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Nom original: ronéo-app-respi.pdfTitre: Microsoft Word - Ron_o_2_termin_.docxAuteur: Azalaïs Guilloit

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Appareil  respiratoire  –  Cours  11  –  Pr  Normand                                                                                                                                      
05/03/2013  –  L2  
Groupe  n°34  –  Azalaïs  et  Marie  

11  

 
Physiologie  respiratoire  :    structure  et  fonction  
du  système  respiratoire  

 
 
I)

II)
III)

Propriétés  dynamiques  du  système  thoraco  pulmonaire    
A) Rappel  :  le  système  thoraco  pulmonaire  vu  comme  une  machine  
B) Résistance  thoraco  pulmonaire  
1) Résistance  des  voies  aériennes  
a) Le  modèle  du  tube  rigide  indéformable  
-­‐ Régime  laminaire  
-­‐ Régime  turbulent  
b) Les  éléments  de  la  résistance  des  voies  aériennes  
-­‐ Eléments  anatomiques  
-­‐ Eléments  fonctionnels  
§ Volume  pulmonaire  
§ Le  temps  
§ Bronchomotricité    
2) Résistances  tissulaires  et  thoraco  abdominales  
C) Méthodes  de  mesures  
1) Résistance  des  voies  aériennes  
a) Pléthysmographie  
b) Interruption  de  débit  
2) Résistances  pulmonaires  
Technique  du  ballonnet  œsophagien  
3) Résistance  du  système  respiratoire  
a) Relaxation  
b) Oscillation  forcée  
Travail  ventilatoire  
Expiration  forcée    
 
 
 
 

CHU  Caen  

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I-­‐

Propriétés  dynamiques  du  système  thoraco-­‐pulmonaire  
A) Rappel  :  le  système  thoraco-­‐pulmonaire  vu  comme  une  machine  
 

 

Les  propriétés  
dynamiques  correspondent  à  la  
2ème  partie  de  l’équation  du  
mouvement.  Ce  sont  des  propriétés  
dynamiques  parce  qu’il  y  a  la  notion  
de  temps  avec  dT.  

 

L’équation  du  mouvement  se  simplifie  car  la  partie  inertance  est  modeste.    
On  peut  centrer  cette  équation  :    

-­‐

sur  le  volume  :  

-­‐

sur  le  débit  :        

 

 

On  a  donc  l’intégrale  du  débit  qui  est  égale  au  volume  et  la  dérivée  du  débit  qui  est  égale  à  l’accélération  
volumique.  
 
Avec  en  rappel  ces  formules  :  

 
 
 
 
 

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Tous  les  points  de  ce  graphique  concernent  le  
mouvement,  à  l’exception  des  transitions  :  fin  
d’inspiration,  fin  d’expiration,  où  là  le  débit  
s’annule  car  il  passe  d’une  valeur  positive  à  une  
valeur  négative  ;  donc  il  y  a  une  fraction  de  temps  
très  brève  où  le  débit  est  nul.  Il  y  a  une  
équivalence  fondamentale  entre  le  volume  et  le  
débit.  
 

 

 
 

                                     
 

 

L’équation  
fondamentale  de  la  mécanique  appliquée  au  système  respiratoire.  
 
Dans  cette  équation,  modélisation  sur  un  régime  périodique,  donc  le  coefficient  lié  à  la  
résistance  est  indépendant  de  la  fréquence.  
 

 

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Ici  on  a  la  même  équation  sauf  qu’elle  est  simplifiée,  on  a  d’emblée  considéré  que  la  pression  inertielle  était  
négligeable.  Donc  la  pression  totale  est  la  somme  de  la  pression  frictionnelle  et  de  la  pression  élastique.  Pour  
plus  d’informations  sur  cette  diapo,  consulter  le  ronéo  9.  
 
 

             
 

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Cela  sera  important  quand  on  verra  fonctionner  des  respirateurs  :  ils  nous  donneront  des  courbes  pression  -­‐  
volume  (figure  du  milieu  à  droite)  qui  auront  l’aspect  d’une  ellipse,  qui  est  la  somme  de  la  courbe  bleue  (traits  
pointillés)  et  de  la  courbe  rouge  (forme  ovale),  affectés  de  chacun  de  leur  coefficient.    
 
On  peut  aussi  raisonner  sur  la  courbe  pression  -­‐  débit,  mais  c’est  un  peu  plus  difficile  intellectuellement.  La  
plupart  du  temps,  les  réanimateurs  préfèrent  les  représentations  pression  -­‐  volume  car  si  cette  représentation  se  
ratatine  sur  une  droite,  cela  signifie  que  la  totalité  de  la  résistance  au  déplacement  est  liée  aux  
résistances  mécaniques,  et  dans  l’appréciation  de  ce  qu’il  se  passe  dans  un  poumon,  c’est  relativement  
intéressant.  
 
 

B) Résistance  thoraco  -­‐  pulmonaire  

 
Maintenant  on  va  parler  de  la  relation  entre  la  pression  totale  et  le  débit  :  pression  frictionnelle.    
Ça  veut  dire  que  l’équation  du  mouvement  peut  aussi,  de  la  même  façon,  être  appliquée  pour  ses  propriétés  
dynamiques  au  poumon  d’un  côté  et  à  la  cage  thoracique  de  l’autre.    
 
La  pression  frictionnelle  qu’on  va  considérer  est  :    
o dans  le  cas  du  poumon,  la  différence  entre  la  pression  buccale  et  la  pression  pleurale  :  

P  frictionnelle  =  P  buccale  +  P  pleurale  
 

o dans  le  cas  de  la  paroi  thoracique,  la  différence  entre  la  pression  pleurale  et  le  thorax  :  
 

                   
 

P  frictionnelle  =  P  pleurale  +  P  thorax  

 

 
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Mais  comme  on  est  dans  le  mouvement,  il  faut  aussi  considérer  la  différence  de  pression  entre  la  bouche  et  
l’alvéole.  En  effet,  la  compliance  du  gaz  étant  infinie,  il  n’y  a  pas  de  propriétés  élastiques  au  gaz  contenu  dans  les  
voies  aériennes  mais  il  y  a  bien  une  pression  dynamique  puisque  ce  gaz  qui  se  déplace  frotte  dans  les  bronches.  
Donc  l’équation  du  mouvement  appliquée  aux  propriétés  dynamiques  a  un  élément  de  plus,  qui  est  le  passage  
dans  les  voies  aériennes,  et  c’est  en  réalité  la  propriété  la  plus  importante  et  la  seule  sur  laquelle  on  est  capable  
d’agir.    
Mais  la  notion  dynamique  que  représente  la  résistance  s’applique  aussi  bien  aux  voies  aériennes  qu’au  tissu  
pulmonaire  ou  à  la  cage  thoracique.  On  verra  dans  les  techniques  de  mesure  des  résistances  que  les  résistances  
ne  mesurent  pas  du  tout  la  même  chose,  selon  les  pressions  considérées.  

       
 
 
On  envisage  le  système  selon  l’angle  d’une  machine  à  laquelle  on  applique  une  contrainte  et  qui  va  subir  une  
déformation  du  fait  de  cette  contrainte.  Dans  le  cadre  des  résistances,  la  contrainte  peut  être  appliquée  :  
-­‐ à  l’ensemble  du  système  respiratoire,  et  on  mesurera  la  résistance  totale  du  système  respiratoire  
-­‐ aux  poumons  et  on  aura  la  résistance  pulmonaire,  et  on  verra  que  la  résistance  pulmonaire  est  
distinguable  entre  le  tissu  pulmonaire  et  les  voies  aériennes.  
-­‐ à  la  cage  thoracique    
 
 

   
 

 
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A  la  différence  de  la  compliance  où  on  a  des  inverses,  la  somme  des  résistances  individuelles  constitue  la  
résistance  totale  du  système  :  R  sr  =  R  thorax  +  R  poumons  
 
Dans  le  cas  du  poumon,  cette  résistance  pulmonaire  totale  pour  laquelle  la  différence  de  pression  est  :  
 Pob  -­‐  Ppl  (ob  :  ouverture  de  la  bouche  et  pl  :  plèvre),  peut  être  en  réalité  distinguée  entre  :  
Pob  -­‐    Palv  et  Palv  -­‐  Ppl.  (alv  :  gaz  alvéolaire)  
 
Finalement,  on  peut  décomposer  cette  propriété  mécanique  du  poumon  lui-­‐même  entre  les  propriétés  du  gaz  
dans  les  voies  aériennes  et  les  propriétés  du  tissu  pulmonaire.    
 
La  compliance  du  gaz  est  infinie,  ce  qui  signifie  que  son  élasticité  est  nulle.    
«  Quand  on  gonfle  un  ballon,  si  on  relâche,  le  ballon  se  vide,  mais  quand  on  gonfle  dans  l’air,  l’air  ne  nous  revient  
pas  à  la  figure  ».  C’est  ça  que  veut  dire  «  compliance  du  gaz  infinie  ».  
 
La  pression  appliquée  au  gaz  (Pg)  ,  qui  est  égale  à  Pob  -­‐    Palv  ,  est  égale  à  la  résistance  du  gaz  multipliée  par  le  
débit,  c’est  une  équation  toute  simple.    
 

Pg  =  P  ob  –  P  alv  =  Rgaz  x  Débit  

 
Tout  le  monde  parle  de  «  résistance  des  voies  aériennes  »,  mais  en  réalité,  le  concept  de  résistance  est  lié  au  
déplacement,  or  les  voies  aériennes  ne  se  déplacent  pas,  c’est  le  gaz  qui  se  déplace.    
La  meilleure  preuve  de  cela  est  que  si  on  change  le  gaz  (si  au  lieu  de  mettre  de  l’air,  on  met  de  l’hélium),  la  
relation  pression-­‐débit  ne  sera  pas  la  même  ;  parce  que  le  frottement  n’est  pas  le  même.  
Donc  la  propriété  de  résistance  n’est  pas  liée  aux  voies  aériennes,  elle  est  liée  au  passage  du  gaz  dans  les  voies  
aériennes.  «  C’est  pour  ça  que  dans  les  QCM  je  parle  pas  de  résistance  des  voies  aériennes  mais  de  résistance  à  
l’écoulement  dans  les  voies  aériennes  ».    
 

 

                   

Finalement,  la  pression  appliquée  au  gaz,  c’est  à  dire  Pob  -­‐    Palv,    est  proportionnelle  au  débit.  
 

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C’est  à  dire  que  la  résistance  des  voies  aériennes  Rva  est  égale  à  (Pob  -­‐    Palv)  /  débit.    
 

Rva  =  (Pob  -­‐    Palv)  /  débit  
1) Résistance  des  voies  aériennes  

 
La  résistance  est  donc  U/I  (la  différence  de  potentiel  est  égal  au  produit  de  la  résistance  par  le  courant  :  U=RxI).  
C’est  une  simple  loi  d’Ohm,  l’expression  de  la  dynamique  du  courant  dans  un  circuit  résistif.    
 
On  a  donc  la  résistance  des  voies  aériennes  qui  répond  à  une  banale  loi  d’Ohm  puisque  la  compliance  du  gaz  est  
infinie,  et  une  résistance  du  tissu  pulmonaire  Palv  -­‐  Ppl.  qui  là  est  la  somme  d’une  composante  frictionnelle  et  
d’une  composante  élastique.    
 
Donc  finalement,  pour  mesurer  la  résistance  des  voies  aériennes  il  suffira  de  mesurer  le  débit  obtenu  pour  une  
différence  de  pression  donnée.  
 
La  résistance  pulmonaire  totale  est  la  somme  de  la  résistance  du  tissu  pulmonaire  +  la  résistance  des  voies  
aériennes  :  
 

R  p  tot  =  R  Tissu  pulmo  +  R  va  
 

 
a) Le  modèle  du  tube  rigide  indéformable  

 
Finalement,    on  a  vu  que  dans  notre  poumon,  ces  voies  aériennes  ont  une  propriété  incroyable,  le  gaz  a  une  
compliance  infinie  ce  qui  fait  que  la  description  de  la  mécanique  dans  les  voies  aériennes  est  très  simple,  c’est  
une  simple  loi  de  résistance.  
 

         
 
 

 
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Une  résistance  c’est  quoi  ?    On  met  une  différence  de  potentiel  au  travers  d’une  résistance,  il  en  résulte  un  
courant.  On  résume  ça  avec  un  débimètre,  qui  débite  dans  un  tuyau  d’une  certaine  résistance,  quand  on  met  
une  pression  à  l’entrée,  on  a  un  certain  débit  et  une  différence  de  pression  qu’on  peut  mesurer  par  la  différence  
de  pression  entre  l’entrée  et  la  sortie.  
 
La  différence  de  pression  est  proportionnelle  au  débit,  et  le  coefficient  de  proportionnalité  est  la  résistance.  C’est  
un  paramètre  constant,  cette  relation  pression-­‐débit  est  linéaire.  
 
Si  on  regarde  la  nature  de  cette  résistance  :  

 

-­‐ Régime  laminaire  

 

 

Dans   un   tube   de   longueur   infinie,   traversé   par   un   flux   laminaire,   la   différence   de   pression   est   proportionnelle   au  
débit,  et  cette  résistance  est  
 

.    
4

On  voit  que  la  résistance  dépend  essentiellement  des  propriétés  géométriques  du  tuyau  avec  r  et  l  mais  aussi  
du  gaz  avec  la  viscosité  ;  ce  n’est  donc  pas  une  propriété  spécifique  du  tuyau.  
 
Si   on   considère   la   relation   différence   de   pression   -­‐   débit   dans   un   régime   laminaire,   on   peut   tracer   la   droite   pour  
des  tuyaux  de  diamètre  ou  de  longueur  différents,  et  bien  entendu  chaque  tuyau  est  représenté  par  sa  relation  
différence  de  pression-­‐débit,  la  pente  étant  la  résistance.    
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

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-­‐ Régime  turbulent  
 

 
 
Dans  le  système  respiratoire  il  y  a  beaucoup  de  situations  dans  lesquelles  le  régime  n’est  pas  laminaire  :    
 
-­‐ dès  que  la  vitesse  augmente,  puisque  le  nombre  de  Reynold  va  augmenter  
-­‐ le  débit  instantané  est  trop  élevé  
-­‐ aux  coudes,  pour  des  raisons  physiques  complexes    
-­‐ aux  connexions    
-­‐ quand  le  diamètre  des  voies  aériennes  change  brutalement  
 
Quand  on  fait  une  relation  pression  -­‐  débit,  on  va  toujours  avoir  un  chiffre  qui  sera  le  rapport  entre  la  pression  et  
le  débit,  qu’on  appellera  résistance.    
 
Mais   dans   ce   régime   turbulent,   s’agit-­‐il   d’une   résistance  ?   Non   car   le   système   n’est   pas   linéaire,   la   notion   de  
résistance  n’a  aucun  sens,  celle-­‐ci  ne  peut  être  définie  que  pour  un  système  linéaire.  
 
Ça   complique   un   peu   les   choses.   Est-­‐ce   qu’on   peut   décrire   le   système   respiratoire   dans   la   totalité   de   son  
comportement  ?  
 
En  pratique,  le  système  est  bien  linéaire  à  +/-­‐  1L/s,  et  il  s’en  écarte  après.    
1L/s  c’est  à  peu  près  le  maximum  observé  chez  l’homme  en  situation  de  repos.  Donc  dans  la  ventilation  de  repos  
(entre  0,3  et  0,5  L  /  s),  la  résistance  caractérise  bien  le  fonctionnement  mécanique.  Ce  n’est  plus  vrai  au  delà.  
Comment   faire  ?   On   pourrait   (mais   en   pratique   on   ne   le   fait   jamais)   décrire   la   pression   résistive   comme   la  
somme   d’une   composante   linéaire   et   d’une   composante   qui   est   proportionnelle   au   carré   du   débit,   car   en  
écoulement  strictement  turbulent,  la  différence  de  pression  est  proportionnelle  au  carré  du  débit.    
La   façon   la   plus   intelligente   de   le   caractériser,   c’est   d’avoir   une   proportionnalité   à   une   puissance   du   débit,  
puissance   qui   varie   entre   1   pour   l’écoulement   strictement   laminaire,   et   2   pour   l’écoulement   strictement  
turbulent.    
Tout  cela  est  très  théorique  car  en  pratique,  en  exploration  fonctionnelle,  on  caractérise  toujours  les  propriétés  
dynamiques   avec   la   résistance.   Mais   on   doit   faire   attention,   pendant   la   mesure,   à   ne   pas   sortir   du   système  
laminaire.  

 

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Exemple  :   Voici   des   mesures   vraies,   réelles,   on   a   mis   la   différence   de   pression   et   le   débit.   On   voit   que   c’est  
linéaire  dans  la  zone  centrale,  après  ça  ne  l’est  plus.    
En  pratique,  (on  le  verra  dans  le  tp  d’exploration  fonctionnelle),  on  demande  au  patient  de  respirer  rapidement  
mais  à  très  bas  débit  pour  avoir  des  valeurs  de  débit  instantané  qui  ne  dépassent  pas  0,5  L/s.  
 
 

b)  Les  éléments  de  la  résistance  des  voies  aériennes  

 
 

-­‐ Eléments  anatomiques  

 
 

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D’où  vient  cette  résistance  des  voies  aériennes  ?  Elle  vient  du  tuyau,  qui  va  de  la  bouche  (ou  du  nez)  jusqu’aux  
alvéoles.    
Si  on  respire  par  le  nez,  le  nez  et  le  pharynx  représentent  la  moitié  de  la  résistance  des  voies  aériennes.  
Quand  on  commence  un  jogging,  au  début  on  a  la  bouche  fermée,  puis  ça  commence  à  tirer  un  peu  on  est  obligé  
d’ouvrir  la  bouche.    
En  effet,  quand  on  ouvre  la  bouche,    la  résistance  bouche  +  pharynx  ne  représente  qu’  1/4  de  la  résistance  totale,  
on  réduit  donc  un  peu  l’effort  nécessaire  pour  ventiler  la  même  quantité  de  gaz.  
 

 
 
Ici  on  a  une  représentation  de  la  surface  de  section  des  voies  aériennes  en  fonction  de  l’avancement.    On  voit  
que  l’oropharynx  et  la  glotte  sont  des  sections  où  le  diamètre  des  voies  aériennes  est  minimal  ;  elles  ont  donc  un  
rôle  important  dans  la  résistance  des  voies  aériennes.  
 

 

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Si  on  représente  maintenant  les  voies  aériennes  selon  la  surface  totale  de  section,  on  constate  qu’entre  la  1ère  et  
la  24ème  génération,  la  surface  totale  augmente.  Les  tuyaux  sont  de  plus  en  plus  petits,  mais  ils  sont  de  plus  en  
plus  nombreux.  En  pratique,  la  surface  totale  de  section  de  2  bronches  filles  est  un  peu  supérieure  à  celle  de  la  
bronche  mère.  Au  fil  des  divisions,  la  surface  totale  de  section  des  voies  aériennes  augmente.    
 
Conséquence  :  quand  on  considère  les  voies  aériennes  intra-­‐thoraciques,  l’essentiel  de  la  résistance  est  
concentrée  dans  les  voies  aériennes  de  gros  diamètre  (section  >  2mm),  car  le  diamètre  global  du  tuyau  reste  
beaucoup  plus  faible  que  le  diamètre  total  au  voisinage  des  alvéoles.  
La  surface  totale  de  section  de  la  trachée  est  de  l’ordre  de  2,5  cm  ;  alors  que  la  surface  totale  de  section  de  la  
dernière  génération  de  bronchioles  est  d’1m2.  
 
Quand  on  fait  passer  un  volume  dV  pendant  un  temps  donné  dans  les  voies  aériennes,  il  est  à  une  vitesse  élevée,  
mais  si  on  fait  passer  le  même  volume  dans  une  surface  totale  plus  grande,  la  vitesse  de  la  molécule  est  
beaucoup  plus  faible,  et  donc  sa  friction  est  beaucoup  plus  faible.  
 
Cette  résistance  des  voies  aériennes  est  donc  essentiellement  le  fait  des  grosses  voies  aériennes,  et  cela  pose  
un  problème  d’interprétation  en  termes  pathologiques  :  quand  on  mesure  la  résistance  des  voies  aériennes,  on  
se  demande  si  le  diamètre  des  voies  aériennes  n’est  pas  diminué  (asthme,  bronchite  chronique...)  Or  la  quasi  
totalité  de  ces  maladies  des  voies  aériennes  débute  par  les  petites  voies  aériennes,  donc  avant  que  la  résistance  
des  voies  aériennes  ne  diminue,  il  faut  avoir  une  évolution  importante  de  la  maladie,  puisqu’on  peut  boucher  
40%  des  voies  aériennes  sans  que  ça  change  grand  chose  à  la  résistance  totale  mesurée.  
C’est  pourquoi  les  résistances  des  voies  aériennes  sont  relativement  peu  utilisées  car  elles  ont  une  très  
mauvaise  sensibilité  dans  la  détection  des  obstructions  bronchiques.  
 

-­‐ Eléments  fonctionnels  

 
Quels  sont  les  éléments  fonctionnels  de  la  résistance  des  voies  aériennes  ?  
 

§ Volume  pulmonaire  
 

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En  quoi  est-­‐ce  que  le  volume  pulmonaire  joue  sur  la  résistance  des  voies  aériennes  ?    

 
Il  y  a  un  lien  évident  entre  le  volume  pulmonaire  et  le  diamètre  des  bronches,  car  les  bronches  sont  dans  une  
structure  élastique  de  collagène  qui  inclut  les  voies  aériennes,  les  alvéoles  et  les  vaisseaux.  Quand  on  tire,  à  
l’aide  de  la  diminution  de  pression  pleurale,  sur  la  structure  pulmonaire,  on  distend  les  alvéoles  mais  aussi  tout  
ce  qu’il  y  a  à  l’intérieur.  Quand  on  gonfle  nos  poumons,  les  alvéoles  augmentent  de  volume,  mais  le  diamètre  des  
bronches  et  des  vaisseaux  augmente  aussi.  Donc  quand  on  est  à  haut  volume  pulmonaire,  nos  alvéoles,  nos  
bronches  et  nos  vaisseaux  sont  beaucoup  plus  dilatés.  Ainsi,  si  on  mesure  la  résistance  des  voies  aériennes  avec  
les  poumons  complètement  gonflés  ou  les  poumons  vides  (à  la  CRF),  on  va  avoir  des  valeurs  complètement  
différentes.  

 
 

           
 
C’est  exactement  ce  que  traduit  cette  courbe.  On  a  ici  la  résistance  des  voies  aériennes  entre  le  volume  
résiduel  (à  très  bas  volume)  et  la  capacité  pulmonaire  totale,  où  les  bronches  vont  être  dilatées.  On  voit  que  la  
résistance  pulmonaire  diminue  d’un  facteur  3,  c’est  énorme  !    («  Imaginez  que  votre  taille  passe  brutalement  
d’1m80  à  70  cm  !!  »)  
 
Donc  quand  on  va  vouloir  mesurer  cette  résistance  des  voies  aériennes,  il  va  falloir  se  préoccuper  de  savoir  à  
quel  niveau  de  volume  on  mesure.    Problème  :  la  variation  de  résistance  n’est  pas  proportionnelle  au  volume,  ça  
suit  une  loi  exponentielle.  Donc  une  même  variation  de  résistance,  à  volume  pulmonaire  élevé  ou  à  volume  
pulmonaire  bas,  n’aura  pas  la  même  signification.  Pour  pallier  ce  handicap  d’interprétation  de  la  résistance  des  
voies  aériennes,  on  mesure  plutôt  la  conductance  des  voies  aériennes.  
 

Conductance  va  =  1  /  R  

 
La  conductance  des  voies  aériennes  est  l’inverse  de  la  résistance.  La  résistance  s’oppose  au  déplacement,  si  elle  
augmente,  ça  frotte  plus.  La  conductance  c’est  l’inverse,  plus  elle  est  élevée  mieux  ça  conduit,  moins  ça  frotte  et  
moins  il  y  a  de  résistance.  
 
Quand  on  regarde  la  variation  de  conductance  en  fonction  du  volume  pulmonaire,  c’est  linéaire.  Si  on  divise  la  
conductance  par  le  volume  pulmonaire  et  qu’on  calcule  la  conductance  spécifique,  on  a  un  indicateur  qui  est  à  
peu  près  indépendant  du  volume.    
 

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La  conductance  spécifique  des  voies  aériennes  nous  permet  de  donner  un  indicateur  sur  le  diamètre  des  voies  
aériennes,  qui  ne  sera  pas  dépendant  du  volume  auquel  il  est  mesuré.  
 
Ce  n’est  pas  tout  à  fait  vrai  «  pour  dire  les  choses  honnêtement  »  parce  que  pour  que  ce  soit  vrai,  il  faudrait  que  
cette  relation  conductance-­‐volume  passe  par  0,  ce  qui  n’est  pas  le  cas.  Néanmoins,  la  conductance  spécifique  
des  voies  aériennes  est  la  façon  la  plus  normalisée  d’exprimer  la  résistance  au  passage  des  gaz  dans  les  voies  
aériennes.    
 
C’est  le  mécanisme  le  plus  important  de  modification  physiologique  de  la  résistance  des  voies  aériennes.  
 
Quand  on  baisse  son  volume  pulmonaire  en-­‐dessous  d’un  certain  niveau,  les  voies  aériennes  de  la  base  
pulmonaire  se  ferment.  Le  volume  restant  dans  les  poumons  à  ce  moment-­‐là  est  le  volume  de  fermeture.  
Quand  on  arrive  en-­‐dessous  de  cette  zone-­‐là,  la  mécanique  des  bronches  ne  fonctionne  plus  exactement  de  la  
même  façon,  car  ces  voies  aériennes  qui  sont  dans  les  bases  pulmonaires  sont  fermées.    Ce  volume  de  fermeture  
complique  un  peu  l’interprétation  de  la  résistance  à  très  bas  volume  pulmonaire  «  mais  là  on  est  vraiment  dans  
le  détail  ».  
 

§ Le  temps  

 

C’est  le  temps  auquel  on  mesure  la  résistance  des  voies  aériennes.  On  peut  mesurer  la  résistance  des  
voies  aériennes  pendant  l’inspiration  ou  pendant  l’expiration,  car  la  mesure  est  simplement  la  mise  en  relation  
de  la  différence  de  pression  en  fonction  du  débit.    

R  =  P  /  Débit  
 

Pendant  l’inspiration,  pour  des  raisons  mécaniques,  le  diamètre  des  bronches,  à  volume  pulmonaire  identique,  
est  un  peu  supérieur  que  pendant  l’expiration.  Donc  la  résistance  des  voies  ariennes  mesurée  pendant  
l’inspiration  est  un  peu  plus  faible  que  celle  mesurée  à  l’expiration  pour  le  même  volume  pulmonaire.  
 

§ Bronchomotricité  
 

C’est  un  élément  fondamental  de  la  résistance  des  voies  aériennes  :  le  degré  de  contraction  des  muscles  
lisses  péri-­‐bronchiques.    
 
Les  asthmatiques  savent  très  bien  que  quand  ces  muscles  se  contractent,  ils  ne  peuvent  plus  respirer.  Si  on  
mesure  leur  résistance  à  ce  moment  là,  elle  est  au  10ème  des  valeurs  normales.  Donc  la  broncho-­‐motricité  est  un  
élément  majeur  de  la  résistance  des  voies  aériennes.  
On  dispose  tous  d’un  tonus  parasympathique  de  base,  qui  fait  qu’on  a  en  permanence  un  petit  tonus  musculaire  
qui  maintient  un  petit  degré  de  contraction  des  voies  aériennes.  D’ailleurs  quand  on  donne  de  la  ventoline,  on  a,  
même  chez  le  sujet  normal,  une  petite  réponse  bronchodilatatrice.  
La    résistance  des  voies  aériennes  baisse  un  peu  au  début  de  l’exercice,  on  secrète  de  l’adrénaline  qui  entraine  
une  petite  broncho-­‐dilatation.  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

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c) Résistance  tissulaire  et  thoraco  –abdominale  

 

                                                                               
 
 
Pour  l’instant  on  n’a  parlé  que  de  résistance  des  voies  aériennes.  Mais  en  réalité,  si  on  regarde  le  
mouvement  du  système  thoraco-­‐pulmonaire,  cette  résistance  concerne  aussi  le  tissu  pulmonaire  et  la  cage  
thoracique,  avec  à  chaque  fois  la  différence  de  pression  correspondante.  
Donc  si  on  regarde  la  résistance  totale  du  système  respiratoire,  la  résistance  thoracique  a  une  part  très  
importante.  La  résistance  des  voies  aériennes  représente  à  peine  la  moitié  de  la  résistance  totale  au  
déplacement,  mais  elle  est  importante  parce  que  c’est  la  seule  sur  laquelle  on  peut  agir  rapidement,  en  
particulier  avec  les  médicaments  broncho-­‐dilatateurs.  
 

Résistance  pulmonaire  =  Rva  +  Rtp.    

 
La  résistance  du  tissu  pulmonaire  (Rtp)  est  relativement  faible.  
 
 
 

C)  Méthodes  de  mesure  

 

 
Il  y  a  de  nombreuses  méthodes  de  mesure  de  la  résistance  des  voies  aériennes.  Certaines  sont  adaptées  à  
l’homme  éveillé,  d’autres  à  l’homme  inconscient,  certaines  mesurent  la  résistance  des  voies  aériennes,  d’autres  
la  résistance  pulmonaire  totale,  d’autres  mesurent  la  résistance  du  tissu  pulmonaire,  ou  encore  la  résistance  
totale  du  système  respiratoire.  
 

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Quel  générateur  de  pression  peut-­‐on  utiliser  pour  mesurer  la  résistance  pulmonaire  ?    
 
C’est  la  même  chose  que  pour  les  compliances  :  si  on  veut  mesurer  la  résistance  des  voies  aériennes  ou  
du  tissu  pulmonaire,  on  peut  se  servir  du  thorax,    puisque  c’est  indépendant.  En  revanche,  si  on  veut  mesurer  la  
résistance  thoracique  ou  la  résistance  du  système  respiratoire,  les  muscles  doivent  être  en  relaxation.  
 
Voici  les  3  catégories  de  techniques  qui  sont  utilisées  :  
 
-­‐ Les  techniques  qui  mesurent  la  résistance  des  voies  aériennes,  et  qui  s’intéressent  donc  à  la  différence  de  
pression  bouche-­‐alvéoles:  body  plethysmograph  et  techniques  d’interruption.  En  pratique,  ce  sont  
quasiment  les  2  seules  techniques  utilisées.  
 
-­‐ Les  techniques  fondées  sur  la  relation  pression  -­‐  débit  oesophagienne:  elles  permettent    de  mesurer  la  
compliance  et  la  résistance  totale  pulmonaire.  
 
-­‐
 

Les  techniques  d'oscillation  forcée  ou  de  relaxation  expiratoire,  interruption  en  fin  d'inspiration  qu'on  
applique  généralement  chez  le  nouveau-­‐né,  et  qui  mesurent  la  résistance  pulmonaire  totale.  
 
 

1) Techniques  mesurant  la  résistance  des  voies  aériennes    
 

 

 

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C'est  là  où  l'équation  mécanique  est  la  plus  simple:  on  mesure  le  débit  à  la  bouche  en  même  temps  qu'on  
mesure  la  différence  de  pression  bouche-­‐alvéole.  
Pour  comprendre  ce  qu’il  se  passe,  il  faut  réfléchir  dans  l’espace  temporel  de  la  respiration,  il  faut  penser  à  ce  
qu’il  se  passe  pendant  le  mouvement.  
 
 

 

 
 
 
 
 
 
 
 

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a) Pléthysmographie    
 

 
 
Comment  mesure  t'on  la  résistance  avec  ce  système  là?  C'est  presque  la  même  chose  que  la  technique  de  
mesure  du  Vgt:  on  met  un  interrupteur  devant  le  débit,  on  demande  au  sujet  d'exercer  une  surpression  ou  une  
dépression  sur  l'interrupteur  et  les  variations  de  pression  qu'on  mesure  dans  le  système  respiratoire  et  dans  la  
cabine  permettent  de  mesurer  la  compliance.    
 
 
Pour  mesurer  la  résistance  des  voies  aériennes,  on  fait  exactement  la  même  chose,  sauf  qu’on  laisse    
l’interrupteur  ouvert.  On  mesure  la  variation  de  pression  alvéolaire  qui  est  proportionnelle  à  la  variation  de  
pression  dans  la    boîte  (Δboîte)  et  au  Vgt.  
 
Le  sujet  respire  dans  une  cabine  étanche.  
Il  gonfle  ses  poumons,  donc  son  thorax  pousse  le  gaz  autour  de  la  cabine,  donc  la  pression  augmente,  mais  le  gaz  
il  le  pompe  dans  la  cabine  donc  le  gaz  qu'il  pousse  avec  son  thorax  rentre  dans  ses  poumons  !  Donc  si  on  
réfléchit  de  façon  statique,  le  bilan  est  nul  ;  techniquement  la  pression  dans  la  cabine  ne  change  pas  car  tout  le  
gaz  qui  est  poussé  re-­‐rentre.  La  seule  différence  c’est  qu’il  n’est  pas  à  la  même  température  :  le  gaz  qui  rentre  
est  réchauffé  et  se  dilate,    mais  globalement,  si  on  arrive  à  corriger  ces  problèmes  de  température,  dans  une  
cabine  où  on  respire  de  façon  étanche,  il  ne  se  passe  rien.  
 
Or  il  se  passe  quelque  chose.  Il  se  passe  ceci  :  j’inspire,  je  souffle,  j‘inspire,  je  souffle.  Si  j’ai  une  très  grosse  
résistance,  l’inspiration  et  l’expiration  seront  plus  longues,  car  l’air  a  plus  de  mal  à  passer.  A  la  fin  du  cycle  
respiratoire  le  bilan  est  nul,  l’augmentation  de  pression  qui  vient  du  thorax  rentre  dans  les  poumons,  mais  il  y  a  
une  variation.    
Que  traduit  cette  variation  de  pression  dans  la  cabine  ?    
Elle  traduit  le  fait  que  quand  j’inspire,  la  pression  augmente,  parce  que  le  gaz  que  je  comprime  n’arrive  pas  à  
rentrer  dans  les  poumons,  et  quand  il  rentre  dans  les  poumons,  la  pression  diminue.  
 

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Finalement,  cette  variation  de  pression  dans  la  cabine  ne  fait  que  traduire  la  compression  du  gaz  dans  la  cabine  
et  la  dépression  du  gaz  dans  l’alvéole  (ce  qui  revient  au  même).    
Pourquoi  le  gaz  reste  dans  la  cabine  et  ne  rentre  pas  instantanément  dans  les  alvéoles  ?  Parce  qu’il  y  a  une  
résistance  au  passage.  
C’est  l’amplitude  de  cette  compression-­‐décompression  qui  traduit  la  difficulté  du  gaz  à  rentrer  dans  les  alvéoles,  
et  donc  la  résistance  des  voies  aériennes.  
 

                                     
 
 
 

 
 
 

 

 
 
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La  pression  alvéolaire  se  mesure  à  l’aide  du  Vgt.  Elle  est  proportionnelle  à  la  variation  de  pression  dans  la  
boîte  rapportée  au  volume  gazeux  thoracique  du  patient  au  moment  où  on  fait  la  mesure.  
La  résistance  des  voies  aériennes  correspond  à  la  variation  de  la  pression  alvéolaire/variation  du  débit  :    
 
 
 
La  conductance  des  voies  aériennes  (Gva)  est  l’inverse  de  la  résistance.  Si  on  divise  cette  conductance  des  voies  
aériennes  par  le  Vgt,  ce  Vgt  disparaît  (voir  formule  ci  dessus).    
 
Finalement  on  a  un  paramètre  constant  qui  est  proportionnel  au  rapport  entre  la  variation  de  débit  mesurée  à  la  
bouche  pendant  la  manœuvre  et  la  variation  de  pression  dans  la  boîte.    
La  variation  pendant  les  manœuvres  de  compression  -­‐  décompression  détermine  une  droite,  et  cette  droite  est  
la  pente  de  la  courbe  débit  =  f(pression),  c’est  donc  la  conductance  spécifique  des  voies  aériennes.  
 
Quand  on  veut  mesurer  en  même  temps  le  Vgt  et  la  résistance  des  voies  aériennes,  on  demande  au  sujet  qui  est  
dans  la  cabine  et  qui  respire  naturellement,  d’accélérer  un  peu  sa  respiration.  Quand  il  accélère  sa  respiration,  
on  observe  la  relation  débit-­‐pression  obturateur  ouvert,  et  cette  relation  va  nous  donner  la  conductance  
spécifique  des  voies  aériennes.    
On  n’a  plus  ensuite  qu’à  fermer  l’interrupteur  et  observer  la  relation  pression  à  la  bouche  -­‐  pression  dans  la  
boîte,  et  la  droite  obtenue  va  nous  donner  le  Vgt.  
 
Donc  en  quelques  secondes,  on  mesure  la  conductance  spécifique  des  voies  aériennes  et  le  Vgt.  
Avec  ces  2  données  on  a  accès  à  la  conductance,  et  donc  à  la  résistance.  
 
Si  on  représente  le  débit  en  fonction  de  la  pression  dans  la  cabine,  voici  la  courbe  qu’on  obtient  :  
 
 

 

 
 

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La  tangente  de  la  courbe  débit  =  f(pression)  est  la  conductance  spécifique  des  voies  aériennes.  
 
Quand  on  veut  mesurer  la  résistance  des  voies  aériennes,  on  a  besoin  de  mesurer  le  Vgt.  Mais  si  on  mesure  tout  
simplement  la  relation  débit  =  f(pression),  on  a  la  conductance  spécifique  des  voies  aériennes.    
 
On  a  vu  précédemment  que  cette  conductance  spécifique  des  voies  aériennes  (conductance/Vgt)  est  un  
paramètre  qui  caractérise  le  diamètre  des  voies  aériennes  indépendamment  du  volume.  C’est  donc  en  pratique  
beaucoup  plus  intéressant  que  la  résistance.  
 

G  spé  va  =  G  va  /  Vgt  

 
C’est  important  parce  qu’avec  un  enfant,  on  a  généralement  pas  de  mal  à  lui  demander  de  mettre  l’embout  sur  
la  bouche  et  respirer  un  peu  plus  vite,    mais  dès  qu’on  bloque,  souvent  il  panique,  alors  qu’il  devrait  continuer  à  
comprimer-­‐décomprimer  pour  mesurer  le  Vgt.  Souvent  l’enfant  a  du  mal  à  faire  ça.  
 
«  Finalement  on  s’en  fout  un  peu  du  Vgt  pour  la  mesure  de  la  dynamique  bronchique  »,  à  partir  du  moment  où  
on  a  réussi  à  faire  osciller  l’enfant  quelques  cycles  respiratoires  pour  voir  sa  conductance,  on  a  tout  ce  qu’on  
voulait  savoir.  Si  on  craint  que  l’enfant  panique,  il  vaut  mieux  éviter  de  faire  l’occlusion  et  faire  plusieurs  mesures  
de  conductance,  et  seulement  à  la  fin,  quand  on  est  sûr  d‘avoir  mesuré  correctement,  essayer  de  mesurer  le  Vgt  
pour  mesurer  les  volumes  pulmonaires.  
 
Ça  c’est  la  théorie,  c’est  quand  tout  va  bien.  En  réalité,  ce  qu’on  mesure,  c’est  la  pression  résultant  de  la  
compression  et  de  la  décompression  du  gaz  au  travers  des  voies  aériennes  ouvertes.  On  mesure  des  pressions  
extrêmement  faibles.    
Quand  on  inspire  du  gaz  qui  passe  à  37°C,  quand  on  souffle  du  gaz  qui  passe  de  37°C  à  25°C  dans  la  cabine,  il  y  a  
des  variations  de  pression  liées  à  la  température  du  gaz  qui  sont  10  à  20  fois  supérieures  aux  variations  de  
pression  liées  à  la  résistance.    
Pour  arriver  à  avoir  cette  jolie  courbe  droite,  dans  laquelle  l’inspiration  et  l’expiration  sont  proches  l’une  de  
l’autre,  il  faut  corriger  toutes  les  variations  thermo-­‐hygrométriques  liées  au  changement  de  température  du  gaz  
entre  les  alvéoles  et  la  cabine.  Bien  sûr  quand  on  mesure  des  volumes  ça  n’a  pas  d’importance  puisque  les  gaz  
restent  isolés  l’un  de  l’autre,  mais  quand  on  mesure  la  résistance  des  voies  aériennes,  c’est  très  important.  
«  Ça  c’était  la  chose  la  plus  compliquée  à  comprendre  »  J    
 
 

b) Interruption  du  débit  

 
 

           
 

 
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On  a  vu  la  dernière  fois  qu’on  pouvait  aussi  mesurer  les  pressions  alvéolaires  par  des  techniques  d’interruption.  
On  a  un  capteur  de  pression,  qui  mesure  la  pression  à  la  bouche,  un  pneumotachographe,  et  devant,  un  
interrupteur  rotatif  (cylindre  avec  des  trous,  ça  tourne  devant  la  bouche,  quand  il  y  a  un  trou  l’air  passe  et  quand  
il  n’y  en  a  pas,  l’air  ne  passe  pas).  On  met  des  trous  et  des  ouvertures  qui  soient  tels  que  le  débit  soit  interrompu  
pendant  une  centaine  de  millisecondes.  Au  moment  où  le  débit  est  interrompu  il  n’y  a  pas  d’écoulement  gazeux,  
et  donc  théoriquement,  la  pression  que  l’on  mesure  c’est  la  pression  du  système,  donc  la  pression  alvéolaire.  
Cela  suppose  qu’il  n’y  ait  plus  aucun  débit  dans  le  poumon  ;  mais  il  peut  y  avoir  quelques  mouvements  de  gaz  
quand  même  à  l’intérieur  du  poumon.    
 
C’est  une  technique  très  séduisante  sur  le  plan  théorique  car  chaque  interruption  nous  permet  de  mesurer  une  
valeur  de  résistance  :  on  peut  ensuite  aligner  ces  valeurs  sur  une  droite  et  vérifier  que  c’est  bien  linéaire,  c’est  à  
dire  que  la  résistance  est  bien  constante  et  qu’à  chaque  fois  qu’on  fait  la  mesure,  la  différence  de  pression  
obtenue  est  bien  proportionnelle  au  débit  instantané  entre  avant  et  après  l’interruption.  
C’est  très  utilisé  chez  l’enfant,  non  pas  de  façon  multiple,  mais  de  façon  isolée.  L’enfant  respire  normalement,    et  
de  temps  en  temps,  au  cours  d’un  cycle  respiratoire,  on  interrompt  pendant  100  millisecondes.    
En  théorie,  la  pression  alvéolaire  que  l’on  mesure  doit  être  carrée  :  si  la  réponse  fréquentielle  du  système  
respiratoire  est  instantanée,  si  sa  dynamique  est  très  élevée,  quand  on  coupe,  on  doit  avoir  une  variation  brutale  
de  la  courbe.  
En  pratique,  c’est  assez  loin  de  ça  :  

 

 

On  a  vu  les  2  techniques  de  mesure  de  la  résistance  des  voies  aériennes  par  interruption,  il  y  a  aussi  des  mesures  
par  des  techniques  de  pression-­‐débit.    
 
 
 

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2) Technique  mesurant  la  résistance  pulmonaire  

 
C’est  la  technique  de  pression  –  débit.  
 
 

 
On  a  les  voies  aériennes,  le  poumon,  le  diaphragme,  un  truc  pour  mesurer  le  débit,  et  un  petit  obstacle  pour  
symboliser  la  résistance  qu'on  va  mesurer.  

 

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On  tire  sur  le  diaphragme,  il  change  de  position.  Pendant  le  mouvement,  il  y  a  de  la  pression  supplémentaire  liée  
à  la  résistance.  A  chaque  instant,  la  pression  dont  on  a  besoin  par  rapport  à  la  pression  élastique,  c’est  la  
pression  frictionnelle.  Si  on  veut  mesurer  la  résistance,  ce  qu’on  veut  c’est  la  relation  entre  la  pression  
frictionnelle  (et  non  la  pression  totale)  et  le  débit.  Il  faut  donc  avoir  accès  à  cette  différence  de  pression.  La  
pression  qui  crée  le  débit  est  donc  la  pression  frictionnelle  (rouge).  La  pression  totale  (verte)  ne  crée  que  la  
variation  de  volume.  
 
Comment  faire  la  technique  pression  –  débit  :  
 

 
 

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Tout  d’abord  c’est  une  technique  qui  s’applique  à  la  mesure  de  la  résistance  pulmonaire  totale,  pas  seulement  
aux  voies  aériennes.  
Voici  les  signaux  classiques  :  débit,  volume,  pression  œsophagienne.  On  va  regarder  chacun  des  points.  On  met  
en  relation  le  volume  avec  la  pression  œsophagienne.  La  droite  du  schéma  en  haut  à  droite  représente  la  
pression  pleurale.    
Exemple  :  Point  2    
-­‐

débit  :  on  reporte  la  valeur  de  débit  sur  la  courbe  de  débit  

-­‐

on  reporte  la  valeur  de  la  pression  frictionnelle  (et  non  la  pression  totale)  sur  le  graphique  de  débit.    

En  fait,  chacun  des  points  permet  de  mesurer  la  relation  pression  frictionnelle  et  débit.  Evidemment  si  le  
système  est  linéaire,  tous  ces  points  s’alignent  sur  une  droite  qui  passe  par  0.  Cette  droite  représente  la  
résistance  pulmonaire  totale  car  on  mesure  la  pression  œsophagienne    rapportée  à  la  pression  barométrique.  
C’est  donc  la  résistance  pulmonaire  totale,  pas  seulement  la  résistance  des  voies  aériennes,  elle  inclut  le  tissu  
pulmonaire  (mais  pas  la  résistance  du  thorax).  
 
3) Techniques  mesurant  la  résistance  du  système  respiratoire  
 

 

 

a) Technique  de  relaxation      

                                                                     
 

 
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L’équation  du  mouvement  c’est  :  P  appliquée  =  P  frictionnelle  +  P  élastique    
La  pression  appliquée  peut  être  une  force  extérieure.  Considérons  le  déplacement  du  système  en  dehors  de  sa  
zone  d’équilibre  :  par  exemple  je  gonfle  mon  poumon  avec  une  seringue  et  j’enlève  la  seringue,  le  système  
thoraco  pulmonaire  revient  à  sa  position  d’équilibre.  Pendant  le  temps  du  déplacement,  le  système  musculaire  
est  en  relaxation,  ce  mouvement  est  entièrement  déterminé  par  les  propriétés  élastiques  et  résistives  du  
système  pulmonaire.
Donc  il  n’y  a  aucune  force  appliquée  au  système,  il  revient  naturellement  à  l'état  d'équilibre.  Ca  veut  dire  que  la  
pression  appliquée  est  nulle  :  
 
 
 
Donc  finalement  si  on  développe  l’équation  du  mouvement,  on  arrive  à  :  
Le  rapport  débit  sur  volume  est  une  constante.  Cette  constante  est  l’inverse  du  produit  résistance  x  compliance.  
Ce  produit  résistance  x  compliance  est  la  constante  de  vidange  du  système  respiratoire  (Tsr),  c’est  une  
constante  de  temps.  
Constante  de  vidange  (Tsr)  =  résistance  (Rsr)  x  compliance  (Csr)  
Au  cours  de  l’expiration,  en  relaxation,  le  débit  va  aller  progressivement  en  diminuant  ainsi  que  le  volume.  A  
chaque  instant  de  ce  mouvement,  le  rapport  Débit  /  Volume  est  une  constante  qui  est  l’inverse  de  la  constante  
de  relaxation.  Quand  on  fait  le  rapport  Volume  /  Débit  c’est  la  constante  de  vidange.  
       

             

 

 

 

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Si  on  regarde  cette  courbe  là  ;  on  mesure  le  mouvement,  et  on  trace  la  courbe  Débit  -­‐  Volume,  on  constate  que  
le  débit  est  maximal  (au  début  de  l’expiration)  et  qu’il  va  diminuer  progressivement  (quand  on  laisse  les  
poumons  revenir  à  leur  position  d’équilibre).  Cette  courbe  débit  -­‐  volume  a  une  portion  qui  est  droite.  Cette  
portion  c’est  la  constante  de  vidange  (1er  schéma).  Donc  la  pente  de  cette  courbe  nous  donne  la  constante  de  
vidange.  Si  on  est  capable  de  mesurer  la  compliance,  on  a  accès  à  la  résistance  avec  :    

Rsr  =  Tsr  /  Csr  
Or  c’est  quoi  la  compliance  du  système  respiratoire  dans  ce  cas  là  ?    
On  a  une  variation  de  volume  et  la  valeur  de  pression  correspondante.  Ces  2  paramètres  permettent  de  calculer  
la  compliance  du  système  respiratoire  :  

                                                                                                             

 

Tout  ça  suppose  que  le  sujet  soit  en  relaxation.  Cette  technique  de  relaxation  peut  être  utilisée  :  

 

-­‐

en  réanimation,  on  pousse  du  gaz  dans  les  poumons  du  sujet  (qui  est  paralysé),  on  vire  la  seringue  et  on  
regarde  le  débit  et  la  pression.  On  a  le  volume  de  gaz  qu’on  a  poussé  et  la  pression  qu’on  a  déterminée,  
qui  nous  donne  la  Csr.  En  pratique,  il  suffit  de  paralyser  son  patient  ventilé  avec  du  curare.  

-­‐

chez  le  nouveau-­‐né  :  très  utilisé.  Jusqu‘à  l’âge  de  1  an,  quand  on  interrompt  l’expiration,  pendant  1  
seconde,  le  bébé  ne  va  rien  faire,  il  se  met  en  relaxation  complète.  Si  on  ouvre  à  ce  moment,  il  va  se  
vidanger.  Mais  chez  l’adulte  cela  ne  marche  pas.  Ca  marche  très  bien  chez  le  nouveau-­‐né  car  il  a  un  
réflexe  des  voies  aériques  très  développé,  qui  fait  que  quand  il  a  le  volume  des  poumons  augmenté,  il  
arrête  de  respirer.    
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ð On  mesure  à  chaque  fois  la  vidange  du  système  thoraco  pulmonaire.    
On  peut  le  séparer  également,  si  au  lieu  de  mesurer  la  pression  à  la  bouche,  on  la  mesure  dans  un  ballonnet  
œsophagien,  mais  ça  n’a  pas  vraiment  d’intérêt.      
 

b) La  technique  des  oscillations  forcées    
 

 
La  technique  de  l’oscillation  forcée  est  plus  compliquée  car  elle  se  fait  pendant  la  respiration.  Toutes  les  
techniques  vues  précédemment,  qui  s’appliquent  au  système  thoraco  pulmonaire,  sont  des  techniques  à  
relaxation  musculaire.  
La  technique  à  oscillation  forcée  consiste  à  sur-­‐imposer  au  mouvement  respiratoire  une  oscillation  de  pression  
à  une  fréquence  nettement  plus  élevée.  Ce  qui  fait  que  quand  on  a  une  variation  lente  (respiration  normale),  si  
on  sur-­‐impose  une  variation  très  rapide,  c’est  très  facile  de  filtrer  la  composante  lente.    
Si  on  traite  le  signal  dans  les  fréquences  élevées,  les  variations  lentes    ne  vont  pas  entrainer  de  perturbation  du  
signal.    
Si  on  impose  une  oscillation  mécanique  sur  le  système  respiratoire  à  la  bouche,  (variation  de  pression  sur  un  
haut  parleur),  cette  variation  de  pression  va  générer  des  débits  dans  le  système,  qui  vont  se  sur-­‐imposer  à  la  
respiration  normale.  En  analysant  la  relation  entre  la  variation  de  pression  que  l’on  met  et  le  débit  que  le  
système  génère,  on  a  accès  aux  propriétés  mécaniques  du  système  qui  débite,  donc  du  système  thoraco  
pulmonaire.    

 

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Ce  système,  parce  qu’il  permet  de  décomposer  la  partie  résistive  de  la  partie  réactive  (c’est  à  dire  la  somme  des  
compliances  et  inertances)  permet  d’accéder  à  la  résistance  des  voies  aériennes.  On  fait  ces  mesures  à  
différentes  fréquences,  si  le  système  est  linéaire  on  va  avoir  la  même  valeur  pour  toutes  les  fréquences.    
 

II)  Travail  ventilatoire  
«  Je  ne  vais  pas  insister  beaucoup  sur  cette  partie,  très  honnêtement  »  dixit  Pr  Normand.  Le  travail  ventilatoire  a  
des  conséquences  cliniques,  mais  pas  beaucoup  sur  l’exploration  fonctionnelle.    
On  génère  des  pressions  qui  ont  pour  résultat  un  mouvement,  on  tire  sur  le  ressort  et  il  en  résulte  un  
déplacement.  Le  travail  (par  le  déplacement  t)  c’est  aussi,  dans  un  système  unidimensionnel,  le  produit  force  x  
longueur.  Dans  un  système  volumique  le  travail  effectué  est  le  produit  de  pression  par  le  volume.    

 
C’est  quoi  le  travail  ?    
Ce  n’est  pas  le  travail  que  font  les  muscles  sur  le  système  respiratoire,  mais  c’est  le  travail  nécessaire  pour  
générer  le  mouvement,  donc  pour  générer  une  pression  et  un  volume.  Le  travail  consiste  à  pousser  du  gaz  donc  
c’est  le  produit  de  la  pression  qu’on  met  par  le  volume  qu’on  obtient.  

Donc  dans  le  système  thoraco  
pulmonaire,  on  génère  une  pression  
trans  thoraco  pulmonaire  qui  a  pour  
résultat  une  variation  de  volume.  

 
 

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Le  travail  (PxV)  a  en  fait  2  composantes,  car  la  pression  générée  est  résistive  et  élastique.  Il  y  a  un  travail  
nécessaire  pour  les  forces  résistives  et  un  travail  pour  les  forces  élastiques.  Le  travail  représente  le  produit  
volume  x  pression,  c’est  une  surface.  Si  on  regarde  au  cours  d’une  ventilation  calme  le  travail  total  qu’on  produit,  
c’est  la  surface  OIABO  (graphique  1).  On  a  donc  :  
-­‐
-­‐

Un  travail  strictement  élastique  =  OABO    
Un  travail  dynamique  qui  est  inspiratoire  (=  OIAO)  et  expiratoire  (=  OAEO)  
 


Graphique  1  :  

Si  on  est  à  une  fréquence  ventilatoire  faible,  pour  une  même  ventilation  donnée,  il  y  a  un  travail  élastique  qui  
correspond  à  la  variation  de  volume.  Comme  on  est  à  débit  très  faible,  le  travail  dynamique  est  très  faible,  
puisque  la  force  frictionnelle  est  faible.    


Graphique  2  :  

En  revanche  si  on  diminue  le  volume  de  moitié  et  qu’on  augmente  la  fréquence  par  2,  on  a  la  même  ventilation  
que  le  cas  précédent,  mais  cette  fois-­‐ci  il  y  a  un  travail  statique  plus  faible,  (même  si  je  le  multiplie  2  fois  puisque  
je  double  la  fréquence),  sa  puissance  est  donc  doublée.  Mais  en  revanche  la  surface  qui  s’écarte  de  la  droite  OA  
est  plus  élevée,  donc  on  va  avoir  un  travail  dynamique  plus  élevé.  

 

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Entre  ces  3  courbes  :  
-­‐

 Il  y  a  une  augmentation  du  travail  statique  sur  la  courbe  2.  Pour  atteindre  un  même  volume  que  sur  la  
courbe  1,  on  a  une  surface  totale  plus  grande.  

-­‐

Alors  qu’on  a  une  augmentation  du  travail  dynamique  sur  la  courbe  3,  car  pour  obtenir  un  même  
mouvement  que  sur  la  courbe  1,  il  y  a  une  surface  du  travail  dynamique  plus  élevée  car  cela  se  fait  à  un  
débit  plus  élevé.    

A  chaque  instant  le  travail  est  dépendant  des  propriétés  élastiques  et  résistives.    
Plus  la  compliance  est  basse,  plus  le  travail  élastique  est  élevé,  plus  la  résistance  et  le  travail  dynamique  va  être  
élevé.  Le  travail  (=  P  x  V),  le  volume  est  toujours  le  même  mais  la  pression  est  divisée  en  2  :  la  pression  élastique  
et  la  pression  frictionnelle.  

 
Finalement,  si  on  regarde  le  travail  élastique  et  le  travail  dynamique  qui  est  fourni  (en  analysant  la  puissance  
pour  une  ventilation  donnée,  puisque  ca  se  passe  par  unité  de  temps)  :  
 

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-­‐

le  travail  statique  (S)  décroit  avec  la  fréquence,  car  on  a  des  volumes  de  plus  en  plus  bas,  alors  que    

-­‐

le  travail  dynamique  (D)  augmente  en  fonction  de  la  fréquence  

Pour  obtenir  le  même  débit  ventilatoire,  si  on  a  des  volumes  un  peu  plus  bas  on  a  forcément  des  débits  
instantanés  plus  élevés,  donc  un  travail  dynamique  plus  élevé.    
Le  travail  total  est  bien  la  somme  des  2  :  Wtotal  =  Wstatique  +  W  dynamique    
Ce  travail  total  a  une  valeur  minimale  qui  dépend  des  propriétés  élastiques  et  résistives  du  sujet.  La  puissance  
ventilatoire  va  être  minimale  pour  ce  sujet  à  une  fréquence  respiratoire  donnée,  qui  dépend  du  poids  relatif  du  
W  élastique  et  du  W  dynamique.  Ce  poids  relatif  dépend  bien  entendu  de  la  compliance  et  de  la  résistance  du  
système.  
Comme  il  s’agit  de  fournir  une  ventilation  alvéolaire,  tous  les  individus  cherchent  à  économiser  leurs  efforts  et  se  
mettent  à  une  fréquence  respiratoire  spontanée  en  lien  avec  les  propriétés  élastiques  et  résistives  de  leur  
système  thoraco-­‐pulmonaire.    
 

Conséquences  :  

 
-­‐

Sujet  normal  :  son  travail  total  est  minimal.  La  puissance  est  minimale  pour  une  fréquence  de  15  cycles  
par  minute.  
 
-­‐ Si  le  sujet  a  une  maladie  pulmonaire  avec  une  baisse  de  compliance  ;  une  raideur  supplémentaire  du  
poumon,  il  dépense  plus  d’énergie  à  augmenter  le  volume.  Donc  il  minimise  la  variation  de  volume  
puisque  son  travail  élastique  est  important  du  fait  de  sa  compliance  basse.  
Le  sujet  qui  a  une  fibrose  pulmonaire  a  un  tissu  pulmonaire  rigide,  donc  il  dépense  beaucoup  de  puissance  
(énergie  pour  augmenter  le  volume).  Le  choix  stratégique  de  son  système  respiratoire  va  être  de  réduire  le  
volume  et  d’augmenter  son  débit.  En  réduisant  son  volume  il  augmente  forcement  sa  fréquence.  Ce  sujet  avec  
une  fibrose  pulmonaire  respire  donc  à  des  fréquences  plus  élevées  (18  cycles/min  ici)  et  un  volume  plus  bas.    

 

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-­‐

A  l’inverse,  le  sujet  qui  a  des  bronches  bouchées  :  en  pratique  il  dépense  son  énergie  surtout  pour  vaincre  
cette  résistance  des  voies  aériennes,  donc  il  a  un  travail  résistif  plus  élevé.  Son  intérêt  est  de  réduire  les  
débits,  puisqu’il  y  a  une  grande  quantité  d’énergie  perdue  dans  la  friction.  Il  respire  donc  avec  une  
fréquence  basse  et  un  volume  courant  plutôt  élevé  (car  il  n’a  pas  besoin  de  beaucoup  d’énergie  pour  
augmenter  le  volume),  ça  lui  permet  donc  d’avoir  un  débit  bas  ainsi  qu’une  fréquence  basse  (ici  de  10).    

En  pratique  :  
Si  un  patient  arrive  aux  urgences  avec  une  ventilation  à  fréquence  élevée,  ça  a  peu  de  chance  d’être  une  crise  
d’asthme,  mais  ça  peut  être  une  fibrose  pulmonaire  en  décompensation.  En  revanche  s’il  a  une  ventilation  à  
fréquence  basse  et  débit  important,  ce  n’est  pas  une  fibrose  pulmonaire  car  pour  augmenter  son  volume  comme  
ça,  il  faut  avoir  un  tissu  pulmonaire  compétant.    
La  mécanique  ventilatoire  et  l’épargne  du  travail  (cad  l’obtention  d’une  puissance  minimale  pour  une  
ventilation  donnée)  ont  des  conséquences  évidentes  en  termes  de  clinique  grâce  aux  notions  de  travail  élastique  
et  travail  résistif.  
«  Soyons  francs,  on  vient  de  passer  5h  à  faire  de  la  mécanique  ventilatoire,  à  part  ceux  qui  vont  faire  de  la  
réanimation  tous  les  jours,    ça  n’a  pas  une  grande  application  en  pratique.  En  revanche  ce  qui  suit  va  l’être  
énormément  »  
 

III) Expiration  forcée  
Ce  qui  suit  est  la  base  du  raisonnement  respiratoire,  très  appliqué  en  pratique.  Mais  l’expiration  forcée  n’est  pas  
de  la  physiologie,  ca  permet  de  comprendre  ce  qu’il  se  passe  mais  pas  d’explorer.    

 
C’est  quoi  l’expiration  forcée  ?    
 

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On  a  mesuré  les  résistances  pour  arriver  au  fait  que  la  résistance  des  voies  aériennes  commence  à  bouger  quand  
on  a  pété  la  moitié  de  ses  bronches.  Ce  n’est  pas  sensible,  donc  on  cherche  des  méthodes  simples  pour  essayer  
de  savoir  le  diamètre  des  bronches.  
Principe  simple  :  
Pour  savoir  si  les  bronches  sont  bouchées,  on  les  apparente  à  un  tuyau.  On  peut  souffler  dans  ce  tuyau,  on  gonfle  
ses  poumons,  si  on  a  vidé  ses  poumons  au  bout  de  2  secondes  on  a  un  tuyau  d’un  certain  diamètre,  si  on  vide  ses  
poumons  au  bout  de  6  secondes,  ce  dernier  tuyau  a  un  diamètre  plus  petit  que  le  1er.  Dans  l’expiration  forcée,  
c’est  la  même  chose,  c’est  de  se  dire  :  quand  on  souffle  de  toutes  ses  forces,  plus  le  tuyau  est  bouché  plus  il  
faut  de  temps  pour  vider  ses  poumons.  
Qu’est  ce  qu’on  va  mesurer  ?  
Quand  je  gonfle  mes  poumons  et  que  je  souffle,  je  vais  pouvoir  mesurer  un  indicateur  qui  donne  le  diamètre.  
Pour  faire  ça,  il  faut  que  la  pression  que  je  mets  dans  le  tuyau  soit  toujours  la  même.    
ð Il  faut  trouver  une  force  qui  soit  toujours  la  même.  Celle  qui  est  la  plus  reproductible  c’est  la  force  
maximale.  
Donc,  pour  mesurer  les  bronches  (diamètre)  il  faut  souffler  dans  le  tuyau,  et  pour  que  ce  soit  reproductible  on  
prend  la  force  maximale.  Je  gonfle  mes  poumons  et  je  souffle  le  plus  fort  possible.  Une  fois  que  c’est  maximal,  on  
mesure  le  temps  qu’il  faut  pour  vidanger  les  poumons.  Pour  que  ce  soit  reproductible,  il  faut  que  le  volume  
poussé  dans  le  tuyau  soit  toujours  le  même,  il  faut  gonfler  à  fond  ses  poumons  puis    souffler  a  fond.    
Comment  évolue  le  volume  ?  

 
Je  peux  mesurer  le  temps  total  qu’il  faut  pour  vidanger  mes  poumons,  mais  il  y  a  une  grande  marge  de  variation,  
c’est  très  imprécis  de  prendre  ce  paramètre  de  temps  total  de  vidange  comme  indicateur  pour  mesurer  le  
diamètre  des  bronches.  

A) Le  VEMS  
Idée  géniale  de  Tiffeneau  :  
 

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Il  faut  compter  au  bout  d’1  seconde  combien  on  a  vidangé.  Chez  l’adulte  normal,  les  individus  mettent  plus  d’1  
seconde  à  expirer.  Si  je  mesure  le  volume  total  expiré  en  1  seconde,  ça  me  donne  un  indicateur  assez  sensible.  
On  l’appelle  le  volume  expiratoire  maximal  seconde  :  VEMS.  C’est  le  volume  maximal  qu’on  peut  expirer  en  1  
seconde  après  une  inspiration  maximale  avec  un  effort  maximal.  On  compte  le  volume  qui  est  expiré  au  bout  d’1  
seconde.  
On  fait  une  rétro-­‐extrapolation  pour  obtenir  le  point  de  départ.  Le  VEMS  est  de  très  loin  la  mesure  respiratoire  
la  fiable  dans  le  monde,  c’est  l’indicateur  de  la  fonction  respiratoire  le  plus  utilisé.    
On  décide  quasiment    d’enlever  un  poumon  ou  non  lors  d’un  cancer  en  fonction  du  VEMS.  C’est  l’indicateur  de  
référence  pour  savoir  après  l’exérèse  s’il  reste  assez  de  poumon  au  patient  pour  qu’il  respire.  Le  VEMS  se  mesure  
facilement  avec  un  spiromètre  de  base.  
Attention,  ce  VEMS  n’a  rien  d’une  mesure  physiologique  d’une  résistance.  L’énorme  avantage  du  VEMS  est  qu’il  
est  extrêmement  reproductible,  son  coefficient  de  variation  est  de  2  à  3  %.  Il  a  quand  même  des  inconvénients  
qu’on  verra  plus  tard.    

Un  raffinement    a  été  proposé  plus  
tardivement,  mais  qui  a  été  très  peu  
utilisé,  il  consistait  à  calculer  non  pas  le  
volume  expiré  en  1  seconde,  mais  le  
volume  expiré  entre  25  et  75  %  de  la  
capacité  vitale.  Ce  serait  plus  sensible,  
mais  avec  un  coefficient  de  variation  plus  
élevé.    
 
 
 
 
 

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B) Courbe  débit  –  volume  
 

                     

 

Les  choses  ont  changé  au  début  des  années  70  avec  l’arrivée  des  capteurs  de  débit  instantanés.  L’arrivée  de  ces  
nouveaux  capteurs  a  introduit  de  nouvelles  représentations.    
Quand  on  a  une  courbe  devant  nous  il  y  a  3  choses  importantes  :  
-­‐ l’axe  des  abscisses    
-­‐ l’axe  des  ordonnées  
-­‐ le  titre    
Si  dans  un  rapport  on  omet  1  des  3,  c’est  0  !  
Un  graphique  volume  -­‐  temps  est  quelque  chose  qui  nous  parle,  la  dimension  temporelle  on  l’a  toujours  dans  les  
yeux.  On  est  habitué  à  représenter  graphiquement  une  fonction  temporelle.  Dès  lors  qu’on  met  la  
représentation  trigonométrique  :  pression  en  fonction  du  débit  ca  devient  très  compliqué  à  comprendre.  
ð  On  translate  cette  représentation  simple  (volume  en  fonction  du  temps)  en  une  représentation  bien  plus  
complexe  dans  laquelle  on  met  le  débit  en  fonction  du  volume.    
On  voit  un  truc  qui  tourne  différemment  en  fonction  des  manœuvres.    
Quand  on  voit  ces  schémas  où  le  temps  a  disparu,  il  faut  se  poser  la  question,  car  forcément  le  temps  existe  dans  
ce  schéma.  On  recueille  toujours  les  mesures  en  fonction  du  temps.  A  chaque  fois  qu’on  voit  une  courbe  il  faut  se  
demander  où  est  le  temps.  Il  y  a  plein  d’anomalies  qui  deviennent  évidentes.  
ð La  représentation  débit  en  fonction  du  volume  est  directement  tracée  à  partir  de  ça.    
 
 

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On  prend  les  points  extrêmes  :  on  est  à  la  capacité  pulmonaire  totale  CPT  (Volume).  On  représente  la  capacité  
pulmonaire  totale  sur  l’échelle  des  volumes.  Tant  que  mes  poumons  sont  gonflés  ça  veut  dire  que  le  volume  est  
stable  =>  dV/dT  =  0.  Le  débit  est  donc  nul.  Tant  que  je  n’ai  pas  commencé  à  expirer,  le  point  de  débit  est  bien  à  
zéro.    
Je  souffle,  j’arrive  à  mon  volume  résiduel  (VR)  qui  est  sur  l’échelle  des  abscisses.  Dans  la  mesure  ou  cette  courbe  
la  est  plate,  le  volume  de  varie  pas  donc  dV/dT  =  0.  Donc  mon  point  de  volume  résiduel  est  bien  également  à  0  
en  termes  de  débit,  comme  pour  le  point  de  CPT.  Sauf  qu’entre  ces  deux  valeurs  nulles,  il  y  a  un  rapport  dV/dT  
qui  passe  de  0  à  une  valeur  maximale  et  ensuite  ne  va  pas  cesser  de  diminuer.    
Apres  le  point  de  débit  maximal,  le  débit  diminue  en  fonction  du  volume.  
Donc  finalement  je  n’ai  représenté  sous  la  forme  débit  -­‐  volume,  que  la  partie  expiration  forcée.  Mais  j’aurais  pu  
représenter  la  totalité  de  ce  qu’il  y  a  sur  le  tracé,  ça  donne  les  boucles  débit  -­‐  volume.          
 

C) Boucle  débit  -­‐  volume  

       

 

La  respiration  normale  se  fait  entre  le  VR  et  la  CPT.  Quand  j’inspire  j’ai  un  débit  négatif.      
Voilà  le  cycle  respiratoire  complet  représenté  sous  la  forme  d’une  boucle  débit-­‐volume.    
Sur  une  courbe  débit-­‐volume    on  a  une  représentation  beaucoup  plus  puissante  des  variations  mécaniques,  car  
on  a  à  la  fois  une  information  sur  le  volume  qui  transite,  et    sur  le  débit  auquel  il  transite,  alors  que  cette  boucle  
débit  –  volume  ne  donne  pas  une  information  évidente.  
Sur  cette  boucle  débit  volume,  on  verra  des  choses  extrêmement  importantes  :  
-­‐

 

 elles  ont  des  formes  différentes  (pour  un  homme  de  20  ans  ce  n’est  pas  la  même  chose  que  pour  un  
homme  de  45  ans).  Ces  courbes  vont  renseigner  beaucoup  plus  sur  la  mécanique  des  voies  aériennes.    
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-­‐

elles  ont  une  part  qui  ne  dépend  pas  de  l’effort.  Car  évidemment  le  gros  handicap  de  l’expiration  forcée  
comme  élément  d’évaluation  des  bronches,  c’est  le  caractère  maximal.    

Comment  peut-­‐on  vérifier  que  le  sujet  a  une  expiration  de  caractère  maximal  ?    
Est-­‐ce  que  les  indicateurs  sont  utilisables  lorsque  le  patient  a  une  faiblesse  musculaire  ?  C’est  cela  qui  rend  
plus  difficile  la  mesure  de  la  valeur  maximale.  

FIN  
Espace  blagues  !  

Deux  prêtres  vont  se  doucher.  Comme  il  n’y  a  pas  de  savon,  l’un  d’eux  va  en  chercher  dans  sa  
chambre  sans  prendre  la  peine  de  s’habiller.  Il  prend  2  morceaux  de  savon,  et  retourne  vers  la  
douche.  Il  est  à  mi-­‐chemin  lorsque  trois  nonnes  arrivent  dans  sa  direction.  Il  n’a  aucun  endroit  où  se  
cacher.  Il  se  plaque  alors  contre  le  mur  comme  une  statue.  Les  nonnes  s’arrêtèrent,  stupéfaites  de  
voir  une  statue  si  réaliste.  La  première  nonne  tend  la  main  et  touche  son  pénis.  Surpris,  il  laisse  
tomber  un  morceau  de  savon.  -­‐  Oh!  Regardez,  c’est  un  distributeur  de  savon.  La  seconde  nonne  veut  
aussi  essayer  et  tire  également  sur  le  pénis.  Il  laisse  tomber  son  deuxième  morceau  de  savon.  La  
dernière  nonne  n’est  pas  la  moins  curieuse  et  tire  trois  fois  sur  le  pénis  sans  résultat.  Elle  continue  
son  effort  et  soudain  s’écrie:  -­‐  Sainte  Mère  de  Dieu,  il  donne  également  le  gel  douche  !  

 

Un mendiant arrête un passant :
- Pardon, m'sieur, vous n'auriez pas perdu votre portefeuille par hasard ?
- Mais non, heureusement !
- Ben alors, vous allez pouvoir me donner une petite pièce.
 
Un motard pressé de rentrer chez lui pour retrouver sa copine, roule en excès de
 

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vitesse.
Il se fait alors arrêter par un flic. Pour se justifier, il dit au flic qu'il va demander sa copine
en mariage et c'est pour cela qu'il roulait si vite (...en plus de quelques autres petits
mensonges...).
Le flic, prit de pitié, lui dit :
- On va faire un truc, je vais vous poser une devinette et si vous arrivez à répondre, je
vous laisse partir.
- Ok, dit le motard.
- Qu'est ce qui a un volant et quatre roues ?
- Une voiture, répond le motard !
- Ah oui, mais il faut préciser, Citroen, Peugeot, BMW ?
- Posez moi une autre question, demande alors le motard.
- Qu'est ce qui a un guidon et deux roues ?
- Une moto !
- Ah oui, mais il faut préciser, Honda, Yamaha, Ducati ?  

 

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