Étude de la ventilation pulmonaire chez l'Homme

Etude de la ventilation pulmonaire chez l’Homme

INTRODUCTION

La ventilation pulmonaire est un processus mécanique qui permet le renouvellement d’air entre l’extérieur et les poumons dans le but d’amener aux poumons de l’air riche en O2 lors de l’inspiration et d’expulser hors des poumons de l’air riche en CO2 lors de l’expiration. Une inspiration suivie d'une expiration forme ce qu'on appelle un cycle respiratoire. Chez l'Homme, ce cycle dure en moyenne cinq secondes.

L’air inspiré est débarrassé de son dioxygène qui va se fixer sur les globules rouges tandis que le dioxyde de carbone va enrichir l’air contenu dans les poumons avant d’être expulsé. Ainsi, l’air entre et sort des poumons au cours de la ventilation grâce à des différences de pression entre l’atmosphère et les alvéoles. Il existe trois pressions qui sont importantes à prendre en compte dans la ventilation : la pression atmosphérique, la pression intra-alvéolaire et la pression intra-pleurale.

La ventilation pulmonaire s’effectue en deux phases distinctes : la première se produit lors de l’inspiration avec une entrée d’air ; la seconde concerne la sortie d’air réalisée pendant l’expiration. L’inspiration est un phénomène actif. En effet, le diaphragme, en se contractant, s’abaisse et augmente le volume de la cage thoracique. En parallèle, les côtes vont être soulevées grâce à la contraction des muscles intercostaux ce qui permet une augmentation supplémentaire du volume de la cage thoracique.

Au repos, l’expiration est un phénomène passif qui se produit dès que la contraction des muscles inspiratoires s’arrête ce qui diminue le volume de la cage thoracique. En revanche, l’expiration forcée est active et nécessite l’intervention de la contraction des muscles intercostaux et abdominaux.

La ventilation pulmonaire est donc le processus mécanique qui permet les échanges gazeux entre l’atmosphère et les alvéoles pulmonaires.

[pic 1]                 [pic 2]

Tout au long de ce TP, nous allons étudier le mécanisme de la ventilation pulmonaire et son adaptation à l’effort. Pour cela, nous allons étudier différents paramètres comme les volumes pulmonaires, la fréquence respiratoire ainsi que le débit. Ces différents paramètres vont pouvoir nous renseigner sur la fonction de l’appareil respiratoire. Enfin, nous établirons la relation entre ventilation pulmonaire et le métabolisme cellulaire en mesurant les gaz respiratoires dans l’air inspiré et expiré.

1. Matériel

Tout au long de ce TP, nous allons utiliser le matériel suivant:

- Logiciel Latis.Bio pour l'acquisition des données expérimentales

- Console EXAO

- Débimètre

- Un embout buccal

- Un filtre bactérien

- Des tuyaux

- Une sonde O2 de clarck

- Une sonde CO2 air uniquement

- Une enceinte de respiration

1. Objectif 1 : Analyse du spirogramme en conditions basales

1. Méthode 

Afin de pouvoir réaliser cette expérience nous nous sommes basées sur un spirogramme théorique afin de voir les volumes pulmonaires théoriques.

[pic 3]

Sur ce spirogramme, nous pouvons observer différents volumes pulmonaires. En effet, le volume inspiré et expiré au repos correspond au volume courant (VC). Il y a également le volume de réserve inspiratoire (VRI) qui correspond au volume mobilisé en plus du volume courant lors d'une inspiration forcée. A l'inverse, le volume de réserve expiratoire (VRE) correspond au volume expiré en plus du volume courant lors d'une expiration forcée. Ainsi, la capacité inspiratoire correspond à la totalité du volume d'air qu'un individu est capable d'inspirer au cours d'une inspiration forcée et la capacité résiduelle fonctionnelle correspond au volume d'air contenu dans les poumons et les voies aériennes après une expiration forcée. De plus, la capacité vitale représente la quantité maximale d'air qui peut être expiré après un effort inspiratoire maximal c'est-à-dire qu'elle correspond à la somme de la capacité inspiratoire et du volume de réserve expiratoire. Enfin, la capacité pulmonaire qui correspond à la quantité maximale d'air que peut contenir les poumons.

1. Conditions expérimentales

Nous avons donc réalisé plusieurs spirogrammes successifs d'une durée de 30 secondes chacun, au cours d'une respiration normale, afin de réaliser une moyenne du volume courant et ainsi déterminer le volume courant moyen. Nous avons étudié séparément l’inspiration forcée et l‘expiration forcée de telle sorte que nous avons réalisé deux acquisitions (3 cycles de respiration normaux suivis d’un cycle de respiration forcée).
Afin d’obtenir des résultats plus significatifs, nous avons pour chaque résultat réalisé 3 mesures différentes.

1. Résultats

Il est important de préciser que nous avons converti l’intégralité de nos courbes de débit obtenues en courbe de volume.

Voir courbe 1 – 2 respiration Normale

Voir courbe 3 Expiration forcée : VRE

Nous avons pris la décision de mesurer dans un premier temps le VC d’une inspiration forcée auquel nous avons soustrait le VCmoyen, pour davantage de précision.

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