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La respiration est une fonction autonome de nature rythmique et deux mécanismes de régulation • I-Une régulation chimique • II-Une régulation nerveuse 

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3 Importance ▫ Fonction vitale ❑ arrêt respiratoire prolongé entraîne arrêt 3- Régulation chimique Cellules chromaffines et terminaisons nerveuses du IX

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Les besoins de la respiration cellulaires sont variables Le rôle de la régulation de la ventilation est d'adapter formations nerveuses centrales: les centres

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Le système respiratoire et le système cardiaque vont de pair La respiration a à trois éléments de base qui entre en jeu dans la régulation de la respiration : la respiration en envoyant des impulsions nerveuses aux muscles respiratoires

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La rLa réégulation de la respiration gulation de la respiration contrôle du fonctionnement du contrôle du fonctionnement du systsystèème me respiratoire chez l respiratoire chez l''hommehomme

Etienne RouxEtienne Roux

Laboratoire de Physiologie Cellulaire Respiratoire INSERM U 885Laboratoire de Physiologie Cellulaire Respiratoire INSERM U 885

UFR des Sciences de la Vie Universit

UFR des Sciences de la Vie UniversitééVictor Segalen Bordeaux 2Victor Segalen Bordeaux 2 contact: etienne.roux@u contact: etienne.roux@u--bordeaux2.frbordeaux2.fr support de cours : e support de cours : e--fisio.netfisio.net

Master Master

Biologie cellulaire et physiopathologieBiologie cellulaire et physiopathologie

UE physiologie int

UE physiologie int

grativegrativeassurer les échanges gazeux (O 2 et CO 2 ) entre le milieu extérieur et l'animal interface milieu-animal : barrière alvéolo-capillaire assurer le renouvellement du milieu au niveau de la surface d'échange pompe : ventilation ; tuyauterie : voies aériennes assurer le transport des gaz dans l'organisme assurer la libération et la captation d'O 2 et de CO 2 circulation sanguine, pigments faire du bon travail ajuster les échanges en fonction des besoins : régulation

optimiser les coûtsrappel de physiologie respiratoirerappel de physiologie respiratoireposition du problème

système respiratoire réponse au problème de l'O 2 et du CO 2 rappel de physiologie respiratoirerappel de physiologie respiratoireposition du problème le problème de l'O 2 et du CO 2 diffusion de l'O 2 et du CO 2 dans l'organisme : cascade de pression décroissante entre les différents compartiments

020406080100120140160

air inspiré alvéole sangtissus artériel veineux PO 2 (mmHg)

01020304050

60
7080
air expiréalvéole sang tissus artériel veineux PCO 2 (mmHg) cavité nasale pharynx larynx trachée bronches bronchioles alvéolespoumonplèvre pariétale plèvre viscéralevoies aériennes tuyauteriecage thoracique et muscles thoracoabdominaux pompe barrière alvéolo-capillaire zone d'échanges gazeux circulation pulmonaire perfusion sanguine de la zone d'échange rappel de physiologie respiratoirerappel de physiologie respiratoirel'appareil respiratoire structure générale cavité nasale pharynx larynx trachée bronches bronchioles alvéolespoumonvoies aériennes supérieures: nez, pharyx, larynx arbre bronchique: trachée, bronches, bronchioles, canal alvéolaire, alvéole conduction

échanges gazeux

rappel de physiologie respiratoirerappel de physiologie respiratoirel'appareil respiratoire les voies aériennesDiaphragme

Muscles intercostaux externes

entre les côtes muscles scalènes entre 1 res et 2 es côtes et les vertèbres cervicales (+ muscles sternocléido-mastoïdiens entre le sternum et les clavicules, et la mastoïde, sur le crâne) rappel de physiologie respiratoirerappel de physiologie respiratoirel'appareil respiratoire la paroi thoraco-abdominaleles muscles inspiratoires

Le diaphragme : contraction à l'inspiration

Muscles intercostaux externes, muscles scalènes descente de la coupole diaphragmatique augmentation du diamètre de la cage thoracique (partie inférieure) diminution du diamètre de la cage thoracique dans sa partie supérieure rigidification de la cage thoracique (partie supérieure) L'inspiration est toujours active : contraction des muscles inspiratoire augmentation de volume de la cage thoracique rappel de physiologie respiratoirerappel de physiologie respiratoirel'appareil respiratoire les muscles inspiratoiresla paroi thoraco-abdominale

Muscles de la paroi abdominale

(+ muscles intercostaux internes) L'expiration normale est passive : relâchement des muscles inspiratoires expiration forcée : contraction des muscles expiratoires diminution de volume de la cage thoracique rappel de physiologie respiratoirerappel de physiologie respiratoirel'appareil respiratoire les muscles inspiratoiresla paroi thoraco-abdominale structure mécanique ventilatoire : structure qui, par ses propriétés et son fonctionnement, assure la ventilation voies aériennes paroi thoraco-abdominale alvéole pression alvéolaire pression intrapleurale ensemble actif : muscles ventilatoires ensemble passif : voies aériennes, poumon, paroi thoraco-abdominale rappel de physiologie respiratoirerappel de physiologie respiratoirela mécanique ventilatoire fonctionnement de la pompe schéma mécanique fonctionnel : ballon élastique dans un piston au repos : équilibre des forces élastiques (ballon et ressorts) pression dans le piston négative rappel de physiologie respiratoirerappel de physiologie respiratoirela mécanique ventilatoire fonctionnement de la pompe schéma mécanique fonctionnel : ballon élastique dans un piston action du système actif : on tire le piston

P x V = constante

augmentation du volume du piston diminution de pression dans le piston rappel de physiologie respiratoirerappel de physiologie respiratoirela mécanique ventilatoire fonctionnement de la pompe schéma mécanique fonctionnel : ballon élastique dans un piston action du système actif : on tire le piston augmentation du volume du ballon élastique relation entre V et P : compliance compliance : V/P augmentation du volume du piston diminution de pression dans le piston

élastance = 1/

compliance rappel de physiologie respiratoirerappel de physiologie respiratoirela mécanique ventilatoire fonctionnement de la pompe schéma mécanique fonctionnel : ballon élastique dans un piston action du système actif : on tire le piston augmentation du volume du ballon élastiqueaugmentation du volume du piston diminution de pression dans le piston diminution de pression dans le ballon entrée d'air dans le ballon relation entre P et débit : résistance débitP/résistance rappel de physiologie respiratoirerappel de physiologie respiratoirela mécanique ventilatoire débit et résistance résistance des voies aériennes cause des résistances : - Diamètre de débit -Types d'écoulement: laminaire ou turbulent sièges des résistances débit = P R

0 5 10 15 2000,020,040,060,08

résistance (cmH 2 0.L -1 .s -1 génération des voies aériennes

R = 8L

r 4 : viscosité

L : longueur

r : rayon(flux laminaire) rappel de physiologie respiratoirerappel de physiologie respiratoirela mécanique ventilatoire débit et résistance

00,20,4

0 0,5 -0,5 volume pulmonaire (L) débit pulmonaire (L.s -1 -5 -6 -8 -7 01 -1 inspiration expirationinspiration expirationpression intrapleurale pression alvéolaire (cm H 2 O) pression, volume et débit rappel de physiologie respiratoirerappel de physiologie respiratoirela mécanique ventilatoire capacité pulmonaire totale volume résiduel capacité résiduelle fonctionnelle volume courant espace mort anatomique inspiration normale expiration passive inspiration forcée expiration forcée active

500 mL

capacité vitale les volumes et débits ventilatoires rappel de physiologie respiratoirerappel de physiologie respiratoirela mécanique ventilatoire les volumes et débits ventilatoires volumes (mL)débit (mL.min -1 )fréquence : 12-15 / min ventilation alvéolaire 5250
débit sanguin pulmonaire 5000
rapport ventilation / perfusion 1V A

rappel de physiologie respiratoirerappel de physiologie respiratoirela mécanique ventilatoirerréégulation de la respiration : vue ggulation de la respiration : vue géénnééralerale

assurer les échanges gazeux (O 2 et CO 2 ) entre le milieu extérieur et l'animal interface milieu-animal : barrière alvéolo-capillaire assurer le renouvellement du milieu au niveau de la surface d'échange pompe : ventilation ; tuyauterie : voies aériennes assurer le transport des gaz dans l'organisme assurer la libération et la captation d'O 2 et de CO 2 circulation sanguine, pigments faire du bon travail ajuster les échanges en fonction des besoins : régulation optimiser les coûts diffusion de l'O 2 et du CO 2 dans l'organisme : cascade de pression décroissante entre les différents compartiments maintien du gradient de pression partielle entre le sang artériel et les tissus

020406080100120140160

air inspiré alvéole sang tissus artériel veineux PO 2 (mmHg)

01020304050607080

air expiréalvéole sang tissus artériel veineux PCO 2 (mmHg)

rréégulation de la respiration : vue ggulation de la respiration : vue géénnééralerale

ventilation variation de volume de la cavité thoracique amplitude fréquence réactivité bronchique variation de diamètre des voies aériennes résistance rapport ventilation-perfusion général local réactivité vasculaireinterface avec d'autres systèmes pH déglutition phonation locomotion

rréégulation de la respiration : vue ggulation de la respiration : vue géénnééralerale

ventilation variation de volume de la cavité thoracique amplitude fréquence réactivité bronchique variation de diamètre des voies aériennes résistance rapport ventilation-perfusion général local réactivité vasculaireinterface avec d'autres systèmes pH déglutition phonation locomotion rréégulation de la ventilationgulation de la ventilationschéma général muscles respiratoires contrôleur central capteurseffecteurs chémorécepteurs mécanorécepteurs tronc cérébral autres régions du cerveau entréesortie paramètres PCO 2 PO 2 pH extension thoracique rréégulation de la ventilationgulation de la ventilationschéma général tronc cérébral chémorécepteurs cortex muscle respiratoires PaO 2 , PaCO 2 , pH ventilateursdilateurs ventilation mécanorécepteurs extension thoracique, irritation rréégulation de la ventilationgulation de la ventilationschéma général tronc cérébral chémorécepteurs cortex muscle respiratoires PaO 2 , PaCO 2 , pH ventilateursdilateurs ventilation mécanorécepteurs extension thoracique, irritation rréégulation de la ventilationgulation de la ventilationcontrôle bulbopontique le tronc cérébral cervelet cortex hypophyse glande pinéalecommissure interthalamique tronc cérébral repères anatomiquesle tronc cérébral rréégulation de la ventilationgulation de la ventilationcontrôle bulbopontique bulbe rachidien (medulla) pontmésencéphale (mid brain) tronc cérébral (brainstem) repères anatomiquesle tronc cérébral rréégulation de la ventilationgulation de la ventilationcontrôle bulbopontique rôle du tronc cérébral expériences de sections mésencéphale pont bulbe rachidien

1 arrêt respiratoire

2 respiration conservée

3 respiration ralentie

3 respiration irrégulière

bulbe rachidien : génèse du rythme respiratoire pont : modulation du rythme respiratoire contrôle bulbopontique le tronc cérébral rréégulation de la ventilationgulation de la ventilationcontrôle bulbopontique schéma classique moelle épinière tronc cérébral mésencéphale pont bulbe rachidien groupe respiratoire du pont (PRG) : centre pneumotaxique centre apneustique ? groupe respiratoire ventral (VRG) groupe respiratoire dorsal (DRG) rréégulation de la ventilationgulation de la ventilationcontrôle bulbopontique vue dorsale du tronc cérébral et de la moelle épinière cervicale 1 mm groupe respiratoire ventral rostral groupe respiratoire ventral caudal noyau du nerf phrénique noyau rétrotrapézoïdal rVRG cVEG phrénic nucleusRTN noyau du tractus solitaireNTS (DRG) rréégulation de la ventilationgulation de la ventilationcontrôle bulbopontique schéma anatomo-fonctionnel noyau rétrotrapézoïdal/groupe respiratoire parafacial (RN/pFRG) groupe respiratoire ventral crânial groupe respiraroire ventral caudal crânial caudal neurones inspiratoires neurones expiratoires génèse du rythme respiratoire : (RTN/ pFRG ?) groupe respiratoire ventral (VRG) groupe respiratoire dorsal (DRG) neurones inspiratoires noyau du tractus solitaire rréégulation de la ventilationgulation de la ventilationcontrôle bulbopontique schéma anatomo-fonctionnel groupes respiratoires ventral (VRG) et dorsal (DRG) centre bulbaire inspiratoire centre bulbaire expiratoire déclenchement périodique intrinsèque : génèse du rythme inspiratoire bouffées répétitives de PA muscles inspiratoires chronologie

1. période de latence

2. apparition et augmentation progressive des PA (inspiration active)

3. arrêt des PA (expiration passive)

respiration calme : aire expiratoire silencieuse hyperventilation : aire expiratoire active génèse du rythme respiratoire : ? rréégulation de la ventilationgulation de la ventilationcontrôle bulbopontique schéma anatomo-fonctionnel rVRG cVEG génèse du rythme respiratoire : (RTN/ pFRG ?) rréégulation de la ventilationgulation de la ventilationcontrôle bulbopontique génèse du rythme respiratoire : (RTN/ pFRG ?) DRG: destruction des neurones persistance du rythme respiratoire (RR) neurones déclenchant avant l'inspiration neurones avec hyperpolarisation post-inspiratoire prolongée inhibition des canaux Naquotesdbs_dbs29.pdfusesText_35