Rétroaction et contrôle proprioceptifs

La respiration est continuellement modulée par une rétroaction mécanique provenant des poumons, des voies respiratoires et de la paroi thoracique. Des récepteurs d'étirement pulmonaires à adaptation lente signalent l'inflation pulmonaire, et des propriocepteurs situés dans les muscles respiratoires et les articulations informent sur la charge mécanique, permettant ainsi au centre respiratoire d'adapter la commande motrice à l'état mécanique du système.

Definition

La rétroaction et le contrôle proprioceptifs désignent la régulation de la respiration par des afférences mécanosensorielles qui informent sur le volume pulmonaire et la mécanique des muscles respiratoires/de la paroi thoracique, et qui ajustent la chronologie et la profondeur de la respiration en fonction de la charge mécanique.

Scope

Cette entrée aborde les mécanorécepteurs qui fournissent une rétroaction proprioceptive et d'étirement au système respiratoire — les récepteurs d'étirement pulmonaires et les propriocepteurs des muscles respiratoires — leurs voies afférentes, et la manière dont leurs signaux stabilisent et ajustent le rythme respiratoire. Les réflexes protecteurs des voies aériennes sont traités dans la section sur les réflexes respiratoires autonomes.

Core questions

• Quels récepteurs fournissent une rétroaction mécanique pendant la respiration ?
• Comment l'inflation pulmonaire influence-t-elle la chronologie du cycle respiratoire ?
• Comment les propriocepteurs de la paroi thoracique et des muscles respiratoires contribuent-ils ?
• Comment cette rétroaction compense-t-elle les changements de charge mécanique ?

Key concepts

• Récepteurs d'étirement pulmonaires
• Récepteurs à adaptation lente
• Réflexe d'inflation de Hering-Breuer
• Fuseaux neuromusculaires intercostaux
• Afférences vagales
• Compensation de charge
• Interruption de l'inspiration (inspiratory off-switch)

Key theories

Réflexe d'inflation de Hering-Breuer

L'inflation pulmonaire stimule les récepteurs d'étirement pulmonaires à adaptation lente dont les afférences vagales inhibent l'inspiration et prolongent l'expiration, contribuant à mettre fin à l'inspiration et à limiter l'hyperinflation ; le réflexe est prédominant à des volumes courants importants.

Compensation de charge des muscles respiratoires

Les afférences proprioceptives provenant des fuseaux neuromusculaires intercostaux et des récepteurs de la paroi thoracique signalent l'effort et la charge respiratoires, soutenant l'ajustement réflexe de la production musculaire lorsque la demande mécanique de la respiration change.

Mechanisms

Les récepteurs d'étirement pulmonaires à adaptation lente, situés dans le muscle lisse des voies aériennes, sont excités par l'inflation pulmonaire et transmettent des signaux via le nerf vague au noyau du tractus solitaire. Leur activité contribue à l'interruption de l'inspiration (inspiratory off-switch), mettant fin à l'inspiration et prolongeant l'expiration à mesure que le volume pulmonaire augmente — constituant la base du réflexe d'inflation de Hering-Breuer, le plus évident à des volumes courants importants et chez les nouveau-nés. Parallèlement, les fuseaux neuromusculaires des muscles intercostaux et les récepteurs de la paroi thoracique informent sur la longueur et l'effort des muscles respiratoires ; leurs afférences permettent aux réflexes spinaux et supraspinaux de compenser lorsque la charge sur la pompe respiratoire augmente. Ensemble, ces signaux mécanoréceptifs stabilisent le rythme respiratoire et ajustent la commande motrice aux conditions mécaniques des poumons et de la paroi thoracique.

Clinical relevance

La rétroaction mécanique influence l'adaptation du rythme respiratoire dans les conditions qui modifient la mécanique pulmonaire ou de la paroi thoracique et fait partie de la manière dont le système réagit à une charge respiratoire supplémentaire. Cette entrée décrit la physiologie et la manière dont elle est étudiée, et ne fournit pas de conseils diagnostiques ou thérapeutiques.

Evidence & guidelines

Les mécanismes sont issus de la physiologie réflexe classique, d'enregistrements de fibres uniques d'afférences vagales et de fuseaux neuromusculaires, et de revues intégratives. Il s'agit de découvertes mécanistiques plutôt que de directives cliniques, et la force du réflexe d'inflation varie selon les espèces et les âges.

History

Hering et Breuer ont décrit en 1868 que l'inflation pulmonaire inhibe réflexement l'inspiration, établissant l'un des premiers réflexes de rétroaction connus en physiologie. Les enregistrements de fibres uniques du XXe siècle ont caractérisé les récepteurs d'étirement à adaptation lente responsables, et les études sur les fuseaux neuromusculaires intercostaux ont étendu le concept de rétroaction mécanique à la pompe respiratoire.

Debates

Rôle physiologique du réflexe de Hering-Breuer chez l'humain adulte

L'intensité avec laquelle le réflexe d'inflation module la respiration au repos chez l'humain adulte, par opposition à des volumes courants importants ou chez les nouveau-nés et d'autres espèces, a fait l'objet de débats.

Key figures

• Ewald Hering
• Josef Breuer
• Leszek Kubin
• Donald R. McCrimmon

Seminal works

• feldman-2013
• kubin-2006

Frequently asked questions

Qu'est-ce que le réflexe de Hering-Breuer ?

C'est un réflexe dans lequel l'inflation des poumons stimule des récepteurs d'étirement qui, via le nerf vague, inhibent l'inspiration ultérieure et prolongent l'expiration, contribuant à prévenir l'hyperinflation.

Les muscles respiratoires ont-ils des propriocepteurs ?

Oui. Les muscles intercostaux contiennent des fuseaux neuromusculaires et la paroi thoracique possède des mécanorécepteurs qui signalent l'effort et la charge respiratoires, contribuant à l'ajustement réflexe de la respiration.