Il est vital de s’assurer que la ventilation et la perfusion des poumons sont adéquatement appariées pour garantir l’apport continu d’oxygène et l’élimination du dioxyde de carbone de l’organisme.

Dans cet article, nous discuterons de l’adéquation ventilation-perfusion, de la manière dont une mauvaise adéquation peut se produire et de la façon dont cela peut être corrigé.

Rapport ventilation-perfusion

Le débit de ventilation (V) fait référence au volume de gaz inhalé et exhalé par les poumons dans une période de temps donnée, généralement une minute. Il peut être calculé en multipliant le volume courant (volume d’air inhalé et exhalé en une seule respiration) par la fréquence respiratoire. Chez un homme moyen, le taux de ventilation est d’environ 6L/min.

La perfusion (Q) des poumons fait référence au volume total de sang atteignant les capillaires pulmonaires dans une période de temps donnée.

Le rapport idéal V/Q serait de 1 pour une fonction pulmonaire efficace au maximum. Cependant, ce rapport varie en fonction de la partie du poumon concernée. Par exemple, lorsqu’on se tient droit, ce rapport est d’environ 3,3 dans l’apex du poumon, et de seulement 0,63 dans la base. Cela revient à dire que la ventilation dépasse la perfusion vers l’apex, et que la perfusion dépasse la ventilation vers la base.

Les différents ratios pour les différentes zones sont dus à l’endroit où chaque zone se trouve par rapport au cœur, les zones du poumon situées sous le cœur ayant une perfusion accrue par rapport à la ventilation en raison de la gravité, ce qui réduit le rapport V/Q. Ainsi, la valeur globale dans le poumon humain moyen est plus proche de 0,8.

La gravité déclenche ces changements de ventilation et de perfusion par deux mécanismes différents :

• La pression pleurale est augmentée à la base des poumons, ce qui entraîne des alvéoles plus souples et une augmentation de la ventilation
• La pression hydrostatique est diminuée à l’apex du poumon, ce qui entraîne une diminution du débit et de la perfusion

Comme la perfusion augmente avec la gravité, ce sont les zones apicales et moyennes du poumon qui voient la plus grande augmentation relative de leur taux de perfusion avec une augmentation du débit cardiaque, comme pendant l’exercice.

Déséquilibre ventilation-perfusion

S’il existe un déséquilibre entre la ventilation alvéolaire et le débit sanguin alvéolaire, cela se verra dans le rapport V/Q. Si le rapport V/Q diminue en raison d’une ventilation inadéquate, l’échange gazeux à l’intérieur des alvéoles concernées sera altéré. En conséquence, la pression partielle capillaire de l’oxygène (pO2) chute et la pression partielle du dioxyde de carbone (pCO2) augmente.

Pour gérer cela, la vasoconstriction hypoxique fait dévier le sang vers des parties mieux ventilées du poumon. Cependant, dans la plupart des états physiologiques, l’hémoglobine dans ces capillaires alvéolaires bien ventilés sera déjà saturée. Cela signifie que les globules rouges seront incapables de fixer de l’oxygène supplémentaire pour augmenter la pO2. Par conséquent, le niveau de pO2 du sang reste bas, ce qui agit comme un stimulus pour provoquer l’hyperventilation, ce qui entraîne des niveaux de CO2 normaux ou bas.

Un décalage entre la ventilation et la perfusion peut survenir en raison soit d’une ventilation réduite d’une partie du poumon, soit d’une perfusion réduite.

Pertinence clinique – Ventilation réduite des poumons

Une ventilation réduite peut se produire pour un certain nombre de raisons, mais pour le champ d’application de cet article, nous allons considérer les plus courantes. Principalement, la ventilation réduite affecte les niveaux d’oxygène, car le dioxyde de carbone est plus soluble et continue à diffuser malgré l’altération. Ainsi, l’effet initial d’une ventilation réduite est une insuffisance respiratoire de type 1 (T1RF), avec une pO2 réduite et une pCO2 normale/basse.

Toutes les causes de T1RF peuvent évoluer vers une insuffisance respiratoire de type 2 avec une pO2 basse et une pCO2 élevée si elles sont suffisamment sévères.

Dans le cas d’une pneumonie, les alvéoles sont remplies d’exsudat, ce qui altère l’apport d’air aux alvéoles et allonge la voie de diffusion des gaz respiratoires.

L’asthme et la bronchopneumopathie chronique obstructive (BPCO) peuvent également entraîner une réduction de la ventilation. Dans l’asthme, cela est dû à la contraction des muscles lisses, augmentant la résistance au flux d’air vers les alvéoles. Dans le cas de la BPCO, les lésions structurelles des voies respiratoires causées par des changements inflammatoires entraînent une altération des échanges gazeux, qui peut s’aggraver lors d’une exacerbation aiguë.

L’effet de la réduction de la ventilation est l’hypoxie. Cependant, comme le reste du poumon peut encore éliminer le CO2, l’hypercapnie ne se produit pas, à moins que la ventilation ne soit sévèrement limitée.

Pertinence clinique – Réduction de la perfusion des poumons

L’embolie pulmonaire peut entraîner une réduction de la perfusion des poumons. Des zones de la circulation pulmonaire sont obstruées, limitant le flux sanguin vers les alvéoles. Par conséquent, le sang doit être redirigé vers d’autres zones du poumon. Comme les autres zones reçoivent un apport sanguin accru, le rapport V/Q sera <1. Dans ce cas, l’hypoxie se produit toujours car une grande majorité du poumon fonctionne encore avec un V/Q de <1.

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