Distribution du flux sanguin dans le poumon

Le flux sanguin n'est pas uniforme à travers le poumon. Le circuit pulmonaire fonctionnant à basse pression, l'équilibre local entre les pressions artérielle, alvéolaire et veineuse — associé à l'architecture vasculaire du poumon — produit des différences régionales marquées de perfusion, classiquement décrites comme un gradient du sommet vers la base du poumon en position verticale.

Definition

La distribution du flux sanguin dans le poumon est le modèle régional de la perfusion pulmonaire, déterminé principalement par les relations entre les pressions artérielle pulmonaire, alvéolaire et veineuse pulmonaire, ainsi que par la géométrie de ramification de l'arbre vasculaire pulmonaire.

Scope

Cette entrée aborde la distribution régionale du flux sanguin pulmonaire, le modèle zonal basé sur la pression qui explique le gradient gravitationnel, la contribution de la structure vasculaire à l'hétérogénéité non gravitationnelle, et comment la distribution change avec la posture et l'exercice. Il s'agit d'un sujet de physiologie de référence ; il explique les mécanismes plutôt que d'offrir des conseils cliniques.

Core questions

• Pourquoi la perfusion est-elle plus importante à la base qu'à l'apex du poumon en position verticale ?
• Comment les pressions artérielle, alvéolaire et veineuse définissent-elles les zones de flux ?
• Quelle est la part de l'hétérogénéité due à la gravité et quelle est celle due à la structure ?
• Comment la distribution change-t-elle avec la posture et l'exercice ?

Key concepts

• Zone 1 (pression alvéolaire > pression artérielle)
• Zone 2 (pression artérielle > pression alvéolaire > pression veineuse)
• Zone 3 (pression artérielle > pression veineuse > pression alvéolaire)
• Gradient de perfusion gravitationnel
• Ramification vasculaire fractale
• Hétérogénéité structurelle (non gravitationnelle)
• Redistribution posturale et à l'exercice

Mechanisms

Dans le modèle classique, la relation entre les pressions alvéolaire, artérielle pulmonaire et veineuse pulmonaire définit trois zones du sommet à la base du poumon en position verticale : là où la pression alvéolaire dépasse la pression artérielle, les capillaires sont comprimés et le flux peut cesser (zone 1) ; plus bas, la pression artérielle dépasse la pression alvéolaire, qui à son tour dépasse la pression veineuse, de sorte que le flux dépend de la différence artério-alvéolaire (zone 2) ; et à la base, les pressions artérielle et veineuse dépassent toutes deux la pression alvéolaire, de sorte que le flux est régi par le gradient artério-veineux habituel (zone 3) (West, Dollery & Naimark, 1964). La gravité établit ces différences de pression le long du poumon. Des travaux ultérieurs ont montré que la gravité n'est pas le seul facteur : la géométrie de ramification fractale de la vascularisation pulmonaire impose une hétérogénéité substantielle qui persiste indépendamment de la posture, de sorte que la distribution reflète à la fois des déterminants gravitationnels et structurels (Glenny & Robertson, 2011 ; Suresh & Shimoda, 2016). Avec l'exercice et l'augmentation concomitante de la pression et du flux, le recrutement rend la distribution plus uniforme.

Clinical relevance

La distribution régionale de la perfusion fait partie de la manière dont le poumon adapte le flux sanguin à la ventilation et sous-tend l'interprétation de l'échange gazeux régional et de l'imagerie de perfusion. Cette entrée décrit la physiologie normale et la manière dont elle est étudiée ; elle est éducative et ne constitue pas une base pour des décisions cliniques concernant un individu.

Evidence & guidelines

Le modèle zonal découle des expériences sur poumons isolés de West et de ses collègues, reliant le flux aux pressions vasculaires et alvéolaires (West et al., 1964). Des mesures ultérieures à haute résolution ont affiné le tableau, montrant une composante structurelle importante à l'hétérogénéité du flux, comme synthétisé dans des revues dédiées (Glenny & Robertson, 2011 ; Suresh & Shimoda, 2016).

History

L'explication basée sur la pression du gradient de perfusion pulmonaire a été établie par les expériences sur poumons isolés de West, Dollery et Naimark en 1964, qui ont relié le flux régional à l'interaction des pressions vasculaires et alvéolaires et ont donné naissance au modèle zonal enseigné depuis lors. À partir de la fin du XXe siècle, des études par microsphères et imagerie ont révélé que la structure de ramification contribue à l'hétérogénéité au-delà de la gravité, recadrant la distribution comme le produit des deux forces (Glenny & Robertson, 2011).

Debates

Le gradient de perfusion pulmonaire est-il principalement gravitationnel ?

Le modèle zonal classique attribue les différences régionales principalement à la gravité, mais des études à haute résolution montrent que la structure de ramification vasculaire produit une hétérogénéité substantielle indépendamment de la posture, de sorte que le poids relatif des déterminants gravitationnels par rapport aux déterminants structurels est débattu.

Key figures

• John B. West
• Robert W. Glenny
• H. Thomas Robertson

Seminal works

• west-1964
• glenny-2011

Frequently asked questions

Pourquoi la base du poumon reçoit-elle plus de flux sanguin que l'apex en position verticale ?

La gravité augmente les pressions vasculaires vers la base, de sorte que la pression artérielle y dépasse plus pleinement la pression alvéolaire ; les capillaires sont mieux distendus et recrutés, ce qui entraîne un flux plus important qu'à l'apex.

Que sont les zones de West ?

Ce sont trois régions du poumon en position verticale définies par la relation entre les pressions alvéolaire, artérielle et veineuse : zone 1 (peu ou pas de flux, pression alvéolaire la plus élevée), zone 2 (flux déterminé par la différence artério-alvéolaire), et zone 3 (flux déterminé par le gradient artério-veineux habituel).