Pr

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Physiologie des APS
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Physiologie des APS
Le système ventilatoire
Didier Reiss
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Physiologie des APS - Le système ventilatoire
Introduction
Pourquoi respire-t-on ? Existe-t-il
plusieurs façons d'échanger de l'air ?
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Physiologie des APS - Le système ventilatoire
Introduction
Pourquoi respire-t-on ? Le but de la
respiration est de fournir aux cellules lénergie
nécessaire pour vivre et travailler, mais aussi
de débarrasser de certains déchets gazeux (CO2,
alcool, acide aliacé ? ce qui donne son odeur à
lail) de lorganisme.
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Physiologie des APS - Le système ventilatoire
Introduction
Existe-t-il plusieurs façons d'échanger de
l'air ? - Respiration pulmonaire - Respiration
cutanée (ver de terre, grenouille) la peau
fine, richement vascularisée et humide réalise
les échanges gazeux, - Respiration trachéenne
celle des insectes chez qui de fins canaux (les
trachées) assurent le transport de l'air
"inspiré" du milieu extérieur jusqu'aux cellules
et de l'air "expiré" en sens inverse (des
mouvements respiratoires sont bien visibles sur
l'abdomen d'une sauterelle) - Respiration
branchiale du poisson, des crustacés un
renouvellement de l'eau doit se faire au niveau
de la surface d'échanges (l'équivalent de la
ventilation pulmonaire).
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Physiologie des APS - Le système ventilatoire
Introduction
Si les échanges gazeux ne se faisaient que par
la peau, il serait impossible de couvrir les
besoins énergétiques de base. Cela serait
impensable pour les APS ! (On peut signaler
qu'une très faible partie du rejet de dioxyde de
carbone se fait chez l'homme par la peau (moins
de 1) tandis que l'absorption de dioxygène par
celle-ci est à peine mesurable). L'appareil
respiratoire est là pour assumer cette fonction
complexe si on le détaille, il est compréhensible
par une approche globale. Respiration ou
ventilation ?
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Physiologie des APS - Le système ventilatoire
Introduction
La respiration en biologie a 2 significations
   En biologie cellulaire et en biochimie
cest lensemble des réactions métaboliques de
loxygène avec les substrats énergétiques dans
lorganisme permettant de fournir de lénergie,
chimique et mécanique, ainsi que des déchets.   
En physiologie, cest létude de lorganisme
considéré comme un système déchanges gazeux
entre les cellules et le milieu extérieur
Comment lorganisme reçoit lO2 nécessaire aux
oxydations cellulaires et rejette le CO2 produit
par les cellules ?
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Physiologie des APS - Le système ventilatoire
Introduction
La respiration ( une définition simple ? )
Phénomène lié à la ventilation qui permet
aux cellules dutiliser loxygène (02) avec les
différents substrats possibles (glucides,
lipides), afin de libérer lénergie nécessaire à
la vie entraînant chez lhomme un rejet de
dioxyde de carbone (CO2) et deau. 
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Physiologie des APS - Le système ventilatoire
Important
1 - Convection ventilatoire
2 - Diffusion alvéolo-capillaire
3 - Convection circulatoire
4 Diffusion capillaro-tissulaire
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Physiologie des APS - Le système ventilatoire
Structure de l'appareil respiratoire
1 - Convection ventilatoire
2 - Diffusion alvéolo-capillaire
3 - Convection circulatoire
4 Diffusion capillaro-tissulaire
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Physiologie des APS - Le système ventilatoire
Structure de l'appareil respiratoire
Le nez La muqueuse nasale comporte de
nombreux replis qui augmentent la surface (160
cm²) permettant les échanges thermo-hydriques.
Lair doit être humidifié afin de ne pas menacer
les voies aériennes. Lair des poumons est donc
saturé en vapeur deau. Le nez présente une
résistance non négligeable à lécoulement de
lair. En cas deffort important (course) le
mouvement dair est plus important on respire
par la bouche de lair moins réchauffé
( danger  du sport quand il fait très froid).
Le nez sécrète un mucus sur lequel vont se
coller les particules inhalées. Il contient une
substance, le lysozyme, qui participe à la lutte
anti-bactérienne. Environ 1 l / jour sécrété et
dégluti.
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Physiologie des APS - Le système ventilatoire
Structure de l'appareil respiratoire
Le nez L'air se sature de vapeur d'eau quand
il traverse le nez et la bouche et descend les
voies respiratoires. Cette présence d'eau
abaisse la pression et dilue l'air inspiré. A
37, la pression est plus importante mais grâce à
l'humidification, elle est abaissée de 10 mm Hg.
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Physiologie des APS - Le système ventilatoire
Structure de l'appareil respiratoire
Le pharynx En arrière du nez, cest un
carrefour aérodigestif où transitent lair et les
aliments. Son squelette est purement musculaire
(une vingtaine de muscles). Il se collabe en
inspiration (baisse du Ø). Forme dentonnoir, il
relie les cavités nasales et la bouche au larynx
et à lœsophage Cest ce que lon appelle
généralement la gorge (13 cm). Il se divise en
trois parties de haut en bas - nasopharynx (
air) - oropharynx (air et aliments) -
laryngopharynx (air et aliments) En pathologie
  Pendant le sommeil les muscles se relâchent
ronflement, syndrome dapnée du sommeil.   
Etouffement par mort subite du nouveau-né.
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Physiologie des APS - Le système ventilatoire
Structure de l'appareil respiratoire
Le pharynx
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Physiologie des APS - Le système ventilatoire
Structure de l'appareil respiratoire
Larynx Cest lorgane de la phonation, situé à
la partie supérieure de la trachée. Entouré dun
anneau cartilagineux, il est fermé au moment de
la déglutition par une membrane dotée dune lame
cartilagineuse lépiglotte, qui évite les
fausses routes alimentaires. Il se poursuit par
la trachée (dont une partie seulement est
extra-thoracique). Le larynx est source dune
résistance importante (qui augmente lors de
laryngites). Les cordes vocales créent un relief
à la partie moyenne, formant un orifice qui se
ferme de façon involontaire lors de la toux en
même temps que se contractent certains muscles
abdominaux. La pression augmente (ce que
reproduit la manœuvre de Vasalva).
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Physiologie des APS - Le système ventilatoire
Musculation et pathologie spécifique
Le blocage respiratoire (coup de bélier) Le
sportif fait une inspiration forcée, bloque sa
glotte
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Physiologie des APS - Le système ventilatoire
Musculation et pathologie spécifique
Le blocage respiratoire (coup de bélier) Le
sportif fait une inspiration forcée, bloque sa
glotte, les muscles expirateurs se contractent
statiquement et l'air se trouve comprimé dans la
cage thoracique. Celle-ci forme un bloc rigide,
les muscles réalisant le mouvement peuvent
prendre un appui solide sur la cage thoracique,
et leur force s'en trouve accrue. Le blocage
respiratoire à répétition est néfaste pour la
santé. La circulation pulmonaire sen trouve
réduite car la pression intra thoracique pince
ses vaisseaux. Le retour sanguin vers le coeur
est ralenti, de même que la circulation
cérébrale. A l'arrêt de l'effort, la circulation
se rétablit très rapidement entraînant 'un coup
de bélier' dangereux pour les personnes ayant des
artères (les cérébrales surtout) en mauvais état.
(Pas de force isométrique chez les personnes
souffrant de troubles vasculaires et cérébrales.)
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Physiologie des APS - Le système ventilatoire
Structure de l'appareil respiratoire
Font suite à la trachée successivement    2
bronches souches (droite et gauche)   
bronches lobaires 3 à droite, 2 à gauche   
bronches segmentaires    bronchioles (Ø 1 mm)
puis bronchioles terminales (Ø 0,5 mm) Ces
divisions constituent la zone de conduction, ne
comportant pas déchange gazeux. Les conduits
sont maintenus ouverts par un squelette
cartilagineux, puis, au sein du poumon le
cartilage est remplacé par des muscles lisses.
Cette zone sappelle lespace mort anatomique
150 ml chez ladulte normal.
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Physiologie des APS - Le système ventilatoire
Structure de l'appareil respiratoire
Les poumons /!\ Lexpression  elle a de gros
poumons  na aucun fondement scientifique
! Lextérieur ne reflète pas lintérieur
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Physiologie des APS - Le système ventilatoire
Structure de l'appareil respiratoire
Les poumons Ils constituent la surface
d'échange entre le sang et le milieu
extérieur. Leur rôle est d'assurer les échanges
gazeux. L'O2 passe dans le sang veineux qui en
échange laisse le CO2 dans les alvéoles avant
d'être expulsé. Volume pulmonaire 5 à 6 litres
(jusqu'à 8 dans les extrêmes) Poids 1 kilo et
plus Superficie si étalé sur le sol 50 à 100
m2, soit 20 à 50 fois la surface corporelle la
moitié d'un court de tennis (ou un terrain de
badminton).
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Physiologie des APS - Le système ventilatoire
Structure de l'appareil respiratoire
Les poumons Superficie si étalé sur le sol
50 à 100 m2, soit 20 à 50 fois la surface
corporelle la moitié d'un court de tennis (ou
un terrain de badminton).
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Physiologie des APS - Le système ventilatoire
Structure de l'appareil respiratoire
Les alvéoles Ce sont des petites cavités ou
minuscules renflements sphériques densément
regroupés sur les conduits alvéolaires. Elles
donnent aux sacs alvéolaires lapparence de
grappes de raisins. 2 ou 3 sacs alvéolaires
souvrent dans une chambre commune appelée atrium
alvéolaire. Il existe 300 millions dalvéoles
qui constituent la majeure partie des poumons et
offrent une aire extrêmement étendue aux échanges
gazeux.
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Physiologie des APS - Le système ventilatoire
Structure de l'appareil respiratoire
Les alvéoles
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Physiologie des APS - Le système ventilatoire
Structure de l'appareil respiratoire
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Physiologie des APS - Le système ventilatoire
Structure de l'appareil respiratoire
La membrane alvéolo-capillaire La paroi des
alvéoles est composée dune couche unique de
cellules appelées pneumocytes apposés sur une
fine lame basale. Une trame dense de capillaires
pulmonaires recouvre les alvéoles. Les parois des
alvéoles et des capillaires ainsi que leur lame
basale forment la membrane alvéolo-capillaire
cest la barrière air-sang. On trouve aussi des
pneumocytes qui sécrètent le surfactant
alvéolaire. Ce liquide tapisse la surface interne
de lalvéole exposée à lair libre et contribue à
la facilitation des échanges gazeux. Les
alvéoles abritent aussi des macrophages très
performants qui protègent les alvéoles des
agressions. Il en meurt 2 millions par heure qui
sont reconduits vers le pharynx.
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Physiologie des APS - Le système ventilatoire
Structure de l'appareil respiratoire
Épuration - filtration Les grosses particules
se fixent dans les voies aériennes supérieures
les plus hautes (nez) arrêt des bactéries.Les
plus fines arrivent aux bronchioles terminales où
le débit dair est très lent. Elles se fixent à
un mucus produit par des glandes. Ce mucus est
ensuite remonté par des cellules ciliées puis
dégluti (tapis mucociliaire). Le mouvement des
cils est comparé à celui de palmes dans
leau. La nicotine supprime le mouvement des
cils le mucus nest plus évacué, le calibre des
bronches diminue gt toux du fumeur et
augmentation des résistances dans les voies
aériennes.Rappel (?) Le tabagisme passif 79
000 morts en Europe, 3 à 5000 rien quen France
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Physiologie des APS - Le système ventilatoire
Structure de l'appareil respiratoire
Épuration - filtration
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Physiologie des APS - Le système ventilatoire
Structure de l'appareil respiratoire
Les plèvres structure et fonction Une même
membrane forme la plèvre pariétale (qui adhère à
la paroi thoracique ou au médiastin) et la plèvre
viscérale (qui adhère au poumon). La plèvre
épouse la surface pulmonaire. La plèvre enveloppe
les poumons et les protège. Elle est constituée
dun feuillet interne (la plèvre viscérale) et
dun feuillet externe (la plèvre pariétale).
Entre les 2 feuillets espace virtuel comblé
de liquide pleural permettant le glissement des 2
feuillets lun sur lautre génère un contact
étroit entre le poumon et la paroi thoracique
(liquide non extensible).
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Physiologie des APS - Le système ventilatoire
Structure de l'appareil respiratoire
Les échanges gazeux Ils se produisent par
diffusion simple à travers la membrane
alvéolo-capillaire. LO2 passant des alvéoles
vers le sang et le CO2 du sang vers les alvéoles.
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Physiologie des APS - Le système ventilatoire
La ventilation
L'inspiration Une diminution de pression fait
pénétrer lair dans les poumons puisque les gaz
sécoulent toujours dans le sens des gradients de
pression. En se contractant, le diaphragme
(convexe) sabaisse et saplatit gt la hauteur de
la cavité thoracique augmente La contraction
des muscles intercostaux externes élève la cage
thoracique et pousse le sternum vers lavant gt
augmentation du diamètre aussi bien en avant
quen arrière.
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Physiologie des APS - Le système ventilatoire
La ventilation
L'inspiration 1. Inspiration calme Il rentre
environ 500 ml dair Cest laction du diaphragme
qui reste prédominante. 2. Inspiration
forcée Lactivation des muscles accessoires de la
respiration augmente encore la capacité du
thorax, à savoir - les muscles scalènes - les
muscle sterno-cleido-occipito-mastoïdien - les
muscles pectoraux - les muscles érecteurs du
rachis dorsal (qui redressent la courbure
thoracique)
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Physiologie des APS - Le système ventilatoire
La ventilation
L'inspiration
Régime laminaire
Régime turbulent
Régime transitionnel
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Physiologie des APS - Le système ventilatoire
La ventilation
L'expiration 1. Expiration calme Phénomène
passif qui repose plus sur lélasticité des
poumons que sur la contraction musculaire. Le
relâchement des muscles inspiratoires implique le
retour de la cage thoracique en position
abaissée. 2. Expiration forcée Processus actif
provoqué par la contraction des muscles de la
paroi abdominale, principalement le transverse et
les obliques. Cette contraction augmente la
pression intra-abdominale qui tend à faire
remonter le diaphragme. Dautres muscles,
parallèlement, abaissent la cage thoracique M
intercostaux internes, carré des lombes et grand
dorsal.
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Physiologie des APS - Le système ventilatoire
La ventilation
Les volumes L'espace mort, 0,15 L sur le VC
n'atteint jamais les alvéoles. Il est déplacé
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Physiologie des APS - Le système ventilatoire
La ventilation
Les volumes
Au repos, le VC représente environ 10 de la CV
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Physiologie des APS - Le système ventilatoire
La ventilation
La cage thoracique comprend le sternum et les
côtes et son volume varie grâce à la mise en jeu
des muscles élévateurs des côtes, des muscles
intercostaux et surtout du diaphragme.
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Physiologie des APS - Le système ventilatoire
Composition de l'air
Les molécules d'un gaz donné d'un mélange gazeux
exercent leur propre pression partielle. L'air
inspiré contient (niveau de la mer) -Oxygène
20,93 -Azote 79,04 -CO2 0,03 L'air
expiré contient -Oxygène 16 -Azote 79
-CO2 4 à 5 (application en secourisme
?) Et parfois, dautres odeurs sont
nécessaires à la compréhension de leffort
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Physiologie des APS - Le système ventilatoire
Ai-je bien transpiré ?
Composition de l'air
Prépa mentale Le sportif a parfois besoin de
se rassurer
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Physiologie des APS - Le système ventilatoire
Ventilation et exercices
Dette d'oxygène Quelle que soit l'intensité
de l'exercice, le métabolisme anaérobie est
obligatoirement mis en jeu au tout début de
l'exercice pendant le délai de mise en route du
système aérobie. Ceci est clairement visualisé
par la mesure du VO2max au cours d'un exercice
modéré d'intensité constante.
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Physiologie des APS - Le système ventilatoire
Ventilation et exercices
Dette d'oxygène Au début de l'exercice, l'O2
n'arrive pas en quantité suffisante pour couvrir
les besoins, le tissu doit puiser dans ses
réserves d'énergie (métabolisme anaérobie
alactique puis lactique). Ceci constitue la dette
en O2, obligatoire quelque soit l'exercice. Cette
dette devra nécessairement être remboursée plus
tard (reconstitution des stocks d'énergie et
retransformation du lactate en pyruvate). En
pratique, elle est remboursée après l'exercice,
la consommation d'O2 se trouvant alors supérieure
au besoin de la phase repos. On constate aussi
que le remboursement est toujours supérieur à la
dette (ce sont les intérêts !), conséquence du
mauvais rendement des réactions métaboliques.
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Physiologie des APS - Le système ventilatoire
Ventilation et exercices
Dette d'oxygène
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Physiologie des APS - Le système ventilatoire
Ventilation et exercices
Dette d'oxygène
Exercice intense
Exercice modéré
Consommation doxygène
Récupération
Temps

• Notion de délais dadaptation
• Notion de dette en O2
• Notion détat stable pour les intensités modérées

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Physiologie des APS - Le système ventilatoire
Ventilation et exercices
Dette d'oxygène Elle nest pas liée à la
respiration, mais à l'inertie des mécanismes
physiologiques et en particulier linertie de la
circulation. Lintensité de remboursement
dépend de la dette contractée.
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Physiologie des APS - Le système ventilatoire
Ventilation et exercices
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Physiologie des APS - Le système ventilatoire

• Ventilation et exercices
• Pour faciliter la respiration après un effort,
  les sportifs se penchent souvent en avant. Il est
  possible quils le fassent pour deux raisons
• Faciliter le retour veineux vers le cœur
• Minimiser laction de la force de gravité qui
  soppose aux mouvements ascendants de la cage
  thoracique au cours de linspiration

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Physiologie des APS - Le système ventilatoire
Ventilation et exercices
.
SV1
VE
SV2
.
.
VE/VO2
Paramètres ventilatoires
.
.
VE/VCO2
50
100
150
200
250
300
350
0
Puissance (watts)
Préfaut, L'essentiel en Physiologie, , 1993, p.
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