Le ventricule droit envoie en moyenne exactement autant de sang vers les poumons que le ventricule gauche en envoie dans la circulation générale. A l'exception de la faible quantité de sang qui parvient aux poumons par les artères bronchiques, la circulation pulmonaire moyenne ou perfusion moyenne Q est égale au débit cardiaque (Qc = 5 l * min-1). Cette valeur peut être calculée grâce au principe de Fick à partir de la différence artérioveineuse en oxygène et de la consommation d'oxygène.
La pression sanguine au début de l'artère pulmonaire s'élève à 25 mmHg environ (3,33 kPa) au cours de la systole, à environ 8 mmHg (1,07 kPa) durant la diastole et en moyenne (P) à environ 15 mmHg (2 pKa). Jusqu'au début des capillaires sanguins, P tombe approximativement à 12 mmHg (1,6 kPa) (Pa) et atteint finalement environ 8 mmHg seulement (1,07 kPa) (Pv à la fin du lit capillaire. Ces valeurs sont valables pour toutes les régions pulmonaires se situant à hauteur de la valve pulmonaire. Dans les vaisseaux se trouvant audessous du niveau de la valve pulmonaire (vers la base du poumon), P ou Pa s'élèvent lorsque le thorax est en position verticale, car ici la pression hydrostatique de la colonne sanguine s'ajoute (jusqu'à 12 mmHg environ), alors que P diminue dans les régions situées au-dessus de la valve pulmonaire (vers la pointe du poumon). Ici, la pression au niveau de l'extrémité artérielle des capillaires (Pa) peut même tomber au-dessous de 0 (pression barométrique), si bien que la pression atmosphérique régnant dans les alvéoles ( PA) comprime les capillaires ( PA > Pa > Pv. Dans cette zone 1, le poumon n'est guère perfusé que pendant la systole. Dans les régions moyennes du poumon, il peut se produire, au moins partiellement, un rétrécissement de la lumière au niveau de l'extrémité des capillaires veineux (Pa > PA > Pv), alors que la base du poumon (zone 3) est constamment perfusée (Pa > Pv > PA). Par conséquent, la perfusion du poumon (Q) augmente, par unité de volume pulmonaire, depuis la pointe jusqu'à la base. Pour d'autres raisons, la ventilation de l'espace alvéolaire (VA) augmente également dans ce sens ; cette augmentation est toutefois moins prononcée, si bien que VA/Q augmente de la base vers la pointe.
Dans les alvéoles pulmonaires, il règne en moyenne une PO2 de 100 mmHg (13.33 kPa) et une PCO2, de 40 mmHg (5.33 kPa). Dans le sang de l'artère pulmonaire pauvre en O2, la PO2 s'élève à 40 mmHg (5.33 kPa) et la PCO2 à 46 mmHg (6.13 kPa). Ces deux dernières valeurs sont ajustées aux pressions alvéolaires par les échanges gazeux alvéolaires. Ces valeurs moyennes pour l'ensemble des poumons sont valables pour une ventilation alvéolaire moyenne VA de 5,25 l * min-1 environ et pour une perfusion Q de 5 l * min-1 environ. Le rapport ventilation-perfusion VA/Q s'élève donc dans ce cas à 5,25/5 ≈ 1. Si, dans un cas extrême, il ne se produit absolument aucune ventilation «cour-circuit» fonctionnel (shunt), le rapport VA/Q est alors égal à zéro. Mais, à l'inverse, en cas de perfusion insuffisante, les conditions régnant dans les alvéoles concernés sont celles de la pression atmosphérique (espace, mort physiologique). Le rapport VA/Q tend alors vers l'infini. Cela signifie que, dans un cas extrême, le rapport VA/Q peut varier, dans différentes régions du poumon, entre 0 et ∞ ou la PO2, entre les valeurs du sang du ventricule droit et celles de l'air ambiant. Ainsi, VA/O diminue fortement au repos de la pointe vers la base lorsque le poumon est en position verticale (3,3-0,63). Lors d'un effort physique, ces variations sont moins marquées.
Les valeurs du rapport VA/Q très variables suivant les régions réduisent l'efficacité des poumons en ce qui concerne les échanges gazeux, car la PO2, alvéolaire relativement élevée dans la pointe des poumons n'intervient pratiquement pas pour équilibrer la PO2 alvéolaire relativement faible dans la base des poumons en raison de la forme de la courbe de dissociation de l'O2du sang. En cas de shunt total (VA/Q = 0), même une oxygénothérapie ne sert à rien pour les régions pulmonaires concernées, car à ce niveau l'O2 apporté n'entre pas en contact avec le lit capillaire. Pour éviter que le rapport VA/Q n'atteigne des valeurs extrêmes, il existe toutefois un mécanisme qui régule la perfusion alvéolaire ; ce mécanisme est appelé vasoconstriction hypoxique. Des récepteurs situés dans les alvéoles déclenchent, suivant un mécanisme encore inconnu (hormones tissulaires?), une constriction des vaisseaux sanguins afférents lorsque la Pa, alvéolaire est très basse. Ainsi, les régions pulmonaires mal ou pas du tout ventilées sont shuntées, de sorte que les régions pulmonaires plus «productives» disposent d'une quantité de sang relativement plus importante pour le transport des gaz.
Dans de nombreuses, maladies pulmonaires, la valeur du rapport VA/Q peut s'écarter considérablement de la normale. Ainsi, dans le poumon de choc, le shunt peut atteindre jusqu'à 50% de Q. Un œdème pulmonaire associé, un autre obstacle à la diffusion alvéolaire ou une déficience du surfactant provoquent alors très rapidement une insuffisance respiratoire grave.