Régulation de la respiration

Dr A.AissaouiDr A.AissaouiService de physiologie et d’explorations fonctionnellesService de physiologie et d’explorations fonctionnelles

CHUConstantineCHUConstantine

Régulation de la respiration

1. Introduction

2. Système de régulation Contrôle central : Centres respiratoires, cortex, moelle épinière Capteurs :Chémorécepteurs périphériques,Chémorécepteurs centraux Effecteurs : muscles ventilatoires

3. Régulation de la ventilation au repos

4. Contrôle nerveux

5. Contrôle métabolique

6. L’appareil respiratoire soumis aux contraintes Ventilation lors de l’exercice

Ventilation et sommeil

1. Introduction2. Système de régulation Contrôle central : Centres respiratoires, cortex,

moelle épinière Capteurs :Chémorécepteurs

périphériques,Chémorécepteurs centraux Effecteurs : muscles ventilatoires3. Régulation de la ventilation au repos 4. Contrôle nerveux5. Contrôle métabolique6. L’appareil respiratoire soumis aux contraintes Ventilation lors de l’exercice Ventilation et sommeil

Introduction

Régulation de la respiration :Régulation de la respiration : Maintenir la Maintenir la PaO2, PaCO2 et PH Différentes situations physiologiquesDifférentes situations physiologiques

Même les plus extrêmes ( effort, l’altitude …) Même les plus extrêmes ( effort, l’altitude …)

Si possible dans les circonstances pathologiquesSi possible dans les circonstances pathologiques régulation dépassée : Insuffisance respiratoirerégulation dépassée : Insuffisance respiratoire Hypoxémie avec ou sans hypercapnieavec ou sans hypercapnie

Introduction

Boucle de régulation : système organisé et complexeBoucle de régulation : système organisé et complexe

Muscles respiratoires Poumon

gaz

.

VE

PaO2, PaCO2, pH

Centres respiratoires

paroi

Système passifSystème actif

Chimie du sang

1. Introduction2. Système de régulation Contrôles central : Centres respiratoires, cortex,

moelle épinière Capteurs :Chémorécepteurs

périphériques,Chémorécepteurs centraux Effecteurs : muscles ventilatoires3. Régulation de la ventilation au repos 4. Contrôle nerveux5. Contrôle métabolique6. L’appareil respiratoire soumis aux contraintes Ventilation lors de l’exercice Ventilation et sommeil

Centres respiratoires

Ventilation : nature périodique, insp-exp

Sous contrôle : neurones bulboprotubérentiels

≠ noyaux distincts

= collection mal définie de neurones

Centres respiratoires

Centres respiratoires

Trois groupes principaux :

1. Centres respiratoires bulbaires

2. Centre apneustique

3. Centre pneumotaxique

Centres respiratoires bulbaires

Formation réticulée du bulbe au dessous du plancher du 4ème ventricule GRD 1. rôle : inspiration ( rampe)2. cellules douées d’automatisme3. inhibé par le centre pneumotaxique (↑ Fr )4. Influencé : afférence IX, X GRV1. aire expiratoire2. Silencieuse : respiration calme

Centre apneustique

Localisation : protubérance ( partie < pont )

Section juste au-dessus :

Apneuse ou crampe inspiratoire

Rôle : apparament stimulation GRD ?

Centre pneumotaxique

Localisation : partie > pont

Rôle : inhibition du GRD

1. Contrôle le volume inspiratoire

2. Contrôle de la Fr

Cortex

Responsable du contrôle volontaire

Hyper ventilation : facile

↓ PaCO2 de moitié

↑ PH de 0,2

Hypo ventilation : plus difficile

PaO2, PaCO2, PH

Autres régions du cerveau

Système limbique

Hypothalamus

Modification de la ventilation : états affectifs

colère, crainte…

Chémorécepteurs périphériques

Chémorécepteurs centraux

Mécanorécepteurs

Chémorécepteurs

pO2, pCO2 et pH

Boucle de régulation

1. Introduction2. Système de régulation Contrôles central : Centres respiratoires, cortex, moelle

épinière Capteurs :Chémorécepteurs

périphériques,Chémorécepteurs centraux Effecteurs : muscles ventilatoires3. Régulation de la ventilation au repos 4. Contrôle nerveux5. Contrôle métabolique6. L’appareil respiratoire soumis aux contraintes Ventilation lors de l’exercice Ventilation et sommeil

Au repos, Ventilation minute = 6 l.mnAu repos, Ventilation minute = 6 l.mn-1-1

Ventilation mn = Vt x FrVentilation mn = Vt x Fr

Vt: Volume courant, 0,5 lVt: Volume courant, 0,5 lFr: Fréquence respiratoire, 12Fr: Fréquence respiratoire, 12

AmplitudeAmplituderespiratoirerespiratoire

Rythme Rythme respiratoirerespiratoire

Centres respiratoiresCentres respiratoiresdu bulbe rachidien et pontdu bulbe rachidien et pont

Régulation de la ventilation au reposRégulation de la ventilation au repos

1. Introduction2. Système de régulation Contrôles central : Centres respiratoires, cortex,

moelle épinière Capteurs :Chémorécepteurs

périphériques,Chémorécepteurs centraux Effecteurs : muscles ventilatoires3. Régulation de la ventilation au repos 4. Contrôle nerveux5. Contrôle métabolique6. L’appareil respiratoire soumis aux contraintes Ventilation lors de l’exercice Ventilation et sommeil

Contrôle nerveux périphérique

a – Le nerf vague :

Irritants récepteurs :

réflexes de défense en cas d’irritation réflexes de défense en cas d’irritation

Mécanorécepteurs :

réflexe réflexe d’Hering Breuer .

Récepteurs alvéolaires ( R de Paintal ) :

bronchoconstriction (histamine, kinnine…) bronchoconstriction (histamine, kinnine…)

Rôle protecteur +++Rôle protecteur +++

Contrôle nerveux périphérique

b- Contrôle spinal :b- Contrôle spinal :

Centre d’intégration des informations issues :Centre d’intégration des informations issues :

a- centres supérieurs a- centres supérieurs

b- structures de la cage thoracique, articulaires,b- structures de la cage thoracique, articulaires,

articulaires, tendineuses, musculeuses etarticulaires, tendineuses, musculeuses et

cutanées cutanées

Contrôle nerveux central

Cortex

Système limbique

Hypothalamus

1. Introduction2. Système de régulation Contrôles central : Centres respiratoires, cortex,

moelle épinière Capteurs :Chémorécepteurs

périphériques,Chémorécepteurs centraux Effecteurs : muscles ventilatoires3. Régulation de la ventilation au repos 4. Contrôle nerveux5. Contrôle métabolique6. L’appareil respiratoire soumis aux contraintes Ventilation lors de l’exercice Ventilation et sommeil

Contrôle métabolique

La La PaOPaO22, la , la PaCOPaCO22 et et PHPH influencent de manière influencent de manière

efficace la ventilationefficace la ventilation Les marges de normalité  :Les marges de normalité  :

1.1. -         -         PaOPaO22 à 96 mmhg à 96 mmhg

2.2. -         -         PaCOPaCO22 à 40 mmhg à 40 mmhg

3.3. -         -         PH = 7,38 à 7,42PH = 7,38 à 7,42

Contrôle de la ventilation par l’oxygène

Le stimulus Le stimulus hypoxémique hypoxémique stimule les stimule les chémorécepteurs chémorécepteurs périphérique : hyper ventilation par un mécanisme périphérique : hyper ventilation par un mécanisme chémoreflexe.chémoreflexe.

Il s’agit d’une réponse rapide et peu sensible :Il s’agit d’une réponse rapide et peu sensible :

PaO2 = 400 mmhg : absence d’influxPaO2 = 400 mmhg : absence d’influx

PaO2 < 100 mmhg : peu d’influxPaO2 < 100 mmhg : peu d’influx

PaO2 < 50 mmhg : maximum d’influx PaO2 < 50 mmhg : maximum d’influx C’est l’oxygène dissout et non combiné à l’hémoglobine C’est l’oxygène dissout et non combiné à l’hémoglobine

qui est responsable de cette régulation.qui est responsable de cette régulation.

Courbe de dissociation de l’oxyhémoglobine ( CDO )

Contrôle de la ventilation par le CO2 

L’hypercapnie et donc l’acidose stimule L’hypercapnie et donc l’acidose stimule 1.1. Les chémorécepteurs périphériques Les chémorécepteurs périphériques 2.2. Les chémorécepteurs centraux : tardive mais très sensibleLes chémorécepteurs centraux : tardive mais très sensible

En réalité, ce sont les ions HEn réalité, ce sont les ions H++ issu de l’association du CO2 avec l’eau qui issu de l’association du CO2 avec l’eau qui représente véritable stimulus représente véritable stimulus

  

Contrôle de la ventilation par le CO2 

Les chémorécepteurs centraux : [ H+ ] LCR Les chémorécepteurs centraux : [ H+ ] LCR

CRP : l’hypercapnie est consolidateur du CRP : l’hypercapnie est consolidateur du stimulus hypoxémique stimulus hypoxémique

  

Résumé

Cortex cérébralCortex cérébralHypothalamus Hypothalamus Facteurs chimiquesFacteurs chimiques

Centres respiratoires Centres respiratoires

Diaphragme (force et fréquence de contraction)Diaphragme (force et fréquence de contraction)

Amplitude et fréquence respiratoireAmplitude et fréquence respiratoire

Ventilation Ventilation

PpCO2artPpCO2art PpO2 artPpO2 art

PpO2artPpO2art PpCO2 artPpCO2 art

Facteurs chimiquesFacteurs chimiques

Centres respiratoires Centres respiratoires

Diaphragme (force et fréquence de contraction)Diaphragme (force et fréquence de contraction)

Amplitude et fréquence respiratoireAmplitude et fréquence respiratoire

Ventilation Ventilation

pHpH pHpH

Régulation PCO2 et PO2 artRégulation PCO2 et PO2 art , et pH, et pH

Chémorécepteurs centrauxChémorécepteurs centraux(Bulbe rachidien)(Bulbe rachidien)

Chémorécepteurs périphériquesChémorécepteurs périphériques(aorte et carotide)(aorte et carotide)

Centres respiratoiresCentres respiratoires

pHpH PpCO2PpCO2 PpO2PpO2

L’appareil respiratoire soumis aux contraintes

Poumon normal : importantes réserves ( repos )

Faire face ↑ besoins métaboliques ( exercice )

Poumon : principal lien physiologique avec

l’environnement ( 30 > peau )

Desires de l’homme (éscalade, plongée …) :

véritables agressions système respiratoire

Augmentation du rythme durant l’exercice

Ventilation multipliée jusqu’à 20 fois !

Explication semble basique :

PaO2, PaCO2, PH

Mais tel n’est pas le cas !!!

Générateur de rythmebulbe

Augmentation du rythme durant l’exercice

Stimulation des M

respiratoires

ventilation lors du sommeil

ventilation lors du sommeil

ventilation lors du sommeil

↓ stimulation supérieur bulbaire

↓ activité diaphragmatique

↓ diamètres VAS

↓ réponse ventilatoire l’ hypercapnie et l’hypoxémie

Seuil apnéique trés sensible aux CO2

ventilation lors du sommeil

Conséquences physiologiques :

↓ ventilation externe de 5-15%

↓ SaO2 de 1-2%

Nombre et durée de pauses respiratoires ne dépassant pas les limites physiologiques

Au delà : SAS