Régulation de la respiration

1. Régulation de la respiration Dr A.Aissaoui Service de physiologie et d’explorations fonctionnelles CHUConstantine

2. Régulation de la respiration Introduction Système de régulation Contrôle central : Centres respiratoires, cortex, moelle épinière Capteurs :Chémorécepteurs périphériques,Chémorécepteurs centraux Effecteurs : muscles ventilatoires Régulation de la ventilation au repos Contrôle nerveux Contrôle métabolique L’appareil respiratoire soumis aux contraintes Ventilation lors de l’exercice Ventilation et sommeil

3. Introduction Système de régulation Contrôle central : Centres respiratoires, cortex, moelle épinière Capteurs :Chémorécepteurs périphériques,Chémorécepteurs centraux Effecteurs : muscles ventilatoires Régulation de la ventilation au repos Contrôle nerveux Contrôle métabolique L’appareil respiratoire soumis aux contraintes Ventilation lors de l’exercice Ventilation et sommeil

4. Introduction • Régulation de la respiration : Maintenir la PaO2, PaCO2 et PH • Différentes situations physiologiques • Même les plus extrêmes ( effort, l’altitude …) • Si possible dans les circonstances pathologiques régulation dépassée : Insuffisance respiratoire Hypoxémieavec ou sans hypercapnie

5. Introduction • Boucle de régulation : système organisé et complexe paroi . VE Muscles respiratoires Poumon gaz Système actif Centres respiratoires Système passif PaO2, PaCO2, pH Chimie du sang

6. Introduction • Système de régulation • Contrôles central : Centres respiratoires, cortex, moelle épinière • Capteurs :Chémorécepteurs périphériques,Chémorécepteurs centraux • Effecteurs : muscles ventilatoires • Régulation de la ventilation au repos • Contrôle nerveux • Contrôle métabolique • L’appareil respiratoire soumis aux contraintes • Ventilation lors de l’exercice • Ventilation et sommeil

7. Centres respiratoires • Ventilation : nature périodique, insp-exp • Sous contrôle : neurones bulboprotubérentiels • ≠ noyaux distincts • = collection mal définie de neurones

8. Centres respiratoires

9. Centres respiratoires • Trois groupes principaux : • Centres respiratoires bulbaires • Centre apneustique • Centre pneumotaxique

10. Centres respiratoires bulbaires • Formation réticulée du bulbe au dessous du plancher du 4ème ventricule • GRD • rôle : inspiration ( rampe) • cellules douées d’automatisme • inhibé par le centre pneumotaxique (↑ Fr ) • Influencé : afférence IX, X • GRV • aire expiratoire • Silencieuse : respiration calme

11. Centre apneustique • Localisation : protubérance ( partie < pont ) • Section juste au-dessus : Apneuse ou crampe inspiratoire • Rôle : apparament stimulation GRD ?

12. Centre pneumotaxique • Localisation : partie > pont • Rôle : inhibition du GRD • Contrôle le volume inspiratoire • Contrôle de la Fr

13. Cortex • Responsable du contrôle volontaire • Hyper ventilation : facile ↓ PaCO2 de moitié ↑ PH de 0,2 • Hypo ventilation : plus difficile PaO2, PaCO2, PH

14. Autres régions du cerveau • Système limbique • Hypothalamus • Modification de la ventilation : états affectifs colère, crainte…

15. Chémorécepteurs périphériques

16. Chémorécepteurs centraux

17. Boucle de régulation Chémorécepteurs Mécanorécepteurs pO2, pCO2 et pH

18. Introduction • Système de régulation • Contrôles central : Centres respiratoires, cortex, moelle épinière • Capteurs :Chémorécepteurs périphériques,Chémorécepteurs centraux • Effecteurs : muscles ventilatoires • Régulation de la ventilation au repos • Contrôle nerveux • Contrôle métabolique • L’appareil respiratoire soumis aux contraintes • Ventilation lors de l’exercice • Ventilation et sommeil

19. Régulation de la ventilation au repos Au repos, Ventilation minute = 6 l.mn-1 Ventilation mn = Vt x Fr Vt: Volume courant, 0,5 l Fr: Fréquence respiratoire, 12 Amplitude respiratoire Rythme respiratoire Centres respiratoires du bulbe rachidien et pont

20. Introduction • Système de régulation • Contrôles central : Centres respiratoires, cortex, moelle épinière • Capteurs :Chémorécepteurs périphériques,Chémorécepteurs centraux • Effecteurs : muscles ventilatoires • Régulation de la ventilation au repos • Contrôle nerveux • Contrôle métabolique • L’appareil respiratoire soumis aux contraintes • Ventilation lors de l’exercice • Ventilation et sommeil

21. Contrôle nerveux périphérique a – Le nerf vague :  Irritants récepteurs : réflexes de défense en cas d’irritation  Mécanorécepteurs : réflexe d’Hering Breuer .  Récepteurs alvéolaires ( R de Paintal ) : bronchoconstriction (histamine, kinnine…) Rôle protecteur +++

22. Contrôle nerveux périphérique b- Contrôle spinal : Centre d’intégration des informations issues : a- centres supérieurs b- structures de la cage thoracique, articulaires, articulaires, tendineuses, musculeuses et cutanées

23. Contrôle nerveux central • Cortex • Système limbique • Hypothalamus

24. Introduction • Système de régulation • Contrôles central : Centres respiratoires, cortex, moelle épinière • Capteurs :Chémorécepteurs périphériques,Chémorécepteurs centraux • Effecteurs : muscles ventilatoires • Régulation de la ventilation au repos • Contrôle nerveux • Contrôle métabolique • L’appareil respiratoire soumis aux contraintes • Ventilation lors de l’exercice • Ventilation et sommeil

25. Contrôle métabolique • La PaO2, la PaCO2et PH influencent de manière efficace la ventilation • Les marges de normalité  : • -         PaO2 à 96 mmhg • -         PaCO2 à 40 mmhg • -         PH = 7,38 à 7,42

26. Contrôle de la ventilation par l’oxygène • Le stimulus hypoxémique stimule les chémorécepteurs périphérique : hyper ventilation par un mécanisme chémoreflexe. • Il s’agit d’une réponse rapide et peu sensible : PaO2 = 400 mmhg : absence d’influx PaO2 < 100 mmhg : peu d’influx PaO2 < 50 mmhg : maximum d’influx • C’est l’oxygène dissout et non combiné à l’hémoglobine qui est responsable de cette régulation.

27. Courbe de dissociation de l’oxyhémoglobine ( CDO )

28. Contrôle de la ventilation par le CO2 • L’hypercapnie et donc l’acidose stimule  • Les chémorécepteurs périphériques • Les chémorécepteurs centraux : tardive mais très sensible • En réalité, ce sont les ions H+ issu de l’association du CO2 avec l’eau qui représente véritable stimulus

29. Contrôle de la ventilation par le CO2  • Les chémorécepteurs centraux : [ H+ ] LCR • CRP : l’hypercapnie est consolidateur du stimulus hypoxémique

30. Résumé

31. Cortex cérébral Hypothalamus Facteurs chimiques Centres respiratoires Diaphragme (force et fréquence de contraction) Amplitude et fréquence respiratoire Ventilation

32. Facteurs chimiques  PpO2art  PpCO2 art  PpCO2art  PpO2 art  pH  pH Centres respiratoires  Diaphragme (force et fréquence de contraction)   Amplitude et fréquence respiratoire   Ventilation  Régulation PCO2 et PO2 art , et pH

33.  PpCO2  pH  PpO2 Chémorécepteurs centraux (Bulbe rachidien) Chémorécepteurs périphériques (aorte et carotide) Centres respiratoires

34. L’appareil respiratoire soumis aux contraintes • Poumon normal : importantes réserves ( repos ) Faire face ↑ besoins métaboliques ( exercice ) • Poumon : principal lien physiologique avec l’environnement ( 30 > peau ) • Desires de l’homme (éscalade, plongée …) : véritables agressions système respiratoire

35. Augmentation du rythme durant l’exercice • Ventilation multipliée jusqu’à 20 fois ! • Explication semble basique : PaO2, PaCO2, PH • Mais tel n’est pas le cas !!!

36. Augmentation du rythme durant l’exercice Stimulation des M respiratoires Générateur de rythme bulbe

37. ventilation lors du sommeil

39. ventilation lors du sommeil

40. ventilation lors du sommeil • ↓ stimulation supérieur bulbaire ↓ activité diaphragmatique ↓ diamètres VAS • ↓ réponse ventilatoire l’ hypercapnie et l’hypoxémie • Seuil apnéique trés sensible aux CO2

41. ventilation lors du sommeil • Conséquences physiologiques : ↓ ventilation externe de 5-15% ↓ SaO2 de 1-2% • Nombre et durée de pauses respiratoires ne dépassant pas les limites physiologiques • Au delà : SAS