La respiration
Quand bio-chimie et bio-mécanique se rejoignent
Approche bio-chimique de la respiration et son retentissement sur les différents systèmes du corps notamment sur le système musculo-squelettique et neuro-végétatif.
Laurie MacLaughlin
La respiration
Chaque personne respire environ 30000 fois par jour.
Ce n’est pas parce que nous respirons tout le temps sans y penser jusqu’à notre mort que nous respirons efficacement.
Etudes :
Frymoyer 1988, Andersson 1998 – Prévalence au cours de la vie des douleurs rachidiennes 70-80%.
Cole et al 1998 – Prévalence au cours de la vie des douleurs cervicales. 67%
Luo et al 2004 – Cout des rachialgies lombaires et cervicales 90 milliards Euro USA ;
Smith et al 2006 – Les troubles respiratoires et de continence ont de plus fortes associations avec les lombalgies qu’avec l’obésité et l’activité physique. La douleur affecte le contrôle des muscles profonds en inhibition et augmente l’activité du contrôle moteur concernant les muscles superficiels.
Hodges et al 2007 – Les muscles de l’ensemble de la cavité abdominale contribuent au contrôle rachidien, la continence et la respiration. Le changement au sein de l’une de ses fonctions peut affecter la coordination de ses muscles
Falla et Halford 2004 – Les cervicalgiques présentent une suractivation des muscles scalènes, des muscles Sterno-cleido-mastoidiens et des fibres supérieures du trapèze.
Perri et halford 2004 – Les cervicalgiques ont des schémas respiratoires défectueux.
Laurie McLaughin, Charles H Goldsmith, Kim Coleman- 29 patients cervicalgiques ou lombalgiques qui observent un plateau dans l’évolution de leurs symptômes après traitement manuel et exercices .
Tous présentent un trouble de la chimie respiratoire
66 % sont améliorés au Score NPRS et 79% au score PSFS après 5 séances de travail sur la respiration
Les mythes sur la respiration-
- La respiration se résume à l’oxygénation : en partie VRAI mais se résume à la disponibilité de l’oxygène qui est transporte dans le sang
- Le CO² est un gaz toxique : FAUX .ne pas le confondre avec le monoxyde de carbone qui lui est mortel. Si le CO² expiré était toxique pourquoi faire du bouche à bouche pour réanimer quelqu’un.
- Le niveau de CO² bas provoque des spasmes des muscles lisses des vaisseaux et provoque des symptômes, et les niveaux de CO² bas réduit le flux de O² du sang dans les cellules.
- La respiration buccale est bonne. FAUX. l’inspiration et expiration doit se faire par le nez. La respiration buccale mobilise six fois plus d’air que le nez, elle réduit le niveau de C0² dans le sang et les poumons et est un obstacle à la fluidité de l’expiration ;Le nez conditionne l’air : les poils capturent les particules, le mucus nasal possède une enzyme qui détruit virus et bactérie, et les sinus produisent deux litres d’eau par jour pour laver , humidifier et contrôler la température de l’air qui va aux poumons.
- Si vous êtes stressé ou ennuyé il faut respirer plus et profondément : c’est FAUX . La vérité est à l’opposé.
Physiologie respiratoire –
Le corps humain est composé de milliards de cellules qui ont besoin d’un approvisionnement régulier en O².
Les organes creux ou vaisseaux sont entourés de muscles lisses qui ont tendance à se spasmer si les niveaux de CO2 expirés sont trop bas c’est l’hypocapnie .
La respiration affecte tous les systèmes corporels .
La respiration est un phénomène avec des échanges externes et internes
Externe :
C’est le transport de L’O² jusqu’aux poumons- échange gazeux dans les alvéoles – diffusion de L’O² au sein des capillaires sanguins- excrétion de CO² dans les poumons et évacuation dans l’atmosphère-assure la réattribution du CO² au système sanguin systémique artériel.
Interne :
Echange gazeux au niveau de la cellule-transport d’O² des poumons aux cellules des tissus-transport de CO² des cellules vers les poumons – régulation de l’équilibre acide-base-
Cellulaire :
Utilisation de l’o² dans le but de créer de l’ATP (molécule utilisée par les cellules pour créer de l’énergie)- Le glucose procure l’énergie requise pour l’utilisation de l’O².
La ventilation c’est la quantité d’air entrant et sortant des poumons pour les échanges gazeux.
Les différents volumes pulmonaires
– Volume courant (Tidal volume)= la quantité d’air brassée en un cycle respiratoire (500 Ml en moyenne)
– VRI = volume de réserve inspiratoire (2000 à 2500 ml)
-VRE = volume de réserve expiratoire (1000 à1500 ml)
-VR = volume résiduel= quantité d’air restant dans les poumons après une expiration forcée (augmente avec l’âge mais plus spécialement chez les sédentaires)
Notion de volume minute –MV-: Important
MV = volume courant-TV- x fréquence respiratoire- F – Formule : MV=TV x F
Il peut augmenter par augmentation de la fréquence ou de l’amplitude ou des deux et est une réponse normale à la demande métabolique comme lors de l’activité physique mais aussi en réponse à des afférences au niveau des centres supérieurs ( émotions, stress, peur )
Si : TV et F augmentent ensemble il y a augmentation de MV –c’est une mauvaise réponse et la douleur peut apparaître
Il faut : augmentation de TV et diminution de F ou augmentation de F et diminution de TV
La respiration est une fonction vitale avec un contrôle réflexe et un contrôle possible volontaire
La régulation respiratoire concerne avant tout les valeurs de CO² et pas l’O².
En physiologie les amplitudes normales de PCO² artériel et alvéolaires sont de 35 à 45 mm HG.
L’hypocapnie apparaît quand le taux de PCO² est en dessous de 35mm de HG comme en cas de sur-respiration par augmentation de F ou de TV ou les deux.
C’est la dérégulation la plus répandue( avec un cœur et des poumons normaux ) avec un volume d’air trop important pour les besoins métaboliques.
L’organisme rejette l’excédent de CO² qui devient insuffisant ce qui signifie qu’il ya moins d’ions H+ et le PH des liquides extracellulaires devient Alcalin ainsi qu’au niveau sanguin.
HCO² métabolique ( activité rénale ) -maladie activité physique
PH= ………………..
PaCO² respiratoire – reflexe régulé par le comportement respiratoire
Les causes possibles de ce comportement respiratoire altérée : douleur – grossesse- menstruation ( Baisse de CO² et la progestérone est un stimulant respiratoire)– émotions=peur –stress – Causes qui sont des stimulants respiratoires
La réponse à un PH alcalin est l’HYPOCAPNIE : contraction de la musculature lisse des vaisseaux, viscères, bronches, fascias( muscles lisses possibles ).
Equilibre électrolytique altérée : + de potassium – ions hydrogène changement de sodium entraîne une augmentation du taux métabolique et des besoins en O² - Hyperexcitabilité cellulaire ( changement calcium et magnésium) qui augmente le besoin en O².
Réponse des reins à l’hypocapnie : les échanges d’ions sont altérés dans les reins ( excrétion de sodium et augmentation de bicarbonates ) donc une moindre régénération des bicarbonates et une diminution du volume des liquides extra-cellulaires. Il ya augmentation des mictions sous stress.
Réponse à l’hypocapnie :
- L’équilibre altéré des electrolytes entraine une augmentation du métabolisme cellulaire et des besoins en oxygène mais la conséquence est une baisse de la distribution en Oxygène
Scanner cérébral montre une diminution de la vascularisation cérébrale en cas d’hyperventilation
Données de la littérature
Apkarian et al 2004 – les lombalgiques chroniques présentent une densité de la matière grise du cortex préfrontal et thalamique diminuée
Kuchinad et al 2007 – il y a perte accélérée de la matière grise corticale chez les fibromyalgiques.
Lazar 2005 – Cortex plus épais dans les aires corticales où l’on porte son attention chez les personnes qui s’adonnent à la méditation- Effet plus prononcé chez les sujets âgés – Ce peut être un moyen de lutte contre le viellissement
Newberg et al 2001 – Flux sanguin cérébral complexe est augmenté au cours de la pratique de la méditation chez 8 bouddhistes expérimentés comparés à des états éveillés normaux
Sous respirer est rare : pas agréable – apnée est angoissante.
La sur-respiration est fréquente : stress – émotions – douleur chronique et est surtout une respiration costale haute.
La respiration thoracique haute est une respiration consciente avec une consommation énergétique importante et la respiration abdominale est une respiration reflexe, économique et efficace.
Symptômes de la sur-respiration :
-Soupir set baîllements fréquents
-Ceinture scapulaire est élevée et se soulève en respirant
-Respiration rapide
-Grandes respirations en parlant
-Questionnaire de Nijmegen.
Comment mesurer le PCO² -
Il ya équivalence entre le taux de PCO² artériel( poumon et cœur ) et le End TidalCO² ou le taux de PCO² dans l’air expiré à la fin de l’expiration- Mesurée en mm de HG -Miner 2002 –Santos 1994- Loeppky 2001 –
Il est donc possible de mesurer le taux de PCO² en analysant l’air expiré, c’est ce que permet le CAPNOGRAPHE – Appareil qui analyse l’air expiré par une sonde nasale externe et relié à un ordinateur qui donne un graphe représentant le taux de PCO² expiré. Le capnographe est un appareil qui permet de contrôle la chimie respiratoire en mesurant le taux de CO² expiré. Il représente un feedback visuel de l’efficacité biochimique de la respiration. C’est un appareil de contrôle et d’entrainement pour une respiration efficace
Enregistrement capnographique d’un patient en hypocapnie et sur-respiration
Enregistrement capnographique normal :les pics de la courbe dépassent la ligne de 35mmHG avec un rythme respiratoire normal.
Symptômes de l’hypocapnie :
Neurologique : Sensibilité accrue du SNC-Seyal 1998.- Les nerfs sensoriels et moteurs déclenchent avec 20-30% de flux de moins – paresthésies ,troubles visuels (flou),maux de tête, sensation vertigineuse
Psychologique : anxiété, phobie, panique, dépression. Stress favorise la sur-respiration.
Macey et Al 2007 – Hypocapnie induite par hyper-oxygénation – Activité des aires du cortex insulaire qui projette sur l’hypothalamus et l’amygdale augmente ainsi qu’au niveau du cervelet. L’addition du CO ² abolie cette réponse.
Respiratoire : contraction des muscles lisses des bronches – Bronchospasme – souffle court- asthme –dyspnée- toux irritative -80% des troubles respiratoires chroniques présentent de l’anxiété ou de la dépression. Kunik et Al Chest 2005.
Apnée du sommeil – Le patient respire mal toute la journée et déprogramme le programme du tronc cérébral,
Cardiovasculaire : spasme de artère coronaire –variabilité du rythme cardiaque diminué-changement de ECG –Index de la variabilité QT altéré –tachycardie – palpitations –extrémité froide –Hypertension –tendance à l’augmentation de l’adhérence des plaquettes et de formation de plaque (augmentation du monoxyde d’azote)
Système musculo-squlettique : Thomson 1997 –excitation accrue de la membrane cellulaire liée au basculement des ions K+, NA+, et ions H+ a travers la membrane .Réduction de calcium ionisé. crampes – raideur – tremblements –hypertoniemusculaire- douleurs chroniques -
Gastro-intestinal /urogénital : Colon irritable –dysphagie – aérophagie – rot-flatulence –poliakiurie –
Général : troubles du sommeil – apnée - fatigue –cauchemars – sueurs nocturnes –
L’hypocapnie réactualise le déclenchement respiratoire dans le cerveau et le reprogramme à la baisse . Lors de l’entrainement pour augmenter le CO² le patient a l’impression de manquer d’air .
Dysfonction respiratoire :
-ne pas respirer par le nez
- ne pas respirer avec le diaphragme
- ne pas expirer complètement
- inspirer en forçant
Rechercher air, ne pas permettre la transition.
Principes d’une bonne respiration :
Nez : permet un gradient de pression efficace pour les échanges gazeux
Bas : respiration abdominale ou costale basse
Lent : rythme de 10 à 12 respirations par minute au repos
Laisser aller, relâcher la tension musculaire, permettre l’expiration, laisser arriver l’air sans rechercher l’inspiration
Calme : permet de ne pas faire de grandes inspirations
Conseils posturaux : nez dégagé, pointe de la langue au palais, dents non en contact, les lèvres jointes, le dos en position neutre , respirer par l'abdomen ou les cotes basses. Respirer à partir des orteils
Conseils mécaniques : expirez complètement mais sans forcer, augmenter le temps de transition entre l’expiration et l’inspiration(ne pas se dépêcher de reprendre le souffle) mais le laisser venir ,
Respirer lentement sans grande amplitude, aussi doucement et calmement que possible, la respiration doit être silencieuse, utiliser des bouchons auriculaires pour rendre l’exercice calme.
-4 secondes d’inspiration sans forcer pause, 6 secondes d‘expiration pause est un entrainement respiratoire de cohérence cardiaque.
Entrainement par feedback sur capnographe- flèche montre la fin de l’inspiration et en bas la courbe de PCO2 correspondante qui frise la barre de 35mmHg qui est la physiologie recherchée
Approche bio-mécanique et posturale de la respiration
La respiration est une activité automatique qui mobilise l’ensemble des muscles de la cavité thoracique et de la cavité abdominale ainsi que le muscle diaphragme et le muscle psoas qui ont des insertions communes sur la colonne lombaire et les muscles scalènes qui s’insèrent sur la colonne cervicale.
Chaque cycle respiratoire par mobilisation musculaire et modification des pressions intra-thoracique et intra-abdominale génère une oscillation posturale qui doit être contrôlée par le système postural. L’oscillation ainsi générée est absorbée par l’adaptation de la mobilité rachidienne et du quadrilatère pelvi-pédieux.
L’asynchronisme entre la respiration et le complexe pelvi-rachidien en cas de raideur, douleur peut être responsable de syndrome de déficience posturale.
Le muscle respiratoire essentiel : le diaphragme.
Ensemble musculo-aponévrotique en forme de dôme qui sépare la cavité thoracique de la cavité abdominale. En expiration forcée le dôme est au niveau du 4ème et 5ème espace intercostal droit et gauche. Des orifices laissent passage à l’aorte, la veine cave, l’œsophage, les nerfs splanchniques, les veines lombales ascendantes, la chaine orthosympathique droite et gauche.
Le diaphragme en se contractant lors de l’inspiration descend son dôme et mobilise les six dernières cotes en les écartant latéralement et un peu en avant, ce qui agrandit la cavité thoracique dans les trois diamètres et permet de remplir d’air les poumons par phénomène d’aspiration.
L’abaissement diaphragmatique pousse sur les viscères vers le bas, augmente la pression intra-abdominale et ce sont les muscles abdominaux et la paroi , le plancher pelvien qui résistent par une contraction excentrique , pour donner appui au diaphragme notamment à son centre phrénique.
Lors de l’expiration le diaphragme se relâche. Lors de l’inspiration normale seul le diaphragme travaille.
Pour une inspiration forcée ce sont les muscles inspirateurs accessoires à vocation pressionnelle et orthopédique (muscle striée)qui l’assure sous contrôle automatique et volontaire. Tous les muscles inspirateurs sont sus diaphragmatiques ou para-vertébraux et sont des muscles antigravitaires pour l’essentiel sauf le carré des lombes le petit dentelé post-inférieur et la portion basse de la masse sacro-lombaire.
Ce sont des muscles à fonction tonique dont le devenir est l’hypertonie et la raideur sinon la rétraction.
Les muscles antagonistes du diaphragme sont les muscles expirateurs dont principalement les muscles abdominaux.les muscles expirateurs accessoires sont les intercostaux internes, petit dentelé post-inférieur, le carré des lombes, la masse sacro-lombaire et le grand dorsal.
Les muscles abdominaux responsables de l’expiration active en se contractant, participent à l’expiration normale en restituant l’élasticité et la tension musculaire emmagasinée durant l’inspiration et permet la relaxation diaphragmatique.
la modélisation de la respiration permet d’extraire quelques constantes
« La modélisation de l’ensemble sangle abdominale et enceinte abdomino-pelvienne pour étudier les variations de pression, l’orientation des pressions engendrées par le mouvement diaphragmatique montre que lors de la mise en tension des abdominaux, le déplacement de la paroi abdominale dépende de deux forces opposées : la force de pression exercée par la sangle abdominale et la force de contrainte interne abdomino-pelvienne.
La modélisation du souffle démontre que la circulation du souffle ne dépend que de la sangle abdominale et de la bouche ; les lèvres représentent la porte buccale dernière contrainte à la réalisation du souffle soit la réalisation d’un flux expiratoire actif.
Le flux pressionnelle d’origine musculaire (réalisé par la contraction de la musculature abdominale) devient un flux viscéral puis un flux aérique dépendant dans son débit des résistances le long des voies aériennes.
La perte de la compétence abdominale va favoriser une raideur diaphragmatique. » Luc guillarme .1 -in Traitement Proprioceptif et Dyslexie. P Quercia.Ed AF3dys.
L’inversion de la commande abdominale définit la notion que l’activité abdominale qui doit gérer et orienter les pressions dans l’enceinte abdomino-pelvienne en fonction des activités ne peut plus garantir l’orientation de ces pressions. L’énergie développée de physiologique devient pathologique.
Le rôle de la sangle abdominale est d’orienter les pressions vers les voies aériennes ( sauf poussées expulsives et défécatoires )assurant ainsi de l’efficacité de certains gestes d’effort « éternuement, toux, crier, chanter, moucher, … »Luc Guillarme .1 –
Causes de perturbation de l’activité de la sangle abdominale :
- Grossesse – âge – chirurgie abdominale – alitement- déficiences neuro-musculaires – activités professionnelles ou sportives provocantes – diastasis grands droits-
Toute altération de fonctionnement de la sangle abdominale déstabilise les synergies nécessaires à la dynamique abdomino-pelvienne et respiratoire avec un retentissement postural.
Ce dysfonctionnement peut retentir sur la synergie du système vésico-recto- sphinctérien avec répercussion possible sur la miction, défécation et continence (Contrôle sous corticale et réflexes BRADLEY-MAHONY) et le péristaltisme intestinal.
Tests d’évaluation de la compétence de la sangle abdominale
Test clinique abdominal :
Luc guillarme : « La sangle abdominale est le chef d’orchestre de la synchronisation thoraco-abdomino-lombo-pelvi-périnéale et le garant de la relaxation du muscle diaphragme, véritable barrière lors de l’activité du souffle. »
Position de référence : Patient allongé sur le dos, tête sur un coussin, genoux fléchis à 90°. Le praticien pose la main sur l’abdomen et demande au patient un effort de toux volontaire.
- Comportement abdominal correct : la contraction concentrique des muscles abdominaux doit faire s’abaisser la main du praticien posé sur l’abdomen. En se contractant les muscles abdominaux rapprochent leurs insertions et font basculer le bassin, la main s’abaisse. La transmission des pressions est bien orientée.
- Comportement abdominal incorrect : la contraction excentrique des muscles abdominaux entraine une poussée vers le haut de la main du praticien. La transmission des pressions est mal orientée.
L’exploration fonctionnelle respiratoire utilise un spiromètre expiratoire et permet une évaluation musculaire expiratoire et non organique.
Traitement rééducatif :
Travail rééducatif est proposé selon le concept ABDO-MG qui s’appuie sur le concept de synergies motrices et doit permettre une gestion de l’expiration sans résistance.
A l’opposé de la gestion de la parole et du chant qui nécessite un contrôle diaphragmatique de l’expiration par résistance de sortie du souffle entre les lèvres.
Il s’agit la selon le concept ABDO-MG de rééquilibrer le tonus des muscles agonistes et antagonistes et de rétablir leur synergie afin que la contraction des uns corresponde à la décontraction des autres.
La garantie de la bonne orientation du flux s’effectue grâce à un instrument l’embout-son. Son calibrage répond à des normes anatomiques et physiologiques qui assurent la régulation d’un flux laminaire et le son induit par le souffle dans l’embout produit un feed-back sonore.
L’électrostimulation de la sangle abdominale ( appareil REFLEXSON) associée à l’embout son permet de récupérer une sangle abdominale compétente afin de réintégrer les réflexes de poussée expiratoire dans les activité d’effort ( toux, éternuement, effort).
Les exercices proposés sont essentiellement des exercices d’expiration active sans inspiration préalable afin d’éviter les compensations.
Le travail de rééducation se fait en position allongée et assise. 8 à 10séries de 5 souffles en position allongée et 2 à 3 séries de 5 souffles en position assise. Avec embout et stimulateur. Le temps d’exercice est de 10 à 15 mn par jour.
L’expiration se fait sans prise d’inspiration préalable en expirant par le thorax puis par une expiration abdominale avec légère rétroversion du bassin.
« La puissance de la force abdominale et le pouvoir du souffle = sérénité, équilibre , relaxation , détente, stabilité ». Luc Guillarme