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Physiologie Chapitre 3 : Ventilation Pulmonaire: Ventilation Pulmonaire: Mécanique ventilatoire Docteur Sandrine LAUNOIS-ROLLINAT Année universitaire 2009/2010 Université Joseph Fourier de Grenoble - Tous droits réservés.

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Physiologie

Chapitre 3 : Ventilation Pulmonaire:Ventilation Pulmonaire:Mécanique ventilatoire

Docteur Sandrine LAUNOIS-ROLLINAT

Année universitaire 2009/2010Université Joseph Fourier de Grenoble - Tous droits réservés.

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Plan du coursPlan du cours– Introduction à la Physiologie Respiratoire

– Anatomie fonctionnelle de l’appareil respiratoire

Mécanique ventilatoire– Mécanique ventilatoire

– Ventilation alvéolaireVentilation pulmonaire

– Circulation pulmonaire

– Echanges gazeux alvéolo-capillaires

– Transport des gaz dans le sang

Contrôle de la respiration– Contrôle de la respiration

– Fonctions non ventilatoires

– Conclusions générales

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Ventilation pulmonaireVentilation pulmonaire

B d l’O d l l é l• But = apporter de l’O2 dans les alvéoles; éliminer le CO2 des alvéoles2

I i ti /E i ti l i t i• Inspiration/Expiration = cycle respiratoire• Volume x fréquence = Ventilation Minuteq

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Mécanique ventilatoire: PlanMécanique ventilatoire: Plan

• Volumes pulmonaires

• Production du débit aérien– Lois physiques– Cycle respiratoire

• Propriétés mécaniques thoraco-pulmonaires– Propriétés élastiques (statiques)

Propriétés résistives (dynamiques)– Propriétés résistives (dynamiques)

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Volumes pulmonairesVolumes pulmonaires

R i ti lSternum

• Respiration calme:– Mouvements périodiques,

réguliers

THORAXABDOMEN

réguliers– Inspiration

• Augmentation de tous les ABDOMEN

Diaphragme

gdiamètres thoraciques

• Déplacement antérieur de la paroi abdominale Diaphragmep

– Expiration• Retour à la position de base

– Mobilisation d’un volume gazeux à chaque cycle →ventilation minuteventilation minute

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Volumes pulmonairesVolumes pulmonaires

L’ lit d d t th i t• L’amplitude des mouvements thoraciques est variable

• La ventilation pulmonaire ne mobilise pas la t t lité d l l itotalité des volumes pulmonaires– volumes mobilisables

volume non mobilisable– volume non mobilisable

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Volumes pulmonairesVolumes pulmonaires

SPIROMETRE A CLOCHE SPIROGRAMMESPIROMETRE A CLOCHE

Poulie

SPIROGRAMME

Pince nez

Poulie

Réserve papier

Tambour

ClochePince-nez

Eau

D’après référence 5D’après référence 3

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Volumes pulmonairesVolumes pulmonaires

• Volume courant (VC) = l bili évolume mobilisé au cours

d’un cycle respiratoire

• VC = VT = «Tidal V l

VC VC

Volume»

Ad lt 500 l• Adulte au repos ≈ 500 ml

D’après référence 3

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Volumes pulmonairesVolumes pulmonaires

• Volume de réserve VRI

inspiratoire (VRI)VRI

• Adulte au repos ≈ 2 5 à• Adulte au repos ≈ 2,5 à 3 litres

D’après référence 3

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Volumes pulmonairesVolumes pulmonaires

• Volume de réserve expiratoire (VRE)

• Adulte au repos ≈ 1 litre• Adulte au repos ≈ 1 litre VRE

D’après référence 3

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Volumes pulmonairesVolumes pulmonaires

V l é id l (VR)• Volume résiduel (VR) = volume pulmonaire à la fin d’une expiration forcéefin d une expiration forcée

• Non mobilisable• Non mobilisable

• Mesuré de façon indirecte• Mesuré de façon indirecte

• Adulte normal ≈ 1 litre• Adulte normal ≈ 1 litre VR

D’après référence 3

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Volumes pulmonairesVolumes pulmonaires

Volume résiduel

RP normale en fin d’expiration forcée

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Volumes pulmonairesVolumes pulmonaires

C ité it l (CV)• Capacité vitale (CV) = totalité des volumes

bili blmobilisables

CV

• CV = VRE + VC + VRI

CV

• Adulte normal ≈ 4 à• Adulte normal ≈ 4 à 4,5 litres

D’après référence 3

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Volumes pulmonairesVolumes pulmonaires

• Capacité résiduelle fonctionnelle (CRF) = volume p lmonaire en fin d’e pirationpulmonaire en fin d’expiration normale = volume pulmonaire «de repos»«de repos»

• CRF = VR + VRECRF VR + VRE

• Mesurée de façon indirecteCRF

• Mesurée de façon indirecte• Adulte normal ≈ 2 litres

D’après référence 3

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Volumes pulmonairesVolumes pulmonaires

• Capacité pulmonaire totale (CPT)= somme de tous les volumes pulmonaires

• CPT = VR + VRE + VCCPT

CPT VR + VRE + VC +VRI = CV + VR

• Adulte normal ≈ 5 litres

D’après référence 3

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Volumes pulmonairesVolumes pulmonaires

V l bili bl• Volumes mobilisables– Faciles à mesurer

• Volumes et capacités non mobilisables: M d l i t th i– Mesure du volume gazeux intrathoracique total à la CRF ou à la CPT

– Soustraction du VRE ou de la CV →VR

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Volumes pulmonairesVolumes pulmonaires

V l d l t ité l i i bl• Valeurs des volumes et capacité pulmonaires variablesen fonction de– âgeâge– sexe– taille – origine ethnique

→ volumes exprimés en % théorique

– origine ethnique

• Une mesure correcte des volumes pulmonaires nécessite la coopération du sujet

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Mécanique ventilatoire: PlanMécanique ventilatoire: Plan

• Volumes et capacités pulmonaires

• Production du débit aérien– Lois physiques– Cycle respiratoire

• Propriétés mécaniques thoraco-pulmonaires– Propriétés élastiques (statiques)

Propriétés résistives (dynamiques)– Propriétés résistives (dynamiques)

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Mécanique ventilatoireMécanique ventilatoire

Contractionmusculaire ?inspiratoire

Volume

x FR

V til ti

x FR

VentilationMinute

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Mécanique ventilatoireMécanique ventilatoire

Contractionmusculaire P alvéolaireinspiratoire

VT

x FR

V til ti

x FR

VentilationMinute

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Production du débit aérienProduction du débit aérien

L’ i d l é l d iè• L’air entre et sort des alvéoles de manière passive, en réponse à des gradients de gpression

• L’air se déplace d’une zone de hautepression vers une zone de basse pression

Unité internationale de pression = Pascal1kPa = 7 45 mmHg1kPa 7, 45 mmHg

1 mmHg = 0,133 kPa

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Production du débit aérienProduction du débit aérien

L i hé i (b é i )• La pression atmosphérique (barométrique)– «constante»: ≈ 760 mmHg = 101,3 kPag ,– pression de référence (Patm = 0)

Abréviations usuelles: P P– Abréviations usuelles: Patm, PB

• La pression alvéolaire– varie au cours du cycle respiratoire– sous l’effet des variations de volumesous l effet des variations de volume

pulmonaire– P P– Palv, PA

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Production du débit aérienProduction du débit aérien

gaz

l i d i i

volume induit pression

volume induit pression

Loi de Boyle-Mariotte: à température constante et dans un espace y p pclos, P est inversement proportionnel à V

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Production du débit aérienProduction du débit aérien

Poumon

volume pulmonaire induit pression alvéolaire

volume pulmonaire induit pression alvéolaire

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Production du débit aérienProduction du débit aérienDébit dans le sens du gradient de pression

Palv < Patm Palv > PatmPalv = Patm

l l i i d iCRF volume pulmonaire induit pression alvéolaire

CRF

volume pulmonaire induit pression alvéolaire

INSPIRATION EXPIRATIONREPOSINSPIRATION EXPIRATIONREPOS

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Production du débit aérienProduction du débit aérien

Contractionmusculaire P alvéolaire

E i dinspiratoire Expansion de la

cage thoracique

Débit aérien

VTPPL

thoracique

T

x FRExpansion du

Ventilation

ppoumon

Minute

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Le cycle respiratoireLe cycle respiratoireINSP EXP

Volume pulmonaire (l)

Pression pleurale (cmH2O)

Débit aérien (l/min)

Pression alvéolaire (cmH2O)

Activation du diaphragme

D’après référence 6

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InspirationC t ti d l i i t i

INSPIRATION

InspirationContraction des muscles inspiratoires

Expansion thoracique

Pression pleurale

Expansion pulmonaire

Palv

Palv < Patm

Débit aérien vers les alvéolesD’après référence 6

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Expiration EXPIRATIONExpirationRelaxation des muscles inspiratoires

Diminution du volume thoracique

PPL se normalise

Diminution du volume pulmonaire

Palv

Palv > Patm

Débit aérien vers l’extérieurD’après référence 6

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Mécanique ventilatoire: PlanMécanique ventilatoire: Plan

• Volumes et capacités pulmonaires

• Production du débit aérien– Lois physiques– Cycle respiratoire

• Propriétés mécaniques thoraco-pulmonaires– Propriétés élastiques (statiques)

Propriétés résistives (dynamiques)– Propriétés résistives (dynamiques)

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Mécanique ventilatoireMécanique ventilatoire

Contractionmusculaire P alvéolaireinspiratoire

Forces de rétraction VT

x FR

élastique

Ré i t

V til ti

x FRRésistance au passage de l’air

VentilationMinuteFrottements

tissulaires

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Propriétés mécaniquesPropriétés mécaniques

P iété él ti• Propriétés élastiques– Propriétés élastiques thoraco-pulmonaires

Gé é lité• Généralités• Elasticité thoracique• Elasticité pulmonairep

– Compliance thoraco-pulmonaireMes re• Mesure

• Analyse

• Propriétés résistives

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Propriétés élastiques thoraco-pulmonaires

• Poumon et cage thoracique = structures gélastiques

• Etirement ou compression d’une structure élastiqueélastique pression qui tend à ramener la t t à l’ét t i iti lstructure à l’état initial

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Propriétés élastiques thoraco-pulmonaires

• Dans une structure élastique :Dans une structure élastique :– le volume est directement proportionnel à la

différence de pression de part et d’autre de ladifférence de pression de part et d autre de la paroi P pression transm rale (P ) pression– P = pression transmurale (PTM) = pression de distension pariétale

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Propriétés élastiques thoraco-pulmonaires

• Volume V proportionnel à P de part et d’autre de la paroi = pression Vtransmurale (PTM)

PINT PEXT

V

• Par conventionP = P P

PTMPTM = PINT – PEXT

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Propriétés élastiques thoraco-pulmonaires

• A chaque volume V– PTM s’oppose à la pression de

PTMPTM s oppose à la pression de rétraction élastique (PEL) PINT PEXTV

– si |PTM| = |PEL|, équilibre– si |PTM| > |PEL|, V

PELsi |PTM| |PEL|, V – si |PTM| < |PEL|, V

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Propriétés élastiques thoraco-pulmonaires

Limite élastique

Instabilité

• Structure élastique

P t V/ P

caractérisée par lacourbe PTM /V

Volu

me

Volume de relaxation

Pente = V/P = compliance

Volume de relaxation

Pression transmurale

Pente de la courbe = compliance → distensibilité de la structure

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Propriétés élastiques thoraco-pulmonaires

0 cmH2O

0 cmH2O0 cmH2O

espace pleural-5 cmH2O0 cmH2O0 cmH2O

CRF

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Propriétés élastiques thoraco-pulmonaires

Pneumothorax droit Après pose d’un drain

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Propriétés élastiques thoraco-pulmonaires

• Elasticité de la cage thoracique:– facteurs anatomiques

• Elasticité du poumon:– facteurs histologiquesfacteurs histologiques– facteur physicochimique

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Propriétés élastiques thoraco-pulmonaires

• Propriétés élastiques de la cage thoracique →la cage thoracique →facteurs anatomiques

• squelette ostéo-squelette ostéocartilagineux

• muscles• ligaments

D’après référence 2

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Propriétés élastiques du poumonPropriétés élastiques du poumon

P ié é él i d• Propriétés élastiques du poumon

– Facteurs histologiques• Fibres élastiques et collagène de

l’interstitium et de l’arbre bronchique

• Structure alvéolaire/contenu liquidien

→ forces élastiques du tissu pulmonaire(≈50%)

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Propriétés élastiques du poumonPropriétés élastiques du poumon

• Propriétés élastiques du poumon

– Facteur physicochimiquep y q

→ forces élastiques dues à la tension qsuperficielle (≈ 50%)

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Propriétés élastiques du poumonPropriétés élastiques du poumon

Air

• Dans un liquide– les molécules (A) sont soumises

à des forces d’attraction qui

B B B B

A Aà des forces d attraction qui s’annulent A

A

A

A

A

• A l’interface air/liquide– les molécules (B) sont attirées

préférentiellement AA

préférentiellement• les unes vers les autres• vers l’intérieur

ALiquide

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Propriétés élastiques du poumonPropriétés élastiques du poumon

• Interface air/liquide se rétracte pour atteindre une surface minimum

AIR

LIQUIDE

• Tension superficielle (T, dyn/cm) = force superficielle de contraction d'un liquide grâce à laquelle la surfacecontraction d un liquide grâce à laquelle la surface air/liquide tend à être la plus réduite possible

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Propriétés élastiques du poumonPropriétés élastiques du poumon

«Liquide»

ddAir Air

Alvéoles

• Surface alvéolaire des pneumocytes recouverte d’un i fil t t l l é l imince film aqueux en contact avec le gaz alvéolaire

interface air/liquide

• Tension superficielle alvéolaire élevée

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Propriétés élastiques du poumonPropriétés élastiques du poumon

• Tension superficielle d’une sphère– effet net de la tension superficielleeffet net de la tension superficielle

T sur la paroi → collapsus de la sphère T P

– Rayon r, Pression de distension P

E ilib tt i t l– Equilibre atteint lorsque:

T2Pr

P

(loi de Laplace)

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Propriétés élastiques du poumonPropriétés élastiques du poumon

• Ajout d’un agent tensio-actif à l’interface air/liquideair/liquide tension superficielle force de rétraction de la surface force de rétraction de la surface

• Dans les alvéoles agent tensio-actif = surfactantDans les alvéoles, agent tensio-actif = surfactant= Lipoprotéine complexe

• Phospholipides (DiPalmitoyl PhosphatidylCholine DPPC)Phospholipides (DiPalmitoyl PhosphatidylCholine, DPPC)• Apoprotéines• Ions calcium

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Propriétés élastiques du poumonPropriétés élastiques du poumonMAAir

• Sécrétion– par les PN II

Phase aqueuse MT

par les PN II– à partir d’acides gras extraits

du sang capillaire RE G

• Demi-vie courte:

PN IPN II Membrane basale

Interstitium

– phagocytose par macrophages alvéolaires et PN de type II

– passage vers capillaires

D’après référence 5

passage vers capillaires

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Propriétés élastiques du poumon

• Rôles physiologiques :

– le surfactant diminue la tension superficielle alvéolaire donc augmente la compliance pulmonaire ( / )(volume/pression)

stabilise les alvéoles de taille différentes– stabilise les alvéoles de taille différentes

– diminue la quantité de liquide filtré hors des q qcapillaires et rend la surface alvéolaire imperméable aux protéines

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Propriétés mécaniquesPropriétés mécaniques

P iété él ti• Propriétés élastiques– Propriétés élastiques thoraco-pulmonaires

Gé é lité• Généralités• Elasticité thoracique• Elasticité pulmonairep

– Compliance thoraco-pulmonaireMes re• Mesure

• Analyse

• Propriétés résistives

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Propriétés élastiques thoraco-pulmonairesPropriétés élastiques thoraco pulmonaires

• Système respiratoire PTM

– Volume impliqué • volume pulmonaire

PINT PEXTV• volume pulmonaire

– Pressions impliquéesPELPressions impliquées

• pression atmosphérique (Patm)• pression alvéolaire (Palv)alv• pression pleurale (Ppl)

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Propriétés élastiques thoraco-pulmonaires

P = 0

P i t th

Patm= 0

Pression transthoraco-pulmonaire =Palv-Patm = 0Palv = 0

Pression transpulmonaire = Palv-Ppl

= +5 cmH2OPression transthoracique =

Ppl-Patm = -5 cmH2OPpl= -5 cmH2O

CRF: Pression transmurale du système thoraco-pulmonaire = 0y p

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Propriétés élastiques thoraco-pulmonaires

• Système respiratoire

– Volume pulmonaire → Spirométrie

– Pressions• pression atmosphérique• pression alvéolaire• pression pleurale

→ Baromètre→ P buccale au cours d’une apnée

→ P œsophagienne• pression pleurale → P œsophagienne

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Propriétés élastiques thoraco-pulmonaires

V i ti d• Variations de pression pleurale →

i ti d ivariations de pression intra-œsophagienne

• PES ~ PPL

I E

Cathéter de pression œsophagienneTracé de pression œsophagienne œsophagienne au cours d’une respiration calme à

l’éveil

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Propriétés élastiquesthoraco-pulmonaires

Pression atmosphérique

Pression « pleurale »

Cathéter œsophagien

Pression alvéolaire = Pression buccale

Volume pulmonairepulmonaire

• Variations du volume pulmonaire par paliers, du VR à la CPT

• A chaque palier, courte apnée (→ PBO = Palv) D’après référence 5

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Propriétés élastiquesthoraco-pulmonaires

100CPT

mon

aire

T)

V50

me

pulm

(% C

PT

P Volu

VR

CRFSpirogramme

Pression transpulmonaire

0 250

Pression transpulmonaire(cmH2O)

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Relation pression/volumedans le système thoraco-pulmonaire

• A chaque palier de volume, on connaît :V, Ppl, Palv

on calcule la courbe pression-volume

• du poumon (P)du thorax (T)• du thorax (T)

• du système (P+T)P transpulmonaire

P transthoraciquePpl-Patm P transpulmonaire

Palv-PplPpl-Patm

P transthoracopulmonairePalv-Patm

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Relation pression/volumedans le système thoraco-pulmonaire

• Compliance pulmonairep p

– Cpulm = 200 ml/cmH2Opulm 2

– augmentée ou diminuée gdans plusieurs pathologies respiratoires

P transpulmonaire

D’après référence 3

P transpulmonairePalv-Ppl

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Relation pression/volumedans le système thoraco-pulmonaire

• Compliance pulmonaire enCPT

13

2

V)

Emphysème Normal

Compliance pulmonaire en pathologie

1. Sujet normal: 200 ml/cmH2O (2,5 cmH O pour mobiliser un V de

naire

(% C

V

Fibrose ++cmH2O pour mobiliser un VT de 500 ml)

S

me

pulm

on2. Sujet atteint d’un emphyséme: 300 ml/cmH2O (1,7 cmH2O pour mobiliser un VT de 500 ml)

VR

Volu

m

3. Sujet atteint d’une fibrosepulmonaire sévère: 10 ml/cmH2O

Pression (cmH2O)

VRp 2(50 cmH2O pour mobiliser un VT de 500 ml)

D’après référence 6

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Relation pression/volumedans le système thoraco-pulmonaire

• Compliance thoracique

– Cthor = 200 ml/cmH2O

– diminuée dans plusieurs pathologies (cypho-scoliose, tt i t d latteinte des muscles

respiratoires, obésité, etc...)

D’après référence 3

P transthoraciquePpl-Patm

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Relation pression/volumedans le système thoraco-pulmonaire

• Compliance thoraco-pulmonaire– volume de relaxation du

système thoraco-pulmonaire = CRF

CRF

CRF

– 1/CTOT = 1/CPULM + 1/CTHOR CRF1/CTOT 1/CPULM 1/CTHOR

– CTOT = 100 ml/cmH2O

P t th l i ( H O)

– affectée par modification de chacune des courbes P trans-thoraco-pulmonaire (cmH2O)

Palv-Patmchacune des courbes

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Propriétés élastiquesthoraco-pulmonaires

El ti ité th l i t til ti• Elasticité thoraco-pulmonaire et ventilation pulmonaire– Pour une activité musculaire (P) donnée

• V obtenu (= VT) sera d’autant plus grande que la compliance sera élevéecompliance sera élevée

– Pour un VT (V) donnéPour un VT (V) donné• l’activité musculaire sera d’autant plus importante que la

compliance sera basse

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Propriétés mécaniquesPropriétés mécaniques

• Propriétés élastiques

• Propriétés résistives– Résistances pulmonaires

• Principes physiques• Mesure• Contrôle

– Evaluation des résistances en clinique

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Mécanique ventilatoireMécanique ventilatoire

Contractionmusculaire P alvéolaireinspiratoire

Forces de rétraction VT

x FR

élastique

Ré i t

V til ti

x FRRésistance au passage de l’air

VentilationMinuteFrottements

tissulaires

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Propriétés résistivesd tè i t idu système respiratoire

• En plus de l’élasticité thoraco-pulmonaire, l’activité des muscles respiratoires doit vaincre lades muscles respiratoires doit vaincre la résistance du système au passage de l’air.

• Résistances des voies aériennes (≈ 80%): résistance à l’écoulement des moléculesà l écoulement des molécules

• Résistances tissulaires (≈ 20%): frottements du tissuRésistances tissulaires ( 20%): frottements du tissu pulmonaire

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Résistances pulmonairesRésistances pulmonaires

E l t d’ fl id d tè d• Ecoulement d’un fluide dans un système de conduction

Pression– Pression• gradient de pression (Palv -Patm) débit aérien

– Débit– Débit• quantité d’air qui circule dans les VA/unité de

tempsp– Résistance

• difficulté à laquelle l’air se heurte pour circuler entre 2 points des VA sous l’action d’une P donnée

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Résistances pulmonairesRésistances pulmonaires

E l t d’ fl id• Ecoulement d’un fluide

Laminaire Turbulent

Débit2 ~ P/R’

Transitionel

Débit ~ P/R Débit2 ~ P/R

D’après référence 6

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Résistances pulmonaires

EcoulementEcoulement laminaire en périphérie

Ecoulement transitionnel

dans la majorité de l’arbrepériphérie

(bronchioles terminales)

de l arbre bronchique

Ecoulement turbulentvrai dans la trachée,

t t à l’ isurtout à l’exercice

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Résistances pulmonairesRésistances pulmonairesEcoulement aérien en physiologie respiratoire

• Modélisation2

VRVRP

p y g p

• Modélisation écoulement transitionnel 21 VRVRP

Détection des modifications

• Détection des modifications pathologiques approximation à un

VRP 1pp

écoulement laminaire

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Résistances pulmonairesRésistances pulmonaires

Fl id P1 P2• Fluide– viscosité

P1

V.

– conduit de longueur l– rayon r

V

• En écoulement laminaire

l8P.4rl8R

RPV

.

* Loi de Poiseuille

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Résistances pulmonairesRésistances pulmonaires

Ré i t• Résistances– pulmonaires totales

• résistance due à l’écoulement de l’air dans les VA (80%) +• résistance due à l écoulement de l air dans les VA (80%) + résistances dues au tissu pulmonaire (20%)

d i é i t t l– des voies aériennes totales• résistance due à l’écoulement de l’air dans les VA

– des voies aériennes supérieures (= supraglottique)• résistance due à l’écoulement de l’air dans les VAS• possibilité de mesurer cette R à différents niveaux• possibilité de mesurer cette R à différents niveaux

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Résistances pulmonairesRésistances pulmonaires

P i i d l• Principe de la mesure Palv PSGPBO– on suppose

l’écoulement laminaireBO

– on mesure le débit et les variations de Débit

pression

P lP– on calcule la résistance:

Ppl

V

PR

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Résistances pulmonairesRésistances pulmonaires

C l l d é i t• Calcul des résistances pulmonaires totales

PPSG

PBO

.PPRPT BOpl

Palv

Né it l d l

VDébit• Nécessite la mesure de la

pression œsophagienne, de la pression buccale et du

Pplla pression buccale et du débit

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Résistances pulmonairesRésistances pulmonaires

• Calcul de la résistance des voies aériennes Palv

PSG

P

PPalvR BOVA

PBO

.V

RVA

Débit

• Nécessite la mesure de la pression alvéolaire de la

Débit

pression alvéolaire, de la pression buccale et du débit

Ppl

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Résistances pulmonairesRésistances pulmonaires

P• Calcul de la résistance des VAS ou supraglottique Palv

PSG

P

Débit

PBO

PPR BOSG .V

PPR BOSGSG

• Nécessite la mesure de la pression pharyngée de la

V

pression pharyngée, de la pression buccale et du débit

Ppl

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Résistances pulmonairesRésistances pulmonaires

L l l d é i t é it d d• Le calcul des résistances nécessite donc des mesures qui sont peu aisées en routine:– Pression pharyngée– Pression oesophagienne– Pression alvéolaire

• Il n’est pas réalisé pour des explorations fonctionnelles simples.

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Résistances pulmonairesRésistances pulmonairesEn respiration nasale

VA extra-thoraciques (nez +++)

p

VA extra thoraciques (nez )50%

Trachée et grosses bronches40%40%

G7 à G2310%

D’après référence 4

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Résistances pulmonairesRésistances pulmonaires

L i é i d t l di èt t• Les voies aériennes dont le diamètre est inférieur à 2 mm ne contribuent que 10% à la RRVA– La diminution du calibre est compensée par

• l’augmentation ++ de la surface de section totale • le faible débit aérien

VA de gros calibre: on estime que les résistances– VA de gros calibre: on estime que les résistances sont en série donc Rtot = R1 + R2+…

– VA de petit calibre: on estime que les résistances– VA de petit calibre: on estime que les résistances sont en parallèle donc 1/Rtot = 1/R1 + 1/R2 +…

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Résistances pulmonairesRésistances pulmonaires

Ré lt t• Résultats normaux– On calcule: R inspiratoire, expiratoire ou moyenne

– Mesures autour de la CRF car R varie avec Vpulm

– RPT au cours de la respiration calme à l’éveil ≈ 2 cmH20/l/s

– RVA au cours de la respiration calme à l’éveil ≈ 1,6 cmH20/l/scmH20/l/s

• Au repos, chez le sujet éveillé, résistance faibleau passage de l’air

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Résistances pulmonairesRésistances pulmonaires

L é i t d i é i t lié• La résistance des voies aériennes est liée

– au contrôle du calibre (R proportionnelle à 1/r4)– au contrôle du calibre (R proportionnelle à 1/r )• pharyngé pour les VAS• bronchique et bronchiolaire pour les VAIq p

– à des mécanismes• passifs / actifs• réversibles / irréversibles

t bl / li• stables / cycliques

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Résistances pulmonairesRésistances pulmonaires

C lib d VA S é i l t ôl d• Calibre des VA Supérieures sous le contrôle de– Facteurs mécaniques

• Pression transpulmonaire• Gravité• Interaction des groupes musculaires pharyngés

– Facteurs nerveux• Réflexes (dilatateur du pharynx, nauséeux)• Activité des nerfs moteurs des muscles pharyngés

Ptissus

– Facteurs anatomiques• Rétrécissement du calibre pharyngé

PVAS

Pmus

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Surface de section pharyngéefd’un sujet normal sous forte sédation

t aprèsavant aprèsstimulation électrique du génioglosse (langue)

D’après Oliven et al, Respir Physiol, 2001

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Résistances pulmonairesRésistances pulmonaires• Calibre des VA Inférieures sous contrôle de

– Facteurs mécaniques• Traction latérale par le tissu conjonctif PplMuscle lisse

p j RCPT < RCRF RApex < RBase RINSP < REXP

PVAIINSP EXP

– Facteurs nerveux et chimiques• SN sympathique: bronchodilatationy p q• SN parasympathique: bronchoconstriction• Leucotriènes, histamine, irritants (SO2, poussières, fumées…)

– Facteurs anatomiques• Obstruction de la lumière bronchique

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Résistances pulmonairesRésistances pulmonaires

Avant Après stimulation parasympathique:Avant Après stimulation parasympathique:bronchoconstriction

D’après référence 7

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Propriétés mécaniquesPropriétés mécaniques

• Propriétés élastiques

• Propriétés résistives– Résistances pulmonaires

• Principes physiques• Mesure• Contrôle

– Evaluation des résistances en clinique

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Relation débit/volumeRelation débit/volume

D b ff ti t ti t l• De nombreuses affections retentissent sur la résistance des VA

• Si les P sont constantes, RVA et V sont i t ti llinversement proportionnelles

E ti l f il t l débit• En routine, on mesure plus facilement le débitque les résistances

• Analyse de la courbe débit-volume → mesure i di t d l é i tindirecte de la résistance

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Relation débit/volumeRelation débit/volume

C b débit l d débit à• Courbes débit-volume = mesure du débit à différents volumes pulmonaires pendant l’i i ti t l’ i til’inspiration et l’expiration

Courbe d’expiration forcée spirographique Courbe débit-volume pneumotachographique

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Relation débit/volumeRelation débit/volume• Courbe débit-volume

– Sujet connecté à un spiromètre, respiration buccale

Débit

– Respiration calme

Inspiration maximale =– Inspiration maximale = «inspiration forcée»

VR

Expiration

– Expiration maximale = «expiration forcée»

VRVolume

Inspiration

– On mesure les débits CV

D’après référence 3

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Relation débit/volumeRelation débit/volume

• Courbe débit-volume– On observe la forme des

courbes d’inspiration et d’expiration forcées

– On mesure le débit:• de pointe (DEP, DP) • à 75% de la CV

à 50 et 25% de la CV• à 50 et 25% de la CVCV

D’après référence 3

VA extra thoraciques

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Mécanique ventilatoire : ConclusionsMécanique ventilatoire : Conclusions

V il i l i• Ventilation pulmonaire– Mécanique ventilatoireq

• Cycle respiratoire• Relation entre activité musculaire

– et élasticité thoraco-pulmonaire– et résistance thoraco-pulmonaire

– Ventilation alvéolaire

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Physiologie respiratoire : Références iconographiques

LIVRESLIVRES

n° référence titre de l'ouvrage auteur éditeur année

1 manuel d'anatomie et de physiologie SH N'Guyen Lamarre 1999

2 atlas d'anatomie humaine FH Netter Maloine 1997

3 l'essentiel en physiologie respiratoire Ch Préfaut Sauramps Médical 1986

4 précis de physiolgie médicale AC Guyton Piccin 1991

5 pulmonary physiology MG Lewitsky McGrawHill 20035 pulmonary physiology MG Lewitsky McGrawHill 2003

6 pulmonary physiology and pathophysiology JB West Lippincott Williams & Wilkins 2001

7 physiologie de la respiration JH Comroe Masson 1978

SITES WEB

n° référence url date dernièrevisite

web1 http://depts.washington.edu/envh/lung.html 15 10 2009

web2 http://www.meddean.luc.edu/lumen/MedEd/Histo/frames/h_fram15.html 15 10 2009

web3 http://casweb cas ou edu/pbell/Histology/Outline/lung html 15 10 2009web3 http://casweb.cas.ou.edu/pbell/Histology/Outline/lung.html 15 10 2009

web4 http://w3.ouhsc.edu/histology/ 15 10 2009

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