Le système respiratoire 2/2

Volumes et capacités pulmonaires :

Formules à retenir :

• CV = VT + VRI + VRE
• CPT = CV + VR
• Ventilation minute (VE) = VT × fréquence respiratoire (ex. : 500 mL × 12/min = 6 L/min)
• Ventilation alvéolaire (VA) = (VT − espace mort) × fréquence = (500 − 150) × 12 ≈ 4,2 L/min

La ventilation alvéolaire, et non la ventilation minute, détermine réellement l'efficacité des échanges : une respiration lente et profonde (VT élevé) ventile mieux les alvéoles qu'une respiration rapide et superficielle.

Les échanges gazeux :

1. La membrane respiratoire (alvéolo-capillaire)

Les échanges se font à travers une membrane très fine (~0,5 µm) composée de :

1. Épithélium alvéolaire (pneumocytes de type I)
2. Membrane basale
3. Endothélium capillaire

L'O₂ diffuse de l'alvéole vers le sang ; le CO₂ diffuse du sang vers l'alvéole, selon la loi de Fick :

Débit de diffusion = (Surface × Différence de pression partielle × Coefficient de solubilité) / Épaisseur de la membrane

2. Pressions partielles des gaz

Gradients alvéolo-artériel : O₂ de 100 → 40 mmHg ; CO₂ de 45 → 40 mmHg. Le CO₂ diffuse ~20 fois plus vite que l'O₂ car il est ~20 fois plus soluble.

3. Transport des gaz dans le sang

Transport de l'O₂ (98,5 % lié à l'hémoglobine) :

• O₂ + Hb ⇌ HbO₂ (oxyhémoglobine)
• La courbe de dissociation de l'hémoglobine est sigmoïde : elle facilite la fixation aux poumons (PO₂ élevée) et la libération dans les tissus (PO₂ basse).
• Facteurs déplaçant la courbe vers la droite (libération facilitée de l'O₂) : ↑ CO₂, ↓ pH (effet Bohr), ↑ température, ↑ 2,3-DPG.

Transport du CO₂ :

• 70 % sous forme de bicarbonates (HCO₃⁻) : CO₂ + H₂O ⇌ H₂CO₃ ⇌ H⁺ + HCO₃⁻ (réaction catalysée par l'anhydrase carbonique)
• 23 % lié à l'hémoglobine (carbamino-Hb)
• 7 % dissous

Régulation de la respiration :

1. Le rythme respiratoire

Il est généré par les centres respiratoires du tronc cérébral :

• Groupe respiratoire dorsal (bulbe) : inspiration, réponse au CO₂/H⁺.
• Groupe respiratoire ventral (bulbe) : expiration active.
• Centre pneumotaxique (pont) : limite la durée de l'inspiration, ajuste la fréquence.
• Centre apneustique (pont) : favorise l'inspiration (rôle mineur chez l'humain).

2. Le contrôle chimique

Points essentiels :

• La PCO₂ est le principal stimulus ventilatoire : une hausse de quelques mmHg suffit à augmenter fortement la ventilation (elle agit sur les récepteurs centraux via le pH du LCR).
• L'hypoxie ne stimule la ventilation qu'en dessous d'une PO₂ artérielle de ~60 mmHg (récepteurs périphériques uniquement).
• Chez les patients en hypercapnie chronique (BPCO), le stimulus hypoxique devient prépondérant : administrer trop d'O₂ peut abolir le stimulus respiratoire.

Résumé du cours :

Les points clés à retenir

1. Fonctions : le système respiratoire assure l'hématose, la régulation du pH sanguin, la phonation et la protection de l'organisme.
2. Anatomie : les voies aériennes se divisent en une zone conductrice (filtre, réchauffe, humidifie ; espace mort ~150 mL) et une zone respiratoire (alvéoles, siège des échanges).
3. Mécanique ventilatoire :

• • Inspiration active : contraction du diaphragme → ↑ volume thoracique → ↓ pression → entrée d'air.
  • Expiration passive au repos : relaxation + retour élastique.
  • La pression pleurale négative (−4 à −5 mmHg) maintient les poumons appliqués à la paroi.
  • Le surfactant abaisse la tension superficielle et stabilise les alvéoles.

4. Volumes pulmonaires (adulte) : VT = 500 mL ; VRI = 3000 mL ; VRE = 1100 mL ; VR = 1200 mL.

• • CV = VT + VRI + VRE ; CPT = CV + VR.
  • VA = (VT − 150) × fréquence ≈ 4,2 L/min : c'est la ventilation alvéolaire compte pour les échanges.

5. Échanges gazeux : diffusion à travers la membrane alvéolo-capillaire selon les gradients de pression partielle (loi de Fick) — O₂ : alvéole (100 mmHg) → sang ; CO₂ : sang (45 mmHg) → alvéole (40 mmHg). Le CO₂ diffuse ~20 × plus vite que l'O₂.
6. Transport sanguin :

• • O₂ : 98,5 % fixé sur l'hémoglobine ; courbe de dissociation sigmoïde ; effet Bohr (↑ CO₂/↓ pH → libération de l'O₂).
  • CO₂ : 70 % en bicarbonates (anhydrase carbonique), 23 % sur l'Hb, 7 % dissous.

7. Régulation : centres respiratoires bulbaire et pontique ; chémorécepteurs centraux (CO₂/H⁺) et périphériques (O₂). La PCO₂ est le principal stimulus ventilatoire ; l'hypoxie ne devient stimulante qu'en dessous de PO₂ = 60 mmHg.

Schéma de synthèse