Vidéo: Appareil respiratoire

Bonjour à tous ! Ici Eloise de chez Kenhub. Bienvenue dans notre tutoriel sur l'appareil respiratoire. Dans la vidéo d’aujourd’hui, nous définirons les voies respiratoires supérieures et inférieures.  Ensuite, nous irons jeter un œil à ses structures principales en se focalisant particulièrement sur leurs fonctions. Nous étudierons également les structures accessoires de l'appareil respiratoire avant de voir quelques notes cliniques. Mais avant cela, laissez-moi vous faire un petit aperçu de l'appareil respiratoire en général. 

L'appareil respiratoire, ou système respiratoire, est indispensable à la vie. Son rôle, c’est de fournir de l’oxygène au corps, d’en retirer le dioxyde de carbone, et de faire tout ça de la façon la plus sûre possible en minimisant les risques d’infection, d’absorption de toxines, ou encore de blocage. Le système respiratoire est généralement divisé en deux parties : les voies respiratoires supérieures et les voies respiratoires inférieures. Les voies supérieures se terminent là où commencent les voies inférieures, c'est-à-dire à cet endroit, là où la gorge se divise en trachée et œsophage. Malheureusement, l’œsophage n’est pas visible ici puisqu’il est masqué par la trachée qui se situe devant lui.

L’illustration que vous pouvez voir ici à droite réapparaîtra plusieurs fois au cours de ce tutoriel. Elle montre le corps humain de face avec le système respiratoire représenté à sa surface. La tête est tournée vers la droite et est représentée en coupe médiosagittale afin de pouvoir en observer les structures internes. Toutes les régions dont nous allons parler aujourd’hui sont mises en valeur en vert dans cette image. A chaque fois que nous évoquerons une structure, celle-ci apparaîtra en vert. Commençons sans plus attendre !

Nous allons commencer cette vidéo en parlant des voies respiratoires supérieures. Les voies respiratoires supérieures sont l’ensemble des structures situées au-dessus de la trachée impliquées dans les mécanismes de la respiration. Ces structures comprennent la cavité nasale, la cavité orale, et le pharynx qui est lui-même constitué de trois parties : le nasopharynx, aussi appelé rhinopharynx, l’oropharynx, et le laryngopharynx. L’air est aspiré dans le corps par la cavité orale et la cavité nasale. La cavité nasale est l’espace creux situé derrière le nez. Elle possède deux chambres séparées par le septum nasal, chacune correspondant à une narine. La cavité nasale a plusieurs fonctions, comme par exemple réchauffer ou refroidir l’air inhalé pour l’adapter à la température du corps. Une autre de ses fonctions est d’humidifier l’air inhalé. Par ailleurs, la cavité nasale permet aussi de piéger les poussières, les pathogènes et d’autres particules. C’est également elle qui nous prodigue le sens de l’odorat.

L’autre site d’entrée pour l’air est la cavité orale. La cavité orale est un espace creux situé dans la bouche. L’image ici à droite, présente une vue antérieure de la bouche ouverte avec la muqueuse orale en vert. Nous pouvons voir la langue en bas, la muqueuse buccale sur les côtés, ainsi que les palais dur et mou en haut. La cavité orale possède quelques fonctions respiratoires. A l’instar de la cavité nasale, elle réchauffe ou refroidit l’air à température corporelle et humidifie l’air inhalé. Elle est également le siège du sens du goût. Ces sens spéciaux que sont l’odorat et le goût jouent un rôle important pour détecter la présence d’air potentiellement dangereux.

L’air inhalé à travers la cavité orale ou nasale est transporté vers le pharynx, une région que vous connaissez sûrement sous le nom de « gorge ». Deux conduits partent du pharynx : la trachée d’une part et l’œsophage de l’autre. Le pharynx guide l’air inhalé vers la trachée et les aliments vers l’œsophage. Il joue également un rôle dans le langage, notamment pour les voyelles. Le pharynx se compose de trois parties. La première, le nasopharynx, fait partie de la cavité nasale. La deuxième, l’oropharynx, fait partie de la cavité orale, et enfin la partie commune où ces dernières se rejoignent : le laryngopharynx. Le laryngopharynx se termine là où débute la trachée, marquant ainsi la fin des voies respiratoires supérieures. Poursuivons maintenant en suivant le chemin de l’air à travers les voies respiratoires inférieures.

Les voies respiratoires inférieures sont composées de plusieurs structures anatomiques. Dans l’ordre, nous retrouvons la trachée, les bronches, les bronchioles, les alvéoles, et ainsi plus généralement les poumons. Nous allons également mentionner les muscles principaux et accessoires de la respiration. Observons ces structures de plus près !

Le début de la trachée marque le sommet des voies respiratoires inférieures. Comme vous pouvez le voir ici, elle descend dans le cou jusqu’au thorax où elle se divise en deux. La trachée permet de guider l’air à travers le cou puis jusque dans la poitrine. Elle produit également du mucus pour piéger les pathogènes et autres particules qui ont réussi à franchir les barrières des voies respiratoires supérieures. La trachée est située vers l’avant, dans la région centrale du cou. Elle est couverte de bandes cartilagineuses en forme de C qui la rendent solide mais assez élastique pour que l’air puisse y passer.

La prochaine étape de notre descente sont les bronches, un réseau de voies aériennes ramifiées dont l’organisation est semblable à celle d’un arbre inversé. Tout comme la trachée, les bronches disposent d’anneaux cartilagineux qui les maintiennent ouvertes. La quantité de cartilage diminue au fur et à mesure du passage vers les poumons, ce qui montre la nécessité de structures plus flexibles dans les poumons. Il y a trois types de bronches qui peuvent être mieux visualisées dans ce schéma qui montre les voies respiratoires seules, sans les poumons autour. On a d’abord les bronches primaires, aussi appelées bronches souches, que l’on peut voir ici. Ensuite, on retrouve les bronches secondaires ou lobaires, et enfin les bronches tertiaires que l’on appelle également bronches segmentaires.

La trachée se divise en deux bronches primaires, la droite ici et la gauche juste là. Cette bifurcation se situe juste en dessous de l’angle de Louis, la petite bosse au-dessus de votre sternum. Chaque bronche primaire correspond à un poumon. Après son entrée dans le poumon correspondant, chaque bronche primaire se ramifie en plusieurs bronches secondaires qui se ramifient elles-mêmes en bronches tertiaires encore plus petites. C’est ainsi que les bronches dirigent l'air vers les bronchioles et qu’il en revient. Mais alors, qu’est-ce qu’une bronchiole au juste?

Les bronchioles sont les plus petites voies respiratoires des poumons, encore plus petits que les bronches tertiaires. Et pour cause ! Elles sont si petites qu’on ne peut même pas les voir sur ce schéma. Elles sont distribuées à travers les poumons et ne possèdent pas de bague cartilagineuses. Leur fonction principale est de transporter l'air vers et hors des alvéoles, néanmoins elles sécrètent également du mucus qui capture les particules qui ont été profondément inhalées.

Un peu plus loin, en continuité avec les bronchioles, nous trouvons les alvéoles pulmonaires, de minuscules sacs d’air qui sont les extrémités terminales des voies respiratoires. Les alvéoles sont ici aussi trop petites pour être visibles sur ce schéma, mais elles sont arrangées en petits groupes au bout de chaque bronchiole et sont également réparties partout dans les poumons. La fonction des alvéoles est d'effectuer les échanges gazeux. L’oxygène de l’air inspiré est absorbé dans la circulation sanguine à travers les parois des alvéoles. Réciproquement, le dioxyde de carbone ainsi que d’autres déchets métaboliques sont extraits du sang par diffusion gazeuse à travers la paroi et finissent par être expirés.

Tant que nous sommes dans les voies respiratoires inférieures, penchons nous brièvement sur les poumons, visibles ici en vert. Les poumons sont les organes qui permettent la respiration et les échanges gazeux. Les bronches secondaires et tertiaires ainsi que les bronchioles et les alvéoles constituent un vaste système ramifié au sein des poumons. Les poumons contiennent aussi les vaisseaux sanguins pulmonaires ainsi que les muqueuses nécessaires au soutien structurel des voies respiratoires. Ils sont situés dans la cavité thoracique et se gonflent et se dégonflent en fonction des mouvements de la paroi thoracique. Chaque poumons est subdivisé en lobes ; le poumon droit en contient trois tandis que le gauche n’en contient que deux afin de laisser de la place au cœur.

Voyons désormais rapidement le système circulatoire tout à fait particulier des voies respiratoires inférieures.

Les bronches, bronchioles, et les poumons bénéficient d’un approvisionnement et d’un drainage sanguin double. Le premier approvisionnement se fait grâce aux artères bronchiques qui vascularisent les cellules du tractus respiratoire. Elles apportent le sang oxygéné de l’aorte abdominale et le drainent vers les veines bronchiques et pulmonaires. Le second système de vascularisation provient des artères pulmonaires qui apportent le sang désoxygéné du ventricule droit du cœur vers les alvéoles pulmonaires pour que s’opère l’échange gazeux. Le sang, désormais oxygéné, est ensuite drainé vers l’atrium gauche du cœur par les veines pulmonaires, prêt à être pompé dans la circulation systémique afin d’alimenter les divers tissus du corps humain. C’est grâce à ce système circulaire pulmonaire particulier que les poumons assurent leur rôle respiratoire en retirant les déchets métaboliques du sang tout en l’enrichissant en oxygène.

Pour assurer le bon déroulement de l’inspiration et de l’expiration de l’air, la paroi thoracique doit s’étendre et se compresser par alternance — un processus rendu possible grâce aux muscles de la respiration. Au repos, seuls deux groupes de muscles sont impliqués. Le premier est le diaphragme, un large muscle concave qui sépare la cavité thoracique de la cavité abdominale. Quand il se contracte, le diaphragme s’aplatit, ce qui comprime la cavité abdominale et augmente le volume de la cavité thoracique. Une pression négative est ainsi créée et l’air s’engouffre dans les voies respiratoires. Lorsque le diaphragme se relaxe, il retourne à sa position initiale et augmente ainsi la pression dans la cavité thoracique, poussant l’air en dehors des poumons. Au sein de la paroi thoracique, les poumons disposent d’une certaine élasticité naturelle, ce qui permet au processus d’exhalation d’être complètement passif au repos. Les muscles intercostaux externes sont un groupe de muscles situés entre les côtes. Ils font usage de la stabilité de la colonne vertébrale sur laquelle ils tirent pour faire monter et descendre les côtes dans un mouvement similaire à celui de l’anse d’un seau. Ceci augmente le volume de la cavité thoracique, en diminue la pression interne, et aspire ainsi l’air dans les poumons.

Nous venons de voir les principaux muscles de la respiration. Il est maintenant temps de se pencher sur les muscles accessoires. Les muscles accessoires sont activés en périodes de demande métabolique élevée, c'est-à-dire lorsque le besoin d’oxygénation ou d’expulsion des déchets métaboliques est augmenté, pour augmenter la profondeur et le rythme respiratoire. Voyons maintenant quelques-uns des principaux muscles accessoires de l’inspiration.

Le muscle sternocléidomastoïdien et les muscles scalènes s’attachent à des structures situées juste au-dessus des côtes. Lorsqu’ils se contractent, ils tirent les côtes vers le haut et assistent ainsi l’effort des muscles intercostaux externes. Ici, nous pouvons voir le muscle sternocléidomastoïdien qui prend son origine sur le sternum et la clavicule pour s’insérer sur le processus mastoïde du crâne. Ensuite, nous pouvons observer le muscle scalène postérieur qui prend son origine sur les vertèbres cervicales et s’insère sur la deuxième côte. Nous avons ensuite le muscle scalène moyen qui provient lui aussi des vertèbres cervicales mais qui s’insère sur la première côte. Enfin, voici le muscle scalène antérieur qui a les mêmes points d'origine et d’insertion que le muscle scalène moyen.

Les muscles de la paroi thoracique antérieure, telle que les muscles grands pectoraux, s’attachent entre les côtes et l’articulation de l’épaule. Quand les articulations sont bien fixes, les muscles hissent la cage thoracique vers le haut et vers chaque épaule, élargissant ainsi la cavité intrathoracique. Il est possible de fixer la position des articulations des épaules en utilisant les muscles du dos ou en poussant quelque chose avec les bras. Certains muscles de paroi thoracique postérieure, tels que latissimus du dos, visible ici, ou encore le trapèze, juste là, permettent les inspirations profondes en maintenant les épaules en place pour pouvoir laisser les muscles de la paroi thoracique effectuer leur rôle comme vu un peu plus tôt. Certains autres muscles prennent avantage de la stabilité des vertèbres pour tirer sur les côtes et les élever d’une façon similaire aux muscles intercostaux externes.

Certains muscles autour de la colonne vertébrale comme le muscle iliocostal visible ici facilite le processus en stabilisant les vertèbres et les côtes inférieures. Ils prodiguent ainsi aux autres muscles une structure stable sur lesquels ils peuvent tirer et, en étendant la colonne vertébrale, augmenter le volume intrathoracique.

Quand vous respirez vite ou fort, il vous faut forcer l’air en dehors de vos poumons. Au repos, cela ne nécessite que peu voire pas d’effort musculaire grâce à l’élasticité des poumons, du diaphragme, et de la paroi thoracique. Lors de l’effort, en revanche, le corps active certains muscles pour assister à l’expiration. Les muscles intercostaux internes sont un groupe de muscles situés entre les côtes en profondeur des muscles intercostaux externes. Ils tirent les côtes vers le bas en les rapprochant les une des autres afin d’augmenter la pression intrathoracique et ainsi pousser l’air en dehors des poumons. Les muscles de la paroi abdominale participent également au processus d’expiration forcée. Il y en a quatre : le muscle droit abdominal, visible ici, le muscle oblique interne, juste là, le muscle oblique externe, ici, et enfin, le muscle transverse de l'abdomen que l’on peut voir à cet endroit-ci. Quand ces muscles se contractent, ils augmentent la pression dans la cavité abdominale. Cela pousse le diaphragme vers le haut, augmentant ainsi la pression intrathoracique, et aide à chasser l’air en dehors des poumons.

Maintenant que nous avons vu les structures principales du système respiratoire, allons étudier les structures accessoires. Ces derniers, que l’on peut maintenant voir colorés en vert, ont généralement deux fonctions principales. La première est d’aider à optimiser les échanges gazeux et la deuxième est de minimiser les risques liés aux voies respiratoires. Il y en a un certain nombre mais pas d’inquiétude, nous les traiterons une à une en suivant méthodiquement le trajet de l’air inhalé, comme nous l’avions fait plus tôt.

Au début de cette vidéo, nous avons évoqué la cavité nasale et ses fonctions. Il se trouve que, pour l’aider à effectuer ses fonctions de la façon la plus efficace possible, la cavité nasale dispose de quelques structures accessoires dédiées : les cornets nasaux et le méat nasal. Les cornets nasaux sont des sortes de lames osseuses courbes qui ressortent du crâne à l’intérieur de la cavité nasale. Sur l’image de droite, nous pouvons voir en vert les cornets nasaux supérieur, moyen et inférieur. Les méats nasaux sont des cavités creuses entre les cornets. Ensemble, les cornets et méats nasaux ont pour fonction d'augmenter la surface de la cavité nasale, optimisant ainsi la régulation de la température et de l'humidité de l'air, tout en offrant plus d’efficacité pour piéger les particules et autres pathogènes. Les cornets créent également des turbulences dans l’air inhalé, permettant d'améliorer la détection des odeurs.

Une autre structure importante au sein de la cavité nasale se trouve désormais devant nous en vert : la lame criblée. Elle fait partie de l’os ethmoïde et forme la région supérieure de la cavité nasale. Ce qui la rend unique est sa structure percée de nombreux petits trous qui permettent le passage des branches du nerf olfactif. Le nerf olfactif est le nerf du sens de l’odorat, il a besoin des perforations de la lame criblée pour que ses terminaisons atteignent la cavité nasale afin d’assurer correctement ses fonctions. L’odorat est important pour la respiration puisqu’il permet la détection d’environnements à risques ou toxiques.

Un peu plus loin vers l’arrière de la tête, nous rencontrons le tube auditif, un canal creux qui connecte l’oreille moyenne au nasopharynx. Ce petit trou juste ici est l’endroit où le tube auditif communique avec le nasopharynx. Il y a un tube de chaque côté de la tête, chacun étant connecté à une oreille. On peut voir ça plus clairement sur la prochaine image : ce tube, le tube auditif, connecte l’oreille moyenne au nasopharynx. Les tubes auditifs ont deux fonctions. Elles permettent d’égaliser la pression de part et d’autre du tympan en fonction des changements environnementaux et de drainer les sécrétions muqueuses et autres débris de l’oreille moyenne afin de minimiser les risques d’infection.

D’autres structures accessoires sont également visibles dans la bouche. La première, que nous voyons maintenant, est la langue. La langues est un groupe de muscles qui peut être contrôlé de façon consciente et inconsciente. Puisque c’est un groupe de muscles, la langue peut être finement contrôlée et a de nombreuses fonctions. Le rôle de la langue dans la respiration est d’adapter la température et l’humidité de l’air inhalé ainsi que de détecter la température de tout ce qui entre dans la bouche, par exemple de la nourriture, afin d’éviter de potentiels dégâts dans la gorge. C’est également elle qui permet la déglutition en assurant que la nourriture n’est pas dirigée vers la trachée. Elle capte également les saveurs et le goût afin de détecter tout environnement potentiellement toxique. Enfin, la langue est un organe crucial du langage.

Dans la partie haute de la bouche, on retrouve les palais dur et mou qui forment ensemble le toit de la bouche tel qu’on peut le voir sur cette vue antérieure de la bouche en position ouverte. On rencontre d’abord le palais dur, puis, juste derrière, le palais mou. Ils séparent la cavité nasale et le nasopharynx de la cavité orale et de l’oropharynx. Le palais dur est constitué d’os du crâne tandis que le palais mou est un groupe de muscles en coordination avec la langue. Ensemble, les palais ont deux fonctions : fournir les sensations nécessaires au réflexe nauséeux et permettre les changements dans la voix pour la parole.

Cette structure attachée ici au bord du palais mou est l’uvule, que l’on nomme aussi souvent luette. C’est une petite structure pendante en forme de grain de raisin qui bouge lorsque vous dites “aaaahhhh”. Concernant ses fonctions, elle capte les sensations qui activent le réflexe nauséeux, aide à fermer les voies respiratoires nasales lors de la déglutition et du vomissement, et elle joue également un rôle dans le langage. 

On confond parfois l’uvule et les tonsilles. En effet, il existe trois types de tonsilles : une pharyngienne sur la paroi postérieure du nasopharynx, une palatine de chaque côté du palais mou, et enfin une linguale qui se trouve à la base de la langue. Les tonsilles palatines sont souvent nommées amygdales, qui peuvent être retirées en cas d’infection dans le cadre d’une procédure appelée tonsillectomie. Les tonsilles palatines gauche et droite sont visibles sur cette vue antérieure de la bouche ouverte. Ensemble, les trois groupes de tonsilles ont pour fonction de capturer et d’identifier les particules et pathogènes qui entrent dans le corps. Ils forment un anneau presque complet autour de la gorge : l’anneau de Waldeyer. C’est cette organisation structurelle qui permet aux tonsilles d’intercepter tout ce qui rentre par la bouche.

En descendant dans le cou, on trouve l’épiglotte. Ce lambeau de tissu conjonctif attaché au larynx se referme sur lui pour empêcher les substances avalées de pénétrer les voies respiratoires inférieures. 

En dessous de l’épiglotte, nous pouvons voir cette structure-ci qui est le larynx. C’est un regroupement de structures cartilagineuses qui abrite et protège les cordes vocales. On peut facilement situer le larynx grâce à la pomme d’Adam qui est située juste devant lui. Les cordes vocales, elles, sont les organes responsables pour la production de la voix et permettent d’en moduler le ton tout en servant de barrière pour éviter l’aspiration de corps étrangers imposants.

Avant de conclure cette vidéo, passons en revue quelques notes cliniques en lien avec l'appareil respiratoire. Les pathologies respiratoires peuvent être classifiées en deux catégories : les pneumopathies obstructives et les pneumopathies restrictives. Les pathologies obstructives affectent les voies respiratoires visibles en vert ; on retrouve par exemple l’asthme ou la bronchopneumopathie chronique obstructive, plus connue sous sa forme abrégée, BCPO. Les pathologies restrictives quant à elles sont liées à des soucis d’expansion des poumons. On peut citer par exemple la fibrose pulmonaire ou encore le syndrome obésité-hypoventilation, que l’on appelle aussi syndrome de Pickwick.

Les pathologies obstructives impliquent un rétrécissement ou un blocage des voies respiratoires. Dans le cas de l’asthme, il s’agit d’une réaction d’hypersensibilité réversible causée par des anticorps en réponse à un facteur déclencheur comme par exemple de l’air froid ou du pollen. Il en résulte une sécrétion de mucus et une constriction des muscles situés autour des bronches et bronchioles les plus petites, ce qui bloque le flux d’air. Cette situation s’améliore rapidement avec des agents bronchodilatateurs, d’où le terme de réversibilité. C’est une partie cruciale du diagnostic de l’asthme. En ce qui concerne la BCPO, il s’agit d’une inflammation persistante de toutes les voies respiratoires causant des gonflements, des sécrétions ainsi qu’une réduction de l'élasticité des poumons qui finissent par les obstruer. Comme nous l’avons expliqué plus tôt, l’élasticité naturelle des poumons est le principal moteur de l’expiration. Lorsque celle-ci est réduite, les capacités expiratoires sont réduites et l’air fini bloqué dans les poumons. L’espace occupé par cet air immobile empêche l’arrivée de nouvel air et compromet ainsi le transfert de l’oxygène vers le sang. Contrairement à l’asthme, la BCPO n’est que peu voire pas réversible avec des bronchodilatateurs.

Les pathologies restrictives résultent d’un problème d’expansion des poumons. La fibrose pulmonaire désigne le développement de tissu cicatriciel dans les poumons. Elle fait référence à un groupe de pathologies dont les causes peuvent être variables mais qui restent non identifiées dans la majorité des cas. Dans certains cas, la fibrose peut être déclenchée par des traitements médicaux comme la radiothérapie. La croissance de tissus cicatriciel dans les poumons réduit leur capacité d’expansion et empêchent l’air d’y entrer correctement. Le syndrôme de Pickwick, ou syndrôme obésité-hypoventilation, quant à lui concerne des individus obèses chez lesquels le poids du tissu graisseux exerce une force sur la cage thoracique que les muscles respiratoires ne peuvent pas compenser. Dès lors, le thorax ne parvient plus à s’étendre correctement et le flux d’air se retrouve réduit. Le phénomène s’aggrave en position couchée ou encore lors de l’effort qui, pourtant, en reste le meilleur traitement. 

Et voilà ! Vous connaissez désormais le chemin parcouru par l’air à travers les voies respiratoires. C’est la fin de ce tutoriel – j’espère que vous l’avez apprécié et merci de nous avoir regardés !

Bonne chance et à bientôt chez Kenhub !