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PHYSIOLOGIE DE LA
RESPIRATOIN
Professeur Nguelefack Télesphore Benoît
Physiologiste/Pharmacologiste
Université de Dschang
2
Objectifs du cours :
Ce cours permettra à l’étudiant de :
1. Connaitre l’anatomie de l’appareil respiratoire;
2. Maîtriser la mécanique respiratoire
3. Maîtriser les échanges gazeux qui se produisent dans les
poumons, entre l’air et le sang, et dans les tissus, entre le sang
et les cellules.
4. Connaitre la notion de ventilation/perfusion
5. Connaitre les valeurs de gaz du sang artériel
6. Comprendre la différence entre circulation pulmonaire et
circulation systémique
7. Connaitre la régulation nerveuse de l’appareil respiratoire
3
PLAN DU COURS
Partie I: ANATOMIE ET MECANIQUE RESPIRATOIRE
Partie II: ECHANGES GAZEUX
Partie III: CIRCULATION PULMONAIRE
Partie IV: CONTRÔLE DE LA VENTILATION
Partie V: ADAPTATIONS DU SYSTÈME RESIPATOIRE
PARTIE – ANATOMIE ET MECANIQUE
1 – Généralités
2 – Anatomie des voies extra-pulmonaires
3 – Anatomie pulmonaire
4 – Muscles respiratoires
5 – Mécanique ventilatoire
4
Généralités sur l’appareil respiratoire
• Il comprend : le tractus respiratoire, les poumons et le
diaphragme
• Il a pour fonction l’hématose : apporter l'oxygène au sang
qui le distribue dans tout l'organisme et rejeter le gaz
carbonique
• Il participe à la défense de l’organisme (MALT)
• Il possède des vertus endocriniennes : sérotonine…
• Il intervient dans l’homéostasie de l’équilibre acido-
basique
5
Coupe sagittale de la tête et du cou
6
1 - Fosse nasale
2 - Rhinopharynx (" cavum ")
3 - Cavité buccale
4 - Oropharynx
5 - Hypopharynx
6 - Larynx
7 - Oesophage
8 - Trachée
Anatomie de l’arbre respiratoire
- Voies extra-pulmonaires :
fosses nasales, nasopharynx,
larynx, trachée et début des
deux bronches,
- Voies intra-pulmonaires : des
bronches souches jusqu'aux
bronchioles terminales,
- parenchyme respiratoire : des
bronchioles jusqu’au millions
d'alvéoles pulmonaires
7
Anatomie du larynx
• Il fait suite au pharynx et devance la trachée
• Structure ostéo-cartilagineuse :
- Os hyoïde,
- Cartilages thyroïde, cricoïde, aryténoïdes
(cordes vocales).
3 parties : sus-glottique / glottique / sous-
glottique.
Le larynx est innervé par les nerfs récurrents.
8
Anatomie de la trachée
• Conduit aérifère de 12 cm de long et 2,5 cm de diamètre.
• Constituée de 15 à 20 anneaux cartilagineux en fer à
cheval et fermés par le muscle trachéal.
• Elle se termine dans le thorax par les 2 bronches souches
D/G.
• Elle est tapissée par une muqueuse riche en cellules à
mucus et en cils vibratiles : épuration de l'air et
expectoration des corps étrangers.
9
Épithélium cilié des
bronches et de la trachée
Bronches et bronchioles
entourées de muscles
lisses.
10
Les bronches
• Chaque bronche souche (D/G) se divise en diminuant
de calibre :
- Bronche lobaire (3 à droite et 2 à gauche),
- Bronche segmentaire,
- Bronche lobulaire,
- Bronchioles.
Les bronches sont constituées de muscle lisse sous la
dépendance du Système Nerveux Végétatif
11
12
Bronchioles se terminent par
des sacs alvéolaires = acinus
Surface totale ~ terrain de
tennis
13
Les poumons
14
• Situés dans le thorax (médiastin),
de part et d’autre du cœur sous le
grill costal
• Entouré par une séreuse : la plèvre
Poumons
• Poumon D : 3 lobes séparés / 2scissures
• Poumon G : 2 lobes séparés / 1 scissure
• 2 systèmes circulatoires :
- Nutritif pulmonaire,
- Fonctionnel : oxygénation du sang et évacuation du CO2
• Entourés par une séreuse = la plèvre constituée de 2 feuillets :
- Pariétal : enveloppant la cavité thoracique,
- Viscéral : enveloppant le poumon
Entre les 2 = cavité pleurale tapissée par un film liquidien.
Dans la cavité pleurale, règne une pression négative (< Patm).
15
Plèvre
pariétale
Plèvre
viscérale
Diaphragme
16
Voici 2 poumons vus en coupe. Quel est celui du fumeur ?
17
Rôles de la plèvre
• Glissement des 2 feuillets pleuraux grâce au liquide
pleural
• Maintien de la pression négative dans le poumon de
sorte que les alvéoles et les bronches restent ouvertes.
• Participation à la défense des poumons contre
l’inflammation et les infections.
18
Muscles respiratoires
Muscles inspiratoires :
- le diaphragme : 2 coupoles (D > G) à cause du foie, innervé par le
nerf phrénique. Sa contraction entraîne :
• abaissement des viscères abdominaux.
• augmentation du volume de la cage thoracique.
• L'ensemble des deux phénomènes créé une dépression intra-
thoracique d'où appel d'air.
- Muscles intercostaux externes : en se contractant ils comblent les
espaces intercostaux : SCM et scalènes.
• Ces muscles interviennent essentiellement dans l'inspiration forcée.
19
Muscles respiratoires (suite)
Muscles expiratoires :
- Relâchement des muscles inspiratoires,
- Dans l’expiration forcée, contraction des muscles intercostaux
externes.
 Quelques constantes :
- FR = 16/min
- Bradypnée : diminution de la FR
- Tachypnée / polypnée : augmentation de la FR
- Dyspnée : trouble du rythme respiratoire.
20
Mécanique ventilatoire
 Respiration = 2 temps :
- Inspiration (active) : contraction des muscles intercostaux et
abaissement du diaphragme,
- Expiration (passive) : relâchement des muscles intercostaux
et élévation du diaphragme.
21
22
23
24
25
26
27
PARTIE 2: ECHANGES GAZEUX
1 – Transport de l’O2 et du CO2 par le sang
2 – Echanges gazeux
3 – Volumes respiratoires
28
Transport des gaz
 Transport de l’oxygène :
- 97% lié à l’hémoglobine,
- 3% dissous dans le sang,
 Transport du gaz carbonique :
- 25% lié à l’hémoglobine,
- 5% dissous dans le sang,
- 70% liée au bicarbonate (régulation de l’équilibre acide-base).
29
Hémoglobine:
2 chaînes  et 2 chaînes 
4 hèmes
Chaque hème contient un atome
de Fe pouvant fixer un O2
Donc, chaque Hb peut fixer 4 O2
Hème
Dans les muscles, O2 transporté par une protéine semblable :
myoglobine
30
Rappel sur la circulation sanguine
 2 systèmes circulatoires :
- Circulation systémique :
• Artères : apportent sang saturé aux tissus
• Veines : rapportent sang désaturé au cœur via VCS et VCI
- Circulation pulmonaire :
• Artères pulmonaires : apportent du sang désaturé aux
poumons
• Veines pulmonaires : rapportent du sang saturé au coeur
31
Circulation
pulmonaire
Circulation
systémique
O. gauche V. gauche
POUMONS
O2
CO2
O. droite
V. droit
TISSUS
32
Echanges gazeux au niveau pulmonaire
 Mécanisme des échanges gazeux :
différence de pression.
Ainsi, les gaz diffusent de la pression la plus élevée vers la plus
basse.
 Gaz du sang artériel : air ambiant ou sous O2 :
- ponction au niveau de l’artère radiale (ou fémorale si voie
artérielle),
- Renseignements fournis :
• acidité/basicité : pH (N = 7,4),
• PO2 (pression partielle en O2 ; N = 100 mmHg),
• PCO2 (capnie ; N = 40 mmHg),
• HCO3- : bicarbonates (N = 24 mmol/L),
• SaO2 : saturation artérielle en O2 (N > 92 %).
33
Échanges au niveau des alvéoles
34
Échanges au niveau des tissus
35
36
En pratique…
On peut mesurer la SaO2 par un capteur placé sur
le doigt = oxymétrie de pouls.
37
* Attention :
- en dessous de 90% de SaO2, la PaO2 chute très
vite ! (pente de la courbe)
- la précision de l’appareil est de 2%,
Par conséquent :
Il faut régler l’alarme vers 93 %
Limites de l’oxymétrie de pouls
• L’oxymètre ne fonctionne pas en cas :
- de brassard à tension du même côté (pdt la mesure de la
PA),
- d’hypothermie,
- de C.E.C.,
- d’arrêt cardio-respiratoire,
- d’intoxication au CO.
* Sachez que l’oxymètre de pouls affiche une valeur décalée
de - 10 secondes. Par conséquent si le patient cyanose
brutalement, l’oxymètre affichera une valeur faussement
rassurante pendant 10 secondes !
38
Volumes respiratoires
• Ils sont mesurés au repos par la spirométrie lors des E.F.R
(Epreuves fonctionnelles respiratoires).
• On définit aussi des volumes dynamiques :
- Volume expiratoire maximal par seconde : VEMS,
- Rapport de Tiffeneau : VEMS / CV
39
Volumes pulmonaires
- Volume courant (VC) : volume d'air déplacé à chaque mouvement
respiratoire (500 ml).
- Volume de réserve inspiratoire (VRI) : volume d'air qu'un sujet peut
encore inspirer après une inspiration normale (2.000 ml).
- Volume de réserve expiratoire (VRE) : volume d'air qu'un sujet peut
encore expirer après une expiration normale (1.500 ml).
- Volume résiduel (VR) : volume d'air qui reste dans les voies
aériennes après une expiration forcée.
Capacité Vitale = VC + VRI + VRE = 4.000 ml.
Capacité pulmonaire Totale = VC + VRI + VRE + VR = 5.500 ml.
40
41
PARTIE 3: LA CIRCULATION PULMONAIRE
I. Anatomie fonctionnelle
A. La circulation bronchique
B. La circulation pulmonaire
II. Hémodynamique
A. Les pressions
B. Le débit sanguin pulmonaire
C. Les résistances pulmonaires
D. Rôle métabolique de la circulation pulmonaire
43
I. Anatomie fonctionnelle
• Au sens strict, le système circulatoire de l’appareil
respiratoire comprend :
• La circulation sanguine Pulmonaire = fonctionnelle
• La circulation sanguine Bronchique = nourricière
• La « circulation lymphatique »
44
A. La circulation bronchique
• Assure une fonction nourricière : apporte l’O2 aux parois
bronchiques et aux gros troncs vasculaires.
• Assurée par les vaisseaux bronchiques qui suivent les
bronches :
• Artères bronchiques : issues de l’aorte thoracique
descendante (juste après la crosse)
• Artères intercostales.
45
• Les veines bronchiques se jette dans :
• Les veines médiastinales (azygos) => veine cave
supérieure.
• Les veines pulmonaires (à travers les anastomoses
broncho-pulmonaires) => OG, réalisant un shunt droit-
gauche (mélange de sang riche en dioxyde de carbone
avec sang riche en oxygène qui rejoint la grande
circulation) : c’est un shunt physiologique.
46
• La circulation bronchique représente 1% du débit cardiaque
• Elle n’est pas indispensable : dans les transplantations
pulmonaires on ne rétablit pas la circulation bronchique.
47
B. La circulation pulmonaire
• La circulation pulmonaire est placée en série dans le
système cardiovasculaire, voit passer la totalité du débit
cardiaque.
• C’est une circulation fonctionnelle
•
• Son rôle est d’assurer les échanges gazeux entre le sang
riche en dioxyde de carbone et le gaz alvéolaire ; à un
niveau qui soit en permanence adapté aux besoins
métaboliques de l’organisme.
48
• Elle fait partie du secteur à basse pression
• se trouve enclose dans la cage thoracique
• son hémodynamique sera modifiée :
• De façon périodique par les variations de pression intra
pulmonaires au cours du cycle ventilatoire
• De façon circonstancielle par les pressions hydrostatiques
liées aux forces de gravité.
49
• Petite circulation placée entre le cœur droit (VD) et le
cœur gauche (OG):
• Artère pulmonaire sort du VD transporte le sang
désoxygéné vers les artérioles pulmonaires puis les
capillaires pulmonaires
• Les capillaires pulmonaires disposés en réseau
anastomotique autour des alvéoles (100 m2)
• Les veines pulmonaires au nombre de 4 transportent du
sang riche en oxygène et se jettent dans l’OG.
50
Particularités de la circulation pulmonaire :
• Elle reçoit 100% du débit cardiaque : il s’agit de la seule
circulation d’organe qui voit transiter la totalité du débit
cardiaque.
• Circulation fonctionnelle : assure les échanges gazeux
alvéolo-capillaires
51
• Métabolique +++
• Hémodynamique (réservoir contient 500 ml de sang)
• Filtre circulatoire
• Apport nutritif aux cellules du parenchyme pulmonaire
52
Fonctions accessoires :
Par rapport aux artères systémiques correspondantes :
• Les artères pulmonaires sont plus courtes
• Diamètre supérieur
• Epaisseur média = ½, riches en fibre élastiques
• Structure plus proche de la veine correspondante.
53
Par rapport aux artérioles systémiques correspondantes :
• Les artérioles de diamètre < 100 μm ont une structure proche
des veinules pulmonaires.
• La couche musculeuse est minime
• La média est fine et élastique
• les artères sont proche du système de conduction aérienne
• les veines sont séparées de l’ensemble artère-bronche
(inclues dans les travées conjonctives)
54
La paroi capillaire :
• Mince pour favoriser les échanges gazeux
• Résistante pour supporter la pression intraluminale
• La surface de section des capillaires est influencée par
l’inflation des alvéoles voisins
• Le temps de transit du sang dans les capillaires :
• Temps disponible pour les échanges gazeux
• Au repos : 0.8 sec, si FC augmente : 0.3 sec
55
Il existe 2 types de vaisseaux pulmonaires :
• Intra-alvéolaires
• Extra-alvéolaires
56
A. Les pressions
B. Le débit sanguin pulmonaire
C. Les résistances pulmonaires
D. Rôle métabolique de la circulation pulmonaire
57
II. Hémodynamique
• Selon la Loi de Poiseuille, qui s’applique à l’écoulement
laminaire d’un fluide dans un système de conduction :
∆P = Q x R
P = pression, R= résistance, Q= débit
58
• Le système pulmonaire est un système à basse
pression :
• La pression d’entrée mesurée dans l’AP est au repos 6 x
moindre que celle de la circulation systémique (pression
aortique moyenne)
• Alors que les pressions de sortie des deux circulations
sont voisines.
59
Le débit sanguin pulmonaire
• Le système pulmonaire = système à haut débit ≈ 100 % du
débit cardiaque
• ≈ 5 à 6 L / min au repos, mais varie en fonction de l’âge,
sexe, taille, posture et l’exercice.
Le volume sanguin pulmonaire (VSP) = Q x t
• t = temps de transit moyen
60
• en l’absence de shunt, le Débit pulmonaire (débit
cardiaque droit)= débit systémique (débit cardiaque gauche)
• RVP << RVS ; RVP = RVS/10
• RVP = 2 mmHg/L/min
• RVS = 20 mmHg/L/min
61
• 1/3 au niveau du réseau artériel
• 1/3 au niveau du réseau capillaire
• 1/3 au niveau du réseau veineux
NB : distribution des résistances systémiques : 2/3 au niveau
du réseau artériel (artérioles)
62
Distribution des résistances vasculaires pulmonaires :
Mécanismes passifs :
• débit cardiaque +++
• le volume pulmonaire
• la gravité
Mécanismes actifs = vasomotricité : modification du
calibre des vaisseaux pulmonaires par contraction,
relaxation des FML de leur paroi. Dépend de plusieurs
facteurs :
• hypoxie
• le système nerveux autonome
• les substances vasoactives secrétées par l’endothélium
63
Le contrôle des résistances pulmonaires
Rôle métabolique de la circulation pulmonaire :
L’endothélium vasculaire pulmonaire
= véritable organe (125 m²)
64
Il assure plusieurs fonctions :
• Constitue une barrière :
aux liquides ; solutés et macromolécules entre le sang ; le parenchyme
pulmonaire et les alvéoles
• Il est antithrombogénique
grâce aux propriétés de surface des cellules endothéliales (action
antiagrégantes et anticoagulantes )
• il participe activement dans la vasomotricité du lit vasculaire pulmonaire
par un mécanisme paracrine qui s’exerce sur les cellules musculaires lisses.
• Exerce de nombreuses fonctions métaboliques en :
Captant et inactivant spécifiquement des amines et des peptides
endogènes (noradrénaline ; sérotonine ; bradykinine ; FAN)
Activant certains peptides endogènes comme l’angiotensine I en
angiotensine II(l’enzyme de conversion)
65
I. Introduction
II. Localisation des centres respiratoires
III. Fonctionnent des centres respiratoires
A. Description
B. La rythmicité respiratoire
IV. Mise en jeu des mécanismes régulateurs
A. Régulation nerveuse
B. La régulation humorale
V. Exploration fonctionnelle du contrôle ventilatoire
VI. Le tonus bronchomoteur et sa régulation
66
I. Introduction
Son but est de :
• Adapter la ventilation (l’apport d’O2 et rejet de CO2) aux besoins
métaboliques afin de maintenir constantes les valeurs de PaO2,
PaCO2 et pH
• Ceci même si :
• les besoins métaboliques augmentent : élévation de la
consommation d’O2 liée à l'exercice
• Les apports en O2 diminue (FiO2) : par exemple en altitude
• S'adapter à des activités de relation :
• Parler
• Chanter
• Rire….
67
• Des centres respiratoires : responsables de la genèse et de la
régulation du rythme respiratoire
• Un système effecteur : muscles respiratoires
• Des récepteurs périphériques qui informent les centres
respiratoires.
68
Il implique :
NB :
• Les muscles respiratoires = muscles squelettiques, ne se
contractent pas s’ils ne sont pas stimulés par des nerfs.
• La respiration dépend entièrement d’une excitation
rythmée des muscles respiratoires (diaphragme et
muscles intercostaux) par leurs nerfs moteurs.
• La destruction de ces nerfs (exemple polyomyélite) =>
paralysie des muscles respiratoires mortelle si pas de
ventilation artificielle.
69
Contractilité bronchique
• A la surface du muscle lisse bronchique se trouvent des récepteurs du
système sympathique / parsympathique : 1 et 2.
• La stimulation des récepteurs 2 par l’adrénaline (messager du système
sympathique) entraîne une bronchodilatation.
• La stimulation des récepteurs Muscariniques par l’acéthylcholine (messager
du système parasympathique) entraîne une bronchoconstriction.
Il existe des médicaments mimant l’action du système sympathique : 2-
mimétiques (salbutamol).
70
Muscle lisse bronchique
M 2
Système parasympathique Système sympathique
Acétylcholine Adrénaline
Bronchoconstriction Bronchodilatation
71
II. Localisation des centres respiratoires :
 Grâce à des expériences de :
• Section ou de destruction de certaines régions du
système nerveux,
• Méthodes l’enregistrement des potentiels
neuronaux,
 On a pu localiser tout au long du tronc cérébral des
centres respiratoires.
72
73
Il existe 3 centres :
• Un centre bulbaire : siège de l’automatisme respiratoire
divisé en deux parties :
• Un centre inspiratoire
• Un centre expiratoire.
• Un centre pneumotaxique : localisé dans le pons, module
l’activité du centre bulbaire.
..vidéoschémoré.avi
74
75
76
77
III. Fonctionnent des centres respiratoires :
A. Description :
1) Centre respiratoire bulbaire:
Le bulbe renferme 2 amas denses bilatéraux de neurones
respiratoires :
• Le groupe respiratoire dorsal : GRD = centre inspiratoire
• Le groupe respiratoire ventral : GRV = centre expiratoire
78
79
a)Le groupe respiratoire dorsal : GRD = centre inspiratoire
• Localisé au niveau du noyau solitaire du X
• Contient des neurones inspiratoires de 2 types : α et β
• Reçoit des afférences du IX et X
• Envoie des efférences vers :
• les motoneurones médullaires destinés au muscle
diaphragme
• le 2ème groupe respiratoire = GRV
• Il est responsable du rythme de base de la respiration.
80
b) Le groupe respiratoire ventral : GRV = centre expiratoire :
• Localisé au niveau des noyaux ambigu et rétro ambigu
• contient des neurones inspiratoires et expiratoires
• Envoie des efférences vers les motoneurones médullaires
destinés aux muscles abdominaux et intercostaux.
• Il interviendrait uniquement lorsque la ventilation doit
augmenter, notamment au cours de l'exercice.
81
2) Centre pneumotaxique.
• Il est situé dans la protubérance.
• Reçoit des afférences de différents récepteurs et du centre
inspiratoire à partir des nerfs vagues.
• Envoie des efférences vers les centres expiratoires.
• A une action régulatrice : module et affine les réponses en
fonction de l’ampleur du VT et de la durée de l’inspiration et de
l’expiration
82
B. La rythmicité respiratoire :
Ces centres assurent l'alternance Inspiration- expiration.
Dans un cycle respiratoire interviennent successivement :
• Une phase inspiratoire (I) pendant laquelle les muscles
inspiratoires, principalement le diaphragme, sont activés
• Une phase expiratoire (E) :
soit sans activité nerveuse : expiration passive
soit contemporaine d'une commande expiratoire pour les
muscles intercostaux ou abdominaux : expiration forcée
83
Hypothèse : le centre de l’automatisme serait
au niveau du centre inspiratoire
• Les neurones α = neurones pacemaker :
• se dépolarisant automatiquement
• déchargent vers les muscles inspiratoires (en 1er le
diaphragme)
• En même temps vers le centre expiratoire et vers les
neurones β
• La stimulation des cellules β provoque l’inhibition
périodique des cellules α et donc l’interruption périodique
du rythme de base.
84
Centre
pneumotaxique
Vers les motoneurones médullaires
destinés au diaphragme
Vers les motoneurones médullaires
destinés aux muscles intercostaux et
abdominaux
α
β
-
E
Fonctionnement des centres respiratoires α = Neurone pace maker
85
IV. Mise en jeu des mécanismes régulateurs :
La régulation est double : à la fois nerveuse et humorale
A. Régulation nerveuse
• C’est une régulation reflexe.
• Les récepteurs siègent au niveau de l’appareil respiratoire,
au niveau du thorax et au niveau extra pulmonaire et extra
thoracique.
86
1) Reflexe de l’appareil respiratoire :
a) Récepteurs laryngo-trachéaux :
• Ils sont situés au niveau de la muqueuse du larynx et de la
trachée.
• Ce sont des terminaisons nerveuses ramifiées, encapsulées
ou non
• Ils sont stimulés par :
• Les particules inhalées
• Les gaz irritants
• Les sécrétions bronchiques
• Les corps étrangers.
• Provoquent un reflexe de déglutition et un reflexe de toux
87
b) Récepteurs bronchiques intrapulmonaires:
Les récepteurs d’irritation bronchiques
• Récepteurs sensibles à l'irritation par fumées, poussières,
irritants chimiques, éther, histamine et par des stimuli
mécaniques (ex : embolie, grandes variations du volume
pulmonaire).
• Leur stimulation entraîne une:
• bronchoconstriction
• une sécrétion de mucus
• une hyperpnée.
88
• Tenso récepteurs sensibles à l'étirement pariétal au niveau des grosses voies
aériennes
• Connectés à de grosses fibres myélinisées vagales.
• Stimulés à chaque inspiration, et leur fréquence de décharge augmente quand
le volume courant augmente.
• Leur message interrompt de façon périodique les neurones inspiratoires α du
GRD, et entraine une apnée.
• Ils sont à l'origine du réflexe de Hering-Breuer (chez le nouveau-né
principalement, quand les poumons sont surdistendus, l'activité des muscles
inspiratoires est inhibée et celle des muscles expiratoires stimulée).
• Sur le plan physiologique, le reflexe est peu important, sauf pendant le sommeil
lent et profond, pendant l’anesthésie et chez le nouveau né.
89
Les tenso récepteurs bronchiques
c) Les récepteurs alvéolaires de type « J »
• Localisés au niveau de l’interstitium juxta-capillaire
• Stimulés par : l’œdème, l’hyperpression veineuse
pulmonaire, les micro-embolies et les substances entraînant
une réaction inflammatoire.
• Ils provoquent une polypnée, une broncho constriction,
une hypotension et une bradycardie.
• Par ailleurs, il existe des corpuscules neuro-épithéliaux dont
la réponse est humorale. Ces corpuscules servent à contrôler
la circulation pulmonaire par la libération dans les capillaires
d’amines et polypeptides.
90
2) Les reflexes thoraciques :
• Ce sont des récepteurs proprioceptifs sont situés dans les
articulations (costales), les organes tendineux de Golgi et
dans les fuseaux neuromusculaires (muscles respiratoires).
• Ils permettent d'adapter la contraction des muscles
inspiratoires à la charge (réflexe myotatique).
• L'absence d'adaptation entraîne la dyspnée
91
Les barorécepteurs aortiques :
•Quand la pression sanguine artérielle augmente,
les barorécepteurs ralentissent la ventilation : il
s’agit d’un effet inhibiteur.
92
B. La régulation humorale :
1) Périphérique : chémorécepteurs aortiques et carotidiens
93
a) Description :
• Des structures spécifiques (chémorécepteurs périphériques)
sont sensibles à la composition chimique du sang.
• Il s’agit de petites formations très richement vascularisées.
• Elles sont très différentes sur le plan histologique des
chémorecepteurs centraux : formées de de cellules
glomiques type 2 (chémosensibles), entourées de cellules
aplaties (cellules sustentaculaires = cellules de soutient de
type glial).
94
• Ces structures en contact avec le sang sont situées au niveau
de la division des artères carotides communes (glomus
carotidien) et de la crosse aortique (glomus aortique).
• Les influx empruntent les fibres afférentes du nerf IX et X
qui véhiculent les informations vers les centres bulbaires de
contrôle de la ventilation.
Description :
95
b)Actions :
PaO2 :
• Les chémorécepteurs sont sensibles à la PaO2 du sang qui
les baigne. Détectent une diminution de la PaO2 et stimulent
les centres respiratoires pour augmenter la ventilation.
• C’est un mécanisme qui répond de façon hyperbolique
96
• Si PaO2 > 80 mmHg : ventilation
normale, pas d’émission d’influx
sur le nerf de Hering ni sur le nerf
de Cyon.
• Si PaO2 entre 55 et 80 mmHg :
émission de qq potentiels d’action
avec une très légère augmentation
de la ventilation pulmonaire.
• Quand PaO2 est entre 25 et 30
mmHg : augmentation importante
de la ventilation
97
• Il s’agit donc d’une réponse peu sensible, mais très rapide =
mécanisme d’urgence quand l’oxygénation est très perturbée.
• Cette réponse à l’hypoxie est potentialisée quand la PaCO2
↑et le pH ↓
98
PaCO2 :
• Avec une pression normale :
PaCO2 = 40 mmHg, il y a quand même émission d’influx. Il
s’agit donc d’une activité tonique
• La réponse à la PaCO2 est très sensible car une variation
de 3 mmHg => variation de la ventilation, rapide et linéaire.
99
100
Le pH
Le pH a les mêmes caractéristiques que la PaCO2, Mais
quand :
• pH ↑ (alcalose): ventilation ↓
• PH ↓ (acidose): ventilation↑
La température :
Quand la température augmente, la ventilation augmente et
inversement.
101
2) Centrale
• Il existe des chémorecepteurs centraux proches des centres
respiratoires, sensibles surtout à la PaCO2 et au pH du
sang artériel et du LCR.
102
a) PCO2 :
• Quand PCO2 augmente, la ventilation augmente et inversement.
• Cette réponse est rapide (≈30 sec), très importante (2 à 3 fois plus forte
qu’avec les récepteurs périphériques) et + sensible (variations de 1.5
mmHg de PCO2).
• Cette réponse est linéaire, renforcée par l’hypoxie (augmente jusqu’à 3
fois)
b) pH :
• Agit de la même façon : pH ↑ => ventilation↓ et inversement.
• Le principal stimulus est l’ion H+.
103
 de la PCO2 art
 PCO2 LEC du cerveau
CO2 + H20
H+ + HC03
-
 H+ du LEC
du cerveau
Centres respiratoires
bulbaires
 Ventilation
 de la PCO2 art
Chémorécepteurs
centraux
Chémorécepteurs
périphériques
LEC du cerveau
+
+
-
Faiblement +
104
En résumé :
• toute la réponse à l’hypoxémie est due aux récepteurs
périphériques.
• Les récepteurs centraux contribuent à 70 % de la réponse
à l’hypercapnie, et les récepteurs périphériques à 30 %.
105
Partie 5:
LES ADAPTATIONS DU SYSTÈME
RESPIRATOIRES
I.INTRODUCTION:
• Le système respiratoire n’est pas considéré comme un
facteur limitant de la performance contrairement au système
cardio-vasculaire.
• Il est le siège d’adaptations spécifiques liées à l’entraînement
107
A l’entrainement
• Un sédentaire  sa ventilation à 120 L/min
• Chez les athlètes d’endurance, elle peut atteindre 200 L/min
108
I. Effets de l’altitude :
Pr atm. Pr. atm O2 Pr. alv O2
Au niveau de la mer 760 mmHg 159 mmHg 105 mmHg
A 5000 m 380 mmHg 80 mmHg 45 mmHg
La PO2 art. tombe dans la région de forte pente de la courbe de dissociation
Hb-O2
60 mmHg
 Sensation de fatigue, nausée,
perte d’appétit, accélération du
cœur, troubles neurologiques …
109
Les populations qui vivent en permanence en altitude (5000m:
Andes, Himalaya) : Acclimatation :
a- Production de GR,
b- Production du 2,3-diphosphoglycérate
 déplacement de la courbe de dissoc. vers
la droite  libération d’O2 aux tissus,
c- Augment. de nb de capillaires,
d- Augment. de nb de mitochondries.
110
Le bâillement est déclenché par l'ouverture large et
involontaire de la bouche. Une grande quantité d'air pénètre
dans les poumons, alimentant le corps en oxygène.
Le bâillement est une action réflexe dont, en réalité, on
connaît mal les causes.
Un niveau faible d'oxygène dans le sang déclenche un
bâillement, une sensation de fatigue apparaît, la bouche
s'ouvre largement. C'est le réflexe de bâillement. De l'air riche
en oxygène parvient dans les poumons. L'oxygène passe
dans le sang et vous redonne de l'énergie.
II. Le bâillement :
111
Est causée par une irritation du nez.
 La peau sensible du nez est excitée par un irritant.
Il se caractérise par une inspiration profonde, la glotte se
ferme retenant l'air dans les poumons causant une
augmentation de la pression suivie d'une expiration
brusque et bruyante.
III. L’éternuement :
112
Le hoquet résulte d'une brusque contraction du
diaphragme, se produisant souvent après l'ingestion trop
rapide d'aliments.
Lorsque le diaphragme se contracte, l'air s'engouffre dans
les poumons ; la glotte se ferme brutalement avec un
claquement sec.
IV. Le hoquet :
113
La toux est la réaction à une irritation dans une des voies
respiratoires.
Cette irritation peut être due à des poussières ou à un excès
de mucus lié à une infection.
Une expulsion soudaine d'air venant des poumons dégagent
les voies respiratoires.
V. La toux :
114
FIN
Merci de votre attention
115

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  • 1. PHYSIOLOGIE DE LA RESPIRATOIN Professeur Nguelefack Télesphore Benoît Physiologiste/Pharmacologiste Université de Dschang
  • 2. 2 Objectifs du cours : Ce cours permettra à l’étudiant de : 1. Connaitre l’anatomie de l’appareil respiratoire; 2. Maîtriser la mécanique respiratoire 3. Maîtriser les échanges gazeux qui se produisent dans les poumons, entre l’air et le sang, et dans les tissus, entre le sang et les cellules. 4. Connaitre la notion de ventilation/perfusion 5. Connaitre les valeurs de gaz du sang artériel 6. Comprendre la différence entre circulation pulmonaire et circulation systémique 7. Connaitre la régulation nerveuse de l’appareil respiratoire
  • 3. 3 PLAN DU COURS Partie I: ANATOMIE ET MECANIQUE RESPIRATOIRE Partie II: ECHANGES GAZEUX Partie III: CIRCULATION PULMONAIRE Partie IV: CONTRÔLE DE LA VENTILATION Partie V: ADAPTATIONS DU SYSTÈME RESIPATOIRE
  • 4. PARTIE – ANATOMIE ET MECANIQUE 1 – Généralités 2 – Anatomie des voies extra-pulmonaires 3 – Anatomie pulmonaire 4 – Muscles respiratoires 5 – Mécanique ventilatoire 4
  • 5. Généralités sur l’appareil respiratoire • Il comprend : le tractus respiratoire, les poumons et le diaphragme • Il a pour fonction l’hématose : apporter l'oxygène au sang qui le distribue dans tout l'organisme et rejeter le gaz carbonique • Il participe à la défense de l’organisme (MALT) • Il possède des vertus endocriniennes : sérotonine… • Il intervient dans l’homéostasie de l’équilibre acido- basique 5
  • 6. Coupe sagittale de la tête et du cou 6 1 - Fosse nasale 2 - Rhinopharynx (" cavum ") 3 - Cavité buccale 4 - Oropharynx 5 - Hypopharynx 6 - Larynx 7 - Oesophage 8 - Trachée
  • 7. Anatomie de l’arbre respiratoire - Voies extra-pulmonaires : fosses nasales, nasopharynx, larynx, trachée et début des deux bronches, - Voies intra-pulmonaires : des bronches souches jusqu'aux bronchioles terminales, - parenchyme respiratoire : des bronchioles jusqu’au millions d'alvéoles pulmonaires 7
  • 8. Anatomie du larynx • Il fait suite au pharynx et devance la trachée • Structure ostéo-cartilagineuse : - Os hyoïde, - Cartilages thyroïde, cricoïde, aryténoïdes (cordes vocales). 3 parties : sus-glottique / glottique / sous- glottique. Le larynx est innervé par les nerfs récurrents. 8
  • 9. Anatomie de la trachée • Conduit aérifère de 12 cm de long et 2,5 cm de diamètre. • Constituée de 15 à 20 anneaux cartilagineux en fer à cheval et fermés par le muscle trachéal. • Elle se termine dans le thorax par les 2 bronches souches D/G. • Elle est tapissée par une muqueuse riche en cellules à mucus et en cils vibratiles : épuration de l'air et expectoration des corps étrangers. 9
  • 10. Épithélium cilié des bronches et de la trachée Bronches et bronchioles entourées de muscles lisses. 10
  • 11. Les bronches • Chaque bronche souche (D/G) se divise en diminuant de calibre : - Bronche lobaire (3 à droite et 2 à gauche), - Bronche segmentaire, - Bronche lobulaire, - Bronchioles. Les bronches sont constituées de muscle lisse sous la dépendance du Système Nerveux Végétatif 11
  • 12. 12
  • 13. Bronchioles se terminent par des sacs alvéolaires = acinus Surface totale ~ terrain de tennis 13
  • 14. Les poumons 14 • Situés dans le thorax (médiastin), de part et d’autre du cœur sous le grill costal • Entouré par une séreuse : la plèvre
  • 15. Poumons • Poumon D : 3 lobes séparés / 2scissures • Poumon G : 2 lobes séparés / 1 scissure • 2 systèmes circulatoires : - Nutritif pulmonaire, - Fonctionnel : oxygénation du sang et évacuation du CO2 • Entourés par une séreuse = la plèvre constituée de 2 feuillets : - Pariétal : enveloppant la cavité thoracique, - Viscéral : enveloppant le poumon Entre les 2 = cavité pleurale tapissée par un film liquidien. Dans la cavité pleurale, règne une pression négative (< Patm). 15
  • 17. Voici 2 poumons vus en coupe. Quel est celui du fumeur ? 17
  • 18. Rôles de la plèvre • Glissement des 2 feuillets pleuraux grâce au liquide pleural • Maintien de la pression négative dans le poumon de sorte que les alvéoles et les bronches restent ouvertes. • Participation à la défense des poumons contre l’inflammation et les infections. 18
  • 19. Muscles respiratoires Muscles inspiratoires : - le diaphragme : 2 coupoles (D > G) à cause du foie, innervé par le nerf phrénique. Sa contraction entraîne : • abaissement des viscères abdominaux. • augmentation du volume de la cage thoracique. • L'ensemble des deux phénomènes créé une dépression intra- thoracique d'où appel d'air. - Muscles intercostaux externes : en se contractant ils comblent les espaces intercostaux : SCM et scalènes. • Ces muscles interviennent essentiellement dans l'inspiration forcée. 19
  • 20. Muscles respiratoires (suite) Muscles expiratoires : - Relâchement des muscles inspiratoires, - Dans l’expiration forcée, contraction des muscles intercostaux externes.  Quelques constantes : - FR = 16/min - Bradypnée : diminution de la FR - Tachypnée / polypnée : augmentation de la FR - Dyspnée : trouble du rythme respiratoire. 20
  • 21. Mécanique ventilatoire  Respiration = 2 temps : - Inspiration (active) : contraction des muscles intercostaux et abaissement du diaphragme, - Expiration (passive) : relâchement des muscles intercostaux et élévation du diaphragme. 21
  • 22. 22
  • 23. 23
  • 24. 24
  • 25. 25
  • 26. 26
  • 27. 27
  • 28. PARTIE 2: ECHANGES GAZEUX 1 – Transport de l’O2 et du CO2 par le sang 2 – Echanges gazeux 3 – Volumes respiratoires 28
  • 29. Transport des gaz  Transport de l’oxygène : - 97% lié à l’hémoglobine, - 3% dissous dans le sang,  Transport du gaz carbonique : - 25% lié à l’hémoglobine, - 5% dissous dans le sang, - 70% liée au bicarbonate (régulation de l’équilibre acide-base). 29
  • 30. Hémoglobine: 2 chaînes  et 2 chaînes  4 hèmes Chaque hème contient un atome de Fe pouvant fixer un O2 Donc, chaque Hb peut fixer 4 O2 Hème Dans les muscles, O2 transporté par une protéine semblable : myoglobine 30
  • 31. Rappel sur la circulation sanguine  2 systèmes circulatoires : - Circulation systémique : • Artères : apportent sang saturé aux tissus • Veines : rapportent sang désaturé au cœur via VCS et VCI - Circulation pulmonaire : • Artères pulmonaires : apportent du sang désaturé aux poumons • Veines pulmonaires : rapportent du sang saturé au coeur 31
  • 32. Circulation pulmonaire Circulation systémique O. gauche V. gauche POUMONS O2 CO2 O. droite V. droit TISSUS 32
  • 33. Echanges gazeux au niveau pulmonaire  Mécanisme des échanges gazeux : différence de pression. Ainsi, les gaz diffusent de la pression la plus élevée vers la plus basse.  Gaz du sang artériel : air ambiant ou sous O2 : - ponction au niveau de l’artère radiale (ou fémorale si voie artérielle), - Renseignements fournis : • acidité/basicité : pH (N = 7,4), • PO2 (pression partielle en O2 ; N = 100 mmHg), • PCO2 (capnie ; N = 40 mmHg), • HCO3- : bicarbonates (N = 24 mmol/L), • SaO2 : saturation artérielle en O2 (N > 92 %). 33
  • 34. Échanges au niveau des alvéoles 34
  • 35. Échanges au niveau des tissus 35
  • 36. 36
  • 37. En pratique… On peut mesurer la SaO2 par un capteur placé sur le doigt = oxymétrie de pouls. 37 * Attention : - en dessous de 90% de SaO2, la PaO2 chute très vite ! (pente de la courbe) - la précision de l’appareil est de 2%, Par conséquent : Il faut régler l’alarme vers 93 %
  • 38. Limites de l’oxymétrie de pouls • L’oxymètre ne fonctionne pas en cas : - de brassard à tension du même côté (pdt la mesure de la PA), - d’hypothermie, - de C.E.C., - d’arrêt cardio-respiratoire, - d’intoxication au CO. * Sachez que l’oxymètre de pouls affiche une valeur décalée de - 10 secondes. Par conséquent si le patient cyanose brutalement, l’oxymètre affichera une valeur faussement rassurante pendant 10 secondes ! 38
  • 39. Volumes respiratoires • Ils sont mesurés au repos par la spirométrie lors des E.F.R (Epreuves fonctionnelles respiratoires). • On définit aussi des volumes dynamiques : - Volume expiratoire maximal par seconde : VEMS, - Rapport de Tiffeneau : VEMS / CV 39
  • 40. Volumes pulmonaires - Volume courant (VC) : volume d'air déplacé à chaque mouvement respiratoire (500 ml). - Volume de réserve inspiratoire (VRI) : volume d'air qu'un sujet peut encore inspirer après une inspiration normale (2.000 ml). - Volume de réserve expiratoire (VRE) : volume d'air qu'un sujet peut encore expirer après une expiration normale (1.500 ml). - Volume résiduel (VR) : volume d'air qui reste dans les voies aériennes après une expiration forcée. Capacité Vitale = VC + VRI + VRE = 4.000 ml. Capacité pulmonaire Totale = VC + VRI + VRE + VR = 5.500 ml. 40
  • 41. 41
  • 42. PARTIE 3: LA CIRCULATION PULMONAIRE I. Anatomie fonctionnelle A. La circulation bronchique B. La circulation pulmonaire II. Hémodynamique A. Les pressions B. Le débit sanguin pulmonaire C. Les résistances pulmonaires D. Rôle métabolique de la circulation pulmonaire
  • 43. 43
  • 44. I. Anatomie fonctionnelle • Au sens strict, le système circulatoire de l’appareil respiratoire comprend : • La circulation sanguine Pulmonaire = fonctionnelle • La circulation sanguine Bronchique = nourricière • La « circulation lymphatique » 44
  • 45. A. La circulation bronchique • Assure une fonction nourricière : apporte l’O2 aux parois bronchiques et aux gros troncs vasculaires. • Assurée par les vaisseaux bronchiques qui suivent les bronches : • Artères bronchiques : issues de l’aorte thoracique descendante (juste après la crosse) • Artères intercostales. 45
  • 46. • Les veines bronchiques se jette dans : • Les veines médiastinales (azygos) => veine cave supérieure. • Les veines pulmonaires (à travers les anastomoses broncho-pulmonaires) => OG, réalisant un shunt droit- gauche (mélange de sang riche en dioxyde de carbone avec sang riche en oxygène qui rejoint la grande circulation) : c’est un shunt physiologique. 46
  • 47. • La circulation bronchique représente 1% du débit cardiaque • Elle n’est pas indispensable : dans les transplantations pulmonaires on ne rétablit pas la circulation bronchique. 47
  • 48. B. La circulation pulmonaire • La circulation pulmonaire est placée en série dans le système cardiovasculaire, voit passer la totalité du débit cardiaque. • C’est une circulation fonctionnelle • • Son rôle est d’assurer les échanges gazeux entre le sang riche en dioxyde de carbone et le gaz alvéolaire ; à un niveau qui soit en permanence adapté aux besoins métaboliques de l’organisme. 48
  • 49. • Elle fait partie du secteur à basse pression • se trouve enclose dans la cage thoracique • son hémodynamique sera modifiée : • De façon périodique par les variations de pression intra pulmonaires au cours du cycle ventilatoire • De façon circonstancielle par les pressions hydrostatiques liées aux forces de gravité. 49
  • 50. • Petite circulation placée entre le cœur droit (VD) et le cœur gauche (OG): • Artère pulmonaire sort du VD transporte le sang désoxygéné vers les artérioles pulmonaires puis les capillaires pulmonaires • Les capillaires pulmonaires disposés en réseau anastomotique autour des alvéoles (100 m2) • Les veines pulmonaires au nombre de 4 transportent du sang riche en oxygène et se jettent dans l’OG. 50
  • 51. Particularités de la circulation pulmonaire : • Elle reçoit 100% du débit cardiaque : il s’agit de la seule circulation d’organe qui voit transiter la totalité du débit cardiaque. • Circulation fonctionnelle : assure les échanges gazeux alvéolo-capillaires 51
  • 52. • Métabolique +++ • Hémodynamique (réservoir contient 500 ml de sang) • Filtre circulatoire • Apport nutritif aux cellules du parenchyme pulmonaire 52 Fonctions accessoires :
  • 53. Par rapport aux artères systémiques correspondantes : • Les artères pulmonaires sont plus courtes • Diamètre supérieur • Epaisseur média = ½, riches en fibre élastiques • Structure plus proche de la veine correspondante. 53
  • 54. Par rapport aux artérioles systémiques correspondantes : • Les artérioles de diamètre < 100 μm ont une structure proche des veinules pulmonaires. • La couche musculeuse est minime • La média est fine et élastique • les artères sont proche du système de conduction aérienne • les veines sont séparées de l’ensemble artère-bronche (inclues dans les travées conjonctives) 54
  • 55. La paroi capillaire : • Mince pour favoriser les échanges gazeux • Résistante pour supporter la pression intraluminale • La surface de section des capillaires est influencée par l’inflation des alvéoles voisins • Le temps de transit du sang dans les capillaires : • Temps disponible pour les échanges gazeux • Au repos : 0.8 sec, si FC augmente : 0.3 sec 55
  • 56. Il existe 2 types de vaisseaux pulmonaires : • Intra-alvéolaires • Extra-alvéolaires 56
  • 57. A. Les pressions B. Le débit sanguin pulmonaire C. Les résistances pulmonaires D. Rôle métabolique de la circulation pulmonaire 57 II. Hémodynamique
  • 58. • Selon la Loi de Poiseuille, qui s’applique à l’écoulement laminaire d’un fluide dans un système de conduction : ∆P = Q x R P = pression, R= résistance, Q= débit 58
  • 59. • Le système pulmonaire est un système à basse pression : • La pression d’entrée mesurée dans l’AP est au repos 6 x moindre que celle de la circulation systémique (pression aortique moyenne) • Alors que les pressions de sortie des deux circulations sont voisines. 59
  • 60. Le débit sanguin pulmonaire • Le système pulmonaire = système à haut débit ≈ 100 % du débit cardiaque • ≈ 5 à 6 L / min au repos, mais varie en fonction de l’âge, sexe, taille, posture et l’exercice. Le volume sanguin pulmonaire (VSP) = Q x t • t = temps de transit moyen 60
  • 61. • en l’absence de shunt, le Débit pulmonaire (débit cardiaque droit)= débit systémique (débit cardiaque gauche) • RVP << RVS ; RVP = RVS/10 • RVP = 2 mmHg/L/min • RVS = 20 mmHg/L/min 61
  • 62. • 1/3 au niveau du réseau artériel • 1/3 au niveau du réseau capillaire • 1/3 au niveau du réseau veineux NB : distribution des résistances systémiques : 2/3 au niveau du réseau artériel (artérioles) 62 Distribution des résistances vasculaires pulmonaires :
  • 63. Mécanismes passifs : • débit cardiaque +++ • le volume pulmonaire • la gravité Mécanismes actifs = vasomotricité : modification du calibre des vaisseaux pulmonaires par contraction, relaxation des FML de leur paroi. Dépend de plusieurs facteurs : • hypoxie • le système nerveux autonome • les substances vasoactives secrétées par l’endothélium 63 Le contrôle des résistances pulmonaires
  • 64. Rôle métabolique de la circulation pulmonaire : L’endothélium vasculaire pulmonaire = véritable organe (125 m²) 64
  • 65. Il assure plusieurs fonctions : • Constitue une barrière : aux liquides ; solutés et macromolécules entre le sang ; le parenchyme pulmonaire et les alvéoles • Il est antithrombogénique grâce aux propriétés de surface des cellules endothéliales (action antiagrégantes et anticoagulantes ) • il participe activement dans la vasomotricité du lit vasculaire pulmonaire par un mécanisme paracrine qui s’exerce sur les cellules musculaires lisses. • Exerce de nombreuses fonctions métaboliques en : Captant et inactivant spécifiquement des amines et des peptides endogènes (noradrénaline ; sérotonine ; bradykinine ; FAN) Activant certains peptides endogènes comme l’angiotensine I en angiotensine II(l’enzyme de conversion) 65
  • 66. I. Introduction II. Localisation des centres respiratoires III. Fonctionnent des centres respiratoires A. Description B. La rythmicité respiratoire IV. Mise en jeu des mécanismes régulateurs A. Régulation nerveuse B. La régulation humorale V. Exploration fonctionnelle du contrôle ventilatoire VI. Le tonus bronchomoteur et sa régulation 66
  • 67. I. Introduction Son but est de : • Adapter la ventilation (l’apport d’O2 et rejet de CO2) aux besoins métaboliques afin de maintenir constantes les valeurs de PaO2, PaCO2 et pH • Ceci même si : • les besoins métaboliques augmentent : élévation de la consommation d’O2 liée à l'exercice • Les apports en O2 diminue (FiO2) : par exemple en altitude • S'adapter à des activités de relation : • Parler • Chanter • Rire…. 67
  • 68. • Des centres respiratoires : responsables de la genèse et de la régulation du rythme respiratoire • Un système effecteur : muscles respiratoires • Des récepteurs périphériques qui informent les centres respiratoires. 68 Il implique :
  • 69. NB : • Les muscles respiratoires = muscles squelettiques, ne se contractent pas s’ils ne sont pas stimulés par des nerfs. • La respiration dépend entièrement d’une excitation rythmée des muscles respiratoires (diaphragme et muscles intercostaux) par leurs nerfs moteurs. • La destruction de ces nerfs (exemple polyomyélite) => paralysie des muscles respiratoires mortelle si pas de ventilation artificielle. 69
  • 70. Contractilité bronchique • A la surface du muscle lisse bronchique se trouvent des récepteurs du système sympathique / parsympathique : 1 et 2. • La stimulation des récepteurs 2 par l’adrénaline (messager du système sympathique) entraîne une bronchodilatation. • La stimulation des récepteurs Muscariniques par l’acéthylcholine (messager du système parasympathique) entraîne une bronchoconstriction. Il existe des médicaments mimant l’action du système sympathique : 2- mimétiques (salbutamol). 70
  • 71. Muscle lisse bronchique M 2 Système parasympathique Système sympathique Acétylcholine Adrénaline Bronchoconstriction Bronchodilatation 71
  • 72. II. Localisation des centres respiratoires :  Grâce à des expériences de : • Section ou de destruction de certaines régions du système nerveux, • Méthodes l’enregistrement des potentiels neuronaux,  On a pu localiser tout au long du tronc cérébral des centres respiratoires. 72
  • 73. 73
  • 74. Il existe 3 centres : • Un centre bulbaire : siège de l’automatisme respiratoire divisé en deux parties : • Un centre inspiratoire • Un centre expiratoire. • Un centre pneumotaxique : localisé dans le pons, module l’activité du centre bulbaire. ..vidéoschémoré.avi 74
  • 75. 75
  • 76. 76
  • 77. 77
  • 78. III. Fonctionnent des centres respiratoires : A. Description : 1) Centre respiratoire bulbaire: Le bulbe renferme 2 amas denses bilatéraux de neurones respiratoires : • Le groupe respiratoire dorsal : GRD = centre inspiratoire • Le groupe respiratoire ventral : GRV = centre expiratoire 78
  • 79. 79
  • 80. a)Le groupe respiratoire dorsal : GRD = centre inspiratoire • Localisé au niveau du noyau solitaire du X • Contient des neurones inspiratoires de 2 types : α et β • Reçoit des afférences du IX et X • Envoie des efférences vers : • les motoneurones médullaires destinés au muscle diaphragme • le 2ème groupe respiratoire = GRV • Il est responsable du rythme de base de la respiration. 80
  • 81. b) Le groupe respiratoire ventral : GRV = centre expiratoire : • Localisé au niveau des noyaux ambigu et rétro ambigu • contient des neurones inspiratoires et expiratoires • Envoie des efférences vers les motoneurones médullaires destinés aux muscles abdominaux et intercostaux. • Il interviendrait uniquement lorsque la ventilation doit augmenter, notamment au cours de l'exercice. 81
  • 82. 2) Centre pneumotaxique. • Il est situé dans la protubérance. • Reçoit des afférences de différents récepteurs et du centre inspiratoire à partir des nerfs vagues. • Envoie des efférences vers les centres expiratoires. • A une action régulatrice : module et affine les réponses en fonction de l’ampleur du VT et de la durée de l’inspiration et de l’expiration 82
  • 83. B. La rythmicité respiratoire : Ces centres assurent l'alternance Inspiration- expiration. Dans un cycle respiratoire interviennent successivement : • Une phase inspiratoire (I) pendant laquelle les muscles inspiratoires, principalement le diaphragme, sont activés • Une phase expiratoire (E) : soit sans activité nerveuse : expiration passive soit contemporaine d'une commande expiratoire pour les muscles intercostaux ou abdominaux : expiration forcée 83
  • 84. Hypothèse : le centre de l’automatisme serait au niveau du centre inspiratoire • Les neurones α = neurones pacemaker : • se dépolarisant automatiquement • déchargent vers les muscles inspiratoires (en 1er le diaphragme) • En même temps vers le centre expiratoire et vers les neurones β • La stimulation des cellules β provoque l’inhibition périodique des cellules α et donc l’interruption périodique du rythme de base. 84
  • 85. Centre pneumotaxique Vers les motoneurones médullaires destinés au diaphragme Vers les motoneurones médullaires destinés aux muscles intercostaux et abdominaux α β - E Fonctionnement des centres respiratoires α = Neurone pace maker 85
  • 86. IV. Mise en jeu des mécanismes régulateurs : La régulation est double : à la fois nerveuse et humorale A. Régulation nerveuse • C’est une régulation reflexe. • Les récepteurs siègent au niveau de l’appareil respiratoire, au niveau du thorax et au niveau extra pulmonaire et extra thoracique. 86
  • 87. 1) Reflexe de l’appareil respiratoire : a) Récepteurs laryngo-trachéaux : • Ils sont situés au niveau de la muqueuse du larynx et de la trachée. • Ce sont des terminaisons nerveuses ramifiées, encapsulées ou non • Ils sont stimulés par : • Les particules inhalées • Les gaz irritants • Les sécrétions bronchiques • Les corps étrangers. • Provoquent un reflexe de déglutition et un reflexe de toux 87
  • 88. b) Récepteurs bronchiques intrapulmonaires: Les récepteurs d’irritation bronchiques • Récepteurs sensibles à l'irritation par fumées, poussières, irritants chimiques, éther, histamine et par des stimuli mécaniques (ex : embolie, grandes variations du volume pulmonaire). • Leur stimulation entraîne une: • bronchoconstriction • une sécrétion de mucus • une hyperpnée. 88
  • 89. • Tenso récepteurs sensibles à l'étirement pariétal au niveau des grosses voies aériennes • Connectés à de grosses fibres myélinisées vagales. • Stimulés à chaque inspiration, et leur fréquence de décharge augmente quand le volume courant augmente. • Leur message interrompt de façon périodique les neurones inspiratoires α du GRD, et entraine une apnée. • Ils sont à l'origine du réflexe de Hering-Breuer (chez le nouveau-né principalement, quand les poumons sont surdistendus, l'activité des muscles inspiratoires est inhibée et celle des muscles expiratoires stimulée). • Sur le plan physiologique, le reflexe est peu important, sauf pendant le sommeil lent et profond, pendant l’anesthésie et chez le nouveau né. 89 Les tenso récepteurs bronchiques
  • 90. c) Les récepteurs alvéolaires de type « J » • Localisés au niveau de l’interstitium juxta-capillaire • Stimulés par : l’œdème, l’hyperpression veineuse pulmonaire, les micro-embolies et les substances entraînant une réaction inflammatoire. • Ils provoquent une polypnée, une broncho constriction, une hypotension et une bradycardie. • Par ailleurs, il existe des corpuscules neuro-épithéliaux dont la réponse est humorale. Ces corpuscules servent à contrôler la circulation pulmonaire par la libération dans les capillaires d’amines et polypeptides. 90
  • 91. 2) Les reflexes thoraciques : • Ce sont des récepteurs proprioceptifs sont situés dans les articulations (costales), les organes tendineux de Golgi et dans les fuseaux neuromusculaires (muscles respiratoires). • Ils permettent d'adapter la contraction des muscles inspiratoires à la charge (réflexe myotatique). • L'absence d'adaptation entraîne la dyspnée 91
  • 92. Les barorécepteurs aortiques : •Quand la pression sanguine artérielle augmente, les barorécepteurs ralentissent la ventilation : il s’agit d’un effet inhibiteur. 92
  • 93. B. La régulation humorale : 1) Périphérique : chémorécepteurs aortiques et carotidiens 93
  • 94. a) Description : • Des structures spécifiques (chémorécepteurs périphériques) sont sensibles à la composition chimique du sang. • Il s’agit de petites formations très richement vascularisées. • Elles sont très différentes sur le plan histologique des chémorecepteurs centraux : formées de de cellules glomiques type 2 (chémosensibles), entourées de cellules aplaties (cellules sustentaculaires = cellules de soutient de type glial). 94
  • 95. • Ces structures en contact avec le sang sont situées au niveau de la division des artères carotides communes (glomus carotidien) et de la crosse aortique (glomus aortique). • Les influx empruntent les fibres afférentes du nerf IX et X qui véhiculent les informations vers les centres bulbaires de contrôle de la ventilation. Description : 95
  • 96. b)Actions : PaO2 : • Les chémorécepteurs sont sensibles à la PaO2 du sang qui les baigne. Détectent une diminution de la PaO2 et stimulent les centres respiratoires pour augmenter la ventilation. • C’est un mécanisme qui répond de façon hyperbolique 96
  • 97. • Si PaO2 > 80 mmHg : ventilation normale, pas d’émission d’influx sur le nerf de Hering ni sur le nerf de Cyon. • Si PaO2 entre 55 et 80 mmHg : émission de qq potentiels d’action avec une très légère augmentation de la ventilation pulmonaire. • Quand PaO2 est entre 25 et 30 mmHg : augmentation importante de la ventilation 97
  • 98. • Il s’agit donc d’une réponse peu sensible, mais très rapide = mécanisme d’urgence quand l’oxygénation est très perturbée. • Cette réponse à l’hypoxie est potentialisée quand la PaCO2 ↑et le pH ↓ 98
  • 99. PaCO2 : • Avec une pression normale : PaCO2 = 40 mmHg, il y a quand même émission d’influx. Il s’agit donc d’une activité tonique • La réponse à la PaCO2 est très sensible car une variation de 3 mmHg => variation de la ventilation, rapide et linéaire. 99
  • 100. 100
  • 101. Le pH Le pH a les mêmes caractéristiques que la PaCO2, Mais quand : • pH ↑ (alcalose): ventilation ↓ • PH ↓ (acidose): ventilation↑ La température : Quand la température augmente, la ventilation augmente et inversement. 101
  • 102. 2) Centrale • Il existe des chémorecepteurs centraux proches des centres respiratoires, sensibles surtout à la PaCO2 et au pH du sang artériel et du LCR. 102
  • 103. a) PCO2 : • Quand PCO2 augmente, la ventilation augmente et inversement. • Cette réponse est rapide (≈30 sec), très importante (2 à 3 fois plus forte qu’avec les récepteurs périphériques) et + sensible (variations de 1.5 mmHg de PCO2). • Cette réponse est linéaire, renforcée par l’hypoxie (augmente jusqu’à 3 fois) b) pH : • Agit de la même façon : pH ↑ => ventilation↓ et inversement. • Le principal stimulus est l’ion H+. 103
  • 104.  de la PCO2 art  PCO2 LEC du cerveau CO2 + H20 H+ + HC03 -  H+ du LEC du cerveau Centres respiratoires bulbaires  Ventilation  de la PCO2 art Chémorécepteurs centraux Chémorécepteurs périphériques LEC du cerveau + + - Faiblement + 104
  • 105. En résumé : • toute la réponse à l’hypoxémie est due aux récepteurs périphériques. • Les récepteurs centraux contribuent à 70 % de la réponse à l’hypercapnie, et les récepteurs périphériques à 30 %. 105
  • 106. Partie 5: LES ADAPTATIONS DU SYSTÈME RESPIRATOIRES
  • 107. I.INTRODUCTION: • Le système respiratoire n’est pas considéré comme un facteur limitant de la performance contrairement au système cardio-vasculaire. • Il est le siège d’adaptations spécifiques liées à l’entraînement 107
  • 108. A l’entrainement • Un sédentaire  sa ventilation à 120 L/min • Chez les athlètes d’endurance, elle peut atteindre 200 L/min 108
  • 109. I. Effets de l’altitude : Pr atm. Pr. atm O2 Pr. alv O2 Au niveau de la mer 760 mmHg 159 mmHg 105 mmHg A 5000 m 380 mmHg 80 mmHg 45 mmHg La PO2 art. tombe dans la région de forte pente de la courbe de dissociation Hb-O2 60 mmHg  Sensation de fatigue, nausée, perte d’appétit, accélération du cœur, troubles neurologiques … 109
  • 110. Les populations qui vivent en permanence en altitude (5000m: Andes, Himalaya) : Acclimatation : a- Production de GR, b- Production du 2,3-diphosphoglycérate  déplacement de la courbe de dissoc. vers la droite  libération d’O2 aux tissus, c- Augment. de nb de capillaires, d- Augment. de nb de mitochondries. 110
  • 111. Le bâillement est déclenché par l'ouverture large et involontaire de la bouche. Une grande quantité d'air pénètre dans les poumons, alimentant le corps en oxygène. Le bâillement est une action réflexe dont, en réalité, on connaît mal les causes. Un niveau faible d'oxygène dans le sang déclenche un bâillement, une sensation de fatigue apparaît, la bouche s'ouvre largement. C'est le réflexe de bâillement. De l'air riche en oxygène parvient dans les poumons. L'oxygène passe dans le sang et vous redonne de l'énergie. II. Le bâillement : 111
  • 112. Est causée par une irritation du nez.  La peau sensible du nez est excitée par un irritant. Il se caractérise par une inspiration profonde, la glotte se ferme retenant l'air dans les poumons causant une augmentation de la pression suivie d'une expiration brusque et bruyante. III. L’éternuement : 112
  • 113. Le hoquet résulte d'une brusque contraction du diaphragme, se produisant souvent après l'ingestion trop rapide d'aliments. Lorsque le diaphragme se contracte, l'air s'engouffre dans les poumons ; la glotte se ferme brutalement avec un claquement sec. IV. Le hoquet : 113
  • 114. La toux est la réaction à une irritation dans une des voies respiratoires. Cette irritation peut être due à des poussières ou à un excès de mucus lié à une infection. Une expulsion soudaine d'air venant des poumons dégagent les voies respiratoires. V. La toux : 114
  • 115. FIN Merci de votre attention 115