Cours : Appareil respiratoire (UE5.11)

Définition de la respiration

La respiration permet la vie et est basée sur l’échange et la présence d’oxygène, il est le combustible de tout métabolisme d'organismes vivants, ils doivent donc le capter dans le milieu ambiant.

RESPIRATIONProcessus physiologique qui permet de fournir l’oxygène nécessaire à tous les tissus d’un organisme qui vont le consommer : moteur du métabolisme. C’est un échange gazeux permettant de capter l’oxygène (O2) du milieu ambiant et de rejeter de l’anhydride carbonique (CO2). Ce phénomène peut se dérouler dans l’air ou dans l’eau. Phénomène passif consécutif aux différences en pression partielle de ces deux gaz entre l’organisme vivant et le milieu ambiant. Elle définit la vie.

O2/CO2Milieu ambiant : eau ou (et) airL’oxygène et le dioxyde de carbone sont contenus dans l’eau ou l’air et parfois dans les deux. Selon le degré de complexité des êtres vivants, il peut y avoir plusieurs formes d’ap-pareil spécialisé pouvant être dédiés ou non dédiés (ex : peau). L’Amibe est un animal uni-cellulaire dans l’eau qui n’a pas d’appareil dédié : le transfert des gaz se fait par la mem-brane. L’être humain a un appareil spécialisé : le poumon.

Degré d’organisation : appareil spécialisé Cutané, bucco pharyngé, gastro-intestinale, branchie, vessie natatoire,

poumons (homme) Pressions partielles :

O2 moins disponible dans l’eau que dans l’air Élimination de CO2 plus facile dans l’eau, CO2 plus facilement échangé

LE MILIEU AMBIANT L’eau :

O2 moins disponible CO2 plus facilement échangé

L’air : O2 plus disponible (sauf en altitude) CO2 plus difficilement éliminé

FONCTIONS ASSOCIEES A LA RESPIRATIONTotalement :

Respiration/Circulation sanguine : appareil cardio-respiratoire, le cœur (pompe) permet d’amener l’O2 aux tissus et de rejeter le Co2 issu de leur métabolisme. L’oxygène capté doit être redistribué dans tout l’organisme, faire circuler le sang alimenté en O2.

Odorat : les particules stimulant les chémorécepteurs du nerf olfactif (I) sont apportées par au niveau des fosses nasales par l’air qu’on respire, (les poissons ont un meilleur odorat, les particules olfactives sont aussi amenées dans l’eau)

Phonation : associé à la respiration, sans respiration on ne parle pas, on module les sons par l’ouverture du larynx, de la glotte, et associée aux mouvements respiratoires

Partiellement associé à la respiration : nutrition (partage de la partie initiale des voies respiratoires et digestives) → Permet de comprendre quelques éléments de l’anatomie

Appareil respiratoire humain en milieu aérien

Conduits aériens, ils sont répartis en deux parties   : Voies aériennes supérieures

Elles sont comprises dans l’extrémité céphalique (face et cou), et elles ne sont pas dédiées mais partagées avec l’appareil digestif et un autre appareil facial : fosses nasales, pharynx, nez

Trachée et bronches Elles sont dédiées à l’appareil respiratoire, ce sont les voies respiratoires intra-cervicales et thoraciques.

Soufflet  : cage thoraciqueSystème qui permet de faire circuler l’air dans les conduits aériens grâce à un mouvement de la cage thoracique, entrée de l’air inspiré et sortie de l’air expiré.

Échangeur gazeux  : poumons Dans la cage thoracique, de part et d’autre du cœur, partie la plus distale et la plus périphérique

Vaisseaux sanguins  : artères et veines pulmonaires

Pompe  : le cœur, assurant la circulation

La respiration humaine

Le cœur est à l’intersection entre les 2 circulations : Petite circulation : respiration, elle permet l’oxygénation du sang et

le rejet du CO2Le sang veineux va du cœur au poumon par l’artère pulmonaire (VD), où au niveau des poumons, le sang veineux riche en CO2 sera épuré et le sang sera enrichi en O2 pour revenir au cœur par l’AG puis le VG : ne sert qu’à la respiration, n’apporte pas d’O2 aux autres organes.

Grande circulation : métabolismeElle distribue le sang artériel à tous les tissus de l’organisme (cerveau, foie, reins, muscles…), le sang oxygéné quitte le cœur par l’aorte (au niveau du VG) et les artères qui vont être des collatérales de l’aorte et va se distribuer en périphérie à tous les organes. Ces organes consomment l’O2 et rejettent du CO2 dans le sang veineux qui revient au cœur par l’AD : assure l’oxygénation des tissus de tout l’organisme.Puis le sang revient au cœur et est dirigé vers la petite circulation

Sang bleu : pauvre en O2 et riche en gaz carboniqueSang rouge : riche en O2 (sang oxygéné) et pauvre en gaz carbonique

Tous les conduits partant du cœur sont des artères et qui y reviennent sont des artères. Il part du cœur gauche, passe au niveau des poumons où il est oxygéné, arrive au niveau du cœur droit et est redistribué dans les artères pour alimenter les différents tissus.

Respiration fœtaleLe fœtus ne connaîtra le milieu aérien qu'à la naissance, ainsi ses poumons sont inertes jusqu’à sa naissance. L’intermédiaire entre la mère et le fœtus se fait par le cordon ombilical. La respiration et l’oxygénation du sang du fœtus se fait par le placenta. La petite circulation ne fonctionne pas et le sang du fœtus va être amené par les artères jusqu’au placenta et il va s’enrichir en oxygène grâce aux échanges fait avec le sang de la mère. Le sang oxygéné va revenir par la veine ombilicale. La concentration en O2 du sang qui revient au fœtus est inférieure à celle de la mère dans ses artères : le fœtus est très sensible à une insuffisance en O2 dans le sang artériel de sa mère. Cette respiration est fragile, toute baisse d’oxygénation dans sang maternel va fragiliser en premier le fœtus.Avant, on observe certains mouvements respiratoires dès la 14eme semaine et des échanges avec le liquide amniotique puis des mouvements diaphragmatiques et des hoquets lorsque le diaphragme est complètement formé.

Voies aériennes supérieures

L’entrée de l’air se fait par les narines.Le nez conditionne l’air en température, en humidité (humidifié, réchauffé). Puis l’air arrive au niveau du pharynx.Le pharynx rigidifie les voies aériennes à l’inspiration. Dans la partie inférieure du pharynx, il se dirige en avant dans les voies dédiées : le larynx.Le larynx est une zone de rétrécissement qui signe le départ des voies aériennes dédiées et on y trouve aussi une valvule, cartilage qui empêche les aliments de faire fausse route et freine la sortie de l’air à l’expiration.

Au niveau de l’extrémité céphalique, il y a un bloc antérieur au niveau de la face : cavité nasale qui surplombe la cavité orale.

Bloc postérieur, constitué par une colonne → PharynxC’est le conduit situé en avant du rachis et en arrière des cavités orale/nasale, permet circulation de l’air des cavités nasales vers les voies aériennes dédiées (partie supérieure du cou). Il est divisé en plusieurs parties, en trois niveaux :

Nasopharynx : en arrière de la cavité nasaleIl s’ouvre dans les cavités nasales par les choanes

Oropharynx : en arrière de la cavité oraleCommunication entre voie orale et oropharynx par un clapet : voile du palais et l’aluette

Laryngopharynx : en arrière du larynxEpiglotte : petit clapet, feuille cartilagineuse entre le laryngo-pharynx et le larynx qui ouvre/ferme les voies aériennes quand le bol alimentaire passe.Le larynx est poursuivi en AR par la trachée.

L’air pénètre par le nasopharynx, descend par l’oropharynx pour aller ensuite vers le larynx et la trachée.Donc c’est le circuit normal de l’air. Ce système va être en compétition avec un autre système, une autre voie de circulation, emprunté par la cavité orale → circuit de respiration accessoire

Entre cavité orale et oropharynx il y a un petit clapet (voile du palais) → va venir fermer la cavité orale normalement quand on respire par le nez. Quand on va s'alimenter et que le bol alimentaire va passer de la cavité orale vers l'œsophage, ce petit clapet va s’ouvrir, et en même temps va remonter pour empêcher le bol alimentaire de remonter vers le pharynx.Les systèmes de clapet (épiglotte + voile du palais) permettent de sécuriser la respiration et la déglutition. Mais il y a des défaillances : Verre d’eau → fou rire → parfois fausse boucle peuvent se produire. Anomalie de fonctionnement du système par une pression anormale qui s’est créée.

On a l’œsophage en arrière du larynx et de la trachée.

Le Larynx, appareil de la phonation

Première partie des voies aériennes dédiées, elle ne sert quasiment qu'à la respiration et à la phonation → modulateur de l’entrée de l’air dans les voies respiratoires. Il est au-dessus de la trachée. Il est constitué de cartilage.

Os hyoïde à la forme d’un fer à cheval, qui est ouvert en arrière entre le plancher buccal et le cou, et possède en arrière des petites excroissances (petites et grandes cornes).

En dessous, on retrouve le cartilage avec une forme de livre ouvert en arrière → cartilage thyroïde, a en arrière deux petits prolongements. Arête antérieure palpable (aspérité) → pomme d'Adam

Entre l'os hyoïde et le cartilage thyroïde, on retrouve un autre cartilage : l’épiglotte, en forme de feuille, qui s’insère sur le bord postérieur de l’arête du cartilage thyroïde, c'est un cartilage mobile qui va pouvoir s’élever ou s’abaisser pour ouvrir ou fermer le larynx. Lorsqu’elle s'abaisse elle va obturer les voies aériennes supérieures quand bol alimentaire va passer dans œsophage.

En dessous, cartilage cricoïde, forme anneau, dont partie postérieure est plus volumineuse. Au-dessous, trachée, constitué d’une succession d’anneau de cartilage réuni par une membrane élastique.

Articulations avec le cartilage cricoïde de chaque côté de sa surélévation postérieure : cartilages aryténoïdes = 2 cartilages triangulaires qui vont permettre l’insertion aux muscles vocales, aux muscles qui vont permettre de mobiliser les cordes vocales.

Coupe frontale du larynx au niveau des cartilages thyroïdes, on voit des cartilages qui sont sectionnés (ovales très fins présents sur chaque côté du schéma), on regarde la muqueuse du larynx par l’arrière → soulèvement antérieur de la muqueuse du larynx, c’est l’épiglotte. Et quand on regarde le conduit du larynx, il présente deux resserrements :

Un situé au-dessus des cordes vocales : replis vestibulaire puis dilatation en dessous du pli : ventricule du larynx

Glotte/pli vocal : partie du larynx qui est de calibre variable (modulé par les muscles intrinsèques du larynx) entre les cordes vocales

Les cordes vocales sont ouvertes quand on inspire et quand on tousse, elles sont fermées.

L’échangeur : les poumons

L’air arrive par l’intermédiaire de la trachée, des bronches et des divisions bronchiques aux poumons, échangeur pour faire l’hématose : O2 absorbé et CO2 rejeté. Il y a deux poumons dans la cage thoracique avec un poumon droit et un poumon gauche. L’air inspiré est amené aux poumons par les bronches. Les poumons sont deux demi-cônes sur un axe sagittal, asymé-triques :

Droit : 3 lobes (supérieur, moyen et inférieur) et 2 scissures (= replis qu’on voit à la surface des poumons)

Gauche : 2 lobes (supérieur et inférieur) et 1 scissure Chaque lobe : 1 bronche, 1 artère et 2 veines

TRACHEE ET BRONCHESTrachée fait suite au larynx Anneaux cartilagineux séparés par une membrane élastique qui ferme le conduit (comparables à un flexible de douche : adaptés au mouvement, rigide et souple)Naissance dans la partie basse du cou (C7), et se termine à la partie moyenne du thorax (T6) en se divisant en 2 bronches.

Longueur : 12 cm Diamètre : < 2 cm

Entre les poumons : médiastin → partie du thorax situé au centre du thorax entre les poumons

La trachée est oblique en bas et en arrière pour se diviser en regarde de l'angle sternal : 2 bronches principales qui vont elles-mêmes se diviser en bronches lobaires (3 à droite et 2 à gauche).

Purification de l’air inspiré Amener l’air inspiré au niveau de l’échangeur

POUMONSPoumon G plus petit en volume que D

Face latérale/costale : convexe et s'applique sur l’intérieur des côtes

Face médiale ou médiastinale : presque plate, se prolonge vers le bas par une base diaphragmatique concave qui regarde en dedans et porte le hile pulmonaire : où pénètre la bronche et les vaisseaux de la petite circulation : l'artère et les veines pulmonaires.

Bord dorsal (le plus grand) : remonte jusqu’à l’apex

Bord ventral (un peu plus petit) : échancrure sur son tiers supérieur due aux passages de veines et d’artères

(sous-clavières). Bord inférieur (encore plus court dirigé en bas et en arrière) : oblique Apex qui dépasse de la première côte

Unité fonctionnelle du poumon c'est le lobule pulmonaire qui est composé par la division ultime des bronches en bronchioles terminales puis en alvéole.Pour les vaisseaux où les artères vont se diviser jusqu’à faire des capillaires au niveau des alvéoles pulmonaires et c’est à ce niveau que ce font les échanges entre la membrane des capillaires et des alvéoles. Les alvéoles pulmonaires sont la partie la plus fine des poumons constituées d’une membrane uniquement à l’extérieur de laquelle on trouve un réseau ca-pillaire artériel.

Les vaisseaux riches en CO2 vont s’entourer au niveau de la paroi alvéolaire puis vont s’en-richir en O2 qui vient de l’air et rejeter le CO2 qui vient des vaisseaux.C’est à ce niveau, membrane alvéole-capillaire que se fait l’hématose, sous un phénomène passif en fonction des pressions partielles de ces gaz à ce niveau.

Les plèvres

Séreuse du poumon : enveloppe qui permet le glissement des poumons dans la cage thoracique par sécrétion d’un liquide visqueux

2 feuillets : pariétal et viscéral → tapisse la face profonde de la cage thoracique (p. pariétale) et recouvre les poumons (p. viscérale). Les deux feuillets se rejoignent au niveau du hile, ils sont apposés l’un à l’autre. Cavité pleurale → entre les deux feuillets, virtuelle, c’est elle qui donne le plan de glissement (pression inférieure à la pression atmosphérique), les cavités pleurales D et G ne communiquent pasAsymétrie et indépendance des plèvres droite et gauche

Le soufflet : la cage thoracique

Élasticité : va pouvoir être distendue et va pouvoir revenir à sa position initiale après avoir été distendue.

Mouvements respiratoires Sternum avant Cotes Cartilages costaux entre les deux

Mouvements d’accompagnement (rachis)

Le moteur → le diaphragme   : Cloison musculo-aponévrotique

Muscle digastrique Tendons

Sépare la cavité thoracique de la cavité abdominale Moteur de la respiration Innervé par le nerf phrénique (provient de C4)

Muscle de l’inspiration   : Normale

Diaphragme Forcée → muscles accessoires :

Intercostaux externes Petits dentelés postéro-supérieurs Muscles scalènes Muscle sterno-cléido-mastoïdien (SCM)

Muscle de l’expiration   : Normale : passive → élasticité de la cage thoracique Forcée (uniquement)

Intercostaux internes Petits dentelés postéro-inférieurs Muscles larges de l’abdomen (effort de toux : fermeture de la glotte +

contractions des abdos, augmentation de la pression dans les voies respiratoires)

Inspiration   : Abaissement du diaphragme Élévation des côtes Projection du sternum en avant Élargissement du thorax dans ses 3 diamètres

Expirations   :

Cage en position de repos Remonté du diaphragme

Conclusion   : Inspiration : active (diaphragme) → la fonction du diaphragme peut être altéré par

des atteintes du nerf phrénique Expiration : passive (élasticité) → pas de mise en jeu de muscle