Fonction respiratoire

Bases physiologiques et objectifs diagnostiques

Le système respiratoire remplit de nombreuses fonctions : de la participation aux échanges thermiques et à l'équilibre hydrique jusqu'à la synthèse de substances biologiquement actives et la régulation de l'équilibre acido-basique. Cependant, sa fonction principale est l'échange gazeux.

Pour que l'oxygène atteigne les tissus et que le dioxyde de carbone quitte l'organisme, trois étapes successives doivent fonctionner correctement :

1. La ventilation — l'acheminement mécanique de l'air frais par les voies aériennes jusqu'aux alvéoles.
2. La diffusion — la pénétration directe des molécules de gaz à travers la fine membrane alvéolo-capillaire.
3. La perfusion — l'oxygénation adéquate du tissu pulmonaire (l'apport de sang veineux riche en $CO_2$ et le drainage du sang artériel saturé en $O_2$).

L'évaluation clinique de la fonction respiratoire (EFR) vise à vérifier chacune de ces étapes et à identifier le degré d'insuffisance respiratoire potentielle.

Spirométrie : volumes statiques et dynamiques

L'instrument principal pour vérifier la capacité ventilatoire est la spirométrie. L'appareil (le spiromètre) enregistre les variations des volumes pulmonaires au fil du temps, produisant un résultat sous forme de graphique : le spirogramme. Les données du patient sont toujours comparées aux valeurs théoriques (idéales pour son sexe, son âge et sa taille).

Tous les paramètres pulmonaires mesurés se divisent en deux grands groupes :

• Les volumes statiques indiquent la capacité des poumons sans tenir compte du facteur temps. Ils comprennent :
• Le volume courant (VC) : la portion d'air inspirée lors d'une respiration calme habituelle (environ 400 à 500 ml, parfois jusqu'à 800 ml). Seule une partie du VC atteint les alvéoles et participe aux échanges gazeux. Environ 30 % se déposent dans les voies aériennes : c'est ce que l'on appelle « l'espace mort anatomique ».
• La capacité vitale (CV) : la quantité maximale d'air qu'une personne est capable d'expirer après une inspiration la plus profonde possible. La norme varie entre 3 200 et 4 800 ml.
• Le volume résiduel (VR) : l'air qui reste toujours dans les poumons même après une expiration maximale (1 000 à 1 200 ml).
• Les volumes dynamiques reflètent les capacités de débit de la respiration et la perméabilité de l'arbre bronchique.
• Le principal paramètre ici est la capacité vitale forcée (CVF). Il s'agit de la même expiration maximale après une inspiration complète, mais réalisée avec une force et une vitesse maximales.

Comment différencier l'obstruction de la restriction

Pour le diagnostic différentiel des types d'insuffisance respiratoire, les médecins analysent l'expiration forcée à l'aide du test de Tiffeneau.

Deux paramètres sont d'une importance capitale :

1. Le VEMS (Volume expiratoire maximal par seconde) : indique la quantité d'air de la CVF que le patient a pu expirer au cours de la première seconde. Il reflète directement la perméabilité des grosses bronches et représente normalement environ 75 % de la CVF totale.
2. L'indice de Tiffeneau : le rapport en pourcentage du VEMS sur la CVF. Chez un sujet sain, cet indice ne descend pas en dessous de 70 %.

En comparant ces valeurs, il est possible de déterminer le type de trouble ventilatoire :

Pneumotachymétrie et courbe débit-volume

Pour une évaluation plus détaillée de la vitesse du flux d'air, on utilise la pneumotachymétrie. Le débit dépend directement de la liberté des bronches. Lors d'une respiration calme, le débit est de 300 à 500 ml/s, tandis que lors d'une manœuvre forcée, il s'envole à 5–7 l/s. La diminution de ces indicateurs est un signe évident d'obstruction bronchique.

Les appareils modernes tracent le graphique de la boucle « débit-volume », où l'axe des ordonnées représente le débit et l'axe des abscisses le volume d'air expiré.

• En cas d'obstruction, la courbe se déplace vers la gauche et sa forme à l'expiration devient aplatie (concave).
• En cas de restriction, la forme de la courbe reste normale, mais le graphique lui-même se déplace vers la droite en raison de la réduction globale des volumes pulmonaires.

Évaluation de la diffusion et de la perfusion

Si la ventilation n'est pas altérée, le problème peut se situer au niveau des alvéoles ou des vaisseaux. Des méthodes spécifiques permettent de l'identifier :

• L'exploration de la capacité de diffusion : le patient inhale un mélange inoffensif contenant du monoxyde de carbone (CO). La quantité de CO dans le sang permet d'évaluer l'état de la membrane alvéolo-capillaire. La diminution de cet indicateur est caractéristique d'une fibrose ou d'une alvéolite.
• L'évaluation de la perfusion : un test d'inhalation d'oxygène pur est réalisé. Si, après cela, la pression partielle en oxygène ($p_aO_2$) dans le sang artériel n'atteint pas les valeurs élevées attendues, cela indique un problème de perfusion sanguine du tissu pulmonaire.
• L'analyse des gaz du sang : l'analyse des gaz du sang artériel pour le $p_aO_2$, la pression partielle en dioxyde de carbone ($p_aCO_2$) et le pH (équilibre acido-basique) pose le diagnostic définitif concernant les échanges gazeux.

En bref : réponses aux questions sur le sujet

Questions des cours et des examens

À étudier également sur le sujet

• Analyse graphique de la boucle débit-volume et des débits expiratoires instantanés (DEI)
• Méthodologie détaillée de l'évaluation de la capacité de diffusion pulmonaire au CO
• Rôle de la pression partielle des gaz ($p_aO_2$, $p_aCO_2$) dans le diagnostic de l'insuffisance respiratoire
• Fonctions non respiratoires des poumons : synthèse de substances biologiquement actives et métabolisme hydrique
• Débitmétrie de pointe comme méthode de suivi ambulatoire dans les maladies obstructives

Autres sujets de la section « Système respiratoire »

Matériel préparé par les enseignants de WhiteCoat Pro selon le programme d'enseignement des universités médicales. À caractère pédagogique.