PHYSIOLOGIE DE L APNEE

PHYSIOLOGIE DE L APNEE Sommaire : 1) L oreille - Schéma global - L oreille externe - L oreille moyenne - L oreille interne 2) Les sinus 3) Les voies aériennes - Les voies aériennes supérieures ~ Les fosses nasales ~ Le pharynx ~ Le larynx - Les voies aériennes inférieures ~ Trachée ~ Bronches et bronchioles ~ Les alvéoles ~ Les poumons 4) La mécanique ventilatoire - Les muscles ventilatoires - L inspiration - L expiration - La régulation de la ventilation ~ Le premier circuit d exécution ~ Le deuxième circuit d exécution - Les volumes pulmonaires 1

6) La circulation sanguine - Le cœur - Les vaisseaux sanguins ~ Les artères ~ Les capillaires ~ Les veines - Le sang ~ Les globules rouges ~ Les globules blanc ~ Les plaquettes ~ Le plasma - Les échanges gazeux - Le circuit sanguin ~ La petite circulation ~ La grande circulation - Le Bloodshift 2

1) L oreille - Schéma global - L oreille externe : Elle est composée du pavillon qui capte et concentre les sons et du conduit auditif qui achemine les sons au tympan. - L oreille moyenne : 3

Elle est séparée de l oreille externe par la membrane du tympan. Faisant liaison entre le tympan et la fenêtre ovale (séparation avec l oreille interne) on trouve une série de trois osselets, dans l ordre : le Marteau, l Enclume et l Etrier. Les sons qui ont mis en vibration le tympan sont transmis par les osselets à l oreille interne. La cavité de l oreille moyenne est reliée au pharynx par la trompe d Eustache. La trompe d eustache est, en temps normal, fermée, mais elle peut s ouvrir à la suite d un mouvement de déglutition ou tout autre manœuvre analogue. - L oreille interne : Cette cavité, creusée dans la boite crânienne, abrite deux fonctions : L audition remplie par la Cochlée (ou limaçon), L équilibre, fonction remplie par les trois canaux semi-circulaires(ou cristaux). 2) Les sinus 4

Les os de la face sont creusés de cavités : les sinus, qui communiquent avec les cavités nasales par des canaux étroits. Ces canaux sont normalement ouverts et perméables en permanence, la pression s équilibre avec celle de l extérieur sans problème. Mais, en cas : de rhume, sinusite, angine, allergie, le gonflement de la muqueuse nasale peut obstruer ces canaux et l équilibre de pression ne se fait plus. 3) Les voies aériennes - Les voies aériennes supérieures 5

~ Les fosses nasales Les fosses nasales filtrent l air grâce aux poils qui vont retenir les plus grosses particules. Le filtrage va s affiner en passant dans la muqueuse nasale grâce au mucus qui la tapisse. Outre la filtration de l air, les fosses nasale servent aussi à le réchauffer (jusqu'à environ 32 ) du fait de leurs importante vascularisation. Après filtration et réchauffement, les fosses nasale vont enfin humidifier l air. ~ Le pharynx Le pharynx (ou arrière- gorge) à l aide des amygdales et des végétations est le bastion avancé des défenses de l organisme, c est là que seront piégés et détruits les germes entrés avec l air. Pour cela lors de la déglutition, l entrée de la Trachée artère est momentanément obturée par le jeu de la Luette et de l Epiglotte sur la Glotte. ~ Le larynx C est a son niveau qu a lieu le tri entre l air qui va aux poumons et les aliments qui vont à l estomac. Dans le larynx se trouvent les cordes vocales. - Les voies aériennes inférieures ~ La trachée Le conduit trachéal est maintenu béant par les arceaux cartilagineux. La muqueuse est aussi tapissée de cils et de mucus, et elle réagit à toute irritation par la mise en route du réflexe de la toux. 6

~ Les bronches et bronchioles La trachée se divise en deux bronches souches, chacune pénétrant dans l un des deux poumons. Là elles vont se diviser à chaque fois en deux et donner une ramification de plus en plus étroite, de bronches en bronchioles pour aboutir à la bronchiole terminale. C est la fin du trajet aérien de la molécule d air, elle vient de parcourir la partie non fonctionnelle de l appareil respiratoire, l espace mort. ~ Les alvéoles C est dans l alvéole que vont s effectuer les échanges gazeux entre l air alvéolaire et le sang. Une mince pellicule lubrifiante appelée surfactant tapisse la paroi (épithélium) des alvéoles, elle a pour but d amortir leur extension et leur rétraction. 7

Dans un mm3 de tissu pulmonaire il existe environ 25 alvéoles, soit plus de 800 millions dans les 2 poumons. Ce qui donne une surface d échange d environ 100 m². Lorsque les alvéoles sont entièrement déplissées, lors d une inspiration, elles peuvent atteindre une surface de 150 à 200 m². (chez l homme, seulement 2/3 sont fonctionnelles). ~ Les poumons Les poumons sont entourés d une double enveloppe séreuse : la Plèvre. Ils sont constitués par un tissus spongieux gris rosé. Le poumon droit comporte trois lobes, le gauche deux lobes, afin de laisser la place du cœur. 4) La mécanique ventilatoire - Les muscles ventilatoires Ils se classent en trois groupes définis par la direction de leur fibres : - Les muscles de transverses perpendiculaire à l axe du rachis. Il s agit du Diaphragme, principal muscle de la mécanique ventilatoire - Les muscles obliques, ce sont ceux dont les fibres croisent en haut et en bas du rachis. Il y a deux types de muscles obliques : Lorsqu ils se contractent en montant, ils sont inspirateurs, ce sont les intercostaux externes. 8

Lorsqu ils se détendent en descendant, ils sont expirateurs, ce sont les intercostaux internes. - Les muscles droits verticaux, ils interviennent dans les mouvements du rachis et jouent le rôle de hauban, il s agit des muscles paravertebraux et des grands droits de l abdomen. - L inspiration Le Diaphragme s abaisse et les côtes se soulèvent sous l effet des muscles inspiratoires, ceci provoque une augmentation du volume pulmonaire et une aspiration de l air : les poumons se remplissent. Au repos, on exécute 16 à 20 inspirations d ½ litre à la minute - L expiration Il s agit d une réaction plus ou moins réflexe consécutive au remplissage des poumons (bien que ce réflexe puisse être inhibé par la volonté). Le relèvement du diaphragme se passe en même temps que l abaissement des côtes (mouvement passif). Le volume pulmonaire diminuant, l air contenu dans les poumons est expulsé. - La régulation de la ventilation ~ Le premier circuit d exécution Il doit assurer et entretenir la périodicité des cycles ventilatoires, en fonction des ordres reçus. C est le centre des réflexes respiratoires, il est situé au niveau du bulbe rachidien. De ce centre partent des filets nerveux moteurs qui innervent d une part le diaphragme et d autre part les muscles élévateurs des côtes. Le bulbe rachidien reçoit des filets nerveux sensitifs issus de la paroi des alvéoles pulmonaires et d autres capteurs thoracique extra pulmonaires. La distension des alvéoles pulmonaires pendant l inspiration excite les terminaisons nerveuses des nerfs pneumogastrique. Ces informations reçus par le centre bulbaire sont renvoyés par les nerfs moteurs provoquant les le relâchement des muscles inspirateurs d ou une expiration passive. L inspiration provoque l expiration et inversement, l expiration appelle l inspiration. Il est ainsi constitué un circuit nerveux dont le fonctionnement rythmique provoque l alternance des cycles inspiration / expiration. ~ Le deuxième circuit d exécution Il est Supra bulbaire. Il recueille, décode et interprète des messages provenant de tout l organisme. Ces messages proviennent : - Par voie nerveuse : ce sont des stimuli nerveux réflexes provenant de : ~ Récepteurs cutanés de la peau (l action du froid modifie le rythme et l ampleur de la respiration) ~ Capteurs situés dans les muqueuses (la muqueuse respiratoire en contact avec l eau froide peut induire un arrêt réflexe de la ventilation). - Par voie circulatoire, utilisant les stimuli Humoraux : ~ Chimiques, tels que le CO², le PH sanguin, la tension partielle d O² et les hormones comme l Adrénaline. 9

En effet, la teneur en CO² du sang agit sur le rythme respiratoire ; un excès provoque un essoufflement (DYSPNEE), qui cesse lorsque la teneur en dioxyde de carbone diminue. De même, lors d une émotion violente, il se produit une décharge d adrénaline, qui provoque une accélération du rythme ventilatoire et une tachycardie. ~ Physiques, tels que la pression sanguine et la température centrale du corps. En tenant compte de toutes ces informations, ce deuxième circuit décide de la quantité de ventilations nécessaire et envoie les ordres correspondants à l étage d exécution. C est contre ces deux mécanismes que l apnéiste devra se «battre» pour améliorer en partie ces performances. - Les volumes pulmonaires Les mouvements respiratoires, ont pour objet de mobiliser de l air, lors de l augmentation du volume pulmonaire avec pénétration dans les poumons, et au contraire ; lors de l expulsion dans le milieu extérieur à l expiration. Les volumes d air déplacés par les divers actes de la mécanique respiratoire se définissent comme suit : le volume courant : VC qui correspond au volume de l inspiration ou de l expiration courante. Le volume de réserve expiratoire : Le VRE est le volume d une expiration forcée pratiquée à la fin d une expiration courante. Le volume de réserve inspiratoire : Le VRI est le volume d une inspiration forcée pratiqué à la fin d une inspiration courante. Le volume résiduel : il reste encore de l air dans les poumons après une expiration forcée, c est le volume résiduel, VR. C est de l air qu un sujet ne peut rejeter de ses poumons. Chez l Homme normal : VC = 0,5 litre VRE = 1,2 litres VRI = 3,0 litres VR = 1,3 litres Total = 6,0 litres On peut définir différents volumes : - Capacité pulmonaire totale CT = VR + VRE + VRI + VR. - Capacité vitale CV = VC + VRE + VRI. - Capacité inspiratoire CI = VC + VRI - Capacité résiduelle fonctionnelle CRF= VRE + VR 10

Notion d espace mort : C est le volume d air contenu dans les voies respiratoires qui le conduise jusque dans les alvéoles. Ce volume d air (environ 150 ml) ne participe pas aux échanges gazeux. Cet espace est mobilisé à chaque inspiration et expiration. L utilisation d un tuba augmente cet espace mort, c est pour cela qu il est conseillé aux apnéistes de récupérer sans. 11

6) La circulation sanguine - Le cœur C est un muscle creux situé dans les cavités thoraciques qui, pas une succession de contractions et de relâchements des parois des ces cavités, va jouer le rôle d une pompe aspirante-refoulante. - Les vaisseaux sanguins 12

~ Les artères Ce sont des vaisseaux élastiques et contractiles dans lesquels le sang circule depuis le cœur vers les organes. Elles se ramifient de plus en plus finement pour donner les vaisseaux capillaires. ~ Les capillaires (Artériels et veineux) Entre la terminaison des artères et l origine des veines, se trouve un réseau de petits vaisseaux extrêmement fins ; les capillaires, au niveau desquels se font les échanges entre les tissus et le sang. ~ Les veines Vaisseaux peu élastiques, garnis de valvules anti-retour dans lesquels le sang circule depuis les organes, vers le cœur. 13

- Le sang Chez l homme le volume sanguin total représente 7 à 8% du poids corporel (soit 1/13). Soit 5 l pour un adulte de 65 à 70 kg Composition : ~ Les globules rouges (ou hématies) Ce sont de petites cellules dépourvues de noyaux contenant un pigment, l HEMOGLOBINE qui leur permet de fixer de manière réversible l O² et le CO².Leur nombre varie autour de 5 000 000 par mm 3 de sang. Ce qui représente une surface totale d échange d environ 3500 M². ~ Les globules blanc ou leucocytes Ce sont des cellules nucléées, de plus grande taille, leur rôle est de défendre l organisme en détruisant les micro-organismes étrangers. Il y en a 5000 à 10 000/ mm 3. ~ Les plaquettes ou Thrombocytes Elles interviennent dans la coagulation. 14

~ Le plasma C est l élément liquide (92% d eau) du sang dans lequel se trouvent en suspension les cellules que nous venons de voir, mais aussi des nutriments, des hormones, des gaz dissous, des déchets Il sert de véhicule à tout cela mais il joue aussi un rôle de régulation en faisant fonction de tampon ce qui fait que le corps peut tolérer une augmentation de l acidité (acide lactique, acide carbonique, ) suite à un effort physique par exemple. - Les échanges gazeux 15

Le processus physique : - L étape alvéolaire : La différence de pression partielle des gaz entre l air alvéolaire (O² : 14%, CO² : 5,6%, N²+H²O : 80,4% ) et le sang permet les échanges gazeux qui se font par simple phénomène de diffusion au travers du mince épithélium alvéolaire. Le sang carbonaté se débarrasse du CO² et s enrichit en O², la quantité d N² reste constante, ce gaz n étant pas consommé. Ce phénomène se nomme l hématose. - L étape tissulaire : Pour les mêmes raisons, l étape tissulaire permet à l O² de diffuser dans les cellules de nos tissus et, inversement, au CO² d en sortir. Le sang hématosé s appauvrit en O² et s enrichit en CO² Les processus chimiques : La forme dissoute de l O² et du CO² est la forme obligatoire avant leur combinaison à l hémoglobine. - Au niveau pulmonaire : L O² se combine avec l hémoglobine ( = Hb, contenue dans les globules rouges ) et forme l Oxyhémoglobine. Cette combinaison (Hb +O² HbO²), pour une po² = 100 mmhg (valeur de la po² dans l air alvéolaire ) est presque à saturation. Une élévation importante de la po² ne fixe pas beaucoup plus d O² sur l hémoglobine, mais augmente la quantité d O² dissout physiquement. - Au niveau tissulaire : Le CO² produit par les tissus diffuse dans le sang (processus physique). On retrouve près de 80% du CO² dans le plasma soit dissout, soit sous forme de Bicarbonates, soit sous forme d acide carbonique. L acidification du sang accélère la séparation de l oxyhémoglobine ( HbO² Hb + O²). Le CO² restant se combine à l hémoglobine libérée pour donner la Carbohémoglobine (Hb +CO² HbCO²). L O² ainsi libéré et l O² dissout passent alors dans les tissus. 16

- Le circuit sanguin ~ La petite circulation 17

La petite circulation (sa fonction est l oxygénation), ou circulation pulmonaire, désigne le circuit du sang qui, partant du ventricule droit par l artère pulmonaire, part aux poumons et revient par les veines pulmonaires à l oreillette gauche. Dans ce circuit le sang carbonaté (pauvre en O² et riche en CO²) s hématose (enrichissement en O² et élimination du CO²) au niveau des poumons. ~ La grande circulation Dans la grande circulation (sa fonction est la nutrition) ou circulation générale, le sang quitte le ventricule gauche par l aorte puis irrigue tous les organes (transfert de l O² du sang au profit des tissus et récupération du CO² par le sang) et revient à l oreillette droite par l intermédiaire des veines caves. FIN 18