L’APPAREIL RESPIRATOIRE

 

Les voies aériennes assurent divers rôles :

- La conduction des gaz
- L'adaptation de la température et de l'humidité de l'air inspiré, qui atteint celle de l'organisme au niveau alvéolaire
- L'épuration et la filtration de celui-ci, grâce aux cellules ciliées, au mucus et à la toux.

 

        Les voies aériennes supérieures

 

les fosses nasales constituées par :

  • -Les narines garnies de poils qui assurent à l’air inhalé un premier filtrage grossier.
    -La cavité nasale tapissée d’une muqueuse divisée en 2 parties :
    -muqueuse olfactive
    -muqueuse respiratoire : composée de cellules à mucus et de cils vibratiles dont le rôle est de réchauffer, humidifier et de débarrasser les impuretés de l’air inhalé.

le paharynx:

  • Carrefour faisant communiquer :- la bouche et l’œsophage
    - les fosses nasales et le larynx
    Son étage supérieur porte le nom de rhino-pharynx

le larynx:

 


  • Partie intermédiaire entre le pharynx et la trachée.
    Formé de cartilage dont le cartilage cricoïde et le cartilage thyroïde (formant chez l’homme la pomme d’Adam).
    L’épiglotte forme le couvercle du larynx.
    Le larynx contient des ligaments= les cordes vocales. L’espace entre les cordes vocales s’appelle la glotte.

 

fonctions physiologiques

La déglutition :

  • le larynx se déplace vers le haut, l’épiglotte s’abaisse et la glotte se ferme assurant ainsi l’étanchéité des poumons.
    Zone de Texte:

 

La phonation :

  • l’air expiré provoque la vibration des cordes vocales, il en résulte un son qui est modulé en fonction de la dilatation ou de la constriction de la glotte. Le débit de l’air expiré détermine la hauteur du son. La cavité buccale sert à la prononciation.

 

      • les voies respiratoires inférieures

 

la trachée:

  • Elle est tapissée d’une muqueuse contenant :- des cellules à mucus dont les sécrétions
    agglomèrent les impuretés de l’air.
    -des cils vibratiles remontant les poussières.

Cellules épithéliales de la trachée    

les bronches:

  • La trachée se divise en 2 bronches souches au niveau de la carène.
    La bronche droite a un trajet plus vertical que la bronche gauche expliquant les intubations sélectives toujours du côté droit.
    Les bronches souches se divisent en bronches lobaires puis en bronches segmentaires puis en bronchioles (moins de 1 mm de diamètre), on parle d’arbre bronchique. Après 23 divisions, elles se ramifient en grappes pour former les alvéoles pulmonaires.
    La muqueuse des bronches est la même que celle de la trachée.
    Les bronches contiennent des muscles lisses et du cartilage, les bronchioles ne contiennent que des muscles lisses sans cartilage.

les alvéoles

 



Les poumons :

 


  

  • Le poumon droit est composé de 3 lobes, le poumon gauche de 2 lobes. Les 2 poumons sont séparés par le médiastin.
    Chaque lobe est formé par la juxtaposition de lobules pulmonaires (poumons miniatures).
    Chaque lobule est divisé en acini contenant les alvéoles pulmonaires.

LA VASCULARISATION DES POUMONS

  • Circulation nutritive : artères et veines bronchiques suivent le même trajet que les bronches. Elles pénètrent dans les poumons au niveau du hile pulmonaire.
    Les artères naissent de l’aorte, les veines se jettent dans la veine cave.

  



  • elle assure l’hématose, transformation du sang veineux en sang artériel, par oxygénation du sang et rejet du gaz carbonique.
    Les artères pulmonaires contiennent du sang veineux.
    Les veines pulmonaires contiennent du sang artériel.

 

    • les organes de la mécanique ventilatoire

  • La cage thoracique : elle se déforme grâce à l’élasticité des cartilages costaux.
      • Les muscles respiratoires :
        -Le diaphragme, large muscle en forme de dôme, sépare la cavité abdominale de la cavité thoracique, innervé par les nerfs phréniques (C3C4C5). Le diaphragme est le muscle principal, il réalise 60% de l’inspiration.
  • - Les muscles intercostaux externes, eux, sont innervés par les nerfs intercostaux, de D1 à D12.
    - Les muscles accessoires n’interviennent que pour une inspiration ou l’expiration forcée (scalène, sterno-cléido-mastoïdien, pectoraux)


  • La plèvre :
  • composée de 2 feuillets (viscéral et pariétal).
    La cavité pleurale est un espace virtuel entre ces 2 feuillets
 


  • Physiologie

 

    • phénomènes mécaniques

  • L’inspiration : phénomène ACTIF.
  • Le diaphragme s’abaisse refoulant les viscères. Sous l’action des muscles, les côtes se déplacent en haut, en avant et en dehors. Ces mouvements créent une dépression dans la cage thoracique entraînant une entrée d’air dans les voies respiratoires.
    Le volume mobilisé à chaque inspiration s’appelle le volume courant, il est d’environ 8 ml/kg (soit environ 450 à 700 ml).
  • L’expiration : phénomène PASSIF (grâce à l’élasticité du poumon)
  •                      Les muscles expirateurs n’interviennent qu’en cas d’expiration forcée.

 

  • mécanisme des mouvements respiratoires
  • Les mouvements respiratoires sont automatiques et cycliques, ils dépendent des centres respiratoires bulbaires. Ils envoient à intervalles réguliers des incitations motrices aux nerfs des muscles inspiratoires.
    Les mouvements respiratoires sont sous la dépendance de facteurs qui régularisent et adaptent la respiration :
    - la volonté qui peut modifier le rythme respiratoire
    - les vomissements et la déglutition qui provoquent un arrêt de la ventilation.
    - l’inspiration qui appelle l’expiration et inversement.
    - l’augmentation du métabolisme qui accroît la ventilation pulmonaire (fièvre, exercice musculaire…)
- les incitations chimiques :

- les incitations circulatoires :       
augmentation de PA                Hypoventilation
baisse de PA                Hyperventilation
- les incitations hormonales : adré, noradrénaline                 Hyperventilation

 

  • La broncho motricité
  • Les fibres musculaires lisses des bronches sont sous la dépendance du système nerveux végétatif : parasympathique = bronchoconstricteur
    Sympathique = bronchodilatateur

 

    • Phénomènes chimiques

      l'hématose

  • C’est la transformation du sang veineux en sang artériel

Les échanges gazeux alvéolaires


  • Les échanges alvéolaires  se font par diffusion à travers la paroi alvéolaire, du milieu à forte concentration vers le milieu à faible concentration.

                      Air alvéolaire                                                         Sang veineux

                   pO2 = 103 mmHg               pO2 = 40 mmHg
                  pCO2 = 40 mmHg                pCO2 = 46 mmHg

  • Facteurs influençant la qualité des échanges gazeux :

    -La diffusion elle dépend de l’intégrité de la membrane alvéolo-capillaire
    -Le rapport ventilation-perfusion :
    Si un territoire est bien perfusé mais non ventilé = effet shunt (ex : atélectasie)
    Si un territoire est bien ventilé mais non perfusé = espace mort (ex : embolie)

 

      • transport des gaz circulants

  • L’oxygène (O2) est transporté par l’hémoglobine contenue dans les globules rouges, elle forme l’oxyhémoglobine.
  • La SAO2 (saturation en oxygène) est en fait le pourcentage d’hémoglobine saturée en oxygène = 97%.
    Une faible partie de l’O2 est dissoute dans le plasma (1,5%)
    Les échanges gazeux au niveau des cellules se font par diffusion.
    Lorsque le sang traverse des régions où le taux d’O2 est faible, l’hémoglobine libère l’O2 qui se dissout dans le plasma et traverse la membrane des capillaires pulmonaires puis pénètre dans les cellules.
  • Le dioxyde de carbone ou gaz carbonique (CO2) est un déchet du métabolisme cellulaire.
  • Il est transporté sous 3 formes :
    - lié à l’hémoglobine
    - dissous dans le plasma (3 %)
    - sous forme d’ion bicarbonate(75%)

                                 CO2 + H2O                  H2CO3                 H+ + HCO3-
                    Dioxyde de carbone+eau           acide carbonique            ion hydrogène+ion bicarbonate
Le CO2  joue un rôle important dans la régularisation du pH sanguin

 

Les capacités pulmonaires

Le volume courant d'air lors de l'inspiration et de l'expiration est de 0,5 L d'air ou 8 ml/kg.

Le volume additionnel possible qui peut entrer dans les poumons lors de l'inspiration forcée s'appelle le volume de réserve inspiratoire et il est de 2,5 L

À partir de la position d'équilibre, soit après une expiration normale, il est possible d'expirer de façon forcée 1,5 L. Ceci représente le volume de réserve expiratoire
Le volume de réserve inspiratoire et le volume de réserve expiratoire sont utilisés lorsque le volume courant ne suffit pas à assurer les échanges gazeux nécessaires, par exemple, lors de l'exercice physique

Le volume résiduel est le volume de gaz restant dans les poumons après une expiration forcée.

  • La capacité vitale correspond au volume d'air mobilisé lors d'une expiration forcée qui suit une inspiration forcée, c'est-à-dire la somme des volumes suivants :
  • - Volume courant : 0,5 L
  • - Volume de réserve inspiratoire : 2,5 L
  • - Volume de réserve expiratoire : 1,5 L.
  • Donc, la capacité vitale est d'environ 4,5 L selon les individus.
    La capacité pulmonaire totale inclus aussi le volume résiduel qui correspond à environ 1,5 L. Donc, la capacité pulmonaire totale est d'environ 6,0 L.
    Quant à la capacité résiduelle fonctionnelle, elle correspond à la somme du volume de réserve expiratoire (1,5 L) et du volume résiduel (1,5 L), soit environ 3,0 L
    L'espace mort représente le volume total de toutes les voies anatomiques conduisant l'air inspiré jusqu'aux alvéoles. Il ne participe pas aux échanges gazeux.
    La cavité buccale, les fosses nasales, le pharynx, la trachée et les bronches forment l'espace mort anatomique.

 

  • L’EQUILIBRE ACIDO-BASIQUE

 

  • Le corps humain ne peut fonctionner que si la composition de son milieu intérieur reste stable (pH, température, concentration…) c’est l’homéostasie.
    Pour que la vie cellulaire se déroule normalement le pH doit resté stable à 7,4 (+/- 0,02).
    pH < 7,35 = acidose
    pH > 7,45 = alcalose
    Un pH< à 7 ou > à 7,8 est incompatible avec la vie.
  • Le métabolisme cellulaire synthétise constamment des acides. Lors du métabolisme anaérobie la dégradation incomplète du glucose fourni de l’acide lactique. (lactates < 0,8 mmol/l).
  • Pour maintenir l’équilibre du pH sanguin plusieurs systèmes interviennent :
  1. Les systèmes tampons

  • Ce sont des composés chimiques qui peuvent se combiner indifféremment avec des corps acides ou basiques pour contrebalancer l’acidité ou l’alcalinité du pH.
    • Le système bicarbonate/acide carbonique est le plus important:
  • Si dans un milieu on introduit un acide fort (ex : acide chlorhydrique) il s’associe avec l’ion bicarbonate pour former un acide faible (acide carbonique) diminuant peu le pH:

H+ + HCO3- ----------------->H2CO3--------> H2O+ CO2

  


  • Si dans un milieu on introduit une base forte (OH-) elle s’associe avec l’acide carbonique pour former un bicarbonate :

OH- + CO2- -----------------> HCO3


    • Le système protéines et le système phosphates sont deux systèmes analogues au précédent, ils régulent également le pH.

     

  1. La respiration

  • Nous avons vu que le CO2 se transforme en ion H+, il diminue le pH.
    Le poumon par l’élimination du CO2 participe au maintien de l’équilibre acido-basique. Son délai d’action est très rapide.
    L’insuffisance de l’élimination du CO2 par le poumon (hypoventilation) conduit à une acidose respiratoire
    L’excès d’élimination de CO2 par poumon (hyperventilation) conduit à une alcalose respiratoire.
  1. La fonction rénale

  • Le rein est capable d’éliminer à la fois les substances acides et alcalines.
    Lors d’une surproduction de métobolites acides ou alcalines par l’organisme le rein ne peut pas tout éliminer, on parle alors d’acidose ou d’alcalose métabolique.
    Le rein réabsorbe les ions bicarbonates pour maintenir son taux sanguin à 24 mmol/l. Son délai d’action est lent environ 48 heures.

 

Les acidoses et alcaloses

 

  • 1. Acidose métaboliques
    Mécanisme : HCO3- baisse et PaCO2 baisse ou normal
    Signes : hyperventilation avec hypocapnie compensatrice (fr > 30).Respiration de Kussmaul. Calcul du trou anionique : (Na + K) - (Cl + HCO3-). Si il est supérieur à 16 mmol/l alors l'acidose est dûe à une surcharge en acide fixe, si inférieur c'est une fuite de bicarbonate.
    Causes : apport ou production excessif de H+, élimination insuffisante de H +, élimination excessive de HCO3-.
    Traitement : Bicarbonates, apport de K+.

  • 2. Acidose respiratoires
    Mécanisme : HCO3- normale et PaCO2 augmente
    Signes : hypercapnie, hypoventilation alvéolaire, hypoxie. FR < 12
    Causes : dépresseur du SNC, atteinte des muscles respiratoires.
    Traitement : ventilation artificielle, augmentation du Vt

  • 3. Acidose mixte
    Mécanisme : HCO3- baisse et PaCO2 augmente
    Signes : hypercapnie, hypoventilation alvéolaire, hypoxie, FR >12
    Traitement : ventilation + bicarbonates

  • 4. Alcaloses métaboliques
    Mécanisme : HCO3- augmente et PaCO2 augmente ou normale
    Signes : hypercapnie, hypoventilation alvéolaire, hypoxie, FR >12
    Causes : apport excessif de HCO3-, perte digestive en H+, perte rénale en H+.
    Traitement : étiologique, apport de K+

  • 5. Alcaloses respiratoires
    Mécanisme : HCO3- normal et PaCO2 baisse
    Signes : hyperventilation avec hypocapnie compensatrice FR > 30
    Causes : hypoxie, stimulation des centres respiratoires.
    Traitement : traitement de l'hypoxie, réglages des paramètres ventilatoires si machine, diminution du Vt.

  • 6. Alcaloses mixtes
    Mécanisme : HCO3- normale et PaCO2 baisse
    Traitement : étiologique

  • Récapitulatif :

 

pH

pCO2

Bicarbonates

EB

Normales

7,38 à 7.42

36 à 44

22 à 26

-2 à +2

Acidose respiratoire

< 7,36

> 45

Normal

Normal

Alcalose respiratoire

> 7,44

< 35

Normal

Normal

Acidose métabolique

< 7,36

Normal

< 22

Négatif

Alcalose métabolique

> 7,44

Normal

> 26

Positif

La composante respiratoire de ces perturbations s'effectue en fonction de la pCO2 et la composante métabolique en fonction du Base Exces ou Base Deficit.

 

V.Labat IDE service de réanimation, CH Annecy, Mars 2009

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