pulmonaire, véhiculant du sang «veineux», non hématosé. o Se ramifie comme les bronches, suit leur chemin. Artérioles, < 100 μm, peu de fibres musculaires Capillaires, qui circulent dans les cloisons inter-alvéolaire ou à la périphérie : différents types. Paroi très fine : passage de gaz ++ très petit, taille des hématies qui donc se frottent et sont complètement accolées à la paroi du capillaire : distance de diffusion des gaz Elasticité ++ : amortissement des pulsations cardiaques Flux continu donc échanges en continu Veines pulmonaires récupérant le sang «artériel», hématosé Oreillette gauche vers la circulation générale Régime à haut débit (perfusé par la totalité du débit cardiaque) et à basse pression (6 fois inférieur à la pression centrale) Minimisation du travail du VD et Sensibilité à la gravité (changement de position) 27/10/11 Sarah B. 1

2 C) Différences Il existe de grosses différences de pressions 100 >> 15 La pression veineuse est toujours faible. Les résistances sont très élevées au niveau de la circulation systémique ( 20) contrairement à la circulation pulmonaire ( 2), capillaires très élastiques. III. Micro-circulation capillaire pulmonaire Le réseau vasculaire pulmonaire est en relation anatomique étroite avec l arbre bronchique Les artères suivent le chemin des bronches pour rejoindre les alvéoles. Lors de la respiration, le tissu interstitiel, bronches vaisseaux subissent aussi des et de. Il y a peu de muscles lisses dans les artérioles mais suffisants pour modifier leur diamètre en fonction du besoin. Pas de sphincter, régulé par le SNV. L espace péri-vasculaire subit des forces de traction radiale de la part du parenchyme pulmonaire La ramification vasculaire est 4 fois plus importante que la ramification alvéolaire Les capillaires tapissent totalement les alvéoles A) Rôles des capillaires 1) Echange continu des gaz Par la transformation du flux pulsatil en flux continu. 2) Echange métabolique avec le tissu interstitiel (glucose, ions ) 3) Rôle hémodynamique En fonction de la pression atmosphérique circulation +/- importante 4) Filtre circulatoire (caillots) 5) Apports nutritifs aux cellules du parenchyme pulmonaire B) Description des capillaires Localisés majoritairement dans les parois septales des alvéoles Surface d échange de 100m Distance Gaz alvéolaire/sang < 1 μm (certaines pathologies l augmente) : échange rapide et de meilleure qualité Temps de transit très très court : 0,3 à 12s dc en moy 0,75s. Largement sup au temps de passage des gaz = 0,3s. 27/10/11 Sarah B. 2

3 IV. Hémodynamique A. La perfusion La perfusion pulmonaire débit cardiaque. Le débit sanguin pulmonaire est pulsatile B. La pression 1) Les variations de pression P (Artère pulmonaire) = 15mmHg : PRESSION D ENTREE des capillaires P (Oreillette gauche) = 5mmHg : PRESSION DE SORTIE GRADIENT DE PRESSION Pression motrice qui permet le passage des gaz au niveau des capillaires pulmonaires. Pressions mesuré avec des sondes de Swan Ganz Entre les 2 : P (Capillaires)= 10mmHg, évaluée au niveau du Hile pulmonaire. P (post capillaires) = 8mmHg, conséquence des divisions bronchiques vers le haut et le bas. Le poumon est très sensible à la pression atmosphérique. Cette pression est soumise à la pression hydrostatique : P dans les parties supérieures P dans les parties basses Conséquences sur la perfusion du poumon 2) Les différentes pressions Pression barométrique : air extérieur Pression pleurale : tire les poumons vers l extérieur pour les gonfler Pression interstitielle : exercée par le parenchyme pulmonaire Combiné elles agissent sur le tissu pulmonaire donc a fortiori sur les capillaires. La circulation capillaire est sous la dépendance des pressions pleurale et interstitielle, donc des variations de pressions intra-thoraciques. 3) Notion de CRF, CPT, et de volume résiduel Capacité Pulmonaire Totale (CPT) : poumon plein, on gonfle au maximum. Capacité Résiduelle Fonctionnelle (CRF) : air qui reste dans les poumons après une expiration normale Volume résiduel : air qui reste dans les poumons après une expiration forcée. NB : il reste toujours du gaz dans les bronches et les alvéoles. 4) Variation de résistances Due à la pression alvéolaire En CPT, toute augmentation induit une du diamètre des capillaires au contact des alvéoles et une de la résistance vasculaire. Modification des résistances pendant l inspiration. Due à la pression interstitielle Sur les capillaires extra-alvéolaires, en CPT, le tissu va tirer sur l endothélium du capillaire. On a une vasodilation du capillaire et une de la résistance. 27/10/11 Sarah B. 3

4 V. Débit Il correspond au débit du ventricule droit et va être responsable de l apport en oxygène des tissus. A. Les quantités d oxygènes 1) Quantité d oxygène captée par les poumons (consommation d O 2 ) : V O2 (c est un débit). V O2 = (FIO 2 FEO 2 ) x V E 2) Quantité d oxygène fixée par le sang FIO 2 : concentration d oxygène dans l air inspiré FEO 2 : concentration d oxygène dans l air expiré V E : débit ventilatoire Q O2 = (CaO 2 CvO 2 ) x Q C CaO 2 : concentration artérielle en oxygène CvO 2 : concentration veineuse en oxygène Q C : débit sanguin Selon le principe de Fick, la quantité d O2 captée par les poumons par unité de temps = la quantité d O2 fixée par le sang dans le même temps. B. Variation de la pression artérielle pulmonaire en fonction du débit cardiaque Celle-ci reste relativement stable même si le débit cardiaque : amortissement de la pression grâce aux résistances qui pour maintenir une pression constante. ΔP = Q C x R pulm VI. Résistance R = ΔP/Q 2mmHg/L/min Elle est faible pour maintenir une perfusion constante. 1) Le poumon est le seul organe dont la résistance quand la pression. Diminution lente au niveau des veines car les résistances sont très basses. Diminution brutale au niveau du réseau artériel car les résistances sont élevées. 2) Mécanismes de réponse Le recrutement : les capillaires de réserve non perfusés deviennent perfusés La distension des capillaires : le débit VII. Volume sanguin Faible, 500ml au total dont 75 ml dans les capillaires, permet de maintenir la pression en oxygène. Il peut augmenter selon les besoins : circulation capacitative. VIII. Distribution de la perfusion pulmonaire Mesurée par scintigraphie, grâce à des traceurs radioactifs. La perfusion est beaucoup plus importante à la base du poumon qu au sommet. Elle diminue au fur et à mesure que l on monte au niveau du poumon. La circulation se fait parallèlement à la ventilation : La pression alvéolaire P A et en fonction de l inspiration et de l expiration : cycle respiratoire La pression artérielle P a varie en fonction de la systole et de la diastole : cycle cardiaque La perfusion du poumon s explique par l équilibre en pression artérielle, veineuse et alvéolaire. 27/10/11 Sarah B. 4

5 Il y a 4 parties dans le poumon : Zone 1 : la plus supérieure P A > P a > P V Zone 1 La pression alvéolaire écrase les capillaires, ils P A > P a > P v peuvent être collabés Zone ventilée mais peu perfusée. Zone 2 L hypovolémie aggrave cette inadéquation entre P a > P A > P v ventilation et perfusion. Zone 2 : en dessous P a > P A > P V Création d échanges entre alvéoles et sang artériel. C est à ce niveau-là qu on recrute des capillaires si Zone 3 besoin, il peut y avoir un collapsus partiel. P a > P v > P A Zone 3 : base du poumon P a > P v > P A Les capillaires sont mieux dilatés, il y a du débit Zone des échanges +++ Zone 4 Zone 4 : partie la plus déclive Les capillaires ne sont pas au niveau des alvéoles. Moins soumis à la pression interstitielle car ils reposent sur le diaphragme, ils ne sont étirés Echange moins facile. Volume sanguin pulmonaire peut varier: lors de l exercice: il peut 20 à 30 % en position assise ou debout (par perfusion des sommets) de 20 à 30 % lors du passage du clinostatisme (couché) à l orthostatisme (debout) IX. Particularités de la circulation fœtale A. Chez le fœtus Poumon peu irrigué car débit sanguin faible MAIS pression élevée : oxygénation à partir du milieu placentaire. B. Premiers mouvements respiratoires à la naissance Pression en oxygène brutalement, rapidité des échanges. Modification très importante du milieu respiratoire puisqu à la place du liquide il va recevoir de l air. Changement alvéolaire rapide++ dû à la pression artérielle pulmonaire et modification du débit sanguin. X. La vasoconstriction hypoxique A) Définition Phénomène de protection : se passe tout le temps mais plus si danger. Il y modification du débit sanguin par vasoconstriction au niveau des alvéoles si l on respire de l air trop pauvre en oxygène éviter que le poumon soit trop pauvre en oxygène. En aiguë Alvéole où la PO 2 Vasoconstriction des capillaires de celles-ci renvoi du sang vers d autres alvéoles. En chronique Insuffisance respiratoire ou altitude. Vasoconstriction qui dure pression artérielle pulmonaire dysfonctionnement du VD (envoie du sang contre une résistance plus importante) Insuffisance cardiaque droite appelé Cœur pulmonaire chronique 27/10/11 Sarah B. 5

6 La déviation du sang après vasoconstriction vers les alvéoles fonctionnant bien est faite par les muscles des parois vasculaires : mouvements calciques permettent la contraction. B) Régulation Régulation par le système nerveux végétatif : sympathique ++ entrainant une vasoconstriction (parasympathique l inhibe) D un autre côté, des substances vasodilatatrices entrent en jeu pour éviter une action trop prolongée : neurokinines, FNA, NO, endothéline (sécrétée par l endothélium des capillaires) TRANSPORT ET CONSOMMATION D OXYGENE Pas de réserve d O 2 dans les tissus Adaptation permanente de l apport d O 2 en fonction des besoins du métabolisme cellulaire contrôle constant de la ventilation et du débit cardiaque Si l apport en O 2 est insuffisant hypoxie tissulaire, métabolisme anaérobie, production d acide lactique. Conséquences : - Hypovolémie - anémie - diminution du débit cardiaque Situation physiologique de repos : c est plus la demande tissulaire en O 2 que les apports d O 2 qui détermine la consommation tissulaire (VO 2 ) Etat de choc : la CaO 2 et le débit cardiaque Mécanismes compensateurs : de l extraction en O 2 pour maintenir la consommation tissulaire en O 2 (VO 2 ) jusqu à une valeur critique du seuil de transport de l O 2 (TO 2 ) Au-delà de cette valeur, de VO 2 et métabolisme anaérobie Cette dépendance entre VO 2 et TO 2 définie l état de choc. Régulation de l extraction en O 2 : Activation simultanée de 2 mécanismes 1) Central : SN sympathique vaso-constricteur et Système rénine-angiotensine redistribution régionale du débit sanguin Actions du sympathique : - Veino-constriction : le retour veineux et le débit cardiaque - Vasoconstriction artérielle : maintient d une pression de perfusion suffisante et permet une régulation métabolique La redistribution du transport d O2 privilégie les organes vitaux (cerveau, cœur) 2) Régional - Au niveau pré-capillaire : vasodilatation des artérioles terminales - nombre de capillaires perfusés - des distances intercapillaires - du temps de transit des GR dans les capillaires. de l extraction de l O 2 Les capacités d extraction tissulaire de l O2 peuvent être altérées au niveau : Systémique : atteinte du sympathique ; shunt artério-veineux Microcirculatoire : lésions endothéliales ; microembolies Cellulaire : atteinte mitochondriale 27/10/11 Sarah B. 6