L APPAREIL VENTILATOIRE

L APPAREIL VENTILATOIRE

SOMMAIRE I) Les voies aériennes a supérieures II) III) IV) V) La m Les voies aériennes a inférieures Les alvéoles pulmonaires Les poumons La mécanique ventilatoire

L appareil ventilatoire est composé de différents éléments : les voies aériennes a supérieures rieures,, les voies aériennes inférieures rieures,, les alvéoles pulmonaires et les poumons.

La fonction de l appareil l ventilatoire est d amener de l air l riche en 0² 0 jusqu aux alvéoles pulmonaires ou vont se faire les échanges gazeux, puis de rejeter vers l extérieur de l air l appauvri en 0² 0 mais enrichi du CO² produit par notre organisme.

I) Les voies aériennes a supérieures : Les voies aériennes a supérieures sont composées des cavités s nasales, également appelées es fosses nasales, des sinus,, du pharynx (= bouche + gorge), et du larynx. sinus Fosse nasale pharynx larynx

Sinus frontaux Fosse nasale supérieur Sinus sphénoïde Fosse nasale moyenne Narine interne Fosse nasale inférieur Naso pharynx Narine externe

Leur rôle principal est de filtrer, réchauffer r et humidifier l air provenant de l extl extérieur. Le pharynx a également une fonction d aiguilleur d car il va diriger, l air l vers le larynx et la trachée, et les liquides ou solides vers l œsophage grâce à l épiglotte. Cette dernière re sert de clapet lors de la déglutition. d Elle se ferme sur la glotte, petit orifice de la trachée. épiglotte glotte

épiglotte glotte

Le larynx est un tube creux formé d un squelette ostéocartilagineux ocartilagineux qui supporte les cordes vocales.

II) Les voies aériennes a inférieures : Les voies aériennes a inférieures sont composées de la trachée,, des bronches et des bronchioles.

La trachée est un conduit maintenu rigide et ouvert par des anneaux cartilagineux.

Elle se divise en deux bronches souches,, chacune d elle d entrant dans un poumon et se divisant en bronches et bronchioles de plus en plus petites. Le diamètre de ces bronchioles peut varier grâce à des muscles que contienne leur paroi.

L ensemble des voies aériennes a est tapissé de mucus et de petit cil qui battent en direction du pharynx. Les poussières et bactéries inspirées se collent sur ce mucus et sont lentement ramenées es par les cils vers le pharynx pour y être avalé ou craché.

III) Les alvéoles pulmonaires : A l extrl extrémité des bronchioles, on trouve de petits sacs (seul lieu d éd échange gazeux), tapissés s de liquide et de surfactant ayant entre autre la fonction d éd éviter de se collaber.

Les parois externes de ces alvéoles sont tapissées de capillaire oùo vont se produire les échanges gazeux (capillaire = veinule et artérioles). rioles).

Dans chaque poumon on va retrouver environ 300000 alvéoles correspondant à une surface d échange d environ d 80 à 100 m2 par poumon.

Échanges gazeux le long du capillaire Vt P A O 2 = 100 mmhg P A CO 2 = 40 mmhg O 2 CO 2 PO 2 = 40 mmhg PCO 2 = 47 mmhg Temps de transit : 0,75 s PO 2 = 100 mmhg PCO 2 = 40 mmhg

IV Les poumons : Ce sont des organes mous, spongieux et élastiques.. Ils sont de couleur gris- rosé,, bleuissant avec l âge. l Ils sont composés s de trois lobes pour le droit et deux pour le gauche de façon a libéré de la place pour le cœur. c

Ils sont protégés s par la cage thoracique dont ils sont solidaires par le biais de la plèvre vre.. Cette dernière re étant constituée e de deux feuillets sépars parés s d une d fine pellicule liquide qui permet un mouvement de glissement. La plèvre solidement fixée e aux côtes recouvre chaque poumon indépendamment, comme des «sacs». 3 feuillets

LA MECANIQUE VENTILATOIRE

I) Principe : Le diaphragme est le principal muscle de la ventilation. Il va faire varier le volume de la cage thoracique. Cette variation transmise au poumon par la plèvre va crée e une dépression ou une surpression leur permettant de se remplir ou de se vider d air. d

II) MécaniqueM : On peut observer deux types de mécanique ventilatoire. La ventilation normale et la ventilation forcée. Toute leur différence va ce faire dans les muscles sollicités. s.

a) L inspiration : - Normale : Elle se fait uniquement par la contraction du diaphragme,, qui augmente le volume de la cage thoracique, créant aussi une dépression d qui permet aux poumons (alvéoles) de se remplir d air. d

- Forcée : En plus de la contraction du diaphragme, les muscles inspirateurs (élévateurs des côtes), en agissant sur les côtes, vont encore augmenter le volume de la cage thoracique. (Scalène, petit dentelé,, intercostaux externes, grand et petit pectoraux, sous clavier, sterno- cléto toïdien )

b) L expiration : - Normale : C est un phénom nomène ne passif. Le diaphragme se relâche, réduisant r de la sorte le volume de la cage thoracique, ce qui provoque une surpression évacuant en conséquence l air l contenu dans les poumons.

- Forcée : Cela devient un phénom nomène ne actif,, en plus du relâchement du diaphragme, les muscles abdominaux en se contractant vont remonté les viscères qui à leur tour vont remonter le diaphragme à l intérieur de la cage thoracique aidé des muscles expirateurs (abaisseur des côtes, intercostaux internes, petit dentelé postérieur et inférieur,transverse rieur,transverse ) créant ainsi une surpression supérieure à la normal.

Les muscles respiratoires Muscles inspirateurs Inspirateurs Diaphragme Élévateur des côtes Intercostaux externes Intercostaux internes, antérieurs Inspirateurs accessoires Scalènes Sterno-cléido-mastoïdien Trapèze Gd dentelé, faisc. Ant. Et post. sup. Gd et pet pectoral Grand dorsal Extenseurs du rachis dorsal Muscles expirateurs Expirateurs Muscles abdominaux Oblique interne Oblique externe Grand droit Transverse Intercostaux internes, postérieurs Triangulaire du sternum Expirateurs accessoires Grand dorsal Gd dentelé, faisc. Post. Inf. Carré des lombes Ilio-costal, partie lombaire. Sous-clavier

III) Le système de contrôle : On va également comme pour le cœur c rencontré deux systèmes de contrôle. Le contrôle involontaire et le contrôle volontaire.

a) Le contrôle involontaire : Le système de contrôle involontaire de la ventilation se situe dans le bulbe rachidien Il va envoyer des ordres de contraction aux motoneurones des muscles inspiratoires vu précédemment.

L interruption de l ordre l de contraction des muscles va automatiquement déclencher d l expiration.

b) Le contrôle volontaire : Le système de contrôle volontaire se situe au niveau du cortex cérébralc bral.. Il va agir de la même façon que le bulbe rachidien en envoyant des ordres de contraction aux muscles inspirateurs ou expirateurs. cortex

Pour être efficace ces systèmes de contrôle on besoin d information d sur la quantité d O2 et de CO2 contenu dans notre organisme, afin de répondre r à ces besoins, maintenir l homl homéostasie. ostasie.

Ce travail d informationd est réalisr alisé par des chémor morécepteur,, ce sont des neurones capables de détecter d le changement de milieu interne (taux de CO2, O2, acidité du sang) des chémor morécepteurs chimiques

- Les chémor morécepteurs périphp riphériquesriques : Ces chémor morécepteurs sont situés s dans la crosse aortique et les sinus carotidiens.. Les infos qu ils envoient concerne les taux de CO2, d O2, d et d acidité du sang (concentration en ions H+ artériel). riel). - Les chémor morécepteurs centraux : Ceux-ci sont situés s dans le bulbe rachidien et envoie surtout des informations sur les taux de H+ au niveau cérébral. c

D autres capteurs vont envoyer des informations. Ces capteurs sont situés s au niveau des muscles et articulations. Ils vont envoyer des informations sur l activitl activité de l individu l (marche, course, repos): chémor morécepteurs articulaires,musculaires.

IV) Les volumes pulmonaires : Le Volume Courant = VC Le VC est le volume d air d utilisé pour l inspiration ou l expiration l au repos. Le volume de Réserve R Inspiratoire = VRI Le VRI est le volume maximum d air d inspiré lors d une d inspiration forcée e (après l inspiration du VC).

Le Volume de Réserve R Expiratoire = VRE Le VRE est le volume maximum d air d rejeté lors d une d expiration forcée e (après l expiration du VC). Le Volume Résiduel R = VR Le VR est le volume restant dans les poumons après s une expiration forcée, empêchant ceux-ci ci de se collaber.

La capacité Vitale La CV est la somme de VC + VRI + VRE Le volume pulmonaire total = VPT Le VPT est la somme de CV + VRes

PNEUMOGRAMME 2L 0,5L 1,5L 1,2L Ces valeurs sont des moyennes qui varient d un d individu à l autre, selon l âge, l le sexe, mais surtout l entraînement nement physique qui va développer les muscles de la ventilation entraînant nant une augmentation du volume de la cage thoracique et donc une augmentation du volume de VPT et CV.

En plongée, les volumes de réserve, r qu ils soient inspiratoires ou expiratoires, sont régulièrement sollicités s par le biais du système de contrôle volontaire. En exemple on retrouve l exercice l de remontée e sur expiration contrôlé ou encore le poumon ballaste.

V) Les espaces morts anatomiques : Les volumes d air d situé en dehors des alvéoles ne participant pas aux échanges gazeux sont considérés s comme espace mort.. Ils sont constitués s de la bouche, du nez, de la fosse nasale, du pharynx, de la trachée, des bronches,, et atteignent un volume d environ d 150 ml chez l adulte. l

Les conséquences de ces espaces morts sont que lorsque l on l inspire 500 ml d air neuf seulement 350 ml vont participer aux échanges gazeux dans les alvéoles mélangées à 150 ml d air d vicié,, 150 ml d air neuf vont rester dans les espaces morts qui seront rejetés s lors de l expiration.

On peut donc facilement déduire d duire d un d manque d efficacité du renouvellement d air d du volume courant à cause des espaces morts. En plongée libre, ces espaces morts augmentent avec l utilisation du masque ou du tuba,, ils augmentent selon le diamètre et la longueur du tuba ou encore le volume des différents masques, d oùd l importance d être d judicieux dans le choix de son matériel.

Exemple chiffré Au repos on considère environ 12 cycles ventilatoires par minute d un d volume courant de 0,5 L. Le volume d air d mobilisé en 1 minute va être de 12 X 0,5 = 6 Litres, mais ce n est n pas de l air l neuf qui arrive réellement aux alvéoles. = fréquence ventilatoire X (volume courant espace mort) 12 X (0,5 0,15) = 4,2 litres. 1,8 Litres par minute ne participe pas au échange gazeux.

Lors d un d effort physique si on diminue le volume courant et on augmente la Fréquence Ventilatoire on obtient : FV = 24 cycles VC = 0,25 24 X (0,25-0,15) = 2,4 Litres. 3,6 Litres par minute ne participe pas aux échanges. Par contre lors de l effort l si on cherche à augmenter le VC en gardant la FV on aura FV = 6 cycles/minute VC = 1 6 X (1 0,15) = 5,1 Litres. Il n y n y a plus que 0,9 Litres qui ne participe pas aux échanges. On peut donc conclure l importance l de rechercher une augmentation du VC pour un meilleur renouvellement en air.

VI) La ventilation en plongée : Des études ont démontrd montrées que des facteurs venaient influer sur l efficacitl efficacité de la ventilation en plongée e avec scaphandre :

- Les facteurs liés s au matériel : L utilisation de détendeur d oblige une respiration active à cause de la résistance r mécanique du matériel, tout comme la combinaison qui comprime la poitrine, ce qui a pour conséquence une augmentation du travail des muscles de la ventilation.

- Les facteurs liés à la profondeur : Dès s 30 mètres m la viscosité de l air l augmente produisant une résistance r qui réduit r le débit d de la ventilation à 60 m. Ce débit d peut atteindre 70 % de sa valeur en surface, la densité de l air l est tel que l on l à l impression d inspirer d de «l air liquide». Ces différents facteurs additionnés s concourent à favoriser l essoufflement, l une insuffisance respiratoire pouvant entraîner ner un accident.

Conclusion : Il est important d avoir d une bonne compréhension de l appareil l ventilatoire, de son fonctionnement physiologique et anatomique. Cela va permettre de mieux cerner et prévenir les risques d essoufflements, d de surpression pulmonaire, de noyade, de barotraumatismes, et de consommation d air. d