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respirationPhysiologie

Appareil respiratoire

Toutes les cellules du corps ont besoin en permanence d'oxygène et doivent se débarrasser du gaz carbonique.
A l'inspiration, l'air contenant l'oxygène est aspiré jusqu'aux alvéoles avant de rejoindre les cellules grâce la circulation.
Diaphragme et muscles intercostaux dilatent la cage thoracique. Ainsi l'air est aspiré vers les poumons.
A l'expiration, les cellules rejettent le gaz carbonique en provenance du circuit veineux puis des artères pulmonaires.
Grâce à l'élasticité des muscles qui se relachent spontanément, l'air est expulsé vers l'extérieur.
Le cerveau commande les muscles de la respiration par l'intermédiaire du tronc cérébral et de nerfs.
Dans l'alvéole, les échanges gazeux se font entre la respiration et la circulation.
A chaque inspiration un certain volume pulmonaire entre dans les poumons. Il est variable selon la force de la ventilation.


 

Respiration

inspiration

Nous avons étudié le trajet de l'oxygène et du gaz carbonique.

Mais comment ces 2 gaz entrent ou sortent dans les poumons?

Certainement pas passivement.

Oxygène et gaz carbonique empruntent le même chemin: les voies aériennes mais pas au même moment.

L'abréviation de l'oxygène est O2.

Celle du gaz carbonique est CO2.

Il y a un mouvement de va et vient de l'air grâce à une différence de pression entre l'extérieur et l'intérieur de la cage thoracique.

 

Attention

  • Inspiration + expiration = un cycle respiratoire
  • A l'inspiration l'oxygène rentre
  • A l'expiration le gaz carbonique sort

seringueAstuce

  • Pour comprendre les événements ci-dessous
    • On peut comparer ces mouvements, au piston d'une seringue:
      • L'embout de la seringue représente:
        • les voies aériennes
      • le corps de la seringue:
        • les alvéoles
      • le piston: le diaphragme

 

inspiration-expiration poumons

 

Inspiration

inspirationC'est un mouvement actif et consomme de l'énergie.

Il ne peut se faire que chez une personne en vie car c'est le cerveau qui commande.

La plus grande partie de l'inspiration est réalisée par la contraction du diaphragme.

Elle est complétée par les muscles intercostaux
et accessoirement par les muscles du cou qui sont mis en route lors d'un effort important ou une détresse respiratoire.

 

Expert

  • La pression devient plus faible qu'à l'extérieur (dite "pression négative")
  • L'air donc l'oxygène s'engouffre dans les voies aériennes pour gagner les alvéoles
  • Les poumons se gonflent

Diaphragme

Le diaphragme est un muscle respiratoire mais aussi la paroi qui sépare le thorax de l'abdomen.

diaphragme 1
Vue de l'abdomen du diaphragme (foie et estomac enlevés)
diaphragme 2
Vue du thorax du diaphragme.(coeur enlevé)

diaphragme 7

diaphragme 6N'oublions pas que le diaphragme est une voute. Il faut l'imaginer en 3 D.

En se contractant, il s'aplatit et s'abaisse vers l'abdomen.

Le diaphragme n'a pas de position fixe dans le thorax:

 

diaphragme 4 diaphragme 7  

 

Le diaphragme se contracte et descend vers le bas en repoussant l'abdomen, d'où le ventre qui "pointe"

Il est à l'origine d'un pseudo vide dans la cage thoracique, permettant à l'air d'entrer dans les poumons.

 

inspiration

 

Astuces

  • Pour faire entrer de l'eau (ou de la fumée) dans une seringue, il suffit de tirer le piston qui s'abaisse
  • Le vide apparait dans la seringue
  • On peut donc comparer le piston de la seringue au diaphragme
  • On parle de "vide"

  • En fait il s'agit d'un faux vide mais plutôt d'une pression inférieure à la pression qu'il y a à l'extérieur
  • Entre une zone de haute pression et une zone de basse pression (comme en météo), des mouvements d'air apparaissent: haute vers basse pression
  • Le vide, c'est comme un paquet de cacahouètes. Lorsqu'on déchire l'emballage, l'air rentre.
  • On peut rajouter un ressort au piston de la seringue qui se tend à l'inspiration et se relache spontanément à l'expiration.

ventilation

 

▷ Vidéo : Mouvements du diaphragme (US)

Muscles intercostaux

Ils sont entre les côtes.
En se contractant ils soulèvent les côtes.

Astuce

  • C'est comme si en plus du piston, on tirait sur la paroi de la seringue pour l'agrandir

 

Muscles du cou

Ils soulèvent les clavicules.
Ils n'interviennent que si la respiration devient difficile (apparition d'un tirage, les muscles du cou deviennent visibles lors de la contraction).

 

Expiration

expirationLe diaphragme se relâche, les côtes retombent.

C'est un phénomène passif, les muscles se détendent par simple élasticité.

La pression remonte et chasse l'air.

Pour vider un peu plus les poumons, en expiration forcée, on peut volontairement utiliser des muscles expiratoires.

L'expiration est alors active comme dans l'inspiration.

 

expiration

 

Astuce

  • Le piston de la seringue est en bas, en poussant dessus on chasse l'air ou le liquide
  • Pour comprendre l'élasticité du phénomène, il suffit de rajouter un ressort au piston
  • Lors de la traction vers le bas, il a été serré. Si on lache le piston, le ressort se détend
  • Il n'y a rien à faire: C'est passif

Note

  • Grâce à ces explications, on peut comprendre que lors d'un arrêt respiratoire:
    • il faut pratiquer une ventilation artificielle à l'inspiration (pas de contraction des muscles)
    • ne rien faire à l'expiration (même inerte le muscle est élastique, il a été étiré par la ventilation artificielle)
inspiration
Inspiration: dilatation cage thoracique et diaphragme vers le bas
expiration
Expiration: contraction cage thoracique et diaphragme vers le haut

 

 

Commande de la respiration

L'ordre de contraction des muscles vient du cerveau plus précisément du tronc cérébral ou bulbe.
De là des nerfs descendent dans la moelle épinière puis sortent pour aller aux muscles respiratoires.

Les nerfs stimulant le diaphragme

Ils sont au nombre de 2 et sortent de la moelle épinière très tôt avant la 4 ème vertèbre cervicale (C4), pour cheminer ensuite dans le cou puis dans le thorax.

Les nerfs stimulant chaque muscle intercostal

Ils sortent au niveau de la vertèbre correspondante.
Par ex: Stimulation 4 ème espace intercostal = sortie entre la 4 ème et 5 ème vertèbre.

 

commande-resp

commande respiratoire commande respiratoire 2

▽△ Autre dessin commande respiratoire

 

commande respiratoire 3

 


Attention

  • Les mouvements respiratoires sont commandés automatiquement par le cerveau
  • Alors que le coeur bat tout seul sans intervention extérieure
  • L'inspiration est un phénomène actif
  • L'expiration est un phénomène passif

Savoir +

  • Cette notion de sortie des nerfs de la moelle épinière différente pour le diaphragme et les muscles intercostaux a son importance pour comprendre les paralysies par section traumatique de la moelle épinière
    • Section au dessus de C4 = tétraplégie + arrêt total de la respiration
    • Section entre C4 et D1 = tétraplégie + ventilation par le diaphragme uniquement

Notes

  • A l'inspiration l'oxygène entre
  • A l'expiration, le gaz carbonique sort

 

Echanges gazeux dans l'alvéole

alveolealveole 2L'air qui entre, déplisse l'alvéole comme un ballon que l'on gonfle.

Ceci fait un bruit que le médecin entend en auscultant les poumons avec un stéthoscope.

Un feuillet, comme un filtre à café, sépare le milieu aérien des vaisseaux.

C'est là que s'effectuent les échanges de gaz

L'air est filtré et l'oxygène rentre puis le gaz carbonique sort

Mais aucun liquide ne sort du sang pour aller dans les alvéoles.

 

Volumes pulmonaires

Environ 500 ml d'air entre à chaque inspiration.
On peut néanmoins,volontairement aspirer plus en contractant plus fort les muscles respiratoires.
Il reste toujours de l'air dans les poumons à la fin de l'expiration même en forçant un peu (expiration forcée).
A l'expiration grâce aux muscles abdominaux, en poussant on sortira plus d'air.
L'oxygène non utilisé (dans les voies aériennes) ressort (très utile pour le bouche à bouche).
Une étude attentive des volumes d'air est faite par une exploration fonctionnelle respiratoire ou E.F.R.

inspiration
Fin inspiration: voies aériennes pleines d'oxygène (en vert)
espace mort
Début expiration: Le CO2 arrive et l'O2 non utilisé sort

expiration
Fin expiration: voies aériennes pleines de CO2 (en violet)

 

Notes

  • Inspiration + expiration = 1 cycle respiratoire
  • Nombre de cycles respiratoires sur une minute = Fréquence respiratoire
  • Chez la personne âgée la respiration devient moins performante
  • Chez le nouveau né la respiration est rapide et les voies aériennes de petite taille

Exercices

Répertoire

  • Noter: inspiration, expiration, diaphragme

 


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Dr Pierre BLOT chim