La respirométrie - Cégep de St-Félicien

Laboratoire :
Respirométrie.
Laval Duchesne.
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Cours : Biologie générale
Sigle : 101-405-Fe.
Responsable : L. Duchesne. 1 INTRODUCTION La valeur du métabolisme de base est définie comme étant la quantité
minimale d'énergie nécessaire pour maintenir un animal au repos en vie.
Lorsqu'un animal est soumis à différents changements environnementaux
ou à un effort. le métabolisme s'ajuste pour conserver les conditions
internes constantes (homéostasie). Un des moyens d'évaluer les changements du métabolisme est la mesure de
la consommation d'oxygène par la respirométrie. En effet, les fonctions
métaboliques utilisent l'oxygène pour les besoins d'énergie. Donc, si
les besoins énergétiques augmentent, de même suivra la consommation en
oxygène 2 OBJECTIFS GÉNÉRAUX 1. Comprendre les principes de spirométrie.
2. Comprendre le fonctionnement du respiromètre Collins. 9,0
litres.
3. Connaître les données spirométriques.
4. Faire l'analyse d'un spirogramme.
5. Connaître l'utilité du respiromètre pour mesurer les
changements du métabolisme sous l'influence de différents
stress. 3 OBJECTIFS SPÉCIFIQUES Au terme de cette activité, l'étudiant(e) devra être
capable de répondre aux objectifs suivants: 1 Distinguer entre spirométrie, respiromètre et spirogramme.
2. Expliquer le principe de fonctionnement du respiromètre
Collins.
3. Effectuer l'enregistrement d'un spirogramme.
4. Localiser sur le spirogramme les données spirométriques
suivantes: fréquence respiratoire, volume courant, volume
complémentaire, volume de réserve, capacité vitale,
ventilation-minute.
5. Calculer, à partir du spirogramme. les valeurs de chacune de
ces données spirométriques.
6. Définir chaque donnée spirométrique. 4 MATÉRIEL
( Respiromètre Collins 9.0 litres.
( Bonbonne d'oxygène
( Pince-nez .
( Embout jetable en carton. (1 / étudiant)
( Récipient hygiénique pour recevoir les embouts jetables en
carton utilisés.
( Papier d'enregistrement (rouleau ou segments pré coupées)
( Rouleau de papier collant (type ''masking tape''). Facile à
détacher.
( Ciseau pour couper le papier d'enregistrement.
( Chaise.
( Chaise longue (par sécurité).
( Pèse-personne. 5. THÉORIE . Campbell, N. A. (1995). Biologie. p. 810 (métabolisme).
. Marieb. E. (1993). Anatomie et physiologie humaines. p. 741-
743 (spirométrie).
6. PROCÉDURE Les notions de respiration cellulaire (Campbell, ch.
9) et de nutrition (Campbell, ch. 37) sont ou seront
vues parallèlement dans les heures de théorie du
cours. Ce laboratoire est une illustration concrète
des éléments de théorie. Ce laboratoire complète les
notions d'énergie abordées dans les laboratoires :
Labo. Énergie (1). Dépenses) et Labo Energie (3).
Calculs nutritionnels Ce laboratoire comporte trois sections. Au laboratoire précédent ou au cours théorique, les
équipes ont reçu un horaire de prise de données. La
prise de données dure 15 minutes. Les étudiants(es)
sont priées de se rendre au site de données avec 5
minutes d'avance. Activité 1 : LECTURE. PRINCIPES DE SPIROMÉTRIE. Cette lecture est sous la responsabilité de l'étudiant(e). Activité 2 : MESURE DES DONNÉES RESPIROMÉTRIQUES D'UN INDIVIDU AU
REPOS. Les étudiants(e), par équipe de deux personnes et sous la
surveillance du professeur(e) procèdent à la prise de données
respirométriques. Les équipes sont formées lors d'un précédent
laboratoire ou au cours théorique et un horaire de prise de
données est affiché. Il faut compter environ ¼ d'heure par
équipe de deux personnes. Il est demandé aux étudiants(es) de ne
pas manger trop lourdement avant la prise de données. Activité 3 : ANALYSE DES DONNÉES RESPIROMÉTRIQUES (SPIROGRAMME). Cette analyse est sous la responsabilité de l'étudiant(e). Les
divers calculs sont expliqués dans le détail. L'étudiant(e)
effectue les calculs sur ses données respirométriques
personnelles.
Un travail de vérification est à remettre pour la semaine
suivante..
Activité 1 :
LECTURE. PRINCIPES DE SPIROMÉTRIE
1.1 PRINCIPES DE BASE. La fonction pulmonaire, chez l'humain, est assurée par le jeu des poumons
et met en cause des phénomènes d'ordre mécanique ou chimique.
Sur le plan mécanique, la respiration se fait en deux temps.
. Un premier temps au cours duquel il y a dilatation des poumons et
expansion de la cage thoracique. C'est l'inspiration.
. Un deuxième temps qui amène un retrait des poumons et de la cage
thoracique. C'est l'expiration Sur Ie plan chimique, la respiration fait intervenir des phénomènes
d'échanges gazeux, ainsi: . Lors de l'inspiration, il y a pénétration d'oxygène (O2) au niveau
des poumons.
. Lors de l'expiration, il y a rejet par les poumons de gaz
carbonique (CO2). Connaissant l'importance de ces échanges gazeux au niveau des poumons sur
la condition physique d'un individu, il peut donc être très intéressant
pour le clinicien de pouvoir en faire la détermination. Celle-ci se fait à l'aide d'un appareil "le respiromètre" qui consiste
avant tout en un système en circuit fermé auquel le sujet est branché. Le principe en est le suivant: de par l'intermédiaire de tubes
inspiratoire et expiratoire l'individu respire l'oxygène contenu dans
une cloche métallique renversée sur une cavité annulaire et dont
l'étanchéité du système est assuré par la présence d'eau. Le tout est
relié à deux plumes ou stylets qui, lors de chaque inspiration et
expiration, inscrivent sur papier gradué et tournant à vitesses
variables la consommation d'oxygène faite par le sujet. L'accumulation de gaz carbonique au niveau de la cloche métallique est
prévenue par le passage de l'air expiré au niveau d'un contenant
rempli de chaux sodée. Cette dernière a pour fonction de retenir le
gaz carbonique (CO2) que l'on retrouve normalement dans l'air expiré.
De ce fait, ce que l'on enregistre. c'est seulement l'oxygène de la
cloche consommé par le sujet. Outre cette chaux sodée, la séparation
des circuits respiratoire et expiratoire est assurée par la présence
de valves unidirectionnelles.
Les tracés obtenus que l'on appelle "spirogrammes" permettent toute
une série de calculs ayant traits à la fonction pulmonaire chez
l'humain. Ce sont les données spirométriques, qui, du point de vue
clinique, peuvent s'avérer très utiles pour déterminer la condition
physique "pulmonaire" d'un individu ou encore déceler des cas
d'affections pulmonaires tels que asthme, emphysème, dyspnée etc.
En conclusion, le spirométrie est un terme général pour désigner cette
technique simple et pratique qui permet d'étudier la fonction
pulmonaire d'un individu. Elle le fait en utilisant un appareil auquel
on donne le nom de respiromètre. Les tracés obtenus sont des
spirogrammes et les calculs que l'on peut faire avec ces derniers
donnent lieu à des données spirométriques.
1.2 DESCRIPTION DU RESPIROMÈTRE. Description externe : Le respiromètre Collins, présenté à la figure I comporte principalement une
cloche métallique renversée sur une cavité annulaire (fig. 1.2.1) contenant
de l'eau, laquelle assure l'étanchéité du système. Un voyant placé à
l'avant sur la cavité annulaire permet d'ailleurs de vérifier le niveau de
celle-ci.
[pic]
Fig. 1.2.1 : Respiromètre de Collins, vue externe.
Cette cloche que l'on remplit d'oxygène pur avant de procéder aux
enregistrements à une capacité de 9,0 litres d'oxygène. Il existe d'autres
appareils de plus fort volume (13 litres, 20 litres, etc.) Ces derniers
appareils sont couramment utilisés en éducation physique lors d'exercices
violents. L'appareil que nous utiliseront est un 9,0 litres.
Reliés à cette cloche, nous retrouvons 2 boyaux transparents. l'un pour
l'inspiration, l'autre pour l'expiration, maintenus en place par un bras
métallique flexible qui permet d'orienter ces deux derniers dans la
position du sujet. Un embout assure le raccordement entre ces tubes et le
patient. De même, à rentrée de ces deux tubes, on remarque une valve
marquée de deux points rouges qui, selon leur position, permet de respirer
soit l'air de la pièce, soit l'oxygène de la cloche métallique. La figure
1.2.2 indique les deux positions possibles de cette valve.
[pic] Fig. 1.2.2 : Valve, Positions ouverte et
fermée. L'un de ces deux tubes porte un thermomètre qui nous permet de connaître la
température du gaz à l'intérieur de l'appareil lors des enregistrements.
Cette dernière est d'une grande importance dans le calcul