Actions du diaphragme

Description générale

L'action du diaphragme ne dépend pas que de la seule force de sa contraction, mais aussi de la transformation de cette force en pressions thoracique et abdominale et en déplacements pariétaux.

Elle est donc déterminée par les capacités de contraction du muscle, par sa configuration géométrique, ses rapports avec les différentes composantes de la cage thoracique et les caractéristiques mécaniques de celles-ci, mais également par la compliance du contenu abdominal (c' est à dire sa capacité à se laisser déplacer par la poussée diaphragmatique).

Lorsque le diaphragme se contracte, ses fibres musculaires se raccourcissent, ce qui entraîne l'abaissement du centre tendineux (et plus généralement de la partie horizontale du dôme diaphragmatique) qui vient alors appuyer sur le contenu abdominal.

Ce mouvement est inspiratoire d'une part parce qu'il augmente le diamètre céphalo-caudal de la cavité thoracique, et d'autre part parce que la pression devient positive dans la cavité abdominale en raison de la nature incompressible de son contenu. Cette pression positive est responsable d'un déplacement vers l'avant de la paroi abdominale, qui est transmise à la partie inférieure du gril costal. L'augmentation de la pression abdominale s'applique sur les côtes inférieures où le diaphragme est directement apposé contre le gril costal. Celui-ci subit une poussée dirigée vers le dehors (composante « appositionnelle» de la force diaphragmatique).

Toute modification de l'anatomie ou des caractéristiques mécaniques de la paroi thoracique et de l'abdomen peut altérer la fonction du diaphragme, indépendamment de ses propriétés contractiles intrinsèques.

Ainsi, si le compartiment abdominal s'oppose fortement à la descente diaphragmatique (compliance basse), la surface de la zone d'apposition varie peu pendant l'inspiration et la pression abdominale est élevée, d'où une expansion transversale importante de la partie inférieure du thorax, mais une faible augmentation du diamètre crânio-caudal de la cavité pulmonaire.

Au contraire, si la compliance de la paroi abdominale est élevée (paroi distendue) la contraction du diaphragme entraîne une descente plus marquée de son dôme, une forte diminution de la zone d'apposition au cours de l'inspiration, et une faible pression intra abdominale, d'où une expansion thoracique basse d'amplitude limitée.

En fonction du projet ventilatoire, il est important de pouvoir adapter le niveau de contraction de la paroi abdominale afin de favoriser l'ouverture thoracique et/ou le contrôle de sa fermeture.

Actions sur le gril costal

La contraction du diaphragme entraîne un accroissement des dimensions du gril costal inférieur par l'intermédiaire de deux forces, la force insertionnelle et la force appositionnelle.

Le diaphragme peut être assimilé à un piston qui se déplace dans un cylindre creux (le tronc). Ce déplacement entraîne des modifications de volume et de pression du contenu thoracique et du contenu abdominal. Le contenu thoracique correspond à une masse gazeuse dont on peut faire varier la pression. Le contenu abdominal est assimilable à une masse liquidienne déformable mais incompressible.

Pendant l’inspiration, les fibres du diaphragme prennent appui sur la colonne lombaire, les côtes et le sternum : elles se raccourcissent et tirent vers le bas le dôme diaphragmatique, entraînant un aplatissement du diaphragme. L'abdomen se laisse distendre par le déplacement des viscères mais ceux-ci sont rapidement bloqués, freinant la descente du diaphragme.

Pendant la descente diaphragmatique, les différents ligaments du médiastin qui relient le diaphragme à la colonne dorso-cervicale sont étirés et mis en tension, comme des ressorts. Lorsque la tension maximale est atteinte au niveau médiastinal et que les viscères ne peuvent plus se déplacer dans la cavité abdominale, le centre tendineux devient le point fixe pour les fibres musculaires diaphragmatiques. Elles continuent à se raccourcir, mais leur force s'applique à présent au niveau de leurs insertions sternales, costales et vertébrales (force insertionnelle).

Cette force est liée à l'insertion des fibres musculaires diaphragmatiques sur les structures squelettiques et à leur orientation parallèle au gril costal. Lorsque le diaphragme se contracte, les fibres exercent une force qui soulève les côtes et provoque un mouvement de rotation vers le haut des côtes autour de l'axe de leurs articulations costovertébrales et costo-transversaires, conjugué à un mouvement du cartilage costal par rapport au sternum, qui tend à s'élever légèrement. La rotation des côtes entraîne une augmentation du diamètre transversal du gril costal inférieur, et, dans une moindre mesure, de son diamètre antéropostérieur (mouvement en « anse de seau »).

Une seconde force diaphragmatique (force appositionnelle) est liée à l'apposition directe du muscle contre la face interne du gril costal : cette zone d'apposition est telle que le gril costal inférieur fait en réalité partie de la paroi abdominale.

A ce niveau, l'augmentation de pression abdominale provoquée par la contraction du muscle est transmise au gril costal, qui reçoit une poussée dirigée vers l'extérieur, augmentant son diamètre transversal.