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Physiologie Respiratoire
Cours: physiologie d’organe - Mécanique ventilatoire, volumes pulmonaires
- Ventilation alvéolaire, transfert alvéolo-capillaire
- Circulation pulmonaire, rapports ventilation-perfusion
- Bronchomotricité, contrôle de la ventilation
Application: exploration fonctionnelle respiratoire - EFR pratique et adaptations ventilatoires à l’exercice
Volume sanguin ~5 litres Petite circulation ~500 ml Capillaires pulmonaires ~100 ml
Circulation pulmonaire
VD : Artère pulmonaire : 2 branches : divisions suivant l'architecture bronchique, jusqu'aux bronchioles respiratoires et aux alvéoles où réseau capillaire dense, retour par les veines pulmonaires jusqu'à OG
Débit VD = débit VG : 5 L/min au repos volume des capillaires pulmonaires : 100 ml
Circulation systémique Parois artériolaires épaisses, avec du muscle lisse
Circulation pulmonaire Parois artériolaires fines, avec peu de muscle lisse
Pressions (mmHg) dans les circulations
Circulation pulmonaire : haut débit, faible pression et faible résistance à l’écoulement
Circulation pulmonaire Débit = ΔP R
VD VG
0
25
130 P Aorte P VG
P AP P VD
Les pressions dans le VD et l’Art. Pulmonaire sont 6 à 8 fois plus faibles que dans le VG et l’Aorte RVP = RVS / 6 à 8
Aorte AP Psyst 120 24 mmHg Pdiast 70 8 mmHg
Bien que la pression soit moins élevée au cours de la contraction, le VD éjecte le même volume que le VG.
Les pressions de la circulation pulmonaire
Temps (s)
Débit sanguin pulmonaire et pression artérielle pulmonaire
La résistance vasculaire pulmonaire diminue quand le débit cardiaque augmente
Distension Recrutement
Mécanismes de réduction de la résistance
Mécanismes adaptatifs à l’exercice lors de ì du DC
Variations du débit sanguin pulmonaire
- Artérioles pulmonaires peu soumises à régulation du SNA
- Calibre des petits vaisseaux dépend de PO2 et PCO2
et réponse locale :
• Vasoconstriction hypoxique
• Vasoconstriction quand hypercapnie
- Déviation du sang vers les zones les mieux oxygénées
- Différent des autres circulations où vasodilatation hypoxique
Vasomotricité des Artérioles Pulmonaires
Substances Circulantes Acétylcholine
Prostaglandine E Bradykinine
Substances Circulantes Catécholamines Prostaglandine F Angiotensine II
Histamine
î PAO2 î pH ì PAPO2
Facteurs modifiant les résistances vasculaires pulmonaires
VR CRF CPT
Volumes pulmonaires
Variations de la RVP en fonction des volumes pulmonaires
Zones de West
Les différences de pression hydrostatique dans les
vaisseaux sanguins entraînent une distribution inégale du
débit sanguin
Alvéole
PCP
Veinule
Capillaire
PHyd = 10 mmHg
Artériole
Π = 25 mmHg PHyd = 14 mmHg Π = 25 mmHg
PHyd = 8 mmHg
Qf = k[(PCP - PA) - ΠCP]
= k[(10 - 0) - 25] = - 15
Interstitium Π = 19 mmHg
PHyd = -3 mmHg
Lymphe
Qf = k[(PCP - PI) - (ΠCP - ΠΙ)]
= k[10 - (-3) - (25 - 19)] = 7
Échanges liquidiens intra pulmonaires
Capillaire
Interstitium
Alvéole
Alvéole
Circulation Lymphatique
Oedème Interstitiel
Œdème Alvéolaire
Œdèmes Pulmonaires
Etiologies des œdèmes: ì Pcap: hydrostatique î Π: lésionnel
Physiologie Respiratoire
Cours: physiologie d’organe - Mécanique ventilatoire, volumes pulmonaires
- Ventilation alvéolaire, transfert alvéolo-capillaire
- Circulation pulmonaire, rapports ventilation-perfusion
- Bronchomotricité, contrôle de la ventilation
Application: exploration fonctionnelle respiratoire - EFR pratique et adaptations ventilatoires à l’exercice
Physiologie Respiratoire
Echanges gazeux
- ventilation / ventilation alvéolaire hypoxémie par hypoventilation alvéolaire
- transfert alvéolo-capillaire hypoxémie par trouble de diffusion
- transport des gaz: O2 et CO2
- rapports ventilation / perfusion hypoxémie par hétérogénéité des rapports VA/Q hypoxémie liée à un shunt
Rappels
La cause la plus fréquente des hypoxémies
Hétérogénéité des rapports ventilation perfusion
= circulation = ventilation (n=12) (n=12)
n=12
= circulation = ventilation (n=12) (n=12)
n=8
FIO
2
alvéole
capillaire CVO2
PcapO2
fonction de
VA/Q (territoire)
Dans un territoire alvéolaire
VA (territoire)
Q (territoire)
Effet des modifications des rapports ventilation-perfusion sur la PO2 et la PCO2 dans une unité alvéolaire
SHUNT ESPACE MORT
Effet de l'inégalité des rapports ventilation-perfusion sur les échanges gazeux globaux (hématose)
Pression O2 : mmHg 60 100 140
Pression CO2 72 40 8
Effet shunt Effet espace mort
P O2 (mmHg)
0
5
10
15
0 20 40 60 80 100 120 140
contenu O2 (ml/100ml)
VA/Q normal
VA/Q haut VA/Q
bas
Hémoglobine : le transporteur non linéaire d’O2
Effet de l'inégalité des rapports ventilation-perfusion sur les échanges gazeux globaux
Pression O2 : mmHg 60 100 140
Pression CO2 72 40 8
Effet shunt Effet espace mort
0
5
10
15
20
0 20 40 60 80 100 120 140
PO2 (mmHg)
Conc
entr
ation
(ml/10
0 ml)
140 60
40
75 mmHg O2
0
44
46
48
52
0 30 33 36 39 42 45
PCO2 (mmHg)
Conc
entr
ation
(ml/10
0 ml)
50
42
37
43 45
40 mmHg C O 2
Normo (ou hypo) capnie
Hypoxémie
Echanges gazeux régionaux dans le poumon
• La ventilation augmente lentement du sommet à la base du poumon • Le débit sanguin croît plus rapidement
Les rapports ventilation-perfusion sont plus élevés au sommet du poumon, et plus bas à la base
Les différences de pression hydrostatique dans les vaisseaux sanguins entraînent une distribution inégale du débit sanguin (classique…)
Distribution du débit sanguin dans le poumon humain
Valeurs des pressions partielles de l'O2 de l'air jusqu'aux tissus Poumon normal
. .
Différence (A-a)O2
TQ! TQ!
SQ!
)Q-Q( ST !!
SHUNT (court circuit)
Territoire perfusé, non ventilé
Diagnostic: épreuve d'hyperoxie
Effet majeur du territoire shunté non corrigé par hyperoxie
Hyperoxie (FIO2 100%): PAO2 ~ 660 mmHg Shunt physiologique ≤ 2% : limite inférieure normale PaO2 = 500 mmHg
Valeurs des pressions partielles de l'O2 de l'air jusqu'aux tissus Poumon sain
. .
Physiologie: poumon sain, différence (A-a)O2
alvéole alvéole
PIO2 = (Patm – PH2O) x FIO2 = (760 – 47) x 0.21 ~150 mmHg
PAO2 = Pression alvéolaire en O2
PcapO2 = Pression capillaire pulmonaire
PcapO2 = PAO2 si diffusion normale Mélange des sangs capillaires: hétérogénéité VA/Q Différence sang veineux pulmonaire –artériel: shunt physiol.
PAO2 dépend de la façon dont est renouvelé le gaz alvéolaire (ventilation alvéolaire)
Différence alvéolo-artérielle en oxygène
.
Comment interpréter la PaO2 en cas d'hyper ou hypoventilation alvéolaire
PIO2 - (PaCO2 / 0,8) - PaO2
PAO2 - PaO2
Différence alvéolo-artérielle en O2
Limites de la normale 0 – 20 (30) mmHg
PaO2 normale selon l’âge entre 80 (70 à partir de 75 ans) et 100 mmHg
150 - (40 / 0,8 + 100)
Norme supérieure
150 - (40 / 0,8 + 80 (70))
Norme inférieure
Hétérogénéité VA/Q physiol. poumon âgé
Normes: PaO2: 95 mmHg (jeune) 70 mmHg à 75 ans PaCO2: 40 mmHg (homme) 38 mmHg chez la femme
Comment raisonner devant une hypoxémie ?
Calcul de la D(A-a)O2
D(A-a)O2 normale
= î PAO2 alvéolaire
D(A-a)O2 ì =
PAO2 alvéolaire normale
PaCO2 normale • FIO2 < 21% • PATM<760 mmHg
PaCO2 ì hypoventilation alvéolaire
• trouble diffusion • hétérogénéité VA/Q • shunt
Insuffisance respiratoire chronique: incapacité du système respiratoire à assurer le maintien d’une hématose normale
Hypoventilation alvéolaire
• PaCO2 > 45 mmHg
Anomalie de la diffusion • transfert du CO anormal • diminution de PaO2 à l’exercice
Shunt • épreuve d’oxygène pur • PaO2 < 500 mmHg avec FIO2 100%
Mécanismes des hypoxémies
Effet shunt / Hétérogénéité de distribution des VA/Q • mécanisme le plus fréquent • augmentation de PaO2 à l’exercice
.
Equilibre acido-basique
SYSTEME BICARBONATE/ACIDE CARBONIQUE : SYSTEME TAMPON OUVERT
Masse variable A- + H+ AH Régulation indépendante des 2 concentrations
HCO3-/H2CO3
[HCO3-] Régulation rénale
[pCO2] Régulation poumon
)120(
400,0324log 6,1 4,7
]pCO[0,0301][HCOlog 6,1 pH
]CO[H][HCOlog pK pH
PCO COH H HCO
2
-3
32
-3
6.1 pK
2323
×+=
×+=
+=
α=↔+
=
+−
Equation d’Henderson - Hasselbach
Variation isolée de la concentration d’acide fixe
Variation isolée de la concentration d’acide volatil
Diagramme de Davenport
DNE: droite normale d’équilibration du CO2 (conc. cste d’acide fixe)
DNE
Isobare normale
Troubles respiratoires aigus: Concentration acide fixe normale Déplacement sur la DNE • pH < 7,38: acidose resp. • PaCO2 > 45 mmHg • hypoventilation alvéolaire • urgence respiratoire
• pH > 7,42: alcalose resp. • PaCO2 < 35 mmHg • hyperventilation alvéolaire
Troubles respir. chroniques: Compensation rénale Variation conc. acide fixe • acidose resp. chronique • ì élimination H+ rein • au dessus DNE
• alcalose resp. chronique • au dessous DNE
24
7,40
40
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