LA PHYSIOLOGIE DE L'APPAREIL RESPIRATOIRE

DEUX FONCTIONS ESSENTIELLES

L'appareil respiratoire a deux fonctions essentielles :
- l'hématose,c'est-à-dire l'oxygénation du sang,
- la défense contre l'infection.
Ces deux fonctions sont assurées par la respiration etles phénomènes de régulation chimique et neuro-hormonale qui dépendent enpartie de cette respiration, par la circulation pulmonaire, et par lesmécanismes de déglutition et d'expectoration.

LES MOUVEMENTS RESPIRATOIRES

La respiration comprend deux types de mouvement :
- L'inspiration, phénomène actif, qui est le tempspendant lequel le poumon se remplit d'air et la cage thoracique s'agrandit.
- L'expiration, qui est un phénomène passif.
Ces mouvements sont indépendants de la volonté, et ilssont contrôlés par les centres nerveux respiratoires, situés dans le tronccérébral, au sommet de la moelle épinière. Ces centres ont une activitéautomatique, rythmique, et ils sont régulés par de nombreux facteurs, afin d'adapteren permanence et très rapidement la respiration à l'activité physique del'organisme.

LA RÉGULATION CHIMIQUE

La stimulation du centre respiratoire dépend de lacomposition du sang en oxygène et en gaz carbonique. Le centre est stimulé sile taux d'oxygène baisse et si le taux de gaz carbonique augmente. Larégulation chimique dépend donc étroitement de la composition du sang.

LA RÉGULATION NEURO-HORMONALE

Les centres nerveux supérieurs (zone corticale) jouent unrôle, puisque je peux modifier ma respiration ou l'arrêter par la volonté,ainsi que l'hypothalamus. Par exemple, l'élévation de la température stimulel'hypothalamus et entraîne une accélération du rythme respiratoire. D'autrescentres nerveux interviennent, comme les centres bulbaires, qui interrompent larespiration lors de la déglutition et des vomissements.
Les hormones circulant dans le sang jouent également unrôle : l'adrénaline, par exemple, sécrétée par la glande surrénale, accélère laventilation.

LA RÉGULATION RÉFLEXE

Elle est assurée déjà à l'intérieur des poumons. Ilexiste des récepteurs dans le poumon qui sont sensibles au degré de distensiondes alvéoles. Ils envoient cette information aux centres respiratoires quirégulent l'inspiration et l'expiration.
Il existe également une régulation réflexeextra-pulmonaire. Elle est assurée par des récepteurs situés dans la crosseaortique qui sont sensibles à la pression artérielle (on les appelle destensiorécepteurs). S'il y a une diminution de la pression artérielle, ils sontà l'origine d'une hyperventilation, et, au contraire, s'il y a hypertension,ils provoquent un ralentissement de la ventilation. Toujours au même endroit,au niveau de la crosse aortique, il y a des chimiorécepteurs (sensibles à lacomposition chimique du sang), qui provoqueront une hyperventilation s'il y abaisse de la concentration d'oxygène dans le sang et élévation de laconcentration de gaz carbonique. Dans le cas inverse, ils sont à l'origined'une hypoventilation.
Certains récepteurs situés dans les muscles et lesarticulations sont à l'origine d'une hyperventilation qui se manifeste lorsd'un effort physique.

L'HÉMATOSE

L'hématose est un processus qui permet la transformationdu sang veineux pauvre en oxygène en sang artériel riche en oxygène et assurel'élimination des déchets gazeux (gaz carbonique ou CO2). Cette fonction estassurée par la circulation pulmonaire , qui vient du cœur droit tandis que laventilation a pour fonction de renouveler en permanence l'air dans lesalvéoles.

LES ÉCHANGES GAZEUX

Les échanges gazeux se font au niveau de la membranealvéo-laire. L'alvéole contient l'air alvéolaire qui est un air résiduel, qu'onappelle ainsi car il n'est pas renouvelé. En effet, au cours d'une expirationforcée, le poumon ne peut pas se vider complètement de l'air qu'il contient.L'air alvéolaire s'approvisionne en oxygène au contact de l'air inspiré. Ilrejette les déchets gazeux par l'air expiré. L'échange gazeux se fait parsimple diffusion de la pression la plus haute vers la pression la plus basse, àtravers la membrane alvéolo-capillaire munie du surfactant, c'est-à-dire unemince pellicule liquide qui tapisse les alvéoles. La surface totale de cettemembrane est de 70 mètres carrés dans les conditions normales, et sonintégrité est essentielle, car elle offre un minimum de résistance. Si elledevient moins perméable, elle s'oppose au passage des gaz, et l'on parle debloc (pour blocage) alvéolo-capillaire. L'intégrité de cette membrane, ainsique la ventilation et le perfusion capillaire, est un facteur important pourl'oxygénation du sang artériel. Lorsqu'un territoire pulmonaire est perfusémais non ventilé, il n'y a plus d'oxygénation du sang, c'est ce qu'on appelle «l'effet shunt ». Si ce territoire est ventilé mais non perfusé, il n'y a pasd'échange gazeux, c'est « l'espace mort ».
Chez un sujet en bonne santé, 2% du sang n'est pasoxygéné du fait que certaines alvéoles sont ventilées mais que la circulationest faible. D'autres sont perfusées, mais hypoventilées. Ceci explique que lasaturation en oxygène de l'hémoglobine n'est pas de 100%, mais de 97%.

LE TRANSPORT DES GAZ

L'oxygène est transporté des poumons vers les tissus del'organisme par l'intermédiaire du sang. Le gaz carbonique est égalementtransporté des tissus vers les poumons par le sang. L'oxygène est transportépar les hématies (les globules rouges), qui sont porteuses d'un pigment rouge,contenant du fer et présentant une grande affinité pour l'oxygène. C'estl'hémoglobine. L'oxygène se fixe sur le fer et permet la formation d'unenouvelle molécule appelé oxyhémoglobine. C'est un composé stable, mais qui sedissocie si la pression partielle en oxygène diminue. L'oxygène transporté parles globules rouges se dissout alorsdans le plasma et s'échappe à travers les capillaires, afin de gagner leliquide interstitiel où les cellules puisent la quantité d'oxygène nécessaire àleur fonctionnement.
Le gaz carbonique rejeté par les cellules se combine engrande partie avec le sodium et le potassium du sang, après transformation enacide carbonique. Il constitue ainsi du bicarbonate de sodium ou de potassium.Celui-ci est la forme essentielle du transport du gaz carbonique et participeégalement à la régulation de l'équilibre acide-base du sang. Une petite quantitéde gaz carbonique est directement dissoute dans le plasma, tandis qu'une autrepartie, également faible, se lie à l'hémoglobine pour constituer lacarbhémoglobine. Au niveau de l'alvéole, le gaz carbonique ainsi transporté sedétache facilement pour laisser la place à de l'oxygène.
Au total, il faut retenir que le sang artériel apporteaux cellules l'oxygène nécessaire à leur fonctionnement. Le gaz carboniquerejeté par ces mêmes cellules est capté par le sang qui devient du sangveineux. Le sang veineux assure l'élimination de ce gaz au niveau alvéolaire,où, simultanément, l'oxygène de l'air inspiré est capté.

LE RÔLE DE DÉFENSE

Les voies aériennes sont en contact avec l'air ambiant,vecteur de multiples agents pathogènes : infectieux (virus, microbes),organiques (le pollen qui provoque des crises d'asthme allergique), minéraux(poussières métalliques ou minérales comme la silice), polluantsatmosphériques, fumée du tabac.
Les voies aériennes supérieures retiennent les grosses particules. L'épithélium trachéo-bronchique, dont les cellules sont équipées decils, ramène ces particules vers le pharynx où elles sont éliminées pardéglutition ou par expectoration.
Au niveau de l'alvéole, les particules sont absorbées etéliminées par le tapis muco-ciliaire ou par voie lymphatique. Certaines cellules sécrètent des substances anti-infectieuses et des anticorps permettant de neutraliser les agents pathogènes

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