Événements pendant le cycle respiratoire

Nous allons examiner les différents événements qui se déroulent pendant le cycle respiratoire, notamment la ventilation pulmonaire. Ce cycle est crucial pour le bon fonctionnement des échanges gazeux dans les poumons.

Généralités

• Respiration : phénomène cyclique fait d'une inspiration suivie d'une expiration, constituant un cycle respiratoire.
• Fréquence respiratoire : nombre de cycles respiratoires par minute.
  • Adulte au repos : 15-20 cycles/minute.
  • Nouveau-né au repos : 40-60 cycles/minute.
  • Augmente durant l’exercice.
• Durée totale du cycle respiratoire (Ttot) : environ 4,5 secondes.
  • Fréquence respiratoire = 1 / Ttot x 60.
  • Durée de l'inspiration (Ti) et durée de l'expiration (Te) : au repos, expiration dure environ deux fois plus que l'inspiration.

Mouvements respiratoires

1. Inspiration : augmentation de tous les diamètres de la cage thoracique et déplacement antérieur de la paroi abdominale.
2. Expiration : retour à la position de base.
3. Hyperventilation : amplification de ces mouvements.
4. Cage thoracique : assimilée à un cylindre avec trois diamètres—vertical, latéral, et antéropostérieur qui augmentent à l'inspiration.

• Muscles inspiratoires : principaux (diaphragme, intercostaux externes), accessoires (sterno-cléido-mastoïdien, scalène).
  • Muscles expiratoires (en hyperventilation) : intercostaux internes et muscles abdominaux.

5. Radiographie pulmonaire : différenciation en expiration et inspiration forcées (diaphragme abaissé).

Débit aérien

• Produit passivement par les gradients de pression entre l'air extérieur et les alvéoles.
• Pressions importantes : pression atmosphérique (constante à environ 760 mmHg ou 100 kPa), pression alvéolaire (varie avec le cycle respiratoire).
• Inspiration : muscles inspiratoires augmentent le volume pulmonaire, diminuant la pression alvéolaire.
• Expiration : relâchement musculaire, retour du volume thoracique de base, pression alvéolaire augmente.
• Plèvre : rôle clé par ses deux feuillets (parietal et viscéral) avec une pression négative nécessaire pour l'adhérence et le volume pulmonaire.

Volumes et capacités pulmonaires

• Volumes mobilisables et volume non mobilisables:
  • Volume courant (Vt) : volume mobilisé en respiration normale (environ 500 mL chez un adulte au repos).
  • Volume de réserve inspiratoire (IRV) : volume inspiré supplémentaire après une inspiration normale (~2,5-3 L).
  • Volume de réserve expiratoire (ERV) : volume expiré après une expiration normale (~1 L).
  • Volume résiduel (RV) : volume restant après une expiration forcée (~1 L, mesuré indirectement).
• Capacités : sommes de volumes pulmonaires
  • Capacité vitale (VC) : volumes mobilisables (VC = Vt + IRV + ERV; environ 4-4.5 L).
  • Capacité résiduelle fonctionnelle (FRC) : volume de repos (FRC = RV + ERV; ~2 L).
  • Capacité pulmonaire totale (TLC) : somme de tous les volumes (TLC = VC + RV; environ 5 L).

Ventilation minute

• Ventilation minute (V̇E) : débit d'air par minute (V̇E = Vt x fréquence respiratoire).
  • Valeurs de référence : ~6 L/min au repos, augmentant jusqu'à 100 L/min en exercice intense.
• Inadaptation de la ventilation minute : espace mort (air non participant aux échanges gazeux).
  • Espace mort anatomique : voies aériennes de conduction (~150 mL).
  • Espace mort alvéolaire : zones alvéolaires ventilées non perfusées.
  • En pathologies (e.g., embolie pulmonaire), l'espace mort peut augmenter de manière significative.

Distribution de la ventilation

• Distribution en fonction des zones pulmonaires.
• Zones de perfusion:
  • Zone 1 (apex) : pression alvéolaire > pression vasculaire, perfusion faible.
  • Zone 2 (intermédiaire) : variations avec le cycle respiratoire et cardiaque.
  • Zone 3 (base) : pression vasculaire > pression alvéolaire, perfusion élevée.
• Effets de la gravité : différences significatives de pression entre le sommet et la base du poumon.

Propriétés mécaniques du poumon

• Propriétés élastiques et compliance.
• Contraction musculaire : opposition aux forces de rétraction élastique et résistances des tissus pulmonaires et des voies aériennes.
• Résistance pulmonaire : majorité due à l'écoulement de l'air dans les voies aériennes principalement dans la trachée et les grosses bronches.
  • Facteurs influençant résilience: diamètre des voies aériennes et débit d'air.

Contrôle de la respiration

• Automatisme respiratoire : centres bullaires (groupes respiratoires dorsaux et ventraux) assurent l'automatisme avec l’intégration des informations périphériques et centrales.
• Récepteurs influençant la respiration :
  • Chimiorécepteurs (sensibles aux variations de O2, CO2 et pH).
  • Mécanorécepteurs (sensibles à l'étirement pulmonaires et au calibre pharyngé).
  • Propriétés modifiables : fréquence respiratoire, volume courant pour adapter la ventilation en réponse aux besoins de l'organisme.

Fonctions supplémentaires

• Défense de l'organisme :
  • Clairance muco-ciliaire : transport de mucus et particules capturées grâce aux cellules ciliées.
  • Conditionnement de l'air : humidification et réchauffement de l'air inspiré.
  • Réflexes : toux et éternuements pour expulser les particules.
  • Flore bactérienne : flore normale présente dans la portion supérieure de l'arbre bronchique.
  • Tissu lymphoïde : amygdales, végétations adénoïdes et lymphocytes dispersés.
  • Macrophages alvéolaires : phagocytose des particules au niveau alvéolaire.