Travail respiratoire

Le travail respiratoire est l'énergie que les muscles respiratoires dépensent pour faire circuler l'air dans et hors des poumons contre les charges élastiques et résistives du système respiratoire. Mécaniquement, il représente l'intégrale de la pression par rapport au volume déplacé ; physiologiquement, il se reflète dans la consommation d'oxygène des muscles respiratoires pour maintenir la ventilation.

Definition

Le travail respiratoire est le travail mécanique effectué par les muscles respiratoires sur le système respiratoire pendant la ventilation, calculé comme l'intégrale de la pression appliquée par rapport au changement de volume, et divisé en travail nécessaire pour vaincre le recul élastique et travail nécessaire pour vaincre la résistance au flux d'air et à la déformation tissulaire.

Scope

Ce sujet aborde la définition et la mesure du travail respiratoire, sa division en composantes élastiques et résistives (et, au sein des résistives, celles des voies aériennes et des tissus), l'optimisation du mode ventilatoire pour minimiser le travail, et le coût en oxygène de la respiration. Il s'agit d'un exposé de référence sur une grandeur mécanique et énergétique et n'offre aucun conseil de gestion clinique.

Core questions

• Comment le travail respiratoire est-il calculé comme l'aire sous une boucle pression-volume ?
• Comment le travail total est-il divisé en composantes élastiques et résistives ?
• Pourquoi le corps sélectionne-t-il une fréquence respiratoire qui minimise le travail total ?
• Qu'est-ce que le coût en oxygène de la respiration, et quand devient-il significatif ?

Key concepts

• Boucle travail pression-volume
• Travail élastique
• Travail résistif
• Coût en oxygène de la respiration
• Fréquence respiratoire optimale
• Énergétique des muscles respiratoires

Key theories

Optimisation du mode ventilatoire par minimisation du travail

Pour une ventilation alvéolaire requise, les respirations lentes et profondes augmentent le travail élastique tandis que les respirations rapides et superficielles augmentent le travail résistif ; le contrôleur respiratoire tend à s'établir sur une fréquence et un volume courant qui minimisent la somme, c'est-à-dire le travail mécanique total de la respiration.

Mechanisms

Le travail mécanique est égal à la pression multipliée par le volume déplacé ; pour la respiration, il est obtenu en intégrant la pression transpulmonaire ou transrespiratoire sur le volume inspiré, ce qui correspond à la surface délimitée par la boucle pression-volume d'une respiration. Ce travail comporte deux parties : le travail élastique, stocké lors de l'étirement du poumon et de la paroi thoracique et largement récupéré sous forme de recul pendant l'expiration, et le travail résistif, dissipé sous forme de chaleur lors du passage de l'air dans les voies aériennes et de la déformation des tissus. Étant donné que le travail élastique augmente avec des volumes courants plus importants tandis que le travail résistif augmente avec des débits plus rapides, il existe, pour toute ventilation requise, une fréquence respiratoire à laquelle le travail total est minimal, et la respiration calme tend à s'y conformer. L'énergie fournie par les muscles respiratoires se reflète dans leur consommation d'oxygène — le coût en oxygène de la respiration — qui est faible au repos mais peut augmenter fortement lorsque les charges élastiques ou résistives sont élevées.

Clinical relevance

Un travail respiratoire accru — dû à des poumons rigides, des voies aériennes rétrécies ou une demande ventilatoire élevée — augmente le coût métabolique de la respiration et peut contribuer à la fatigue des muscles respiratoires, et la réduction de cette charge fait partie de la justification physiologique de la ventilation assistée. Le concept soulève également la préoccupation que la ventilation mécanique elle-même peut imposer des pressions et des volumes délétères. Cette entrée décrit la physiologie et ne constitue pas une base pour un diagnostic ou un traitement individuel.

Evidence & guidelines

La répartition mécanique du travail respiratoire et l'optimisation du mode ventilatoire découlent d'études physiologiques classiques et sont résumées dans les ouvrages de référence ; l'importance clinique des charges mécaniques sur le poumon, y compris les lésions iatrogènes, est abordée dans la littérature de soins intensifs.

History

L'énergétique de la respiration a été quantifiée au milieu du XXe siècle, lorsque Otis, Fenn et Rahn ont analysé le travail mécanique de la respiration et ont montré que le mode ventilatoire tend à le minimiser, tandis que DuBois et d'autres ont développé des méthodes pour mesurer les résistances et les compliances sous-jacentes. La reconnaissance ultérieure que des charges mécaniques excessives peuvent léser le poumon a étendu la pertinence de ces mécanismes aux soins intensifs.

Key figures

• Arthur B. DuBois
• Arthur Otis
• Wallace Fenn
• Hermann Rahn

Seminal works

• dubois-1956
• otis-1954

Frequently asked questions

Quelles sont les deux principales composantes du travail respiratoire ?

Le travail élastique, effectué pour étirer le poumon et la paroi thoracique et largement restitué sous forme de recul pendant l'expiration, et le travail résistif, dissipé sous forme de chaleur lors du passage de l'air dans les voies aériennes et de la déformation des tissus.

Pourquoi existe-t-il une fréquence respiratoire optimale ?

Pour une ventilation requise donnée, respirer lentement et profondément augmente le travail élastique tandis que respirer rapidement et superficiellement augmente le travail résistif ; une fréquence intermédiaire minimise la somme, de sorte que la respiration calme tend à s'établir près de ce modèle de travail minimal.