Chapitre 5 Circulation Pulmonaire

Plan du cours 1. Introduction à la Physiologie Respiratoire 2. Anatomie fonctionnelle de l appareil respiratoire 3. Mécanique ventilatoire 4. Ventilation alvéolaire Ventilation pulmonaire 5. Circulation pulmonaire 6. Echanges gazeux alvéolo-capillaires 7. Transport des gaz dans le sang 8. Contrôle de la respiration 9. Adaptation de la respiration; Fonctions non ventilatoires

Circulation pulmonaire: Plan Anatomie fonctionnelle Circulation bronchique Système lymphatique Circulation pulmonaire Hémodynamique pulmonaire Pressions Débit Résistances Circulation capillaire Distribution régionale de la perfusion

Circulation pulmonaire Au sens strict, le système circulatoire de l appareil respiratoire comprend circulation sanguine pulmonaire bronchique «circulation» lymphatique

Circulation bronchique Fonction nutritive: oxygénation des structures pulmonaires Assurée par les vaisseaux bronchiques qui suivent les bronches 1% du débit cardiaque

Circulation bronchique Aorte artères bronchiques capillaires bronchiques veines bronchiques veines azygos veine cave supérieure veines pulmonaires Trachée Artères bronchiques Anastomoses bronchopulmonaires Bronche Veine bronchique Veine azygos Alvéoles Veines bronchiques Veine pulmonaire Ganglion Plèvre Paquet vasculo-nerveux D après référence 5

Circulation lymphatique Système de drainage effet de pompe valves anti-reflux Capillaires lymphatiques borgnes qui se drainent dans les vaisseaux lymphatiques En fin de parcours: veines sous-clavières D et G D après référence 4

Circulation lymphatique Dans l appareil respiratoire Capillaires et vaisseaux espace inter-alvéolaire plèvre arbre bronchique Sur le trajet des vaisseaux: ganglions lymphatiques +++ (hiles, médiastin) D après référence 2

Circulation lymphatique Fonctions prise en charge du liquide filtré non réabsorbé au niveau des capillaires pulmonaires principal mécanisme de lutte contre l œdème pulmonaire réabsorption du liquide pleural mécanique ventilatoire système de défense

Circulation pulmonaire Placée entre le cœur droit et le cœur gauche Structure artério-veineuse calquée sur le réseau bronchique Capillaires pulmonaires disposés en réseau anastomotique autour des alvéoles (100m 2 ) D après référence 1

Circulation pulmonaire Particularités de la circulation pulmonaire: Reçoit 100% du débit cardiaque Circulation fonctionnelle, assure les échanges gazeux alvéolo-capillaires Fonctions accessoires métabolique hémodynamique filtre circulatoire apport nutritif aux cellules du parenchyme pulmonaire

Circulation pulmonaire Ventricule Droit Tronc de l artère pulmonaire Art. pulm. D et G Art. lobaires, segmentaires, sous-segmentaires.. Capillaires pulmonaires Veines pulmonaires Oreillette Gauche Angiographie pulmonaire

Circulation pulmonaire Par rapport aux artères systémiques correspondantes artères pulmonaires plus courtes diamètre supérieur épaisseur de la média ½ structure plus proche de la veine correspondante ARTERE ET VEINE PULMONAIRES ARTERE ET VEINE SYSTEMIQUES

Circulation pulmonaire Par rapport aux artérioles systémiques correspondantes, artérioles (d<100μm) veinules pulmonaires couche musculeuse minime média fine et élastique pulmonaire Artériole systémique

Circulation pulmonaire Artères proches du système de conduction aérienne B AP Veines séparées de l ensemble artèrebronche (inclues dans travées conjonctives) VP

Circulation pulmonaire Paroi capillaire mincepour favoriser les échanges gazeux résistante pour supporter la pression intraluminale Surface de section capillaire influencée par l inflation des alvéoles voisins

Circulation pulmonaire 2 types de vaisseaux pulmonaires intra-alvéolaires extra-alvéolaires Alvéole Vx intra-alvéolaire Vx extra-alvéolaire D après référence 6

Ecoulement d un fluide dans un système de conduction Pression Débit ΔP = R V& Résistance Loi de Poiseuille

P A Alvéole Thorax P a P cap P v P VD Q& C P OG

Pressions moyennes Pression (mmhg) OD 0 VD 15 (25/0) AP 10 (15/5) CAP PULM 8-10 VP, OG 5 Système à basse pression D après référence 5

Mesure des pressions dans la circulation pulmonaire = cathétérisme droit

Ballonnet dégonflé P a Ballonnet gonflé P CAP P v P OG

Mesure des pressions dans la circulation pulmonaire OD VD AP P CAP 40 20 0 Pression (mmhg) Onde de pression pendant un cathétérisme droit D après référence 3

Débit sanguin pulmonaire = débit cardiaque droit 5-6 l/min au repos mais varie en fonction de âge, sexe, taille posture exercice

Circulation pulmonaire: Plan Anatomie fonctionnelle Circulation bronchique Système lymphatique Circulation pulmonaire Hémodynamique pulmonaire Pressions Débit Résistances Calcul Distribution Contrôle Circulation capillaire Distribution régionale de la perfusion

Calcul des résistances pulmonaires vasculaires Pas de mesure directe possible V RVP = P AP moyenne Débit P OG Approximation

Au repos Débit pulmonaire = débit cardiaque ΔP pulm (P OG -P AP ) << ΔP syst (P OD -PAM) R vasculaires pulmonaires << R vasculaires systémiques R pulm R syst /10

Distribution des résistances pulmonaires ALVEOLE Artères pulmonaires Capillaires pulmonaires Veines pulmonaires Ventricule D Oreillette G Oreillette D Ventricule G Veines Capillaires tissulaires Aorte (PA moyenne = 100) TISSUES D après référence 5

Distribution des résistances pulmonaires 1/3 réseau artériel 1/3 réseau capillaire 1/3 réseau veineux Distribution des résistances systémiques 2/3 réseau artériel (artérioles)

Contrôle des résistances pulmonaires Facteur principal déterminant les RVP Débit cardiaque Contrôle supplémentaire des résistances Effets du volume pulmonaire et de la gravité Vasoconstriction/dilatation actives

Contrôle de la circulation pulmonaire par Mécanismes passifs Débit cardiaque Volume pulmonaire Gravité zones du poumon Mécanismes actifs Hypoxie Contrôle nerveux Substances vasoactives

Lorsque le débit cardiaque augmente, les pressions dans la circulation pulmonaire varient peu Δ P = & Qc Rpulm D après référence 4

Régulation passive R pulm lorsque P intravasculaire Seul organe où R quand Q C Résistances vasculaires pulmonaires (mmhg/ml/min) Débit cardiaque (ml/min) D après référence 5

2 mécanismes: recrutement de capillaires fermés Repos distension de capillaires déjà ouverts Recrutement Distension D après référence 5

2 types de vaisseaux pulmonaires intra-alvéolaires extra-alvéolaires Le volume pulmonaire a un effet opposé sur ces deux types de vaisseaux

Vx intra-alvéolaires et volume pulmonaire Vx extra-alvéolaires et volume pulmonaire P TM =P cap -P A P TM avec inflation pulmonaire R avec l inflation pulmonaire longueur du vx avec l inflation pulmonaire 8ηl R = π 4 r R avec l inflation pulmonaire P TM =P cap -P PL P TM avec inflation pulmonaire R avec l inflation pulmonaire

Vaisseaux intra-alvéolaires: sensibles à la pression alvéolaire P CAP P ALV P pl CRF CPT La résistance augmente avec l inflation pulmonaire

Vaisseaux extra-alvéolaires: sensibles à la pression pleurale Bronche P pl P Vx P pl P ALV CRF CPT La résistance diminue avec l inflation pulmonaire

Effet global du volume pulmonaire sur les R PULM Du VR à la CRF: R PULM par traction radiale des vx extra-alvéolaires De la CRF à la CPT: R PULM par compression des vx alvéolaires R PULM minimum: CRF Résistances pulmonaires totales Vaisseaux extra-alvéolaires VR CRF CPT Volume pulmonaire Total Vaisseaux intra-alvéolaires D après référence 5

ΔP hydro = 20mmHg Gravité les pressions vasculaires augmentent du sommet à la base du poumon 1mmHg/13,6 mm La pression alvéolaire est stable (faible densité de l air) D après référence 3

P a 0 mmhg P A (CRF) 0 mmhg P v -10 mmhg 4 mmhg 0 mmhg -6 mmhg 0 mmhg 15 mmhg 0 mmhg 5 mmhg 0 mmhg 22,5 mmhg 12,5 mmhg D après A. Harf, Physiologie Humaine, H. Guénard, éditeur, 2001

On divise le poumon en 3 zones en fonction de la relation entre -P a -P A -P v D après référence 6

Zone 1: absence de débit P A P A > P a > P v Capillaire collabé P a P v Conditions de la zone 1 - P a et P v inférieures à P A - n existent pas chez le sujet sain (apex+++) - surviennent en cas d hypovolémie, de ventilation en pression positive D après référence 6

Hémodynamique: contrôle de la circulation pulmonaire Zone 3: débit maximal, continu P A P a > P v > P A Pression motrice = P a -P v, P A P a P v Conditions de la zone 3 - Base des poumons D après référence 6

Zone 2: débit intermittent ou faible P A P a > P A > P v Pression motrice = P a -P A collapsus partiel, P a P v Conditions de la zone 2 - Sommet des poumons en position debout/assise D après référence 6

Zone 1 Zone 3 Lit capillaire pulmonaire D après références 6 et 7

Zones du poumon: Pas de limites anatomiques fixes: P A varie pendant le cycle respiratoire P a varie pendant le cycle cardiaque (débit pulsatile) P a varie en fonction du débit cardiaque Position corporelle

Vasoconstriction hypoxique Hypoxie alvéolaire vasoconstriction des artérioles pulmonaires correspondantes Seuil 9,4 kpa (70 mmhg) Si P O2, la perfusion peut s interrompre Débit sanguin (%valeur contrôle) 0 7 14 21 28 P A O 2 (kpa) D après référence 6

Vasoconstriction hypoxique Mécanisme: contraction des fibres musculaires lisses persiste sur poumon isolé ou transplanté médiateur(s)???? Réaction de défense Redistribue la perfusion vers les zones bien ventilées Bénéfique en cas d hypoxie alvéolaire localisée pendant la vie fœtale Délétère en cas d hypoxie généralisée (altitude)

Innervation autonomique négligeable en physiologie normale Substances vasoactives (endothéliales, circulantes) Vasodilatation: Ach, NO, prostacyclines, etc Vasoconstrictiontion: Thromboxanes, angiotensine, endothéline, etc

Circulation capillaire pulmonaire Nappe de sang capillaire plus que véritables vaisseaux Temps de transit du sang dans les capillaires temps disponible pour les échanges gazeux repos: 0,8 seconde FC: 0,3 seconde variable d un territoire à l autre

Echanges liquidiens Forces tendant à faire sortir le liquide des capillaires P capillaire P colloïdo-osmotique de l interstitium P négative interstitielle mmhg 7 14 8 Total Forces de sortie 29 Forces tendant à absorber le liquide dans les capillaires P colloïdo-osmotique du plasma 28 Total Forces d entrée 28

Echanges liquidiens Pression nette = 1 mmhg Filtration permanente de liquide des capillaires vers l interstitium alvéoles lymphatiques D après référence 4

Système fragile œdème pulmonaire = très fréquent

Volume sanguin pulmonaire (VSP) VSP = Q & t t = temps de transit moyen 400-500 ml, soit 9% VST Répartition du VSP 25% dans les artères 18% dans les capillaires 57% dans les veines (variabilité ++)

Distribution régionale de la perfusion Scintigraphie de perfusion Injection veineuse d un traceur radioactif inerte et peu soluble Débit sanguin/unité de volume Base Sommet Hauteur du poumon (cm) D après référence 6

Distribution régionale de la perfusion Distribution régionale de la perfusion en position debout Hauteur du poumon Perfusion pulmonaire (% valeur prédite) D après référence 3

Conclusions Physiologie Sans circulation pulmonaire, pas d échanges gazeux Pathologie Circulation facilement accessible monitoring hémodynamique Affections de la circulation pulmonaire Rarement primitives Secondaires à affections veineuses pulmonaires cardiaques

Conclusions Ventilation alvéolaire Circulation pulmonaire Echanges gazeux

Physiologie respiratoire: Références iconographiques LIVRES n référence titre de l'ouvrage auteur éditeur année 1 manuel d'anatomie et de physiologie SH N'Guyen Lamarre 1999 2 atlas d'anatomie humaine FH Netter Maloine 1997 3 l'essentiel en physiologie respiratoire Ch Préfaut Sauramps Médical 1986 4 précis de physiolgie médicale AC Guyton Piccin 1991 5 pulmonary physiology MG Lewitsky McGrawHill 2003 6 pulmonary physiology and pathophysiology JB West Lippincott Williams & Wilkins 2001 7 physiologie de la respiration JH Comroe Masson 1978 SITES WEB n référence url date dernière visite web1 http://depts.washington.edu/envh/lung.html 23 02 2006 web2 http://www.meddean.luc.edu/lumen/meded/histo/frames/h_fram15.html 23 02 2006 web3 http://anatomy.iupui.edu/courses/histo_d502/d502f02/respiratory%20system/lab.15.respir.f02.ht ml 23 02 2006 web4 http://casweb.cas.ou.edu/pbell/histology/outline/lung.html 23 02 2006 web5 http://medstat.med.utah.edu/webpath/lunghtml/lung002.html 27 02 2006 web6 http://w3.ouhsc.edu/histology/ 27 02 2006

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