Système respiratoire et échanges gazeux

Système respiratoire et échanges gazeux

Anatomie et physiologie humaines

Fonctions du Système Respiratoire

• Assure les échanges gazeux (O2 et CO2).

• Participe à la régulation du pH sanguin.

• Contient les récepteurs olfactifs.

• Participe à la circulation.

• Filtre l’air respiré.

• Produit des sons.

Rôle des échanges gazeux

• Fonction principale : Fournir l'O2 nécessaire à la respiration cellulaire de toutes les cellules de l’organisme et permettre l’élimination du CO2 produit par les cellules.

• Conditions d'optimisation : La surface respiratoire doit être humide, mince et étendue pour maximiser la vitesse des échanges gazeux, selon la loi de Henry.

Anatomie du système respiratoire

Organisation fonctionnelle

• Zone de conduction

• Zone respiratoire

Voies respiratoires

• Supérieures :

  • Nez

  • Fosse nasale

  • Pharynx

  • Larynx

• Inférieures :

  • Trachée

  • Bronche

  • Bronchiole terminale

  • Bronchiole respiratoire

  • Conduit alvéolaire

Organisation structurale

• Nez : Filtration de l'air.

• Tissu épithélial :

  • Épithélium cilié sécrète du mucus.

  • Épithélium non cilié, sans mucus.

Mucus et cils

• Mucus : Composé de mucine qui emprisonne poussières, microorganismes, débris, pollen, etc. Il contient des enzymes hydrolytiques, défensines, et anticorps pour l'action antibactérienne.

Escalier mucociliaire

• Le mucus attrape les pathogènes, tandis que les cils remontent le mucus vers le pharynx.

Tissu des voies respiratoires inférieures

• Trachée :

  • Tissu conjonctif, épithélium pseudostratifié prismatique cilié, sous-muqueuse, et lumière.

  • Présence de cils qui aident à contrôler le flux d'air.

Alvéoles

• Environ 300-400 millions d’alvéoles par poumon, avec un épithélium très mince pour faciliter les échanges gazeux.

Caractéristiques fonctionnelles des bronches

• Broncho-constriction : Réaction du système nerveux autonome parasympathique à des substances nocives ou froid.

• Bronchodilatation : Réaction du système nerveux autonome sympathique en cas de stress ou d'exercice.

Circulation d'air

• Zone respiratoire : L'air circule entre les alvéoles et les conduits alvéolaires, avec un maximum d'échanges gazeux.

Pressions respiratoires

Types de pressions

• Pression atmosphérique (P_atm) : 760 mmHg.

• Pression intra-alvéolaire (P_alv) : Doit égale à la pression atmosphérique.

• Pression intra-pleurale (Pip) : Toujours inférieure à Palv (environ 4 mmHg de moins).

Rôles de la plèvre

• Protection des poumons.

• Maintien de l'adhérence entre feuillets grâce à la tension superficielle du liquide pleural.

• Aide à maintenir les alvéoles ouvertes par pression intrapleurale négative.

Conséquences de la perte d'intégrité de la plèvre

• Si la plèvre se décollait ou était percée, cela entraînerait un affaissement du poumon et la Pip deviendrait égale à Patm et P_alv.

Ventilation pulmonaire

Processus respiratoires

1. Ventilation pulmonaire : Inspirer l'air atmosphérique dans les alvéoles et expirer l'air contenu dans les alvéoles.

2. Respiration externe (pulmonaire) : Échanges gazeux à travers la membrane alvéolo-capillaire où le sang gagne de l'O2 et perd du CO2.

3. Respiration interne (tissulaire) : Échanges gazeux entre les capillaires systémiques et les tissus.

Mouvements respiratoires

• Inspiration : Règle du diaphragme et des intercostaux externes.

• Expiration : Relâchement des muscles responsables de l'inspiration.

Variation de pression lors de la respiration

• Augmentation du volume intra-alvéolaire réduit la pression intra-alvéolaire, facilitant l'inspiration, et vice versa pour l'expiration.

• Volume courant (VC) : Quantité d'air échangée à chaque cycle respiratoire, typiquement 500 ml.

Facteurs influençant la ventilation

Tension superficielle

• Plus la tension superficielle est élevée, plus l'affaissement des alvéoles est probable. Réduit par le surfactant produit par les pneumocytes.

Résistance des conduits aériens

• Factors such as constriction or dilation due to the autonomic nervous system influence resistance in the air passages.

Compliance pulmonaire

• Mesure de l'effort requis pour étirer les poumons - plus elle est élevée, plus il est facile d'étirer les poumons. Diminution par des facteurs tels que tissu cicatriciel ou douleurs.

Échanges gazeux

Respiration externe et interne

• Diffusion des gaz : O2 et CO2 entre poumons/blood et blood/tissues.

• L'absorption des gaz dépend des gradients de pression partielle et de la solubilité des gaz.

Transport sanguin

• O2 est principalement transporté par l'hémoglobine. 98,5% lié à l'hémoglobine et 1,5% dissous dans le plasma. CO2 est transporté aussi sous forme d'ions bicarbonate.

Facteurs influençant la dissociation de l'oxyhémoglobine

1. Pression partielle d'O2 (PO2) : Augmentation = augmentation de l'affinité.

2. Pression partielle de CO2 (PCO2) : Augmentation = diminution de l'affinité.

3. pH : Diminution = diminution de l'affinité.

4. Température : Augmentation = diminution de l'affinité.

Régulation de la respiration

Responsabilité des neurones moteurs

• Fréquence respiratoire dépend des signaux envoyés par les neurones. Les centres régulateurs dans le bulbe rachidien et le pont reçoivent des stimuli.

Stimuli principaux

1. Augmentation de la PCO2 sanguine : Stimulus le plus important pour la respiration.

2. Diminution de la PO2 artérielle : La diminution des niveaux de PO2 entraîne une réponse accrue des centres respiratoires.

3. Diminution du pH artériel : liée à l'augmentation de la PCO2.

Chimiorécepteurs et leur rôle

• Chimiorécepteurs centraux : Situés dans le bulbe rachidien, réagissent aux changements dans le CO2 sanguin.

• Chimiorécepteurs périphériques : Situés dans les parois des artères, communiquent les valeurs de PCO2, pH, et PO2 aux centres respiratoires.

Effets de la régulation

• Augmentation de la fréquence respiratoire et de l'amplitude en réponse aux augmentations de PCO2 et aux diminutions de PO2 ou de pH.

• Réponses peuvent mener à un essoufflement si prolongées.