Introduction

La ventilation est à l'origine d'échanges gazeux entre les alvéoles et l'air ambiant. Elle implique l'existence d'un gradient de pression entre les alvéoles et l'atmosphère.

• Pression atmosphérique : prise comme référence, considérée comme = 0 cmH₂O.
• Pression alvéolaire : en l'absence de mouvement d'air, égale à la pression atmosphérique.
• Pression intra-pleurale (Pip) : pression exercée autour du poumon, environ -5 cmH₂O.

I) Mécanique ventilatoire

La ventilation pulmonaire est assurée par les mouvements d'ampliation et de rétrécissement de la cage thoracique, qui se fait en deux temps :

L'inspiration

• Toujours active, assurée par le diaphragme en ventilation normale. Les muscles intercostaux externes interviennent lors d'une inspiration forcée.
• Pendant l'inspiration :
  • Les muscles inspiratoires mobilisent la cage thoracique, augmentant son volume et attirant les poumons.
  • La Pip diminue, entraînant une expansion pulmonaire avec augmentation du volume alvéolaire.
  • Selon la loi de Boyle-Mariotte (P × V constant), la pression alvéolaire diminue en dessous de la pression atmosphérique (Palv < Patm), entraînant l'entrée d'air jusqu'à rééquilibrage des pressions (Palv = Patm).

L'expiration

• Phénomène passif en respiration calme :
  • Les muscles respiratoires se relâchent, les poumons et la paroi thoracique reviennent passivement à leurs dimensions d'origine, diminuant le volume.
  • la pression alvéolaire augmente au dessus de la pression atmosphérique (Palv > Patm), entraînant la sortie d'air jusqu'à rééquilibrage des pressions (Palv = Patm).
• Active en expiration forcée :
  • Recrutement des muscles expiratoires (intercostaux internes et muscles abdominaux) pour diminuer le volume thoracique et augmenter la pression abdominale.

II) Débits

Volume expiratoire maximum seconde (VEMS)

• Volume expiré pendant la 1ère seconde d'une expiration profonde suivant une inspiration forcée.
• Dépend de l'âge, du sexe, de la taille et du volume pulmonaire.
• VEMS ≈ % de la capacité vitale (CV) chez le sujet jeune ; diminue avec l'âge.
• Coefficient de Tiffeneau : VEMS / CV × 100 ≈ 80 %.

Volume inspiratoire maximum seconde (VIMS)

• Volume inspiré pendant la 1ère seconde d'une inspiration profonde suivant une expiration forcée.
• Utilisé dans l'analyse des sténoses trachéales.

Débit expiratoire maximum (DEM)

• Mesuré aux points de la courbe débit-volume (DEM75, DEM50, DEM25).
  • DEM75 : grosses bronches.
  • DEM50 : bronches moyennes.
  • DEM25 : petites bronches.

Débit expiratoire de pointe (DEP)

• Débit maximal maintenu pendant au moins 3 secondes au cours d'une expiration forcée rapide suivant une inspiration forcée.
• Mesuré par le débitmètre de pointe, utile pour la surveillance de l'asthme.

Ventilation maximale minute

• Plus grand volume d'air mobilisé en une minute.

Débit ventilatoire

• Volume d'air ventilé par unité de temps : ( \text{Vt} \times \text{FR} ).

III) Volumes

Volumes mobilisables (mesurés par spiromètre)

• Volume courant (Vt) : 0,4 à 0,8 L.
• Volume de réserve inspiratoire (VRI) : 1,5 à 3 L.
• Volume de réserve expiratoire (VRE) : 1,2 à 1,7 L.

Volumes non mobilisables (mesurés indirectement)

• Volume résiduel (VR) : air restant dans les poumons après une expiration forcée ≈ 1,2 L.

IV) Capacités respiratoires

• Capacité vitale (CV) : Vt + VRI + VRE (4 à 5 L).
• Capacité inspiratoire (CI) : Vt + VRI.
• Capacité expiratoire (CE) : Vt + VRE.
• Capacité résiduelle fonctionnelle (CRF) : VR + VRE.
• Capacité pulmonaire totale (CPT) : CV + VR.

V) Régulation

Régulation nerveuse

1. Périphérique :
   • Mécanorécepteurs : sensibles à la distension pulmonaire.
   • Récepteurs des agents irritants : provoquent une constriction réflexe.
   • Récepteurs alvéolaires (type J) : sensibles à la pression du liquide interstitiel.
   • Récepteurs des muscles et articulations.
2. Centrale :
   • Centres bulbaires (dorsal et ventral).
   • Centre pneumotaxique protubérantielle : adapte la fréquence respiratoire.
   • Cortex : contrôle volontaire.

Régulation humorale

• Périphérique : par chémorécepteurs (carotidiens et aortiques) sensibles à PaO₂, PaCO₂ et ions H⁺.
• Centrale : chémorécepteurs sensibles à la PaCO₂ et au pH via le LCR.

Conclusion

La ventilation, première étape de la respiration, est adaptée aux besoins métaboliques grâce à une régulation précise. Elle permet d'identifier les grands syndromes pathologiques :

• Syndrome obstructif : asthme, bronchite chronique (VEMS ↓, CV normale, Tiffeneau ↓↓).
• Syndrome restrictif : VEMS ↓, CV ↓↓, Tiffeneau normal.
• Syndrome mixte : VEMS ↓↓, CV ↓, Tiffeneau ↓↓.