RESPIRATOIRE (APPAREIL)Physiologie

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Physiopathologie

L'exploration fonctionnelle respiratoire permet de mieux saisir les grands désordres physiopathologiques abordés plus loin. Elle apporte une aide diagnostique et thérapeutique aux pneumologues.

L'exploration fonctionnelle respiratoire

Spirométrie

Le sujet étant relié à un spiromètre, on mesure les différents volumes et capacités pulmonaires (cf. Volumes pulmonaires, chap. 1). Les résultats sont exprimés en pourcentage de la normale, à l'aide de tables tenant compte de la taille, de l'âge et du sexe du sujet. De plus, le technicien demande au sujet d'effectuer une inspiration forcée, et, tout en augmentant la vitesse de rotation du spiromètre, il l'incite à expirer le plus rapidement possible. Cela permet de mesurer le volume maximal expiré en une seconde, ou Vems (fig. 3a). Normalement, un sujet expire ainsi 75 p. 100 de sa capacité vitale (Cv). Le rapport Vems/Cv est appelé rapport de Tiffeneau.

Mesure du transfert de l'oxyde de carbone

Le but de cet examen est d'apprécier l'aptitude de la membrane alvéolo-capillaire à laisser passer les molécules d'oxygène dans le sang. Pour ce faire, il faudrait mesurer le nombre de millilitres d'oxygène qui traversent la membrane lorsqu'il existe une différence de pression d'oxygène de 1 torr entre le gaz alvéolaire et le sang capillaire. Malheureusement, il est impossible de prélever ce sang. On tourne la difficulté en faisant inhaler au sujet un mélange gazeux contenant une faible quantité d'oxyde de carbone (CO), gaz ayant une très forte affinité pour l'hémoglobine. On peut admettre que la pression dans le sang capillaire est nulle. Il suffit alors de mesurer la quantité d'oxyde de carbone prélevée par minute et la pression alvéolaire de ce gaz, puis de faire le rapport de ces deux valeurs. On obtient ainsi le coefficient de transfert de l'oxyde de carbone, qui est normalement de 15 ml.min—1.(mm Hg)—1. La diffusion alvéolo-capillaire étant un phénomène physique passif, le transfert de l'oxygène est proportionnel au transfert de l'oxyde de carbone.

Gaz du sang

En physiopathologie respiratoire, seule est intéressante l'étude des gaz du sang des artères de la grande circulation, puisqu'elles sont situées en aval des capillaires pulmonaires. La ponction artérielle est aisée et pratiquement indolore. Sur ce sang, on mesure actuellement les pressions partielles d'oxygène et de gaz carbonique, ainsi que le pH, à l'aide d'électrodes étalonnées avec des solutions de composition connue. Des abaques permettent de calculer, à partir de ces données, la saturation du sang en oxyhémoglobine et la concentration du plasma en bicarbonates, ou réserve alcaline. L'ensemble de ces données renseigne, d'une part, sur la valeur des échanges gazeux par les pressions d'oxygène et de gaz carbonique ; d'autre part, sur l'équilibre acido-basique de l'organisme, qui peut être perturbé dans les insuffisances respiratoires, mais aussi dans certaines affections métaboliques ou rénales.

Les grands syndromes physiopathologiques respiratoires

Syndrome restrictif

La destruction d'une partie du parenchyme pulmonaire entraîne un syndrome restrictif. La spirométrie apprécie son importance par la valeur du rapport capacité vitale sur capacité vitale théorique (fig. 3b). La diminution de la capacité vitale peut être le fait soit d'une diminution de la capacité pulmonaire totale, comme cela se voit lors de l'ablation de tout ou partie d'un poumon, soit d'une redistribution des volumes pulmonaires, comme dans l'emphysème où le volume résiduel augmente aux dépens de la capacité vitale.

Syndrome obstructif

Il y a syndrome obstructif chaque fois qu'il existe une gêne à l'écoulement des gaz dans les voies aériennes. L'obstacle, qui peut sièger à différents niveaux (œdème des laryngites, corps étranger trachéobronchique fréquent chez l'enfant, cancer bronchique), entraîne une difficulté à respirer, ou dyspnée, parfois dramatique. Le syndrome obstructif de loin le plus fréquent est celui de l'asthme et surtout de la bronchite chronique.

Pendant les crises d'asthme, une constriction des muscles des bronches réduit le diamètre de ces dernières. Cela est accentué pendant l'expiration qui devient longue et difficile. Le syndrome obstructif n'existe pas nécessairement dans l'intervalle des crises.

La bronchite chronique est, en général, le fait de la persistance d'une infection des voies respiratoires favorisée par la pollution aérienne et le tabagisme. Les parois des bronches et des bronchioles sont le siège permanent d'un œdème qui en réduit la lumière. Il faudra déployer des pressions importantes pour mobiliser les gaz. Ces surpressions peuvent faciliter l'apparition de l'emphysème qui, schématiquement, représente la destruction des parois des alvéoles, qui se trouvent alors réunies en grands sacs où les échanges gazeux ne se font que peu ou mal.

L'exploration fonctionnelle respiratoire des syndromes obstructifs est caractérisée par une diminution du rapport de Tiffeneau (fig. 3c). Le risque de décompensation respiratoire est grand lorsque le Vems devient inférieur à 11.s—1 ; cela correspond pour le malade à l'impossibilité d'évacuer correctement ses sécrétions bronchiques. Dans la bronchite chronique avec emphysème, on observe l'apparition secondaire d'un syndrome restrictif avec augmentation du volume résiduel. À ce stade apparaît souvent une hypoventilation alvéolaire avec hypoxie et hypercapnie, qui vont en s'aggravant à chaque poussée de la maladie.

Trouble du transfert de l'oxygène

La qualité de la membrane alvéolo-capillaire peut se trouver altérée dans certaines affections, ou fibroses, dues à des maladies professionnelles, des cancers pulmonaires ou des maladies de nature inconnue. La caractéristique fonctionnelle de ces affections est l'apparition d'une hypoxie avec hypocapnie et d'une diminution du coefficient de transfert de l'oxyde de carbone. L'hypocapnie, qui accompagne l'hypoxie, s'explique par le fait que le gaz carbonique est vingt fois plus diffusible que l'oxygène. Il y a, dans un premier temps, une baisse de la pression partielle d'oxygène, ou hypoxie (cf. supra, chap. 1), qui entraîne une hyperventilation. Celle-ci est suffisante pour augmenter le rejet du gaz carbonique et provoquer l'hypocapnie, mais ne l'est pas pour rétablir une valeur de pression partielle d'oxygène normale. Ce trouble de diffusion accompagne souvent, à des degrés divers, certaines bronchopneumopathies.

Cet état correspond au syndrome de détresse respiratoire aiguë, caractérisé par un shunt pulmonaire vrai (auquel s'ajoute quasi constamment un effet shunt). Ses principales étiologies en sont les œdèmes lésionnels, quelle qu'en soit la cause (traumatique, toxique, infectieuse...) et les alvéolites infectieuses (pneumopathies bactériennes ou virales). Dans ce type d'affection, les alvéoles pulmonaires, du fait d'atteinte de la membrane alvéolo-capillaire, sont envahies par un liquide riche en protéines (formé [...]

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Volumes pulmonaires

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Composition des gaz respiratoires

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Oxyhémoglobine : courbe de dissociation

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  • : ancien professeur à la faculté de médecine de Rouen, ancien chef de laboratoire de physiologie et d'exploration fonctionnelle à l'hôpital de l'Hôtel-Dieu, Rouen

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Pour citer l’article

Roland LEFRANÇOIS, « RESPIRATOIRE (APPAREIL) - Physiologie », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 01 décembre 2021. URL : https://www.universalis.fr/encyclopedie/respiratoire-appareil-physiologie/