ANATOMIE ET PHYSIOLOGIE RESPIRATOIRE

PLAN

1. Anatomie– Les voies aériennes supérieures– Trachée et bronches– La cage thoracique– Poumons– Bronchioles et alvéoles– Plèvre

2. Physiologie– Protection des voies aériennes– Mécanique ventilatoire– Echanges gazeux dans les poumons– Circulation pulmonaire

Les voies aériennes supérieures

Le larynx

Vue postérieure du larynx Vue supérieure du larynx

Avant

Droite

Trachée et bronches

TrachéeCarène

Bronche souche gauche

Bronche souche droite

Cartilage thyroïde Epiglotte

Larynx

Cartilages

Pourquoi les fausses routes vont-elles le plus souvent à droite

La cage thoracique

Appendice xiphoïde

Sternum

Manubrium sternal

12 paires de côtes

Arc postérieur

Arc latéral

Arc antérieur= cartilagineux

La cage thoracique

Les poumons3 lobes à droite 2 lobes à gauche

Lobe supérieur

Lobe inférieur

Lobe supérieur

Lobe inférieur

Lobe moyen

Vascularisation pulmonaire

Ventricule droit

Tronc de l’artère pulmonaire

Artères pulmonaires droites et gauches

Artères pulmonaires segmentaires

Sang

vei

neux

4 veines pulmonaires

Oreillette gaucheSang

art

érie

l

Oxygénation

Alvéoles et bronchioles

Bronchioles : paroi musculaire lisse, pas de cartilages

Alvéoles : petits sacs recouverts de capillairesLieu de l’oxygénation du sang

Interface sang-air

Echanges gazeux entre le sang et l’air

La plèvre• Séreuse entourant les poumons et se

réfléchissant sur la paroi thoracique– Les deux feuillets de la plèvre (feuillet viscéral et

feuillet pariétal) délimitent un espace normalement virtuel : l’espace pleural

– Pneumothorax : présence d’air dans l’espace pleural– Hémothorax : sang dans la cavité pleurale– Pleurésie : épanchement inflammatoire (pus) dans

la cavité pleurale

2ème PARTIE : PHYSIOLOGIE

Protection des voies aériennes• Carrefour aéro-digestif : cf• L’air inspiré est réchauffé et humidifié par son

passage dans le nez• Les impuretés sont retenues par le mucus

tapissant les cavités nasales, le pharynx, la trachée et les bronches

• Le mucus sécrété dans la trachée et les bronches est remonté par l’ascenseur muco-ciliaire puis dégluti

La toux• Réflexe déclenché notamment par une

irritation de la muqueuse trachéale ou bronchique– Fermeture de la glotte– Augmentation de la pression intra-thoracique par

contraction de certains muscles respiratoires– Puis relâchement brutal de l’obstruction

• Permet de rejeter les corps étrangers (fausse route…)

Mécanique ventilatoire• L’air rentre et sort de la cage thoracique grâce

à la différence de pression entre la cage thoracique et la pression atmosphérique– Inspiration : P alvéoles < P atm– Expiration : P alvéoles > P atm

• La plèvre permet de transmettre les variations de volume et donc de pression au poumon

Mécanique ventilatoire• Inspiration : aplatissement du diaphragme,

soulèvement de la cage thoracique (scalènes), éventuellement muscles intercostaux (inspi forcée)

• Expiration : rétrécissement de la cage thoracique passif, éventuellement contraction des abdominaux qui poussent le diaphragme vers le haut

Mécanique ventilatoire• Volumes pulmonaires : – Mesurés au cours d’une épreuve fonctionnelle

respiratoire– Volume courant : volume d’air mobilisé au cours

d’une inspiration normale. ≈ 0,5 L– Capacité vitale : volume d’air mobilisé au cours

d’une expiration forcée qui suit une inspiration forcée. ≈ 5 L

– Volume de l’espace mort : volume d’air inspiré ne parvenant pas aux alvéoles (reste dans les voies aériennes)

Mécanique ventilatoire• Les mouvements respiratoires sont

automatiques (involontaires), sous contrôle de récepteurs– Les centres respiratoires du système nerveux

central sont sensibles au pH sanguin, à la concentration d’O2 et de CO2 dans le sang et le liquide céphalo-rachidien

– Les récepteurs vasculaires (carotide, aorte) sont sensibles à la concentration sanguine en 02

– Montée du CO2 ou diminution du pH : augmentation des mouvements respiratoires (fréquence, volume courant)

Mécanique ventilatoire• Une augmentation de la fréquence

respiratoire aboutit à une augmentation de l’espace mort– Ex : respiration douloureuse, superficielle après

une fracture de côte– Le volume d’air disponible au niveau alvéolaire

pour les échanges gazeux est diminuée

Mécanique ventilatoire• Beaucoup de pathologies neurologiques et

musculaires se compliquent d’insuffisance respiratoire ou de fausses routes– Lésions de la moelle épinière cervicale haute– Lésions du tronc cérébral– Myopathies– Myasthénie…

Echanges gazeux• Les poumons permettent d’oxygéner le sang

veineux et d’en retirer le CO2, grâce à des échanges gazeux entre le sang et l’air contenu dans les alvéoles pulmonaires

• Les échanges se font par diffusion des gaz au travers de la membrane alvéolo-capillaire– La différence de pression d’un gaz entre le sang et

l’air alvéolaire conditionne la vitesse de diffusion

Echanges gazeux : l’O2

• L’oxygène se fixe sur l’hémoglobine des globules rouges, via le fer qu’elle contient– La saturation en oxygène (SpO2), mesurable au

doigt, est le pourcentage d’hémoglobine liée à de l’oxygène• N > 95 %

– La PaO2, mesurée sur les gaz du sang, est la quantité de gaz dissoute dans le plasma. C’est un reflet direct de la quantité totale d’O2 dans le sang• N : 80 à 110 mmHg

Echanges gazeux : l’O2

• La quantité d’O2 se fixant sur l’Hb dépend de :– La Fraction inspirée d’O2 (FiO2) : 21% en air

ambiant– La qualité de la membrane alvéolo-capillaire– La pression dans les alvéoles

• Donc si la SpO2 baisse : le plus simple est d’augmenter la FiO2 !

Echanges gazeux : le CO2

• Le gaz carbonique (CO2) est dissout dans le plasma, combiné à d’autres molécules, ou fixé à l’hémoglobine– Le pH sanguin, mesuré sur les gaz du sang, baisse

si le CO2 augmente. En cas d’augmentation chronique du CO2, le pH revient à la normale. N = 7,40

– La PaCO2 (N = 40 mmHg) et les bicarbonates (N=20 mmol/L), mesurés sur les gaz du sang, sont les reflets de la quantité totale de CO2

Echanges gazeux : le CO2

• Le CO2 diffuse très facilement au travers de la membrane alvéolo-capillaire– La concentration de CO2 dans l’air ambiant est par

ailleurs très faible

Echanges gazeux• Pourquoi ne faut-il pas administrer trop

d’oxygène à un patient atteint d’insuffisance respiratoire chronique ?– En gros : chez ces patients, la saturation en

oxygène est habituellement basse (90-94%) et la PaCO2 élevée (>45 mmHg). Les récepteurs cérébraux y sont habitués

– En cas d’augmentation de la SpO2, les centres respiratoires vont demander aux muscles respiratoires de moins respirer, ce qui va faire monter la PaCO2 risque de coma

Circulation pulmonaire• Le poumon est le seul organe à recevoir

l’intégralité du débit cardiaque– Petite circulation : ventricule droit artères

pulmonaires capillaires pulmonaires veines pulmonaires oreillette gauche

• La perfusion et la ventilation doivent être adaptées pour optimiser les échanges– Zones bien perfusées mais mal ventilées :

diminution de la ventilation, bronches bouchées par du pus…

– Zones bien ventilées mais mal perfusées : embolie pulmonaire

Importance de l’adéquation ventilation/perfusion : l’embolie pulmonaire

• Un caillot de sang se forme dans une veine des membres inférieurs puis se détache

• Il progresse jusqu’au cœur, puis vas se bloquer dans une branche de l’artère pulmonaire– Donc la zone reste ventilée mais n’est plus

perfusée

• Cela entraîne une diminution de la PaO2 et de la SpO2 qui n’est que mal corrigée par l’oxygène