Pneumologie · Physiologie respiratoire · Réanimation

Le souffle de la viePoumon

Organe essentiel de l'hématose, les poumons assurent les échanges gazeux entre l'air atmosphérique et le sang. Avec 300 millions d'alvéoles offrant une surface d'échange de 70 à 140 m², ils permettent l'oxygénation du sang et l'élimination du CO₂ à raison de 15 000 litres d'air ventilés par jour.

70–140 m²
Surface d'échange
300 M
Alvéoles pulmonaires
15 000 L
Air ventilé/jour
Trachée Gauche 2 lobes Droit 3 lobes Alvéoles Cœur
01 — Anatomie

Structure et organisation du poumon

Les poumons sont deux organes aérés situés dans la cage thoracique, de part et d'autre du médiastin, enveloppés par la plèvre (feuillet viscéral et pariétal, espace pleural virtuel contenant 10–15 ml de liquide). Le poumon droit (3 lobes : supérieur, moyen, inférieur ; séparés par les scissures oblique et horizontale) est plus volumineux que le gauche (2 lobes : supérieur et inférieur, scissure oblique). Chaque poumon est divisé en segments broncho-pulmonaires (10 à droite, 8–10 à gauche) — unités anatomiques indépendantes résécables chirurgicalement.

Voies aériennes hautes
Trachée et bronches souches
Trachée : 10–12 cm, Ø 18–22 mm, 15–20 anneaux cartilagineux en C. Se divise à la carène (T4–T5). Bronche souche droite plus verticale (45°) → corps étrangers et intubation sélective preferentiels. Bronche souche gauche plus horizontale (55°).
Division bronchique
Arbre bronchique
23 générations de division dichitomique. Zones de conduction (générations 0–16) : bronches, bronchioles. Zones respiratoires (17–23) : bronchioles respiratoires, canaux alvéolaires, sacs alvéolaires. Diminution progressive du cartilage et augmentation du muscle lisse.
Unité fonctionnelle
Acinus pulmonaire
Unité élémentaire d'échange gazeux : ensemble des structures distales à une bronchiole terminale. ~30 000 acini dans chaque poumon. Contient ~300 alvéoles chacun. L'acinus est l'unité lésionnelle du SDRA (syndrome de détresse respiratoire).
Membrane d'échange
Alvéoles pulmonaires
300 millions d'alvéoles — sphères de 0,2 mm de diamètre. Surface totale : 70–140 m². Membrane alvéolo-capillaire ultra-fine (0,1–0,5 µm) : pneumocytes I (revêtement 95 %), pneumocytes II (surfactant), capillaires (5 800 km de longueur totale).
Vascularisation double
Circulation pulmonaire
Circulation fonctionnelle : artères pulmonaires (sang veineux, hématose) → capillaires alvéolaires → veines pulmonaires (sang artérialisé → cœur gauche). Circulation nourricière : artères bronchiques (aorte) → nutrition du parenchyme → drainage azygos. Pressions basses (PAP moy. ~15 mmHg).
Protection mécanique
Plèvre et diaphragme
Plèvre double séreuse (viscérale + pariétale) avec dépression interpleurale (−4 cmH₂O) → maintien de l'expansion pulmonaire. Diaphragme : principal muscle inspiratoire (60–80 % du travail ventilatoire). Innervation phrénique (C3-C4-C5). Paralysie diaphragmatique → dyspnée orthostatique.
02 — Histologie

L'épithélium alvéolaire et le surfactant

L'alvéole est tapissée de deux types de pneumocytes. Les pneumocytes de type I (95 % de la surface) sont des cellules très aplaties (0,1–0,3 µm d'épaisseur) aux échanges gazeux passifs — leur minceur est leur fonction. Les pneumocytes de type II (5 % de la surface mais 60 % des cellules) produisent le surfactant pulmonaire et assurent la régénération épithéliale.

🫧 Le surfactant pulmonaire — tension de surface et naissance

Le surfactant (Surface-Active Agent) est un film lipoprotéique (DPPC — dipalmitoylphosphatidylcholine + apoprotéines SP-A/B/C/D) sécrété par les pneumocytes II à partir de la 24e semaine de grossesse. Il réduit la tension de surface alvéolaire de ~70 à < 5 mN/m à la fin de l'expiration, prévenant le collapsus alvéolaire selon la loi de Laplace (P = 2T/r). Son absence chez le prématuré → maladie des membranes hyalines (MMH) = syndrome de détresse respiratoire du nouveau-né. Traitement préventif : corticoïdes anténataux (bétaméthasone IM) ; curatif : surfactant exogène (Curosurf, Survanta) en instillation intratrachéale.

Cellule / StructureLocalisationFonction principale
Pneumocytes IParoi alvéolaire (95 % surface)Échanges gazeux passifs par diffusion. Cellules très aplaties, non divisibles → vulnérables aux lésions.
Pneumocytes IIAngles alvéolaires (5 % surface)Production du surfactant (granules osmiophiles). Régénération épithéliale après lésion. Cellules souches alvéolaires.
Macrophages alvéolairesLumière alvéolairePhagocytose des particules inhalées, bactéries, débris cellulaires. Présentation d'antigènes. "Gardiens" de l'espace alvéolaire.
Cellules de Clara (Club cells)Épithélium bronchiolaire terminalProduction de CC16 (protéine anti-inflammatoire), détoxification des substances inhalées (cytochrome P450), régénération de l'épithélium bronchiolaire.
Cellules ciliéesÉpithélium bronchiqueCils vibratiles (battement : 10–20 Hz) → tapis roulant mucociliaire → évacuation des sécrétions vers la glotte. Altérés par le tabac, la dyskinésie ciliaire primitive (DCP).
Cellules caliciformes (goblet)Épithélium bronchiqueProduction de mucus (gel de mucines MUC5AC, MUC5B). Hyperplasie dans la BPCO et l'asthme → hypersécrétion bronchique.
03 — Physiologie ventilatoire

Mécanique respiratoire

La ventilation est le résultat du déséquilibre entre les forces générées par les muscles respiratoires et les forces de résistance (résistances des voies aériennes et propriétés élastiques du poumon et de la paroi thoracique). L'inspiration est un phénomène actif (contraction du diaphragme et des intercostaux externes), l'expiration est passive au repos.

🌬️ Simulation de la courbe de ventilation — cycles respiratoires
ParamètreDéfinitionValeur normale
Fréquence respiratoire (FR)Cycles respiratoires par minute12–20 /min (adulte)
Volume courant (Vt)Volume d'air mobilisé à chaque cycle~500 ml (0,5 L)
Ventilation-minute (Ve)Vt × FR = volume ventilé/min~7,5 L/min (soit ~10 000 L/j)
Espace mort anatomique (Vd)Volume des voies aériennes de conduction (non échangeant)~150 ml (2 ml/kg)
Ventilation alvéolaire (Va)(Vt − Vd) × FR = ventilation efficace~350 ml × 15 = 5,25 L/min
Compliance pulmonaireΔV/ΔP = déformabilité pulmonaire~200 ml/cmH₂O
Résistances des VA (Raw)Résistance au flux aérien (bronchospasme ↑)0,5–2,5 cmH₂O/L/s
⚖️ Loi de Laplace et stabilité alvéolaire

La pression de distension d'une sphère est P = 2T/r. Sans surfactant, les petites alvéoles (r faible) développeraient une pression supérieure et se videraient dans les grandes (instabilité). Le surfactant réduit T proportionnellement à r lors de la compression → même pression dans toutes les alvéoles → stabilité. C'est le principe qui explique pourquoi les alvéoles ne s'effondrent pas à la fin de l'expiration (VR).

04 — Hématose

Les échanges gazeux alvéolo-capillaires

L'hématose est le processus d'oxygénation du sang et d'élimination du CO₂. Elle repose sur la diffusion passive des gaz selon leurs gradients de pression partielle à travers la membrane alvéolo-capillaire (selon la loi de Fick : J = A × D × ΔP / ΔX). Cette membrane est remarquablement fine (0,1–0,5 µm) et étendue (70–140 m²) pour maximiser les échanges.

ParamètreAlvéoleSang veineux (arrivée)Sang artériel (sortie)
PO₂ (mmHg)~100 mmHg~40 mmHg~95–100 mmHg
PCO₂ (mmHg)~40 mmHg~46 mmHg~40 mmHg
pH—7,367,40
SatHb O₂—~73 %~97–99 %

L'oxyhémoglobine (HbO₂) transporte 98,5 % de l'O₂ sanguin (1,5 % dissous). La courbe de dissociation de l'hémoglobine est sigmoïde : en forme de S grâce à la coopérativité des 4 sous-unités (effet Haldane). Le pH, la PCO₂, la température et le 2,3-DPG déplacent la courbe (droite si acidose/hyperthermie/exercice → libération facilitée d'O₂ aux tissus).

🩸 Interpréteur SpO₂ — saturation en oxygène
—
🔴 Hypoxémie — Mécanismes physiopathologiques

5 mécanismes d'hypoxémie artérielle : 1) Effet shunt : sang non oxygéné court-circuitant les alvéoles (SDRA, pneumonie, œdème pulmonaire) → SpO₂ non corrigée par l'O₂. 2) Trouble de diffusion : épaississement de la membrane alvéolo-capillaire (fibrose pulmonaire, HTAP). 3) Hypoventilation : PAO₂ basse par hypercapnie (SNC déprimé, insuffisance respiratoire neuromusculaire). 4) Anomalie V/Q : zones peu ventilées mais perfusées (BPCO, embolie). 5) Altitude : PIO₂ basse → PAO₂ basse malgré des poumons sains.

05 — Explorations fonctionnelles

Volumes pulmonaires et spirométrie (EFR)

L'exploration fonctionnelle respiratoire (EFR) mesure les volumes et les débits pulmonaires pour distinguer les troubles ventilatoires obstructifs (BPCO, asthme : VEMS/CV < 70 %), restrictifs (fibrose : VEMS/CV normal, CPT diminuée) et mixtes.

Volume / CapacitéAbréviationValeur normale (homme)Signification
Capacité pulmonaire totaleCPT~6 LVolume total à l'inspiration maximale. ↓ dans les syndromes restrictifs.
Capacité vitaleCV~4,5–5 LVolume maximal mobilisable. CPT − VR.
Volume résiduelVR~1,2–1,5 LAir restant après expiration forcée maximale (non mobilisable). ↑ dans l'emphysème.
Capacité résiduelle fonctionnelleCRF~2,5–3 LVolume en fin d'expiration tranquille. ↑ dans l'emphysème (hyperinflation).
VEMS (Volume Expiratoire Max. 1s)VEMS (FEV₁)~3,2–4 L (≥ 80 % théorique)Débit expiratoire de pointe. Indicateur de l'obstruction bronchique.
Rapport de TiffeneauVEMS/CV≥ 70 %Clé du diagnostic : < 70 % → trouble obstructif (BPCO, asthme).
Débit expiratoire de pointeDEP (Peak Flow)450–680 L/min (H)Monitorage de l'asthme en pratique courante.
Représentation relative des volumes pulmonaires (H adulte)
Volume résiduel (VR) 1,2 L20 %
Volume courant (Vt) 0,5 L8 %
Volume de réserve inspiratoire 3 L50 %
Volume de réserve expiratoire 1,3 L22 %
06 — Défenses respiratoires

Systèmes de défense pulmonaires

Le poumon est exposé à environ 10 000 litres d'air par jour contenant des particules, des agents infectieux et des polluants. Plusieurs lignes de défense successives assurent sa protection.

Tapis mucociliaire (clairance mucociliaire) : les cellules ciliées de l'épithélium bronchique propulsent en continu un film de mucus vers la glotte à 10–20 mm/min. Les particules > 10 µm sont arrêtées dans les fosses nasales, les particules 2,5–10 µm se déposent dans les bronches, les particules < 2,5 µm (PM2.5) atteignent les alvéoles. La fumée de tabac paralyse les cils → accumulation de mucus → toux chronique productive (bronchite chronique).

Immunité innée alvéolaire : les macrophages alvéolaires phagocytent les particules et les pathogènes, sécrètent des cytokines (TNF-α, IL-1β, IL-6) et activent la réponse inflammatoire locale. Les pneumocytes II sécrètent des protéines du surfactant (SP-A, SP-D) qui opsonisent les pathogènes. Les cellules Natural Killer (NK) pulmonaires assurent la cytotoxicité anti-virale (COVID-19, grippe).

🌬️ Le réflexe de toux — mécanisme protecteur

La toux est un réflexe vital : stimulation des récepteurs de la toux (fibres C, récepteurs à adaptation rapide) → signal afférent via le nerf vague (X) → centre de la toux (bulbe rachidien, formation réticulée) → signal efférent → inspiration profonde (2–3 L) → fermeture de la glotte → contraction isométrique des muscles expiratoires → ouverture explosive de la glotte → débit d'air > 12 L/s, vitesse > 500 km/h → expulsion des sécrétions et corps étrangers. La toux chronique (> 8 semaines) est un symptôme-guide : RGO, rhinorrhée postérieure, asthme en tête.

07 — Pathologies

Maladies pulmonaires

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ObstructifBPCO — Bronchopneumopathie chronique obstructive

Maladie chronique progressive liée au tabac (90 %) : inflammation bronchique → remodelage → emphysème (destruction alvéolaire, perte de l'élasticité pulmonaire, hyperinflation). VEMS/CV < 70 % post-bronchodilatateur. Classification GOLD (I–IV). 3e cause mondiale de mortalité. Traitement : arrêt du tabac (seul à modifier l'histoire naturelle), bronchodilatateurs longue durée (LABA, LAMA), corticoïdes inhalés si exacerbations fréquentes, oxygénothérapie de longue durée (OLD) si insuffisance respiratoire chronique.

🌬️
Obstructif / InflammatoireAsthme

Maladie inflammatoire chronique des bronches (mastocytes, éosinophiles, lymphocytes Th2 → IL-4/5/13) → hyperréactivité bronchique + obstruction réversible. Prévalence : 8–10 % (300 millions dans le monde). Crises de dyspnée sifflante, nocturnes et matinales. Diagnostic : spirométrie + test de réversibilité (augmentation VEMS ≥ 12 % et 200 ml après bronchodilatateur). Traitements : bronchodilatateurs B2 courte durée (salbutamol), CSI + LABA (Symbicort, Seretide), monoclonaux anti-IL-5 (mépolizumab), anti-IgE (omalizumab), anti-IL-4Rα (dupilumab).

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InfectieuxPneumonie communautaire (PAC)

Infection du parenchyme pulmonaire. 1e cause d'infection bactérienne mortelle dans les pays développés. Streptococcus pneumoniae (1er agent). Clinique : fièvre, toux, expectoration, condensation radiologique. Scores de sévérité : PSI/Fine, CRB-65. Traitement ambulatoire : amoxicilline (pneumocoque présumé) ou pristinamycine. Hospitalier : BBLM + macrolide ou FQ antipneumococcique. COVID-19 : pneumonie bilatérale en verre dépoli → SDRA dans 5–15 % des hospitalisés.

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OncologieCancer du poumon

1er rang de mortalité par cancer (hommes et femmes confondus). 80 % de carcinomes non à petites cellules (CBNPC) : adénocarcinome (50 %, fumeurs et non-fumeurs, mutations EGFR/ALK/ROS1/KRAS G12C), carcinome épidermoïde (30 %, fumeurs, voies centrales), grandes cellules (10 %). 20 % de carcinomes à petites cellules (CBPC, tabac, très agressif, dissémination précoce). Survie à 5 ans tous stades : ~22 %. Biomarqueurs guidant les thérapies ciblées et l'immunothérapie (anti-PD-1/PD-L1 : pembrolizumab, atézolizumab).

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VasculaireEmbolie pulmonaire (EP)

Obstruction des artères pulmonaires par un thrombus (90 % TVP des membres inférieurs). 3e cause de mortalité cardiovasculaire. Clinique : dyspnée brutale, douleur thoracique, tachycardie, hémoptysie. Diagnostic : score de Wells / Wells-EP, D-dimères, angio-TDM thoracique (gold standard). ECG : S1Q3T3, bloc de branche droit. Traitement : anticoagulation (HBPM puis anticoagulants oraux — AOD), thrombolyse si EP massive avec état de choc, thrombectomie chirurgicale en dernier recours.

🔴
InterstitielFibrose pulmonaire idiopathique (FPI)

Pneumopathie interstitielle fibrosante chronique progressive d'évolution inéluctable. Maladie du vieillissement pulmonaire (pic 60–70 ans). Pattern histologique : UIP (Usual Interstitial Pneumonia). TDM : rayons de miel, réticulations basales sous-pleurales. EFR : syndrome restrictif + diminution DLCO. Médiane de survie sans traitement : 3–5 ans. Antifibrotiques : nintédanib (inhibiteur RTK) et pirfénidone (mécanisme incertain) ralentissent la progression (-50 % du déclin VEMS). Transplantation pulmonaire si éligible.

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UrgenceSDRA — Syndrome de détresse respiratoire aiguë

Lésion alvéolaire diffuse aiguë inflammatoire (œdème lésionnel non hydrostatique) → hypoxémie sévère réfractaire (PaO₂/FiO₂ < 300). Critères de Berlin : délai < 7 j, opacités bilatérales, pas d'insuffisance cardiaque gauche. Causes : pneumonie, sepsis, COVID-19, traumatisme, pancréatite. Traitement : ventilation protectrice (Vt 6 ml/kg PPI, pression plateau < 30 cmH₂O), décubitus ventral si PaO₂/FiO₂ < 150, corticoïdes (dexaméthasone). Mortalité : 30–50 %.