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Anatomie fonctionnelleL’appareil respiratoire est constitué des voies aériennes supérieures (nez, pharynx, larynx) et inférieures (trachée, bronches, bronchioles) qui acheminent l’air jusqu’aux alvéoles pulmonaires. Ces dernières, au nombre d’environ 300 millions, offrent une surface d’échange de 70 à 100 m². La zone de conduction (jusqu’aux bronchioles terminales) ne participe pas aux échanges gazeux : c’est l’espace mort anatomique (~150 mL). La zone respiratoire (bronchioles respiratoires, canaux alvéolaires, sacs alvéolaires) est le siège des échanges gazeux grâce à la membrane alvéolo-capillaire extrêmement fine (0,5 µm).
📖 Définition
Espace mort anatomique : volume des voies aériennes de conduction où il n’y a pas d’échanges gazeux (~150 mL).
📢 Rappel
La trachée se divise en bronches souches droite et gauche, puis en bronches lobaires, segmentaires, bronchioles et enfin bronchioles terminales.
💡 À retenir : La surface d’échange alvéolaire totale est d’environ 70 m², soit 40 fois la surface cutanée.
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Mécanique ventilatoireLa ventilation repose sur des gradients de pression. À l’inspiration, la contraction du diaphragme et des muscles intercostaux externes augmente le volume thoracique, ce qui diminue la pression intrapleurale (de -5 à -8 cmH₂O) et alvéolaire (de 0 à -1 cmH₂O). L’air entre alors dans les poumons. L’expiration normale est passive : le relâchement des muscles inspiratoires et le retour élastique du poumon et de la cage thoracique ramènent les pressions à leurs valeurs de repos. L’expiration forcée recrute les muscles abdominaux et intercostaux internes.
⭐ À retenir
Loi de Boyle-Mariotte : à température constante, P × V = constante. L’augmentation du volume pulmonaire diminue la pression, créant un appel d’air.
🔍 Exemple
Lors d’un pneumothorax, l’air entre dans la cavité pleurale, la pression intrapleurale devient atmosphérique et le poumon s’affaisse.
💡 À retenir : La pression intrapleurale est toujours négative en ventilation spontanée, ce qui maintient les poumons ouverts.
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Volumes et capacitésLa spirométrie permet de mesurer les volumes pulmonaires mobilisables. Le volume courant (VT) est l’air mobilisé lors d’une respiration calme (~500 mL). La capacité vitale (CV) est le volume maximal expiré après une inspiration forcée (~4,5 L). Le volume résiduel (VR, ~1,2 L) ne peut être expiré et maintient les alvéoles ouvertes. La capacité pulmonaire totale (CPT = CV + VR) est d’environ 5,7 L. Ces valeurs varient selon l’âge, le sexe et la taille.
📖 Définition
Ventilation minute (VE) = VT × FR. Exemple : 500 mL × 12 cycles/min = 6 L/min.
📢 Rappel
L’espace mort anatomique (~150 mL) ne participe pas aux échanges. La ventilation alvéolaire est donc VA = (VT – VD) × FR.
💡 À retenir : La ventilation alvéolaire (VA) = (volume courant – espace mort) × fréquence respiratoire. C’est le volume d’air frais atteignant les alvéoles par minute.
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Diffusion et transportLes échanges d’O₂ et de CO₂ se font par diffusion passive à travers la membrane alvéolo-capillaire, selon les gradients de pression partielle. Dans l’alvéole, PO₂ ≈ 100 mmHg et PCO₂ ≈ 40 mmHg ; dans le sang veineux mêlé arrivant au poumon, PO₂ ≈ 40 mmHg et PCO₂ ≈ 46 mmHg. L’O₂ diffuse donc de l’alvéole vers le capillaire, et le CO₂ en sens inverse. Le temps de transit du sang dans le capillaire pulmonaire (0,75 s) est suffisant pour équilibrer les pressions partielles.
🔍 Exemple
À l’exercice, le débit cardiaque augmente et le temps de transit capillaire diminue (~0,25 s), mais la diffusion reste complète chez le sujet sain.
💡 À retenir : La diffusion dépend de la surface d’échange, de l’épaisseur de la membrane et de la différence de pression partielle (loi de Fick).