11. Fisiologie de l’appareil respiratoire – Isipedia

L’appareil respiratoire est composé du nez, du pharynx (gorge), du larynx (boîte de résonance ou organe de la voix), la trachée, la bronchi et poumons (voir figure).

Ventilation pulmonaire

La respiration est un processus physiologique complexe dans lequel différents systèmes organiques participent et dont la fonction principale est d’obtenir l’oxygène nécessaire au métabolisme cellulaire et l’expulsion du dioxyde de carbone (dioxyde de carbone) produite par celle-ci.

la perfusion pulmonaire est constitué d’échange de gaz respiratoires entre l’air atmosphérique et le milieu interne (plasma).

trois sous-processus:

1. échange de gaz entre les capillaires alvéoles et pulmonaires (échange de gaz pulmonaires). Respiration pulmonaire / externe.
2. Le transport de gaz respiratoires entre capillaires pulmonaires et capillaires systémiques.
3. L’échange de gaz entre le milieu interne et le cytoplasme cellulaire (échange de gaz systémique). Tissu / respiration interne.

Par conséquent, le processus d’échange gazeux dans le corps (respiration) a trois étapes de base:

1. la ventilation pulmonaire ou la respiration est une inspiration (écoulement vers l’intérieur) et l’expiration (écoulement) de l’air, qui produit l’échange d’air entre l’atmosphère et les alvéoles pulmonaires.
2. respiration externe ou pulmonaire est l’échange de gaz entre le sang qui circule pour les capillaires systémiques et qui circule par le pulmonaire capillaires, à travers la membrane respiratoire. Au cours de ce processus, le sang capillaire pulmonaire obtient O2 et perd le CO2. Diffusion d’O2 et de CO2 entre alvéoles et sang.
3. respiration interne ou tissu. C’est l’échange de gaz entre le sang dans les capacités systémiques et les cellules tissulaires. Dans ce processus, le sang perd O2 et acquiert CO2. Dans les cellules, les réactions métaboliques qui consomment O2 et relâchent le CO2 lors de la production d’ATP constituent une respiration cellulaire. O2 et CO2 Transport sur les cellules et vice versa.

pression Changements pendant la ventilation pulmonaire

L’air pénètre dans les poumons lorsque la pression d’air qui est à l’intérieur est inférieure à la pression atmosphérique. L’air laisse les poumons lorsque la pression à l’intérieur d’eux est supérieure à celle de la pression atmosphérique.

La figure suivante montre les modifications des pressions partielles de l’oxygène et du dioxyde de carbone (en mm hg) pendant la respiration externe et interne.

Gaz Diffuse des zones avec une pression partielle plus importante vers des zones avec une pression moins partielle.

Inspiration

Le revenu de l’air dans les poumons est appelé inspiration (inhalation). L’inspiration introduit l’air dans les poumons. Juste avant chaque inspiration, la pression d’air à l’intérieur du poumon est égale à la pression atmosphérique (760 mm Hg ou 1 ATM). Pour que l’air comprenne les poumons, la pression en eux doit être inférieure à l’atmosphère. Cette condition est obtenue grâce à l’augmentation de la taille des poumons.

La pression d’un gaz dans un compartiment fermé est inversement proportionnelle au volume du conteneur qui le contient, ce qui signifie que si la taille de Le conteneur il augmente, la pression du gaz diminue et si le conteneur diminue la pression augmente. Cette relation inverse entre le volume et la pression est appelée la loi de Boyle et peut être vue dans la figure suivante.

Loi de Boyle:

• Les changements de pression intra-chatte ont lieu à la suite de changements de Volume pulmonaire.
• La pression d’une quantité d’essence est inversement proportionnelle à son volume (p = 1 / V).

quelles conséquences cela aura-t-il dans le processus respiratoire ??

Pendant l’inspiration normale, le diaphragme tombe autour de 1 cm (0,4 pouce), qui génère une différence de pression générale entre 1 et 3 mm Hg et une inspiration d’environ 500 ml d’air.

lors de la ventilation forcée, le diaphragme peut être descendu jusqu’à 10 cm (4 pouces), ce qui produit une différence de pression de 100 mm HG et l’inspiration d’un volume d’air de 2-3 litres. La contraction du diaphragme est responsable d’environ 75% de l’air qui pénètre dans les poumons pendant la respiration normale.

Pensons-y … Y a-t-il une situation qui peut causer complètement la diaphragme complètement? La grossesse avancée, l’obésité morbide ou les vêtements serrés dans la zone de l’abdomen peuvent empêcher la descente complète du diaphragme.

Les muscles inspiratoires, les secondes par ordre d’importance sont des intercostals externes. Lorsque ces muscles se contractent, soulevez les côtes. En conséquence, les diamètres antérioroptérieurs et latéraux de la cavité thoracique augmentent. La contraction des intercostaux externes est responsable d’environ 25% de l’air qui pénètre dans les poumons lors de la ventilation normale.

Pendant l’inspiration normale, la pression entre les deux couches de la plèvre, appelée pression intrépaudique (intrataracique), C’est toujours sous-mosphère. Avant l’inspiration, cette pression est d’environ 4 mm HG de moins que la pression atmosphérique, qui est proche de 756 mm Hg, avec une pression atmosphérique de 760 mm Hg. Lorsque le diaphragme et les muscles intercostaux externes se marchent et la taille totale de la cavité thoracique augmente, le volume de la cavité pleurale augmente également, ce qui entraîne la pression intra-optimale jusqu’à environ 754 mm Hg.

par Augmenter le volume des poumons, la pression à l’intérieur, appelée pression alvéolaire (intrapulmonary), descend de 760 à 758 mm de HG. De cette manière, une différence de pression entre l’atmosphère et l’alvéole est établie. Au fur et à mesure que l’air coule toujours d’une région avec une plus grande pression à une autre pression avec moins de pression, l’inspiration se produit.

L’image suivante montre les changements de pression pendant la ventilation pulmonaire. Lors de l’inspiration, les contrats de diaphragme, le thorax se développe, les poumons déménagent et la pression alvéolaire diminue. Pendant l’expiration, le diaphragme se détend, les poumons dans une direction interne à sa forme d’origine et la pression alvéolaire augmente, ce qui entraîne l’air des poumons.

L’air pénètre dans les poumons lorsque la pression alvéolaire est Moins que l’atmosphère et les laisse lorsque la pression alvéolaire est supérieure à celle de l’atmosphère.

L’expulsion

L’expulsion de l’air (expiration) dépend également du gradient de pression, mais dans ce cas, la pression dans les poumons est supérieure à la pression atmosphérique. Contrairement à l’inspiration, l’expiration est un processus passif car il n’implique aucune contraction musculaire, mais c’est le résultat du recul élastique (rétraction élastique) de la paroi du thorax et des poumons, qui ont une tendance naturelle à récupérer sa forme d’origine (rétracter) Après expansion.

deux forces dirigées vers l’intérieur contribuent à la retraite élastique:

forces qui contribuent à la rétraction:

1. le recul des fibres élastiques que ont été étirés lors de l’inspiration et
2. la traction intérieure générée par la tension superficielle, qui résulte de la présence de la couche liquide alvéolaire.

L’expiration commence lorsque Les muscles inspirants se détendent. Lorsque le diaphragme se détend, son dôme équivaut à son élasticité. Lorsque les muscles intercostaux externes se détendent, les côtes descendent. Ces mouvements diminuent les diamètres de la cavité thoracique, ce qui réduit le volume pulmonaire et les flux d’air.

D’autres facteurs qui affectent la ventilation

Les différences de pression atmosphérique favorisent leur mouvement lors de l’inspiration et de l’expiration. Cependant, trois autres facteurs affectent la vitesse du flux d’air et de l’installation de ventilation:

1. la tension superficielle du liquide alvéolaire
2. la distensibilité des poumons et
3. la résistance des voies respiratoires.

tension de surface du liquide alvéolaire

La tension de la surface se pose à toutes les interfaces d’eau d’air car les molécules polaires de l’eau sont attirées par une plus grande intensité, qu’avec des molécules de gaz dans l’air. Lorsqu’un liquide entoure une sphère d’air, comme dans une alvéole ou une bulle de savon, la tension de surface produit une force dirigée vers l’intérieur. Les bulles de savon « exploitent » parce qu’elles s’effondrent à l’intérieur du fait de la tension superficielle. Dans les poumons, la tension de surface provoque l’adoption des alvéoles d’adopter le diamètre inférieur possible. Pendant la respiration, une tension de surface devrait être surmontée pour élargir les poumons pendant chaque inspiration. La tension superficielle est également responsable des deux tiers de la rétraction élastique du poumon, qui diminue la taille des alvéoles pendant l’expiration. En d’autres termes, les forces agissant pour résister à la distension comprennent la résistance élastique et la tension de surface exercée par un tensioactif pulmonaire. Lors de l’inspiration, la tension superficielle de l’alvéole doit être surmontée pour élargir les poumons.

Le tensioactif (tensioactif) (un mélange de phospholipides et de lipoprotéines) présents dans le liquide alvéolaire réduit sa tension superficielle.

Pensons-nous … quelles conséquences aurez-vous pour un nouveau-né prématuré le manque de tensioactif pulmonaire? La carence en tensioactif des nouveau-nés prématurés produit un syndrome de détresse respiratoire (SDR), caractérisée par une augmentation significative de la tension superficielle du liquide alvéolaire, responsable de l’effondrement de nombreuses alvéoles à la fin de chaque expiration. Donc, vous avez besoin d’un grand effort dans la prochaine inspiration pour rouvrir les alvéoles effondrées.

Distentenabilité pulmonaire

La distensibilité est l’effort nécessaire pour détendre les poumons et le mur de thorax.

Haute distensibilité signifie que les poumons et la paroi thoracique se développent facilement, tandis qu’une distension faible signifie qu’ils résistent à l’expansion.

Dans les poumons, la distensibilité est liée à deux facteurs principaux: l’élasticité et la tension superficielle.

Dans des conditions normales, les poumons ont une haute la distensibilité et développer facilement parce que les fibres élastiques du tissu pulmonaire sont étirées de manière normale et le tensioactif du liquide alvéolaire réduit la tension superficielle.

pensons … quelles conséquences auriez-vous réduit? distension? La diminution de la distensibilité est une caractéristique partagée par plusieurs troubles pulmonaires que:

• produisent des cicatrices dans le tissu pulmonaire (par exemple la tuberculose),
• faire le tissu pulmonaire qu’il est rempli de liquide (Œdème pulmonaire, par exemple)
• Produire une carence en tensioactif,
• empêche l’expansion des poumons d’une manière ou d’une autre (par exemple, paralysie des muscles intercostaux).

Résistance aux voies respiratoires

Le débit à travers les voies respiratoires dépend de la différence de pression et de résistance.

Le flux d’air est égal à la différence de pression entre les alvéoles et l’atmosphère , divisé par la résistance.

Les plus grands voies respiratoires exercent moins de résistance.

Pensons-y .. Pensons-nous .. Dans quelles situations pouvons-nous rencontrer une augmentation de la résistance? Tout état qui rétrécit ou obstrue les voies respiratoires augmente la résistance, de sorte que plus de pression est nécessaire pour maintenir le même flux d’air. La caractéristique la plus importante de l’asthme ou de la maladie pulmonaire obstructive chronique (MPOC, qui comprend l’emphysème et la bronchite chronique) est l’augmentation de la résistance aux voies respiratoires, en raison de son obstruction ou de son effondrement.

inspiration:

• contraction musculaire
• augmente la boîte thoracique
• Pleine Pléurale Pression négative
• Pression négative alvéolaire
• Gradient de pression alvéolus environnementale
• Flux d’air inspiratoire
• Correction de dégradé

Expiration:

• Relaxation musculaire
• Volume de réduction Boîte thoracique
• Pression postérieure PRESSE
• Pression positive alvéolaire
• Gradient de pression alvéolus de l’environnement
• Flux d’air expiratoire
• Correction de gradient

Volumes et capacités pulmonaires

Au repos, un L’adulte en bonne santé se produit en moyenne 12 respirations par minute (DPM) et avec chaque inspiration L’action et l’expiration mobilisent environ 500 ml d’air vers l’intérieur et à l’extérieur des poumons. La quantité d’air entrant et les sorties dans chaque mouvement respiratoire est appelée volume de courant (VC). Minute Ventilation (VM), qui est le volume total d’air inspiré et expiré par minute, est calculé par multiplication de la fréquence respiratoire par volume actuel (500 ml):

VM = 12 tr / min x 500 ml / respiration = 6 litres / min

L’appareil qui est généralement utilisé pour mesurer le volume d’air échangé pendant la respiration et la fréquence respiratoire est le spiromètre ou les respiratoires. L’enregistrement s’appelle Spirogram. L’inspiration est enregistrée comme une déviation et une expiration positives, comme une déflexion négative (voir la figure ci-dessous).

VC varie d’une personne à l’autre et dans la même personne, à différentes occasions. Dans un adulte normal, 70% du volume actuel (350 ml) atteint efficacement la zone respiratoire du système respiratoire, c’est-à-dire les bronchiolis respiratoires, les conduits alvéolaires, les sacs alvéolaires et les alvéoles et participent à l’extérieur respiration. Les 30% d’autres (150 ml) restent dans les voies respiratoires du nez, le pharynx, le larynx, la trachée, les bronchi, les bronchioles et les bronchiolis terminaux.Au total, les voies respiratoires de conduction aérienne qui ne participent pas à des échanges respiratoires constituent l’espace anatomique mortel (respiratoire). La fréquence de ventilation alvéolaire est le volume d’air par minute qui vient, en réalité, à la zone respiratoire:

350 ml / respiration x 12 tr / min = 4200 ml / min

D’autres volumes de pulmonitre sont définis par rapport à la ventilation forcée. En général, ces volumes sont plus importants chez les hommes, chez des personnes supérieures et chez les jeunes adultes; Et des mineurs chez les femmes, dans des individus bas et chez les personnes âgées.

Après une inspiration très profonde, il est possible d’inspirer beaucoup plus de 500 ml. Cet air inspiré supplémentaire, appelé Volume de la réserve inspiratoire (VRI), est d’environ 3100 ml dans un adulte moyen et de 1900 ml d’homme en moyenne adulte.

Si vous êtes normalement inspiré, puis spire avec la plus grande intensité possible. , une plus grande quantité d’air peut être retirée de 500 ml de la VC. Volume supplémentaire (1200 ml à l’homme et 700 ml chez les femmes) est appelé volume de réserve expiratoire (VRE).

même après avoir expiré le volume de la réserve expiratoire, il reste encore une quantité considérable d’air dans les poumons, car La pression intra-optimale subathnosphère maintient quelque peu l’alvéole insufflées et une petite quantité d’air reste dans les voies respiratoires non couples. Ce volume est le volume résiduel (VR) et se rapproche de 1200 ml chez les hommes et 1100 ml chez les femmes.

En résumé, les volumes pulmonaires constituent le volume maximal d’expansion des poumons. Nous pouvons stocker jusqu’à 6 litres d’air dans les poumons:

• Volume de ventilation pulmonaire ou volume de courant (500 ml). Volume d’air inspiré ou expiré avec chaque respiration normale.
• Volume de la réserve inspiratoire (3000 ml). Volume supplémentaire d’air pouvant être inspiré par le volume actuel.
• Volume de réservation expiratoire (1100 ml). Air pouvant être expiré dans une expiration forcée après une inspiration normale après une inspiration forcée. Plus grand volume d’air supplémentaire pouvant être exhalé de force.
• volume résiduel (1200 ml). Volume d’air restant dans les poumons après une expiration forcée. Air qui ne peut pas être retiré des poumons.
• Volume respiratoire par minute. Montant total de nouvel air entrant dans les poumons par minute (VP * FR). Exemple: 500 ml * 12 = 6 litres / minute.

Les capacités pulmonaires sont des combinaisons de volumes de poumon spécifiques. La capacité inspirante est la somme de VC et de VRI (500 ml + 3100 ml = 3600 ml, chez les hommes et 500 ml + 1900 ml = 2400 ml, chez les femmes). La capacité résiduelle fonctionnelle est la somme de VR et de VRE (1200 ml + 1200 ml = 2400 ml, chez les hommes et 1100 ml + 700 ml = 1800 ml, chez les femmes). La capacité vitale est l’été du volume des réserves expiratoires (4800 ml, chez les hommes et 3100 ml chez les femmes). Enfin, la capacité totale des poumons est la somme de la capacité vitale et du volume résiduel (4800 ml + 1200 ml = 6000 ml, chez les hommes et 3100 ml + 1100 ml = 4200 ml, chez les femmes).

En résumé, capacités pulmonaires sont composés de deux volumes ou plus ensemble:

• capacité inspiratoire (3500 ml). Volume de réserve inspiratoire VP +. Quantité d’air qu’une personne peut respirer à partir du niveau d’expiration normal et relaxant les poumons à une capacité maximale.
• capacité fonctionnelle résiduelle (2300 ml). Quantité d’air qui reste dans les poumons à la fin d’une expiration normale. Il équivaut au volume de réservation expiratoire + le volume résiduel.
• capacité vitale (4600 ml). Quantité maximale d’air qu’une personne peut éliminer de ses poumons après les remplir au maximum, à la filer autant que possible. Il peut être modifié par différentes pathologies (polio, asthme, ICI, …). Il équivaut au volume de la réserve inspiratoire et au volume de la ventilation pulmonaire plus le volume de réservation expiratoire.
• capacité pulmonaire totale (5800 ml). Volume maximum auquel les poumons peuvent être étendus avec le plus grand effort inspiratoire possible. Il équivaut à la capacité vitale plus le volume résiduel.

La somme des volumes pulmonaires est la quantité totale d’air que le poumon peut abriter.

Le graphique suivant montre le spirogramme des volumes et les capacités pulmonaires. Les valeurs moyennes des adultes en bonne santé des deux sexes sont indiquées, avec les valeurs de la femme entre parenthèses. Il convient de noter que le spirogramme est lu à partir de la droite (début de l’enregistrement) à gauche (fin de l’enregistrement).

Les capacités pulmonaires sont des combinaisons de divers pulmonites.

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Un homme avec un volume de courant de 550 ml respire une fréquence de 14 respect / min. Quelle est la ventilation par minute? Vm = vc x fr = 550 x 14 = 7700 ml par minute.

L’échange de dioxyde d’oxygène et de carbone

L’échange d’oxygène et de dioxyde de carbone entre l’air alvéolaire et le sang pulmonaire est produit Par diffusion passive, qui dépend du comportement des gaz, décrits dans deux lois: la loi de Dalton et la loi de Henry. La loi de Dalton est importante pour comprendre comment les gaz se déplacent, en fonction de leurs différences de pression de diffusion, et la loi de Henry aide à expliquer la relation entre la solubilité d’un gaz et de la diffusion.

Lois sur les gaz: Dalton Law et Henry Law

Selon la loi de Dalton, chaque gaz d’un mélange de gaz exerce sa propre pression comme s’il s’agissait de la seule.

La pression d’un gaz spécifique dans un mélange est appelée pression partielle (PX). ); L’indice est la formule chimique du gaz. La pression totale du mélange est calculée simplement en ajoutant toutes les pressions partielles. L’air atmosphérique est un mélange de gaz, d’azote, d’oxygène, d’argon, de dioxyde de carbone, de quantités variables de vapeur d’eau et d’autres gaz présents en petites quantités. La pression atmosphérique est la somme des pressions de tous ces gaz:

pression atmosphérique (760 mm Hg) = PN2 + PO2 + PH2O + PAR + PCO2 + GAZE

La pression partielle exercée par chaque composant du mélange peut être déterminée à travers la multiplication du pourcentage du gaz dans le mélange par la pression totale. L’air atmosphérique contient 78,6% d’azote, 20,9% d’oxygène, 0,93% d’argon, 0,04% de dioxyde de carbone et 0,06% des autres gaz. La quantité d’eau moyenne de 0,4% sur une journée fraîche et sèche. Par conséquent, les pressions partielles des gaz d’air inspirés sont les suivantes:

pn2 = 0,786 x 760 mm hg = 597,4 mm HG

PO2 = 0,209 x 760 mm hg = 158.8 mm Hg

paire = 0,09 x 760 mm hg = 0,7 mm HG

pH2O = 0,003 x 760 mm hg = 2,3 mm Hg

pco2 = 0,0004 x 760 mm hg = 0,3 mm hg

Ponotos gas = 0,0006 x 760 mm hg = 0,5 mm HG

Pourquoi l’air alvéolaire a-t-il moins d’o2 et plus de CO2 ? En comparaison avec l’air expiré, l’air alvéolaire a moins d’O2 (13,6 V 20,9%) et davantage de CO2 (5,2 Vs 0,04%) pour deux raisons. Premièrement, l’échange gazeux dans les alvéoles augmente la teneur en CO2 et diminue la teneur en O2 de l’air alvéolaire. Deuxièmement, lorsque l’air est inspiré, il humidifie lorsque vous traversez la couverture muqueuse humide. Lorsque la teneur en vapeur d’eau dans l’air augmente, le pourcentage relatif de O2 diminue. Au lieu de cela, l’air expiré contient plus d’O2 que l’air alvéolaire (16 vs 13,6%) et moins de CO2 (4,5 contre 5,2%), car une partie de l’air expiré était dans l’espace mort anatomique et n’a pas participé à l’échange gazeux. L’air exhalé est un mélange d’air alvéolaire et a inspiré de l’air dans l’espace mortomique.

La loi de Henry établit que la quantité de gaz à dissoudre dans un liquide est proportionnelle au gaz partiel et à sa solubilité. Dans les fluides corporels, la capacité d’un gaz à maintenir en solution est plus importante, lorsque sa pression partielle est plus élevée et qu’elle a une solubilité élevée dans l’eau. Plus la pression partielle d’un gaz sur un liquide et plus sa solubilité est importante, plus le pourcentage du gaz reste en solution. En comparaison avec l’oxygène, une proportion beaucoup plus grande de CO2 se dissout dans le plasma car sa solubilité est 24 fois supérieure à celle de O2.

coefficients de solubilité:

• o2: 0.024
• CO2: 0.57 (24 fois plus soluble que l’oxygène)

La narcose d’azote est-elle ou «attraction à travers des profondeurs»? Bien que l’air ambiant contienne environ 79% d’azote, ce gaz ne remplit pas de fonctions dans le corps et une proportion très rare est dissoute dans le plasma car sa solubilité sur le niveau de la mer est faible. À mesure que la pression atmosphérique totale augmente, les pressions partielles de tous les gaz constituant une augmentation. Lorsqu’un plongeur respire l’air de haute pression, l’azote dans le mélange peut exercer des effets négatifs graves. Étant donné que la pression partielle de l’azote dans un mélange d’air comprimé est supérieure à celle de l’air à la pression de niveau de la mer, une quantité considérable d’azote est dissoute dans le plasma et dans le fluide interstitiel. Des quantités excessives d’azote dissous peuvent provoquer des vertiges et d’autres symptômes similaires à ceux de l’empoisonnement alcoolique.Cet état s’appelle la narcose à l’azote ou la « extase de profondeurs »?

Qu’est-ce que l’oxygénation hyperbare? Il consiste en l’utilisation de la pression pour augmenter la proportion d’O2 dissous dans le sang. C’est une technique efficace pour le traitement des patients infectés par les bactéries anaérobies, telles que celles qui produisent du tétanos et de la gangrène (les bactéries anaérobies ne peuvent pas vivre en présence de O2 libres). Une personne soumise à une oxygénation hyperbare est placée dans une chambre hyperbare, qui contient O2 à une pression supérieure à 1 atmosphère (760 mm Hg). Comme les tissus du corps capturent O2 les bactéries meurent. Les chambres hyperbares peuvent également être utilisées pour le traitement de certains troubles cardiaques, une intoxication au monoxyde de carbone, une embolie gazeuse, des blessures à la broyage, un œdème cérébral, certaines infections osseuses difficiles causées par des bactéries anaérobies, une inhalation de fumée, la demi-noyade, la suffocation, les insuffisances vasculaires et les brûlures .

respiration externe et interne

principe de diffusion. Les gaz dissous diffusent des compartiments avec une plus grande pression partielle vers des compartiments avec une pression moins partielle pour égaler la pression partielle dans les deux compartiments.

L’échange gazeux pulmonaire a lieu entre l’air alvéolaire et le flux sanguin à travers les capillaires pulmonaires. Le taux de change gazeux pulmonaire et systémique dépend de divers facteurs:

1. la surface de la membrane respiratoire (surface disponible pour échange gazeux).
2. le gradient de pression (différence de pression partielle des gaz). Plus le gradient de pression est supérieur compris entre un côté et l’autre de la membrane respiratoire, plus la diffusion est grande.
3. l’épaisseur de la membrane (distance de diffusion). Une fois minant la membrane (0,63 nm), plus il y aura de diffusion. Exemple seulement: emphysème pulmonaire.
4. Le coefficient de diffusion ou de solubilité (poids moléculaire et solubilité des gaz). Plus la solubilité du gaz dans la membrane respiratoire est grande, plus la diffusion est grande. CO2 est 20 fois plus soluble que O2 dans la membrane respiratoire.

l’exercice et l’appareil respiratoire

L’appareil respiratoire et l’appareil cardiovasculaire modifient leurs réponses en fonction de l’intensité et de la durée de l’exercice.

Le Le cœur pompe la même quantité de sang envers les poumons que dans le reste du corps. De cette manière, lorsque la production cardiaque augmente, le flux sanguin vers les poumons, appelé perfusion pulmonaire, augmente également. De même, la capacité de diffusion de O2 Mesure de la vitesse de diffusion de O2 qui diffuse de l’air alvéolaire au sang peut être augmentée 3 fois au cours de l’exercice maximal, car un plus grand nombre de capillaires augmente la surface disponible pour la diffusion de l’O2 vers le sang du poumon Capillaires.

Ratio de ventilation / perfusion

Tous les ventilateurs alvéoles égaux?

Le flux sanguin par des capillaires alvéolaires est-ce la même chose dans chaque alvéolo?

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Le transport de dioxyde d’oxygène et de carbone

Le sang transporte des gaz entre les poumons et les tissus du corps. Lorsque O2 et CO2 entrent dans le sang, certaines réactions chimiques se produisent que le transport et l’échange gazeux.

Transport d’oxygène

L’oxygène n’est pas facilement dissout dans l’eau, de sorte que seulement 1,5% de L’O2 inspiré se dissout dans le plasma, composé la plus grande de l’eau. Environ 98,5% du sang O2 est attaché à l’hémoglobine (oxyémoglobine) dans les érythrocytes.

Le facteur le plus important qui détermine la quantité de O2 qui se lie à l’hémoglobine est PO2; Plus le PO2 le plus important est combiné à l’hémoglobine. Lorsque la réduction de l’hémoglobine (HB) est complètement convertie en oxyhémoglobine (HB-O2), on dit que l’hémoglobine est entièrement saturée, tandis que lorsque l’hémoglobine est formée par un mélange de HB et HB-O2, on dit qu’il est trouvé en partie saturé . Le pourcentage de saturation de l’hémoglobine exprime la saturation moyenne de l’hémoglobine avec de l’oxygène.

Le rapport entre le pourcentage de saturation de l’hémoglobine et le PO2 est illustré dans la courbe de dissociation de l’hémoglobine représentée dans le graphique suivant des courbes de dissociation. Lorsque le PO2 est élevé, l’hémoglobine se joint à de grandes quantités d’O2 et est saturée de 98%. Lorsque le PO2 est faible, l’hémoglobine n’est que partiellement saturée.

En d’autres termes, plus le PO2 est élevé, plus O2 est joint à l’hémoglobine, jusqu’à ce que toutes les molécules d’hémoglobine disponibles soient saturées. Par conséquent, dans les capillaires pulmonaires, où le PO2 est élevé, un grand nombre de molécules d’O2 joint une hémoglobine.

lorsque le PO2 varie entre 60 et 100 mm Hg, l’hémoglobine est saturée d’O2 de 90% ou plus . De cette manière, le sang qui traverse les poumons est presque complètement chargé avec O2, même lorsque le PO2 de l’air alvéolaire descend jusqu’à 60 mm Hg. La courbe HB-PO2 explique pourquoi les gens peuvent fonctionner correctement à des altitudes élevées ou lorsqu’ils souffrent de certaines maladies cardiaques ou pulmonaires, même si le PO2 est réduit à 60 mm Hg.

La figure suivante montre l’oxygène et le carbone suivants dioxyde dans le sang. La plupart des O2 sont transportées par l’hémoglobine comme l’oxyhémoglobine, dans des érythrocytes et la plupart des CO2 sont transportées dans le plasma comme des ions bicarbonates.

Courbe de dissociation d’oxyhémogobine, qui montre la relation entre la saturation de l’hémoglobine et le PO2 normal, au corps de température normal. Au fur et à mesure que la PO2 augmente, plus d’O2 est associée à l’hémoglobine.

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Autres facteurs qui affectent L’affinité de l’hémoglobine par oxygène

D’autres éléments influencent l’affinité avec laquelle l’hémoglobine est attachée à O2. Ces facteurs détournent toute la courbe à gauche (plus d’affinité) ou à droite (moins d’affinité). Ce changement d’affinité est un autre exemple de la manière dont les mécanismes homéostatiques ajustent les activités du corps aux besoins cellulaires.

1. Acidité (pH). À mesure que l’acidité augmente (Diminution du pH), l’affinité de l’hémoglobine par O2 est réduite et O2 dissociée avec une plus grande facilité d’hémoglobine. C’est-à-dire que l’augmentation de l’acidité favorise la dissociation de l’oxygène de l’hémoglobine. Les principaux acides produits par des tissus métaboliquement actifs sont l’acide lactique et l’acide carbonique.

2. Pression partielle du dioxyde de carbone. Le CO2 peut également être joint à l’hémoglobine et l’effet est similaire à celui de H⁺ (déviation de la courbe à droite). AS PCO2 monte, l’hémoglobine libère plus facilement O2. PCO2 et pH sont des facteurs liés car le pH de sang faible (acidité) augmente le PCO2.

3. Température. Dans certaines limites, lorsque la température augmente, la quantité d’O2 libérée par l’hémoglobine est également surélevée. L’un des produits générés par le métabolisme cellulaire est la chaleur, qui est libéré pendant la contraction des fibres musculaires et tend à augmenter la température corporelle. Les cellules métaboliquement actives nécessitent plus d’O2 et dégagent des substances plus acides et de chaleur. Les acides et la chaleur favorisent à leur tour une augmentation de la libération de O2 de l’oxyhémoglobine. La fièvre a un effet similaire. D’autre part, en présence d’hypothermie (diminution de la température corporelle), le métabolisme cellulaire diminue, les exigences de l’O2 sont réduites et une plus grande proportion de l’O2 reste attachée à l’hémoglobine (déviation à gauche de la courbe de saturation de la Hémoglobine).

4. Bpg Une substance trouvée dans des érythrocytes, le 2,3 biphosphosphoglysé (BPG), diminue l’affinité de l’hémoglobine par O2 et, par conséquent, aide à la libération de l’hémoglobine. Le BPG est formé dans des érythrocytes (globules rouges) lorsqu’ils dégradent le glucose pour produire un ATP à travers un processus appelé glucolyse. Lorsque le BPG est combiné à l’hémoglobine en joignant les groupes amino terminaux des deux chaînes bêta de globine, des formes d’hémoglobine avec le plus faible O2 dans des sites avec des groupes hémorriaux. Plus le niveau de BPG est grand, plus O2 est détaché de l’hémoglobine. Certaines hormones, telles que la thyroxine, l’hormone de croissance humaine, l’adrénaline, la noradrénaline et la testostérone augmentent la formation de BPG. Le niveau de BPG augmente également chez les personnes vivant à haute altitude.

Transport de dioxyde de carbone

Au repos, 100 ml de sang désoxygène contiennent l’équivalent de 53 ml de CO2 gazeux, qui est transporté dans le sang de 3 formes principales:

2. CO2 dissous. Le plus petit pourcentage (environ 7%) est dissous dans le plasma. En atteignant les poumons, diffuse dans l’air alvéolaire et éliminé.
3. Composés carbaminiques. Un pourcentage un peu plus élevé, d’environ 23%, est combiné avec des groupes amino d’acides aminés et de protéines sanguines pour former des composés carbaminiques (carbaminohémoglobine).

ions bicarbonate.Le pourcentage le plus élevé de CO2 (environ 70%) est transporté au plasma comme ions de bicarbonate (HCO3 -).

La liaison de CO2 avec l’hémoglobine est accélérée avec l’augmentation du pco2 du sang.

Contrôle de la respiration / ventilation

Les cellules corporelles au repos consomment environ 200 ml d’O2 par minute. Cependant, pendant l’exercice extrême, la consommation d’O2 augmente entre 15 et 20 fois chez les adultes sains normaux et jusqu’à 30 fois à des athlètes hautes performances soumis à une formation de force. Divers mécanismes aident les efforts respiratoires à couvrir les demandes métaboliques.

Objectifs:

• Gardez le cycle ventilatoire autonome
• Gardez le plasma de pH dans les limites
• Ajustez la production et la suppression de CO2
• Ajustez la consommation et l’absorption de O2.
• Gardez les volumes pulmonaires Ventilement efficace

Centre respiratoire

La taille de la poitrine est modifiée par l’action des muscles respiratoires, qui contractaient à la suite d’impulsions nerveuses transmises à eux des centres d’encéphalie et de se détendre en l’absence d’impulsions. Ces impulsions nerveuses proviennent de groupes de neurones, situés des deux côtés de l’ampoule raquide et de la saillie du brainstick. Ces conglomérats de neurones distribués dans ces deux structures, qui reçoivent ensemble le nom du centre respiratoire, peuvent être divisés en 3 zones, en fonction de leurs fonctions:

1. Zone de rythme bulbaire;
2. Zone pontine pneumotaxique; et
3. zone aptéustique, également dans la saillie (voir la figure suivante).

Zone de rythme bulbaire

La fonction de la zone du rythme bulbaire ( Ou centre de ritmicité bulbar) consiste à contrôler le rythme de base de la respiration. Il existe des zones inspiratoires et expiratoires dans cette région.

Le groupe respiratoire dorsal (GRD) stimule l’inspiration et le groupe respiratoire ventral (complexe de pré-Bötzinger) est activé dans la respiration forcée (exercice physique).

zone pneumotaxique

La zone pontine pneumotaxique (ou le centre respiratoire pontino) aide à coordonner la transition entre inspiration et expiration.

est responsable de la transmission des impulsions inhibitrices à la zone d’inspiration, qui Aide à la désactiver avant que les poumons soient excessivement insuffisants. C’est-à-dire que les impulsions raccourcissent la durée de l’inspiration. Tandis que la zone pneumotaxique reste plus active, la fréquence respiratoire est plus grande.

Apnyustic Zone

Une autre zone du tronc cérébral qui coordonne la transition entre l’inspiration et l’expiration est la zone d’accrédustic. dans la partie inférieure de la protubérance. Cette zone envoie des impulsions stimulateurs à la zone inspiratoire, ce qui l’active et prolonge l’inspiration. Le résultat est une inspiration longue et profonde. Lorsque la zone pneumotaneique est active, contrecarre les signaux de la zone apnowable.

En d’autres termes, l’élan du centre apeneutique de l’extable stimule la DG en augmentant la longueur et la profondeur de l’inspiration. Ils inhibent l’expiration. Alors que le centre pneumothérique, dans la saillie, inhibe le GRD, en évitant l’hyperinflation pulmonaire (facilite le début de l’expiration).

La figure suivante montre l’emplacement des zones de centre respiratoire. Le centre respiratoire est composé de neurones qui constituent la zone de rythme dans l’ampoule de la colonne vertébrale et des zones pneumotaxiques et antistic, dans la protubérance.

Régulation du Centre respiratoire

Le rythme de base de la respiration, établi et coordonné par la zone inspiratoire, peut être modifié en réponse à des stimuli d’une autre encéphalique régions, récepteurs du système nerveux périphérique et d’autres facteurs.

influences corticales sur la respiration

Comme le cortex cérébral a des connexions avec le centre respiratoire, il est possible de modifier volontairement le modèle respiratoire . Il est même possible de ne pas respirer pendant une courte période. Le contrôle volontaire est protecteur car il permet d’entrer dans l’eau ou des gaz irritants d’entrer dans les poumons. Cependant, la capacité de contenir la respiration est limitée par l’accumulation de CO2 et H⁺ dans le corps. Lorsque les concentrations de CO2 et de H⁺ atteignent un certain niveau, la zone inspiratoire reçoit des stimuli intenses, qui lent les nerfs froids et intercostaux aux muscles inspirants, qui sont obligés de redémarrer la respiration, quel que soit le désir conscient de l’individu. Les jeunes enfants ne peuvent pas mourir volontairement contenant de la respiration, même s’ils l’essaient. Si la respiration est suffisamment contenue pour provoquer une évanouissement, la respiration reprend lorsque la conscience est perdue.Les impulsions nerveuses de l’hypothalamus et du système limbique stimulent également le centre respiratoire et permettent aux stimuli émotionnels de modifier la respiration, tels que le rire ou la pleurer.

Régulation de la respiration au moyen de chimiques

Certains stimuli chimiques modulent la vitesse et la profondeur de la respiration. L’appareil respiratoire conserve des niveaux adéquats de CO2 et O2 et est très sensible aux changements de ces gaz dans les fluides corporels. Quamiorcepteurs sont des neurones sensibles capables de répondre à la présence de substances chimiques. Les dames présents dans deux domaines de l’appareil respiratoire contrôlent les niveaux de CO2 H⁺ et O2 et envoient des stimuli au centre respiratoire. Les chimiorécepteurs centraux sont situés sur ou à proximité de l’ampoule de la colonne vertébrale au sein de la SNC. Les dames répondent aux modifications de la concentration de H⁺, dans le PCO2 ou dans les deux, dans le fluide céphalo-rachidien. Les chimiorécepteurs périphériques sont situés dans des corps aortiques, qui sont ajoutés des chimiorécepteurs situés sur la paroi de l’arc aortique, et dans les corps carotides, qui sont des nodules ovales sur la paroi des artères de carotides communes laissées et à droite, où elles sont divisées en interne et artères carotides externes.

La régulation de la diagramme de flux suivante de la ventilation par la SNC. Les effets de rétroaction exercés par des récepteurs de distension pulmonaire et par des récepteurs « irritation » sur la commande de respiration ne sont pas représentés.

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Le diagramme suivant montre le contrôle de la respiration par les chimiorécepteurs. La figure collecte le contrôle de la ventilation par rétroinhibition à travers les changements de PCO2 et du pH du sang. La barrière hémato-encéphalique, représenté par la boîte orange, permet le passage de CO2 dans le liquide céphalorachidien, mais ne permet pas le passage de H⁺.

Comme le CO2 est liposoluble, diffuse facilement dans les cellules où, en présence d’anhydrase carbonique, il est combiné à l’eau ( H2O) pour former de l’acide carbonique (H2CO3). L’acide carbonique se déroule rapidement dans H⁺ et HCO3-. Par conséquent, une augmentation de la concentration de la CO2 augmente la concentration intracellulaire de H⁺ et une diminution de la concentration de CO2 diminue la concentration de H⁺.

en normale Conditions, le PCO2 du sang sanguin est de 40 mm Hg. Même s’il y a une faible augmentation de la situation de PCO2 appelée Hypercapnia, les chimiorécistes centraux reçoivent un stimulus et répondent plus d’intensité au plus haut niveau de H⁺. Les chimiorécistes périphériques répondent également à l’augmentation de l’ABC2 et de la concentration de H⁺. Lesdits chimiorécepteurs répondent en outre à la carence de O2 non pas les dames centraux.

Les chimiorécepteurs participent à un système de retour négatif qui régule les niveaux de CO2, O2 et H ⁺ dans le sang. À la suite de l’augmentation de la PCO2, la réduction du pH (augmentation de la concentration en H⁺) ou PO2, les impulsions des chimiorécistes centraux et périphériques activent activement la zone inspiratoire et la fréquence et la profondeur de l’augmentation de la respiration. La respiration rapide et profonde (hyperventilation) vous permet d’inspirer davantage d’O2 et d’expirez plus de CO2 jusqu’à ce que pCO2 et la concentration de H⁺ descend à ses valeurs normales.

Si l’artériel PCO2 est Moins de 40 mm HG, le trouble appelé Hippagnia, des chimiorécistes centraux ou périphériques ne reçoivent pas de stimuli et la zone inspiratoire ne reçoit pas d’impulsions stimulantes. En conséquence, la zone établit son propre rythme modéré jusqu’à ce que le CO2 s’accumule et que PCO2 s’élève à 40 mm Hg. Le centre inspiratoire reçoit un stimulus plus intense lorsque PCO2 augmente au-dessus de la valeur normale lorsqu’elle diminue en dessous de la valeur normale. Par conséquent, les personnes qui hyperventilent volontairement et causent une hypocapnie peuvent maintenir une respiration très longue.

Autres influences sur la respiration

D’autres facteurs qui contribuent à la réglementation de la respiration sont les suivantes:

• stimulation du système limbique. L’anticipation de l’activité ou de l’anxiété émotionnelle peut stimuler le système limbique, qui envoie ensuite des stimuli excitars à la zone inspiratoire, qui augmente la fréquence respiratoire et la profondeur.
• Température. L’augmentation de la température corporelle, comme dans la fièvre vigoureuse ou l’exercice musculaire, soulève une fréquence respiratoire.La diminution de la température corporelle diminue la fréquence respiratoire. Un stimulus froide soudain (comme une plongée d’eau froide) produit une apnée temporaire, c’est-à-dire la cessation de la respiration.
• douleur. Une douleur intense et soudaine provoque une apnée courte, mais une douleur somatique prolongée augmente la fréquence respiratoire. La douleur viscérale peut diminuer la fréquence respiratoire.
• Dilatation du muscle sphincter anal. Cette action augmente le taux respiratoire et est parfois utilisé pour stimuler la respiration chez le nouveau-né ou une personne qui a cessé de respirer.
• Irritation des voies respiratoires. L’irritation physique ou chimique du pharynx ou du larynx provoque la cessation immédiate de la respiration suivie d’une toux ou d’éternuement.
• la pression artérielle. Les barorécepteurs carotides et aortiques qui détectent des changements de pression artérielle exercent un faible effet sur la respiration. L’augmentation soudaine de la tension artérielle diminue la fréquence respiratoire et une chute de la tension artérielle augmente la fréquence respiratoire.

Assomption pratique 1.- Un enfant de cinq ans menace sa mère avec contenir votre souffle jusqu’à ce que vous mouriez si la mère n’achète pas de crème glacée. Seriez-vous conseiller à la mère de laisser l’enfant contenir de respirer ou de donner à la demande? Les jeunes enfants ne peuvent pas mourir volontairement contenant de la respiration, même s’ils l’essaient. Si la respiration est suffisamment contenue pour provoquer une évanouissement, la respiration est reprise lorsque la conscience est perdue.

Fourniture pratique 2.- Vous avez été invité à assister à une personne qui est hyperventilation, de 80 ans, résident dans une maison de repos. Vous voulez être sûr de ne pas faiblir et de perdre connaissance. Que fera-t-il pour aider cette personne?