Physiologie à colorier Netter : la méthode ludique

Apprendre et mémoriser la physiologie

Vous passerez en revue les différents systèmes en 7 chapitres

1. Physiologie et homéostasie cellulaire

2. Physiologie musculaire et nerveuse

3. Physiologie cardiovasculaire

4. Physiologie respiratoire

5. Physiologie rénale

6. Physiologie digestive

7. Physiologie endocrinienne

Découvrez maintenant les trois premiers thèmes du chapitre 4 :  Physiologie respiratoire, Anatomie macroscopique du poumon et zone de conduction pulmonaire et Zone respiratoire du poumon.

Physiologie respiratoire

Circulation pulmonaire

Le système respiratoire est formé des poumons, des voies aériennes et des muscles respiratoires. Sa fonction première est de permettre les échanges gazeux – oxygène et dioxyde de carbone – entre l’organisme et l’air atmosphérique. Il joue un rôle important dans divers autres processus comme la régulation acido-basique, la fonction immunitaire, la régulation de la température et les fonctions métaboliques.

La partie A repasse en revue la circulation en série du système cardiovasculaire. Le débit cardiaque au repos, qui est de 5 L/min, est le même des deux côtés (droit et gauche) du cœur. Sur les 5 L de sang qui représentent le volume sanguin total d’un individu adulte de taille moyenne, seulement 9 % se trouvent dans la circulation pulmonaire. La circulation systémique se caractérise par une haute pression et une haute résistance, contrairement à la circulation pulmonaire qui est à basse pression et basse résistance. Comparée à la pression aortique (P_Ao) qui est de 120/80 mmHg, la pression artérielle pulmonaire au repos (P_AP) est d’environ 25/8 mmHg. De même, la pression ventriculaire droite (PVD) est de 25/0 mmHg alors que celle du ventricule gauche (PVG) est de 120/0 mmHg. Comme les circulations sont en série, toute variation dans le débit cardiaque du cœur gauche doit être équilibrée par une variation dans le débit pulmonaire.

La majeure partie de la « régulation » de la résistance vasculaire pulmonaire (RVP) est un mécanisme passif. La partie B illustre les effets de l’augmentation de la pression artérielle pulmonaire sur la RVP. Lorsque la P_AP augmente – par exemple en raison de l’élévation du débit cardiaque pendant un exercice physique –, la RVP chute, limitant l’importance de l’augmentation de la P_AP. Cette baisse de la RVP est due à la distension des vaisseaux pulmonaires (compliance) qui ont une paroi plus fine que les vaisseaux de la circulation systémique, ainsi qu’au recrutement (ouverture) de certains vaisseaux qui étaient collabés aux P_AP plus basses. Cette diminution de la RVP lorsque la P_AP est élevée est importante car elle permet à la circulation en série de fonctionner sans heurts lorsque le débit cardiaque varie sur un certain intervalle.

Le volume pulmonaire est un autre facteur passif qui affecte la RVP. À l’intérieur des poumons, les alvéoles (qui sont de minuscules sacs remplis d’air) sont entourés par les capillaires alvéolaires (voir planche 4.3) afin de permettre les échanges gazeux. Lorsque les poumons se remplissent d’air (inflation), l’expansion des alvéoles a tendance à affecter le débit sanguin traversant les vaisseaux alvéolaires alors que les vaisseaux extra-alvéolaires ont tendance à se déplier et s’ouvrir à mesure de l’expansion pulmonaire. Ainsi lorsque les poumons sont collabés, la résistance est relativement haute. Puis à mesure qu’ils se remplissent d’air, la résistance commence par chuter avec l’ouverture des vaisseaux extra-alvéolaires, mais dès qu’il y a une hyperinflation, le débit traversant les vaisseaux alvéolaires est entravé (voir partie C) et la résistance augmente.

Si on représente la RVP par rapport au volume pulmonaire, on obtient une courbe en forme de J où la RVP est la plus basse pour un volume pulmonaire intermédiaire.

La RVP peut également être affectée par diverses substances vasoconstrictrices (agonistes α-adrénergiques, thromboxane, endothéline) et vasodilatatrices (monoxyde d’azote, prostacycline). Toutefois ces effets sont généralement moins importants physiologiquement que les facteurs passifs (que nous venons de voir). La Pa_o2 (pression partielle d’O₂ dans l’alvéole) est un facteur de régulation important de la résistance des vaisseaux pulmonaires. Si la Pa_o2 chute dans une région pulmonaire, il survient une vasoconstriction des vaisseaux exposés à cette faible Pa_o2 qui redirige le sang vers les régions pulmonaires mieux ventilées.

COLORIEZ dans les parties A et B le sang circulant dans le système cardiovasculaire, en notant l’oxygénation du sang dans les capillaires pulmonaires :

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  1.  Sang pauvre en oxygène (en bleu).

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  2. Sang riche en oxygène (en rouge).

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  3. Sang mélangé dans les capillaires (en violet).

COLORIEZ dans la partie C :

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  4. Les alvéoles en notant les effets du volume pulmonaire (illustré par la taille des alvéoles sur le schéma) sur les capillaires alvéolaires.

QUESTIONS DE RÉVISION

A. L’adaptation du débit sanguin pulmonaire au débit sanguin systémique s’accomplit principalement par la régulation _____________ de la RVP.

Réponse A. Passive.

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B. La RVP est minimale lorsque le volume pulmonaire est ___________ (bas, intermédiaire, élevé).

Réponse B. Intermédiaire.

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C. Normalement le facteur le plus important de la régulation active de la résistance vasculaire pulmonaire est la ______________.

Réponse C. Pa_o2.

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D. La pression normale des artères pulmonaires au repos est d’environ ____________ alors que la pression normale du ventricule droit est d’environ _________________.

Réponse D. 25/8 mmHg, 25/0 mmHg.

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Anatomie macroscopique du poumon et zone de conduction pulmonaire

Les poumons sont formés du poumon droit comportant trois lobes et du poumon gauche doté de deux lobes (partie A). Les vaisseaux, les bronches, les lymphatiques et les nerfs pénètrent au niveau du hile de chaque poumon. Les voies aériennes comportent la trachée, qui se divise en une bronche souche droite et une bronche souche gauche qui entrent dans les poumons et continuent de se diviser pour donner des bronches de plus en plus petites devenant finalement des bronchioles (parties B et C). En partant de la trachée jusqu’aux bronchioles qui aboutissent aux alvéoles, on compte environ 23 générations de division des voies aériennes. Les voies aériennes deviennent de plus en plus petites et de plus en plus nombreuses à chaque génération.

La zone de conduction du système respiratoire inclut les voies situées entre la trachée et les bronchioles terminales. Comme, dans cette zone, aucun échange gazeux n’a lieu, elle porte également le nom d’espace mort anatomique (les échanges gazeux n’ont lieu que dans les bronchioles et alvéoles respiratoires ; voir planche 4.3). Sur les trois quarts de sa circonférence, la trachée est munie d’anneaux cartilagineux qui la maintiennent perméable (ouverte) tout en permettant la toux (le tiers restant de la circonférence est musculaire). Les bronches sont également pourvues d’anneaux cartilagineux, contrairement aux bronchioles.

La majeure partie du système conducteur est tapissée d’un épithélium pseudostratifié formé de cellules ciliées cylindriques, de cellules caliciformes sécrétrices de mucus et de divers autres types cellulaires. Les cellules ciliées et les cellules à mucus constituent la majorité des cellules bordantes dans les grosses voies aériennes, le mucus les protégeant du dessèchement et piégeant les particules inspirées tandis que les cellules ciliées balayent les particules piégées pour les remonter en direction de la cavité buccale.

Dans les bronchioles, l’épithélium devient un épithélium cilié cuboïde qui constitue la majorité des cellules bordantes. Les cellules caliciformes diminuent en nombre pour disparaître au niveau des bronchioles terminales. Les cellules de Clara (ou cellules en dôme) des bronchioles sécrètent diverses substances qui tapissent les bronchioles et jouent un rôle dans le système de défense pulmonaire.

La paroi des voies aériennes conductrices contient également des fibres musculaires lisses qui sont régulées par le système nerveux autonome. Le système nerveux sympathique dilate les voies aériennes ; le système nerveux parasympathique entraîne une bronchoconstriction.

COLORIEZ et LÉGENDEZ

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  1. Les artères pulmonaires (en bleu, indiquant que le sang est pauvre en oxygène).

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  2. Les bronches.

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  3. Les veines pulmonaires supérieure et inférieure (en rouge, indiquant le sang riche en oxygène).

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  4. Les nœuds lymphatiques (en vert).

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  5. Le cartilage trachéal.

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  6. La muqueuse trachéale.

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  7. Le cartilage.

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  8. L’épithélium trachéal.

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  9. Le muscle trachéal.

QUESTIONS DE RÉVISION

A. Le cartilage est présent dans tous les segments de la zone de conduction excepté dans les ______________.

Réponse A. Bronchioles terminales.

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B. La paroi trachéale est formée sur les trois quarts de sa circonférence d’un ___________ et sur le quart restant d’un ___________. Réponse B. Cartilage, muscle lisse.

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C. Les particules se trouvant dans la zone de conduction sont piégées dans le mucus sécrété par les _____________ et sont balayées en direction de la cavité buccale par l’______________.

Réponse C. Cellules caliciformes, action ciliaire.

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D. La contraction des voies aériennes est stimulée par le système nerveux _____________ tandis que leur dilatation est stimulée par le système nerveux _______________.

Réponse D. Parasympathique, sympathique.

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Zone respiratoire du poumon

L’air inspiré entre dans la zone de conduction du système respiratoire qui finit par déboucher, après de nombreuses ramifications, sur les bronchioles terminales qui donnent naissance aux bronchioles respiratoires, la première partie de la zone respiratoire. À partir de là, l’air inspiré entre dans les canaux alvéolaires puis dans les sacs alvéolaires (alvéoles). Les acini pulmonaires représentent l’unité fonctionnelle du poumon et forment la zone respiratoire (partie A). Selon les estimations, les poumons humains contiennent 300 millions d’alvéoles, ce qui donne une surface dédiée aux échanges gazeux de 50 à 100 m². L’efficacité des échanges gazeux dans les poumons est fonction de cette grande surface d’échanges, de la finesse de la barrière alvéolo-capillaire entre les alvéoles et les capillaires et de l’écoulement « laminaire » du sang traversant les capillaires alvéolaires qui entourent les alvéoles.

Les alvéoles sont tapissées de cellules épithéliales de type I et de type II (partie B). Les cellules épithéliales alvéolaires de type I représentent plus de 90 % de la surface et leur structure squameuse contribue à la finesse de la barrière alvéolo-capillaire. Les échanges gazeux se produisent au travers de cette fine barrière alvéolo-capillaire composée de l’épithélium alvéolaire, de la membrane basale et de l’endothélium capillaire. Les cellules épithéliales alvéolaires de type II sécrètent le surfactant, une lipoprotéine complexe qui tapisse la surface des alvéoles et des voies respiratoires jusqu’aux bronchioles terminales, réduisant la tension de surface et augmentant la compliance pulmonaire (C_P). Les alvéoles contiennent également des macrophages alvéolaires qui ont comme fonction importante d’éliminer les particules et les micro-organismes inhalés.

COLORIEZ dans la partie A des exemples de ce qui suit :

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  1. Muscle lisse.

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  2. Face luminale (interne) des alvéoles et voies aériennes.

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  3. Face externe des alvéoles et voies aériennes.

COLORIEZ et LÉGENDEZ dans la partie B :

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  4. La couche de surfactant.

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  5. Les cellules alvéolaires de type I.

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  6. Les cellules alvéolaires de type II.

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  7. Les macrophages alvéolaires

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  8. L’endothélium.

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  9. L’interstitium.

Remarque clinique

Le syndrome de détresse respiratoire du nouveau-né est la principale cause de mortalité des bébés prématurés. La première respiration du nouveau-né nécessite toujours un grand effort pour amener l’air dans les poumons collabés. Avec l’expansion pulmonaire, le surfactant libéré par les cellules épithéliales alvéolaires de type II forme une couche monomoléculaire à l’interface air-liquide des alvéoles et petites voies aériennes et, en quelques respirations seulement, une légère pression négative doit être engendrée pour permettre l’inspiration. Sans surfactant, la pression négative requise pour l’inspiration reste élevée, et des portions de poumons vont se collaber et entraîner ce syndrome. Le traitement consiste à fournir une assistance ventilatoire avec un traitement de substitution de surfactant (surfactant exogène).

QUESTIONS DE RÉVISION

A. Le surfactant tapisse les_____________.

Réponse A. Alvéoles et petites voies aériennes.

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B. La zone respiratoire commence au niveau des ___________. Réponse B. Bronchioles respiratoires.

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C. La surface totale disponible pour les échanges gazeux dans les poumons humains est approximativement de ______________. Réponse C. 50 à 100 m².

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D. Les particules de poussière dans les alvéoles sont éliminées par les _____________. Réponse D. Macrophages alvéolaires.

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E. Le nombre d’alvéoles dans les poumons humains est estimé à _____________. Réponse E. 300 millions.

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© 2022 Elsevier Masson SAS. Tous droits réservés.

auteurs

SUSAN E. MULRONEY, PhD, et ADAM K. MYERS, PhD, les auteurs de cet ouvrage et du livre d’étude associé Mémofiches Physiologie Netter (S’ouvre dans une nouvelle fenêtre)font partie du corps enseignant de l’université de Georgetown à Washington DC.

illustrateurs

Dr Frank H. Netter (pour en savoir plus(S’ouvre dans une nouvelle fenêtre)) et Dr Carlos A. G. Machado (pour en savoir plus(S’ouvre dans une nouvelle fenêtre))