PHYSIOLOGIE DE LA RESPIRATION. Pr. André DENJEAN 2011

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1 PHYSIOLOGIE DE LA RESPIRATION Pr. André DENJEAN 2011

2 Physiologie de la Respiration Comprend l étude de : La ventilation (commande, effecteurs, mécanique, contrôle) Des échanges gazeux et des transports des gaz dans l organisme (conduction, convection, diffusion) Voies aériennes et fonctions non respiratoires du poumon (épuration, métabolisme,équilibre acido-basique) Adaptations à l environnement et à l exercice

3 Schéma général

4 Anatomie du Thorax

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6 De la trachée aux Alvéoles

7 Arbre bronchique o Trachée : D 2cm, S 3 cm 2 o Voies aériennes centrales : D 1-2 mm, S 10 cm 2, n 1000 o Voies aériennes périphériques : 0.5 mm, S 1m 2, n 1Million o Résistances : R = P/V 50% VAS, 40% VA centrales, 10% VA périph

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9 Muscles Ventilatoires

10 Muscles Ventilatoires

11 Muscles expiratoires

12 Muscles expiratoires

13 Les muscles ventilatoires

14 Action des Muscles ventilatoires

15 Les muscles ventilatoires

16 Action des Muscles ventilatoires

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18 Modèle simplifiéde mécanique ventilatoire

19 Muscles Ventilatoires Système actif PRESSIONS (contraintes) Poumons V P V. Aériennes Système passif Volumes Débits Déformations Inspiration et expiration

20 Ventilation : les forces en présence

21 LES PRESSIONS Les pressions mesurées la pression alvéolaire (PA) la pression pleurale (Ppl) la pression perithoracique (PB) Les pressions calculées la pression trans-pulmonaire (Ppl-PA) la pression trans-thoracique (Ppl-PB) la pression trans-thoracopulmonaire (PA-PB)

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25 Relation pression-volume: volume de relaxation Pext Pint Pint Pint Pint Pint < Pext Pint = Pext Volume de relaxation Pint > Pext

26 muscle os plèvre VA alvéoles Paroi Thoracique Seule Poumons Seuls Voies Aériennes Paroi Thoracique Espace pleural Poumons

27 Air Inspiration cmh 2 O 0 Pression Pleurale - 2 CRF Inspiration Expiration Pression Alvéolaire 0,6 Volume Respiratoire (L) 2 0,4 0,2 Volume Courant (VT) 0-2 (CRF) 0 Inspiration Expiration Inspiration cmh 2 O Expiration

28 Poumon (Ppl-PA) CPT CRF VR 0 + Pression

29 Volume Poumon Paroi CPT VR CRF 0 + Pression

30 Volume Poumon + Paroi Poumon Paroi CPT CRF VR 0 + Pression

31 Compliance Pulmonaire : C L = V / P C L = 2L / kpa

32 Capacité Pulmonaire Totale Les Volumes Pulmonaires Volumes (Litres) 6 Volume de Réserve Inspiratoire: 2,5L 5 4 Volume Courant: 0,5L Volume de 3 Réserve Expiratoire: 1,5L 2 Volume Résiduel: 1,5L 1 0 Capacité Résiduelle Fonctionnelle Alvéoles Fréquence Respiratoire: 15/min Débit Ventilatoire de Repos: 7,5L/min

33 Mesure du Volume résiduel par l hélium C1V1 = C2 (V1 + V2)

34 Résistances des Voies Aériennes P b P A P b = Résistances x Débit Réduction du diamètre bronchique augmentation des résistances diminution du débit P A Augmentation du diamètre bronchique Diminution des résistances augmentation du débit

35 Expiration forcée : Courbe Débit-Volume

36 Mécanismes de l expiration Au repos couché Essentiellement passive, liée au recul élastique du poumon Lorsque la demande est accrue Mise en jeu et recrutement progressif des muscles expiratoires

37 Expiration forcée : Courbe Débit-Volume

38 Courbe Débit-Volume Et Obstruction Bronchique

39 Facteurs influençant l expiration forcée Force des muscles expiratoires Structure élastique du parenchyme pulmonaire Résistance des voies aériennes à l écoulement gazeux Distension pulmonaire Structure de la paroi bronchique

40 Obstruction bronchique dynamique

41 Physiopathologie de l expiration forcée

42 Mesure des résistances R = P / V Par plethysmographie : Raw Par oscillation forcée : Rosc Par interruption du débit : Rint.

43 Mesure des débits dans les voies aériennes Volumes (Litres) 6 Volume Expiratoire Maximum par Seconde (VEMS) 5 4 VEMS VEMS/CV > 70% (rapport de Tiffeneau) 1 sec

44 Courbes Débit-Volume Débit Débit DEM50% Effort-dépendant B A DEM25% C Effort-indépendant CPT Capacité Vitale VR CPT Capacité Vitale VR Volume (% CV) Volume (% CV)

45 Les troubles ventilatoires Le trouble ventilatoire restrictif : TVR CPT CVL, CRF, VR diminution harmonieuse des volumes pulmonaires VEMS/CVL = N

46 Les maladies pulmonaires restrictives Atteinte de la paroi thoracique Limitations des mouvements du thorax Obésité Atteinte pleurale Pneumothorax, pleurésie Atteinte pulmonaire Fibrose Oedème pulmonaire Atélectasie, resection poumon Résection pulmonaire

47 Les troubles ventilatoires Le trouble ventilatoire obstructif : TVO VEMS/CVL (Tiffeneau) DEM25-75% DEM25% Conséquences : CRF N ou VR N ou CPT N ou + Trouble ventilatoire mixte

48 Les maladies pulmonaires obstructives Obstruction des voies aériennes intrathoraciques Asthme Bronchite chronique constriction muscle lisse bronchique œdème de la muqueuse bronchique hypersécrétion de mucus DEM50% DEM25% Débit CPT Capacité Vitale Volume (% CV) VR

49 Les tests pharmacodynamiques 1. Bronchodilatation Débit Patients présentant un TVO Inhalation d une seule dose de beta-2 agonistes Analyse de la réponse sur le VEMS + 20% et ml mise en évidence d un facteur spastique DEM50% DEM25% CPT Capacité Vitale Volume (% CV) VR

50 Les tests pharmacodynamiques 2. Bronchoconstriction (en absence de TVO) Inhalation de méthacholine (analogue de l acetylcholine) Détermination de la dose entraînant - une diminution de 20% du VEMS - une augmentation de 50% des résistances Réponse comparée à une population dite normale Recherche d une hyperréactivité bronchique Suspicion d asthme

51 Les maladies pulmonaires obstructives Obstruction des voies aériennes intrathoraciques Débit Asthme Bronchite chronique constriction muscle lisse bronchique DEM50% œdème de la muqueuse bronchique DEM25% hypersécrétion de mucus Emphysème bronche normale augmentation de la compliance CPT Capacité Vitale Volume (% CV) VR

52 Les maladies pulmonaires obstructives Obstruction des voies aériennes intrathoraciques Asthme Débit Bronchite chronique constriction muscle lisse bronchique œdème de la muqueuse bronchique DEM50% hypersécrétion de mucus DEM25% Emphysème bronche normale augmentation de la compliance CPT Capacité Vitale VR Volume (% CV) Obstruction trachéale intrathoracique

53 Débit Obstruction des voies aériennes extrathoraciques Paralysie des cordes vocales œdème de la glotte compression de la glotte trachéomalacie DEM50% DEM25% VR

54 Limitation du débit expiratoire

55 La Toux Les muscles expiratoires (abdominaux) jouent un rôle majeur dans le mécanisme de la toux Pression jusqu à 200 cmh2o Débit jusqu à L/sec