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Cours de Physiologie
L’appareil
respiratoire
Sommaire :
Chapitre 1 : Échange et transport des gaz
I.
II.
III.
IV.
V.
VI.
VII.
Introduction
Physique des gaz
Air atmosphérique et air alvéolaire
Les différents gaz du sang
La respiration tissulaire
Phénomènes physico-chimique des échanges
Causes possibles de perturbation des échanges
Chapitre 2 : Anatomie et mécanique respiratoire
I.
II.
III.
IV.
V.
Introduction
Anatomie
Mouvement respiratoire
La ventilation pulmonaire
La régulation de la ventilation
Chapitre 1
Échange et transport
des gaz.
I. Introduction
L’air atmosphérique est composé de 3 gaz principaux :
- 79 % : azote (aucune influence sur la respiration)
- 21 % : dioxygène
- 0,03 % : dioxyde de carbone
Sang désoxygéné :
- 54% de dioxyde de carbone
- 14% de dioxygène
- autres gaz
Sang oxygéné :
- 20% de dioxygène
II. Physique des gaz
Principaux caractères physique des gaz :
- ils exercent une pression
- molécules en mouvement continu
- la température a un rôle important
- forces d’attraction entre les molécules. (nulles pour
les gaz et importantes pour les liquides)
Comme il s’agit de gaz, ils sont régit par certaine lois physique. Dont voici
les plus importante :
1. Loi de BOYLE :
La pression d’un gaz est inversement proportionnelle
à son volume si la température reste constante.
II. Physique des gaz
2. Loi de CHARLES :
La pression d’un gaz est directement proportionnelle à la
température absolue si le volume reste contant.
3. Loi d’AVOGADRO :
Tous gaz qui ont même volume, à la même température et
à la même pression contiennent le même nombre de molécules.
4. Loi des gaz parfaits :
P . V = n.R.T
P : Pression atmosphérique (atm)
V : volume (L)
n : molécule
R : constante qui est égal à : 0,082
T : Température absolue (K)
II. Physique des gaz
5. Loi des molécules des gaz :
L’air que l’on respire est composé majoritairement de :
CO2, O2 et azote.
 Loi de DALTON : Chaque gaz de mélange se comporte comme s’il occupait
le volume total et possède une pression partielle
indépendante des autres gaz présents.
 Loi de HENRY : Concerne la dissolution des gaz dans un liquide. Il se fait
avec le coefficient de solubilité. La pression est le facteur
principal.
• Chaque gaz à un coefficient de solubilité dans un
liquide.
• Le CO2 possède la plus grande solubilité.
II. Physique des gaz
L’hémoglobine (Hb) :
- Responsable de la couleur rouge du sang.
=> pigment dans les globules rouges.
- Transporteur de molécule.
=> grande affinité pour le CO2 et O2.
Dans le plasma, il y a présence de gaz dissous.
Ces gaz vont être fixé en combinaisons chimiques sur l’hémoglobine.
III. Air atmosphérique et air alvéolaire
• La composition de l’air atmosphérique ne change pas.
=> Fixité de l’air atmosphérique
• La composition de l’air alvéolaire ne change pas malgré les
demande variables.
=> Fixité de l’air alvéolaire
• Le quotient respiratoire est défini par le volume de CO2 et le
le volume de O2. Cette varie selon le type d’aliments.
=> coef respiratoire = VCO 2 / V O2 < 1 (en théorie)
Une partie de l’ O2 va être utilisé pour produire de l’eau, des déchets et
du CO2
=> combustion non complète.
IV. Les différents gaz du sang
1. O2
 Forme dissous : lié à la forte pression dans les poumons.
 Forme combiné à Hb. (forme la plus importante)
=> 100 mL de sang artériel  19,7 mL de O2
=> 100 mL de sang veineux  13,8 mL de O2
 Hb-O2 est très instable par rapport à HB-CO2
 Il y concurrence entre O2 et CO2 lors de la fixation avec l’Hb.
=> Facteur d’instabilité : pH et la température.
La myoglobine : Courbe inverse de Hb pour une meilleur utilisation
des muscles.
=> délivre plus facilement O2 dans les muscles.
IV. Les différents gaz du sang
2. CO 2
 Forme plasmatique
- dissous dans le plasma (très soluble)
- combiné (système tampon)
=> 35 mL / 100mL de sang (H2CO3, …)
- combinaison avec des protéines.
=> carbonates
 Forme globulaire : Hb-CO2
=> 15 mL CO2 / 100 mL de sang
Anhydrase carbonique : enzyme au niveau des alvéoles pulmonaires.
=> facilite la dissociation de Hb-CO2 da,s les poumons
de manière active.
Remarque : Si Hb-O2 diminue alors Hb-CO2 augmente au niveau des
tissus lors que cela devient plus alcalin.
V. La respiration tissulaire
Permet l’échange des gaz grâce au mitochondrie
=> Toute cellule doit être a proximité des vaisseaux.
La circulation sanguine va influencer par la proximité et par le
débit. Les variations de débit peuvent facilité les échanges.
Différence artério-veineuse en O2
=> 34 % pour le cerveau
=> supérieur à 80% pour les muscles en activité.
VI. Phénomènes physico-chimique
des échanges
 système en contact.
 surface d’échange (90 m² déplié pour les alvéoles.
Maladie : Œdème pulmonaire (plasma au lieu de O2)
=> par le chlore, gaz de combat, …
VII. Causes possibles de perturbation des
échanges
• Lié à l’air alvéolaire :
- Composition de l’air alvéolaire, pression
- Baisse de la surface d’ échange
- Baisse du débit ventilatoire
• Liée à l’organisme :
- Demande d’O2
- Rejet de CO2
- Température du corps
- Débit sanguin
• Liée à l’état du sang :
- Quantité d’Hb
- Composition chimique du plasma
- Gaz dissout dans le plasma
Chapitre 2
Anatomie et
mécanique respiratoire
I. Introduction
Mise en contact de l’air alvéolaire et du sang désoxygéné. Le cycle normal du
cycle respiratoire est d’environ de 12 par minute.
L’ élasticité pulmonaire est importante car elle permet aux poumons de se
rétracter.
II. Anatomie
a) Les poumons
Trachées
Coeur
Poumons
Poumon droit
Coupe du tissus du poumons
Représentation 3D
des poumons
Vascularisation des poumons
II. Anatomie
Les deux poumons sont situés
dans la cage thoracique.
Le poumon droit a 3 lobes alors
que le gauche en a 2. Les poumons
sont diviser en lobes et les lobes en
lobules. Les lobules sont en
contact avec l’air grâce aux
bronchioles.
Il y a 3.10^8 alvéoles dans les poumons.
La paroi des alvéoles est très fine.
Les alvéoles pulmonaire sont remplies d’un liquide facilitant
l’élasticité pulmonaire.
Image 3D d’alvéoles
Échange gazeux dans les alvéoles
Schéma 3D des échanges gazeux
Échanges gazeux au niveau alvéolaire
II. Anatomie
b) Les voies respiratoires
Elles commencent tout d’abord par le
nez et les fosses nasales. Le nez à une
triple fonction :
- Humidificateur de l’air
- Réchauffement de l’air
- Dépoussiérage de l’air
Les cordes vocales sont présentes dans
le larynx. Les Bronches suivent une
dichotomie. Les divisions se font à angle
égal. Il y a environs 17 divisions à partir
de la trachée jusqu’aux alvéoles. Les alvéoles font parties du
système d’échange.
II. Anatomie
Toutes les poussières sont dangereuses dès qu’elles arrivent
dans les poumons. Au niveau des alvéoles, les macrophages
sont des cellules qui permettent le nettoyage. Pour les plus
petites particules, c’est le système lymphatique qui fait fonction
de nettoyeur. Ce système envoie les particules non phagocyter
dans les ganglions qui vont être stocker.
II. Anatomie
c) La plèvre
La plèvre est l’enveloppe des poumons.
Formée de deux feuillets
=> Protection des poumons (si celui-ci
est déchiré, le poumon ne fonctionne plus).
Entre les deux feuillets il y a du vide
L’élasticité pulmonaire est aussi liée à la tension
de surface en plus des fibres.
Compliance pulmonaire = élasticité d’un volume.
II. Anatomie
d) Le thorax
C’est la partie squelette des poumons
associée à la colonne vertébrale à
l’arrière et à la cage thoracique à l’avant.
Il sert à protéger le poumon des chocs.
=> rôle de protection.
Le diaphragme permet de pouvoir
bouger les côtes lors de l’expiration et
d’inspiration. Il est en forme de deux
coupoles, situé sous les poumons. Il
s’agit d’un anneau qui monte et qui
descend.
III. Mouvement respiratoire
- Inspiration :
C’est la phase active. Elle est réalisée par le
diaphragme et l’élasticité pulmonaire. C’est une
contraction générale du diaphragme qui permet
d’augmenter le volume du poumons.
- Expiration :
C’est la phase passive réalisée par les muscles
intercostaux qui peuvent freiner ou augmenter
la respiration. Elle utilise aussi l’élasticité
pulmonaire. Lors d’un effort intense l’expiration
devient active.
- Rythme Respiratoire :
Il varie selon l’âge, chez les nouveaux
nés : 44 cycles (vite), a 14 ans : 20
cycles et chez l’adulte : 12 à 16 cycles.
- Mouvement non respiratoire :
rire, chant, bâillement, hochet,
les pleurs, efforts.
IV. La ventilation pulmonaire
On peut mesurer le débit de O2 à l’aide d’un spiromètre, on
obtient ainsi une courbe de débit en fonction du volume.
Elle peut se faire avec des appareils :
- circuit ouvert
=> mais aussi pour mesurer le rejet de CO2
- circuit fermé (quantité d’O2 déterminée, on
mesure le temps jusqu’à épuisement de l’air.)
La courbe la plus utilisée est la courbe débit / volume
Exemple de courbe débit / volume
IV. La ventilation pulmonaire
Il y a réduction des capacités respiratoire avec l’âge, du fait que
les fibres soient moins élastiques.
Débit (Q) :
 Q = 6 à 8 L / min (repos)
 Q = 100 à 150 L / min (effort)
Q alvéolaire = V courant – V espace mort x Fréq Resp
Où V espace mort comportant la fosse nasale, bronche, …
Mieux veut une respiration lente et remplie qu’une respiration
vite et peu rempli.
V. La régulation de la ventilation
Il peut être multiplié par 15, elle est assuré par le centre
respiratoire (bulbe rachidien => zone sensible)
Les centres bulbaires se trouvent dans un centre
respiratoire.
Un stimuli respiratoire est un facteur de régulation dont les
variations physiologiques agissent sur les centres
respiratoires et leur apportent une information sur les
besoins de l’organisme.
Le premier stimulus essentiel est le CO2
=> le mécanisme est double :
- artériel (chimiorécepteur) : si la
stimulation augmente, la ventilation
diminue.
- directement sur les centres bulbaires
(puisqu’ils sont vascularisé)
V. La régulation de la ventilation
Le deuxième stimulus est l’ O2 :
=> si on diminue l’inspiration d’O2 on diminue la
respiration artérielle, ce qui provoque une
hyperventilation.
=> même mécanisme que pour le CO2
Le troisième stimulus est le pH :
=> augmentation d’acide  ventilation augmente
=> augmentation de base  ventilation diminue.
Le quatrième stimulus sont les propriocepteurs
=> reflex sur la respiration.