La double vascularisation du poumon Veines pulmonaires Oreillette

La double vascularisation du poumon Veines pulmonaires Oreillette gauche Oreillette droite alvéole Artère pulmonaire bronchioles respiratoires Artères bronchiques bronches Veines bronchiques Veine azygos

Le poumon possède une double vascularisation • la circulation pulmonaire qui – reçoit le sang veineux mêlé éjecté par le ventricule droit (totalité du débit cardiaque) – possède dans la paroi des alvéoles un lit capillaire extrêmement dense où le sang s’oxygène – se draine par les veines pulmonaires dans l’oreillette gauche • la circulation bronchique (1 % du débit cardiaque) qui – vascularise la paroi des voies aériennes + une petite région périhilaire du poumon + la plèvre viscérale chez l ’homme – se draine • pour la paroi des grosses bronches vers l ’oreillette droite, • les bronches distales + plèvre viscérale vers les veines pulmonaires (shunt droite - gauche physiologique) –

Rôle de la circulation pulmonaire • Participer aux échanges gazeux • Filtrer le sang (caillots, polynucléaires) • Métaboliser les substances vasoactives – activation angiotensine 1 angiotensine 2 – inactivation bradykinine 5 -HT noradrénaline prostaglandines

Les artères pulmonaires pénètrent contiguës aux bronches au centre des lobules Les veines pulmonaires circulent à distance des voies aériennes à la périphérie des lobules

La pression dans les vaisseaux pulmonaires est faible

Pressions dans les cavités cardiaques droites et l’artère pulmonaire

La pression dans l’artère pulmonaire (au repos, en position couchée) • systolique (20 à 25 mm. Hg) • diastolique (8 à 12 mm. Hg) égale à la pression télédiastolique dans l ’oreillette gauche débit nul dans la circulation pulmonaire en fin de diastole • moyenne environ 15 mm. Hg (Diagnostic d’hypertension artérielle pulmonaire si moyenne au repos > 25 mm. Hg)

Mesure de la pression dans les veines pulmonaires par interruption du débit dans un territoire vasculaire pulmonaire Pression pulmonaire bloquée dite « Pression capillaire pulmonaire »

La circulation pulmonaire • la pression dans les vaisseaux est faible • la totalité du débit cardiaque la perfuse • la résistance à l’écoulement est faible . . P/Q’ – le muscle lisse vasculaire est peu abondant et son tonus est nul en normoxie – l’hypoxie est responsable d’une vasoconstriction

Les artères pulmonaires proximales (diamètre supérieur à 1 mm) sont des artères élastiques

Les 3 types d’artères pulmonaires distales - musculaires (diamètre de 1 mm à 100 µm) contiguës aux bronches terminales - partiellement muscularisées - non muscularisées (existence de péricytes, susceptibles de se différentier en cellules musculaires lisses

Dans la circulation pulmonaire la résistance se répartit entre les artères musculaires, les capillaires et les petites veines Pression (mm. Hg) 100 50 Circulation systémique Circulation pulmonaire Artères capillaires musculaires petites veines

Les vaisseaux pulmonaires sont des tuyaux collabables Leur diamètre dépend de la pression transmurale (Pinterne - Pexterne)

Facteurs altérant la relation pression-débit dans la circulation pulmonaire • Facteurs passifs – volume pulmonaire – pression dans les voies aériennes – gravité – débit cardiaque et pression de l ’oreillette gauche – viscosité – obstruction vasculaire (caillots) • Facteurs actifs – tonus du muscle lisse vasculaire

Quelle est la pression externe aux vaisseaux pulmonaires ?

Quelle est la pression externe aux vaisseaux pulmonaires ? • Vaisseaux extrapulmonaires ØPression intrathoracique (Ppl <PB) • Vaisseaux intrapulmonaires mais extraalvéolaires ØPression interstitielle pulmonaire (< PB) • Vaisseaux intraalvéolaires ØPression alvéolaire

Influence du volume pulmonaire sur la résistance vasculaire En respiration spontanée, la pression externe aux vaisseaux extraalvéolaires (pression pleurale) diminue lorsque le volume alvéolaire augmente. la pression transmurale des vaisseaux extraalvéolaires et donc leur diamètre augmente avec le volume mais à grand volume, le calibre des capillaires diminue

Pression transmurale dans les vaisseaux alvéolaires en position debout (les 3 zones de West) De la base aux sommets : • la pression intravasculaire diminue du fait de la gravité • la pression extravasculaire (pression intraalvéolaire, PA) reste à peu près constante et proche de la pression barométrique

Sujet normal en position debout • A l ’extrême sommet, zone I, les vaisseaux sont collabés • Dans la zone intermédiaire, zone II, le débit est proportionnel à Pap- PA Apex Pvp Pap Zone II hile Zone III PA base -10 0 +10 Pression relative (cm. H 20) +30

En position couchée, l’essentiel du poumon est en zone III, les vaisseaux sont largement ouverts et leur diamètre augmente avec la pression s’ils sont distensibles Apex Pvp Pap Zone II hile Zone III base -10 0 +10 Pression relative (cm. H 20) +30

Effet de l’exercice sur les résistances vasculaires pulmonaires Du fait de l’augmentation du débit cardiaque, les pressions intravasculaires (P = Rx. Q’) augmentent par rapport à la pression alvéolaire et l’essentiel du poumon passe en zone III (vaisseaux largement ouverts). P/Q (cgs) 200 Repos assis ou debout 100 . 5 10 15 20 25 30 Q l/min

Dans la circulation pulmonaire, au cours de l’exercice en position assise ou debout La diminution de résistance à l’écoulement sanguin (R = P/Q’) est liée au recrutement des vaisseaux du sommet et non à la diminution du tonus du muscle lisse (contrairement à ce qu’on observe dans la circulation systémique)

Dans la circulation pulmonaire, les variations de P/Q ’ sont essentiellement d’origine passives Il en est ainsi à l’exercice où la diminution de P/Q ’ n’est pas liée comme dans la circulation systémique à la relaxation du muscle lisse vasculaire

Equilibre hydrique dans le poumon Les échanges hydriques à travers les parois des microvaisseaux dépourvus de muscle lisse obéissent à la loi de Starling débit liquidien = K [(Pmv-Pi) - ( mv- i)] K est la conductance hydraulique le coefficient de réflexion représente l’efficacité de la paroi à empêcher les protéines de traverser Si insuffisance ventriculaire gauche, il y a œdème pulmonaire par augmentation de la pression dans les microvaisseaux, Pmv (prédominance dans les zones déclives du poumon) Si la paroi des microvaisseaux est altérée, il y œdème de perméabilité par diminution de , la pression oncotique ne joue plus son rôle

Equilibre hydrique dans le poumon

Equilibre hydrique dans le poumon Espace alvéolaire 2 capillaire . Q H 2 O = K[(Pc-Pi)- (pc-pi)] interstitium 1 Espace péribronchique et périvasculaire

Equilibre hydrique dans le poumon • Déplacement du fluide toujours du vaisseau vers l’espace interstitiel et réabsorption distale insignifiante • le fluide (10 ml/heure) qui passe dans l’interstitium est drainé par les lymphatiques extraalvéolaires vers les veines caves • Si débit de fluide hors du vaisseau anormal – accumulation dans les manchons périvasculaires et bronchiques (oedème interstitiel) – puis passage dans l’alvéole et dernier mécanisme de défense par réabsorption du Na+ de l ’alvéole vers l’interstitium au niveau des pneumocytes de type II

En l’absence de vasoconstriction pulmonaire hypoxique Le sang qui ne s’est pas oxygéné pas dans les capillaires situés dans la paroi de l’alvéole non ventilé est responsable de la diminution de PO 2 dans le sang des veines pulmonaires (shunt droite- gauche) PO 2=100 PCO 2=40 PCO 2=47 PO 2=40 PCO 2=47 PO 2=40 PCO 2=47 Sat O 2 = 70 % PO 2=100 PCO 2=40 Sat O 2 = 100 % PO 2=40 PCO 2=47 PO 2=50 PCO 2=43 Ca. O 2(ml/100 ml) = (Hb x Sat O 2 x 1, 36 )+ a. PO 2

La vasoconstriction pulmonaire hypoxique lorsque la PO 2 alvéolaire est diminuée, le muscle lisse des petites artères pulmonaires situées dans la zone hypoxique se contracte et le débit sanguin est redistribué vers les zones non hypoxiques PO 2=100 PCO 2=40 PCO 2=47 PO 2=40 PCO 2=47 PO 2=100 PCO 2=40 Ca. O 2(ml/100 ml) = (Hb x Sat O 2 x 1, 36 )+ a. PO 2

L’effecteur est le muscle lisse des petites artères pulmonaires musculaires

La vasoconstriction pulmonarie hypoxique est observée au niveau du poumon isolé mais aussi des cellules musculaires lisses d’artères pulmonaires distales en culture

Voltage dependent 2+ Ca channels Ca 2+ 2 K+ 3 Na+ Ca 2+ 2 H+ Ca 2+ ATP dépolarisation Ca 2+ K+ Receptor operated channels

Effet de l’hypoxie sur les cellules musculaires lisses des artères pulmonaires distales Kv Normoxie Cellule au repos -60 mv Hypoxie aiguë Ca Fermeture Kv dépolarisation [Cai] Ouverture canaux Ca -10 mv

Hypoxie alvéolaire muscle lisse des artères musculaires fermeture de canaux Kv membranaires Dépolarisation Ouverture de canaux Ca dépendant du voltage Entrée de Ca 2+ et contraction musculaire

Modulation de la vasoconstriction pulmonaire hypoxique Vasodilatation Vasoconstriction Système nerveux para Facteurs humoraux substance P, CGRP angiotensine II ANP 5 -HT Facteurs endothéliaux NO, prostacycline endothéline

cisaillement bradykinine thrombine plaquettes GCs L-NMMA _ ADP 5 -HT L-arginine NO synthase L-citrulline NO GTP GMPc Ca 2+-Ca. M NO Cellule endothéliale GCs Cellule musculaire lisse GTP NO Nitrates organiques NO GMPc

Les endothélines (ET-1, ET-2 et ET-3) • peptides de 21 acides aminés • initialement synthétisées sous forme de prépro. ET codées par 3 gènes différents • puis transformées après clivage du peptide signal en pro. ET ou big. ET et ET grâce à l’enzyme de conversion (métalloendopeptidase neutre inhibée par le phosphoramidon)

Hypoxie chronique Augmentation du tonus du muscle lisse vasoconstriction Facteurs de croissance Épaississement de la paroi et diminution du diamètre interne des artères Augmentation de la résistance vasculaire pulmonaire Augmentation de la viscosité (polyglobulie)

Au cours de l’hypoxie chronique, il y a prolifération des cellules musculaires lisses dans la paroi des artères pulmonaires distales • La média des artères musculaires s’épaissit • Les artères partiellement muscularisées deviennent complétement muscularisées • Les artères non muscularisées deviennent muscularisées

Hypertension artérielle pulmonaire chez le rat exposé pendant 3 semaines à l’hypoxie (FIO 2)

HYPOXIE Vasoconstriction Contraintes mécaniques Expression génique NOS ET-1 5 -HTT Remaniement vasculaire VEGF Epo angiogenèse ht Hypertension artérielle pulmonaire

Avant la naissance, le placenta assure les échanges gazeux et le poumon ne reçoit que 15% du débit du ventricule droit

Modifications hémodynamiques à la naissance