LA VENTILATION PULMONAIRE : PHYSIO ET EXPLORATION.

INTRODUCTION :

LA VENTILATION PULMONAIRE est le phénomène au cours duquel l’oxygène est capté par les cellules sanguines et utilisé dans le métabolisme. Le dioxyde de carbone est rejeté.

– Ventilation pulmonaire permet les échanges de gaz entre l’air ambiant et les alvéoles.
– Mécanique ventilatoire = ensemble des forces mobilisant le poumon et paroi thoracique, et des résistances qui s’y opposent, afin d’assurer la ventilation.

I- APPAREIL VENTILATOIRE :

A. Muscles respiratoires :

Assurent la mobilisation de la cage thoracique au cours du cycle ventilatoire.
Þ Muscles inspiratoires :
– Diaphragme : Est un muscle inspiratoire essentiel, responsable de 75 % du changement du volume de la cage thoracique. En effet, à l’inspiration, le diaphragme s’abaisse pour augmenter le diamètre vertical de la cage thoracique :
      Son mouvement normal au repos réalise une course de 2 – 3 cm.
      Sa course maximale : 8 – 10 cm objectivée par radioscopie.

– Muscles intercostaux externes : 2ème groupe musculaire inspiratoire, leur contraction souleve les côtes et projette le sternum en avant en anse de seau +++Augmentation du diamètre antéro- postérieur de la cage thoracique.
– Muscles inspiratoires accessoires : entrent en jeu au cours de l’inspiration forcée (SCM, scalène, dentelé, les pectoraux et trapèze).

Þ Muscles expiratoires :
L’expiration est un phénomène passif, due au relâchement des muscles inspiratoires, elle devient un phénomène actif en cas d’expiration forcée par : La contraction des muscles intercostaux internes et les muscles de la paroi abdominale.
NB : L’ampliation thoracique normale est de 6 à 8 cm.

B. Les poumons :

Sont 2 organes élastiques intra-thoraciques auxquels les mouvements de la cage thoracique sont transmis par les plèvres.

–  L’unité́ anatomique est le lobule.

–  L’unité́ fonctionnelle est l’alvéole.

C. Le surfactant :

Est un film tensioactif qui évite aux alvéoles de se collaber à l’expiration.

D. La plèvre :

Les mouvements de la cage thoracique sont transmis aux poumons par la plèvre.

E. Les conduits bronchiques :

Ont pour rôle de :

–  Conduire l’air jusqu’aux alvéoles.

–  Épurer, humidifier et réchauffer l’air.
Leur calibre est soumis à une commande neurovégétative

II- DYNAMIQUE VENTILATOIRE :

Ce sont les modifications alternées du volume du thorax sous l’influence des muscles respiratoires qui assurent la ventilation pulmonaire.

A. L’inspiration :
Temps actif dû essentiellement à la contraction du diaphragme.

B. L’expiration :
Temps passif, c’est le relâchement des muscles inspiratoires et retour du poumon à sa position initiale grâce à sa structure élastique.

C. Évolution :
L’évolution de la pression intrapulmonaire au cours du cycle respiratoire :

–  Au repos : Glotte ouverte, P (alv) = P (atm)

–  A l’inspiration : P (alv) < P (atm) : Appel d’air.

–  A l’expiration : P (alv) > P (atm)
Les variations de la pression alvéolaire sont faibles en respiration calme, et deviennent importantes en cas d’obstruction bronchique. Ainsi les volumes d’air sont mobilisés grâce à la différence de pression.

III- EXPLORATION DES VOLUMES ET DEBITS PULMONAIRES :

A. Volumes :

Méthodes de mesure :

– Spirométrie à circuit ouvert = pneumotachographie : mesure des volumes et débits

– Spirométrie à circuit fermé = utilise un gaz inerte (hélium) : mesure la CRF et le VR

-La pléthysmographie : est un ensemble de méthodes servant à mesurer des volumes. principalement utilisée en cardiologie et en pneumologie. En cardiologie, il est ainsi possible de mesurer le débit cardiaque de manière non invasive.

Résultats :

– Les volumes mobilisables :
❖Volume courant (Vt) : Volume d’air mobilisé par une expiration normale suite à une inspiration normale, valeur normale : 500 CC.

❖Volume de réserve inspiratoire (VRI): Volume d’air mobilisé par une inspiration forcée faisant suite à une inspiration normale, valeur normale = 2 litres.
❖Volume de réserve expiratoire (VRE) : Volume d’air mobilisé par une expiration forcée faisant suite à une expiration normale, valeur normale = 1,5 litre.

❖Capacité vitale : Volume d’air mobilisé par une expiration forcée faisant suite à une inspiration forcée (ou l’inverse) : CV = Vt + VRE + VRI = 4 à 5 litres. Il dépend de : l’âge, le sexe, le poids et la taille.
– Les volumes non mobilisables :

❖Le volume résiduel (VR) : C’est le volume d’air qui reste dans le poumon après expiration forcée, valeur normale = 1,2 à 1,4 litre.
❖Capacité résiduelle fonctionnelle (CRF) : C’est le volume d’air qui reste dans le poumon après une expiration normale, valeur normale = VRE + VR.

❖Capacité pulmonaire totale (CPT) : Volume d’air contenu dans les poumons après inspiration forcée. CPT = CV + VR = VRE + VRI + Vt + VR.

B. Débits ventilatoires :

– Débit ventilatoire : volume d’air déplacé par unité de temps

– La courbe volume-temps : Principal examen fonctionnel

-Détermine le VEMS, la CV et l’indice de Tiffeneau

-VEMS : volume expiré pendant la 1e seconde d’une expiration forcée,

-Indice de TIFFENEAU = VEMS/CV (≈ 80 %)

– La courbe débit-volume : Débit maximal expiré à chaque niveau de CV

-Débit expiratoire de pointe « DEP » : Débit maximum au cours de l’expiration

-Débit expiratoire maximal à 75, 50 et 25% de la CV : DEM 25, DEM 50 et DEM 75

-DEMM ou DEM 25-75 = Débit Expiratoire Maximal Médian pris entre 25 % et 75 % de la CV

-DEMM, DEM 25 et DEM 50 sont effort-indépendant et explorent plus spécifiquement les petites voies aériennes.

-L’allure de la courbe expiratoire : Devient concave en cas de pathologies obstructives.

C. En pathologie :

On distingue 3 syndromes :

– Syndrome obstructif : trouble dynamique lié à l’augmentation des résistances des voies aériennes ⇒ VEMS/CV < 70% (bronchite chronique, asthme)

– Syndrome restrictif : trouble statique lié à réduction du parenchyme pulmonaire ⇒ CPT < 80% valeur théorique (fibrose pulmonaire)

– Syndrome distensif : trouble statique lié à une rétention d’air ⇒ CPT > 120% valeur théorique (emphysème)

– Syndrome mixte : trouble associant restriction volumique et obstruction

IV- MECANIQUE VENTILATOIRE :

A. Facteurs mécaniques du cycle respiratoire :

Un certain nombre de résistances s’opposent aux mouvements respiratoires :

1. Les résistances élastiques :

Dues à l’élasticité́ thoracopulmonaire, elles sont proportionnelles aux variations de volume, cette résistance est d’autant plus grande que le volume est important.

2. Les résistances dynamiques :

Ce sont les résistances à l’écoulement de gaz dans les voies aériennes qui dépendent : du calibre des conduits et du type d’écoulement.

Étude des résistances élastiques :

1. Volume de relaxation :

C’est le volume pour lequel les forces élastiques ne sont plus sollicitées. Il y a plusieurs types de volume de relaxation :

–  Volume de relaxation du poumon (faible).

–  Volume de relaxation de la cage thoracique (élevé).

–  Volume de relaxation de l’ensemble [cage thoracique – poumon] = Position d’équilibre : P (alv) = P atm.

2. Étude des compliances :

C’est la facilité avec laquelle les différents éléments élastiques du thorax se laissent distendre. Ainsi, la compliance pulmonaire est diminuée dans la fibrose, élevée dans l’emphysème. Également, la compliance pulmonaire est basse dans la SPA et dans les scolioses.

Études des résistances dynamiques :

Elle est basée sur l’étude de la relation entre la pression et le flux.

–  Dans la respiration calme : La relation pression / flux est linéaire. (Écoulement laminaire)

–  Dans la respiration forcée : La relation pression / flux n’est pas linéaire. (Écoulement turbulent)

B. Le travail ventilatoire :

Il est effectué́ contre les résistances élastiques et dynamiques, et il est nul au cours de l’expiration passive. La dépense énergétique de la ventilation est très faible au repos et devient importante au cours de l’hyperventilation.