APPAREIL RESPIRATOIRE – Notion de compliance et de résistance

30/09/2013LINCK Tatiana L3Appareil respiratoirePr Delliaux Stéphane10 pages

Notion de compliance et de résistance.

Mécanique ventilatoire : Définitions.

- Compliance = capacité à se laisser distendre.- Résistance = capacité à s'opposer à un mouvement.

I Elasticité pulmonaire et thoracique.

A- Définitions.

En médecine, la compliance est la capacité à se laisser distendre (synonyme : distensibilité). C'est l'aptitude d'une cavité organique à changer de volume sous l'influence d'une variation de pression

C= dV/dP

/!\ Faux ami en anglais, « compliance » signifie « observance »

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Plan :

I – Élasticité pulmonaire et thoraciqueA- Définitions.B- Elasticité pulmonaire.C- Elasticité de la paroi thoracique.

II – Résistance des voies aériennes et tissulaireA- Définitions :B- Principes d'écoulements des gaz dans un tube :C- Mesure de la résistance R des voies aériennes.D- Site principal de la résistance des voies aériennes.E- Déterminants de la résistance des voies aériennesF- Résistance Tissulaire.

III – Etude du Travail ventilatoire et tissulaire.A- Définition.

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B- Elasticité pulmonaire.

1) Courbe pression-volume :

schéma : On prend un poumon qu'on place dans un bocal fermé, relié à un système pour faire varier la pression (pompe) et à un système de mesure du volume pulmonaire (spiromètre).

En mesurant ces deux paramètres, on obtient une courbe pression-volume.

Il existe une relation non linéaire, différente suivant que l'on se trouve en phase d'expansion ou de réfraction pulmonaire. En déflation (courbe du haut) le volume est supérieur à celui du volume d'inflation (courbe du bas)C'est le phénomène d'hystérèsis pulmonaire.

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2) Compliance pulmonaire :

● Définition.

C= dV/dP = Pente de la courbe presssion-volume.C= 200mL/cmH2O en moyenne dans des conditions normales.

La droite représente la compliance moyenne au cours d'un cycle respiratoire (inflation-deflation).En phase d'inflation, de -5 à -15 cmH2O (pression normale de la plèvre), la compliance est très importante.La distensibilité pulmonaire est maximale à l'inspiration, ce qui facilite le travail respiratoire et diminue la quantité d'énergie nécessaire à ce phénomène.

●Physiopathologie :

Une diminution de la compliance peut être causée par :– Hyperdébit veineux pulmonaire– Œdème pulmonaire : le liquide dans les alvéoles ou l'interstitium rend le poumon plus lourd donc

moins compliant.– Atélectasie : moins d'air dans les alvéoles, plus de « matériel organique » donc moins de compliance– Fibrose : le tissu élastique est remplacé par du collagène.

Une augmentation de la compliance peut être causée par :– L'age– L'emphysème

Dans ces deux dernier cas, la destruction du parenchyme pulmonaire et son non remplacement tend à augmenter la compliance. Cependant, ceci n'améliore pas la « performance respiratoire » !!

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●Elasticité pulmonaire :

L'inverse de la compliance est l'élastance (= grandeur physique qui quantifie l'élasticité).Elasticité est la déformabilité réversible lorsque la force cesse.

1 Compliance = Elastance

Déterminants de l'élasticité pulmonaire :

• Principal : La nature élastique du tissu pulmonaire grâce à l'élastine, au collagène, et à leur agencement

• Secondaire : La tension superficielle, force existant au niveau de toute interface entre 2 milieux différents (+++ si la phase est différente). Elle tend à minimiser la surface d'interface, permettant d'atteindre un niveau d'énergie moindre.

Rappel :

3) Tension superficielle

●Elasticité pulmonaire.

L'alvéole est une interface air/tissu. Une tension superficielle se développe donc à cette interface. Elle est mise en évidence par l'expérience de Von Neergaard.

Il a pris 2 poumons de chat, le premier rempli avec de l'air (interface air-tissu) , le second avec du sérum salé (pas d'interface air-tissu) et a étudié leur courbe pression/volume.

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On remarque que la courbe P/V du poumon rempli avec du sérum salé a une pente et donc une compliance beaucoup plus importante et une hysteresis beaucoup moins marqué (moins de différence entre inflation et deflation).

On observe une meilleure compliance en l'absence d'interface et donc de tension superficielle (poumon gonflé à l'eau salée) : La tension superficielle s'oppose à la compliance, mais cette TS peut être limitée par le surfactant pulmonaire.

●Surfactant :

C'est une substance présente dans le sac alvéolaire, sécrétée par les pneumocytes II, de composition majoritairement lipidique (90%). Elle est constitué de DipalmitoylPhosphatidylCholine saturée (nom pas à retenir à priori vu que le prof à même pas cherché à le lire. On dira que c'est pour briller en société...). C'est un agent tensio-actif puissant qui fait baisser la tension superficielle, diminuant ainsi la tendance des alvéoles à se fermer.

Les avantages du maintien d'une faible tension superficielle sont :– une augmentation de la compliance– une diminution du travail nécessaire à l'expansion– une stabilisation de l'alvéole « ouverte », ce qui permet d’éviter le collapsus.– un maintien des alvéoles au sec (par diminution de la pression hydrostatique dans les vaisseaux de

l'interstitium, donc diminution du transsudat)

Physiopathologie : le manque de surfactant entraine :– une diminution de la compliance– une augmentation du travail nécessaire à l'expansion– une atéléctasie– un oedème pulmonaire par transsudation.

C'est le cas typique du Syndrôme de Détresse respiratoire Aiguë du nouveau né prématuré du au déficit en surfactant pulmonaire.

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C- Elasticité de la paroi thoracique.

1) La cage thoracique est élastique : démonstration.

En temps normal, la pression de l'espace pleural est négative, alors que celle des alvéoles est égale a la pression extérieure. Si on effectue une perforation, de l'air entre dans l'espace pleural, qui se retrouve lui aussi à pression extérieure, le poumon se collabe (= se rétracte jusqu'à une position de repos) et le thorax se distend légèrement.

On peut en déduire que le volume physiologique de la cage thoracique est moindre que le volume spontané. C'est donc l'élasticité de la paroi thoracique qui l'a fait s'étendre spontanément.

2) La courbe pression-volume de la paroi thoracique. (pas à retenir ; le prof est passé très vite)

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II Résistance des voies aériennes et résistance tissulaire.

A- Définitions :

La mécanique ventilatoire relève de la mécanique newtonienne, de la mécanique des milieux continus, de la mécanique des fluides et de la dynamique des fluides.

Résistance des voies aériennes = force qui s'oppose à l'écoulement de l'air dans l'arbre trachéo-bronchique

B- Principes d'écoulements des gaz dans un tube :

Si un gaz s’écoule dans un tube, il existe une différence de pression aux deux extrémités du tube. Cette différence de pression dépend du débit et du comportement du flux.

On distingue flux laminaires, transitionnels et turbulents.

Dans l’arbre trachéo-bronchique:-trachée: turbulent-bronches: transitionnel-bronchioles terminales: laminaire

Schéma de rappel :

● Flux laminaires :

Il y a une faible résistance avec les parois du tube, donc une grande vitesse de déplacement.Caractéristiques pression-débit décrites par Poiseuille (pas à retenir!!!)

V = débit volumique ; ΔP = différence de pression ; r = rayon η = viscosité ; l = longueur ;K= coefficient de proportionnalité = résistance

V = R.ΔP

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Pour les flux laminaires, le débit est donc proportionnel à la différence de pression, avec comme coefficient de proportionnalité la résistance.

● Flux Turbulents :

Le flux est chaotique, sans organisation particulière, la vitesse moyenne de déplacement est faible.

ΔP=KV²

C- Mesure de la résistance R des voies aériennes.

R = (P1-P2)/V

P1 = Pression alvéolaire, mesuré par pléthysmographieP2 = Pression buccale mesurée par manométrieV = débit ventilatoire mesuré par débitmètre

Il est donc possible de mesurer la résistance des voies aériennes en laboratoire.

D- Site principal de la résistance des voies aériennes.

Du hile à la périphérie: les bronches sont de plus en plus nombreuses et petites.Or, les mesures indiquent que l’essentiel de la résistance (˃80%) des voies aériennes est supporté par les bronches de la 1ère à la 7ème génération.Ce paradoxe est dû au nombre prodigieux de bronchioles, et à la nature de plus en plus laminaire des flux dans les bronches les plus petites.

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E- Déterminant de la résistance des voies aériennes.

1) Volume Pulmonaire :

Comme les vaisseaux extra alvéolaires, les bronches sont soutenues par traction radiale et leur calibre augmente quand le poumon se dilate.A très bas volume pulmonaire, les petites voies aériennes peuvent alors se fermer complètement : notion de volume de fermeture. C'est une limitation physiologique à l'expiration. Plus le volume pulmonaire augmente, plus la résistance baisse.

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2) Le tonus du muscle lisse bronchique.

Lors de la contraction de ce muscle, le rayon r de la bronche diminue, la résistance R augmente, et inversement lors de sa dilatation.

La résistance varie donc en fonction du tonus du muscle lisse bronchique, qui elle même varie en fonction des systèmes sympathiques et para-sympathique.

3) Viscosité et densité du gaz.

Ex. la plongée profondeHyperbarie : ↑densitéMélange avec l’hélium : ↓viscosité

F- Résistance tissulaire.

Lorsque le poumon et la paroi thoracique sont mobilisés, une certaine force ou pression est nécessaire pour vaincre la viscosité des tissus (résistance tissulaire) qui glissent les uns sur les autres.Elle ne représente que 20% de la résistance totale.

Rtot = Raw + Rtis

III Etude du travail ventilatoire et tissulaire.

A- Definition.

Le travail d'une force est l'énergie fournie par cette force lorsque son point d'application se déplace.Le déplacement du poumon et de la paroi thoracique nécessaire à la ventilation est la résultante du travail développé par les muscles respiratoiresCe travail ventilatoire peut se mesurer comme le produit pression x volume.

W = P.V (en Joules)

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