Appareil respiratoire

Introduction

L'appareil respiratoire assure les échanges gazeux entre l'air et le sang : entrée de dioxygène, indispensable à la respiration cellulaire, et rejet du dioxyde de carbone, déchet du métabolisme. Il participe aussi à la régulation du pH sanguin et à la phonation.

I. Anatomie

Voies aériennes supérieures

Fosses nasales (réchauffement, humidification, filtration), pharynx, larynx (cordes vocales, épiglotte protégeant les voies aériennes lors de la déglutition).

Voies aériennes inférieures

Trachée → deux bronches souches → bronchioles → alvéoles pulmonaires.

• ≈ 300 millions d'alvéoles, surface d'échange totale de 70 à 100 m² (environ un demi-terrain de tennis).
• Barrière alvéolo-capillaire très fine : moins de 1 µm.
• Surfactant : film lipidique qui abaisse la tension superficielle et empêche l'affaissement des alvéoles (son immaturité explique la détresse respiratoire du grand prématuré).
• Les poumons sont enveloppés par la plèvre (feuillets pariétal et viscéral séparés par un liquide assurant la solidarité poumon-thorax).

II. La mécanique ventilatoire

Phase	Muscles	Volume thoracique	Pression alvéolaire
Inspiration	Diaphragme + intercostaux externes (active)	Augmente	Devient inférieure à la pression atmosphérique → l'air entre
Expiration	Passive au repos (élasticité)	Diminue	Devient supérieure → l'air sort

Le diaphragme est le muscle inspiratoire principal (≈ 70 % du travail). À l'effort, l'expiration devient active (abdominaux, intercostaux internes).

III. Volumes et débits

Grandeur	Définition	Valeur usuelle (adulte)
Volume courant (VC)	Air mobilisé à chaque cycle	0,5 L
Volume de réserve inspiratoire	Inspiration forcée supplémentaire	2,5 L
Volume de réserve expiratoire	Expiration forcée supplémentaire	1,5 L
Volume résiduel	Air restant après expiration forcée	1,2 L
Capacité vitale	VC + VRI + VRE	≈ 4,5 L
VEMS	Volume expiré maximal en 1 s	≈ 4 L

Ventilation minute :

$V_E = VC \times f$

Exemple. Avec $VC = 0{,}5$ L et $f = 14$ cycles/min : $V_E = 0{,}5 \times 14 = 7$ L/min. À l'effort, elle peut atteindre 100 L/min.

Coefficient de Tiffeneau :

$T = \frac{VEMS}{CV} \times 100$

Une valeur inférieure à 70 % signe un trouble ventilatoire obstructif (asthme, BPCO).

IV. Les échanges gazeux

Ils se font par diffusion passive selon les gradients de pression partielle (loi de Fick) :

Gaz	Air alvéolaire	Sang veineux arrivant	Sens de diffusion
O₂	100 mmHg	40 mmHg	Alvéole → sang
CO₂	40 mmHg	46 mmHg	Sang → alvéole

Transport de l'O₂ : 98 % fixé sur l'hémoglobine (HbO₂, oxyhémoglobine), 2 % dissous. Chaque hémoglobine fixe 4 O₂. Le CO₂ est transporté surtout sous forme d'ions bicarbonate (HCO₃⁻), d'où le rôle du poumon dans l'équilibre acido-basique.

⚠️ Le monoxyde de carbone (CO) a une affinité pour l'hémoglobine environ 200 fois supérieure à celle de l'O₂ : d'où la gravité des intoxications, première cause de mort par intoxication accidentelle en France.

V. Régulation de la ventilation

Les centres respiratoires bulbaires génèrent le rythme automatique. Ils sont informés par :

• les chémorécepteurs centraux, sensibles surtout à l'augmentation de PaCO₂ et à la baisse du pH — c'est le CO₂, plus que l'O₂, qui commande la ventilation ;
• les chémorécepteurs périphériques (crosse aortique, sinus carotidien), sensibles à l'hypoxie.

Une hyperventilation d'origine émotionnelle provoque une hypocapnie et une alcalose respiratoire (fourmillements, vertiges).

VI. Pathologies et prévention

• Asthme : inflammation chronique + bronchoconstriction réversible ; ≈ 4 millions de personnes en France. Traitement : bronchodilatateurs de crise, corticoïdes inhalés de fond.
• BPCO : obstruction non réversible, 90 % liée au tabac ; ≈ 3,5 millions de personnes concernées.
• Cancer bronchique : 1ʳᵉ cause de mortalité par cancer, tabac impliqué dans 80 à 90 % des cas.
• Infections : bronchiolite du nourrisson (VRS), pneumonie, tuberculose, grippe, Covid-19.
• Prévention : lutte contre le tabagisme actif et passif, surveillance de la qualité de l'air (particules fines PM2,5), vaccination antigrippale et antipneumococcique, prévention des risques professionnels (amiante, silice).

À retenir

La ventilation renouvelle l'air alvéolaire ; les échanges gazeux s'effectuent par diffusion à travers une immense surface alvéolaire ; l'hémoglobine transporte l'oxygène. Les explorations fonctionnelles (VEMS, Tiffeneau) permettent de distinguer troubles obstructifs et restrictifs, et le tabac reste le premier facteur de risque évitable.