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TRANSFERT A-C ET TRANSPORT DES GAZ DU SANG Dr BENAMMAR OCTOBRE
2018Dr A.Benammar 2
Comprendre les mécanismes d’échanges gazeux
Connaitre l’importance pour l’homéostasie de la saturation en O2 et
les éléments la modifiant.
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Comprendre comment se fait le transport des gaz de et vers les
poumons
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AU NIVEAU DES TISSUS
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Le but final de la respiration pulmonaire est d’approvisionner le
sang en O2 et de le décharger du CO2.
Le sang est le système de transport d’O2 et de CO2 entre le poumon
et les tissus qui prélèvent de l’O2 dans le sang et l’enrichissent
de CO2.
Il transporte aussi des nutriments, des hormones et des
déchets.
Les mouvements de GAZ sont dus à la différence des Pressions
Partielles
On appelle hématose l’enrichissement du sang en O2 et son
appauvrissement en CO2, au niveau des poumons.
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On étudie la répartition des gaz dans l’appareil respiratoire et
dans l’organisme.
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La paroi alvéolo-capillaire sépare: - Le sang provenant de
l’artère pulmonaire (sang non hématosé) - De l’air
alvéolaire.
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La paroi alvéolo-capillaire sépare: - Le sang provenant de
l’artère pulmonaire (sang non hématosé) - De l’air
alvéolaire.
CONSTITUANTS DE L’AIR
AIR INSPIRE (Air Atmosphérique)
AIR EXPIRE (Air Atmosphérique + Air Alvéolaire)
N2 79 %: PN2 = 79 kPa = 589 mm Hg 79 %: PN2 = 79 kPa
O2 20 %: PO2 = 20 kPa = 149 mmHg 15 %: PO2 = 15 kPa
Vapeur d’eau 0,5 % Saturé
CO2 0,04%: PCO2 = 0,04 kPa = 0,3 mmHg 5%: PCO2 = 5 kPa
GAZ rares Traces Traces
Les seuls gaz échangés lors de la respiration sont le O2 et le CO2,
l’Azote n’intervient pas dans les échanges gazeux (le taux d’azote
est le même dans tous les compartiments).
Rappel 1kPa = 7,45 mmHg
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Le mécanisme à l’origine du déplacement d’un gaz est la DIFFUSION
libre par Gradient de Pression à travers la Membrane
Alvéolaire.
Les déplacements de l’air se font selon la loi physique de BOYLE
MARIOTTE
P x V = CONSTANTE
REGLE: Les GAZ (de l’air) se déplacent: Haute Pression Basse
Pression.
POUR CHANGER LES PRESSIONS IL FAUT VARIER LES VOLUMES.
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Ces échanges gazeux provoquent un changement du sang non hématosé
(ou sang veineux, rouge foncé) en sang hématosé (ou sang artériel,
rouge vif).
La respiration pulmonaire provoque l’hématose : le sang entrant
dans les poumons est non hématosé et le sang sortant des poumons
est hématosé.
L’étendue (6OO millions d’alvéoles pulmonaires et 70 à 100 m2 de
contact air-sang) et la faible épaisseur (environ 0,5 μm) de la
surface d’échange, rendent les vitesses de diffusion très rapides
(Volume Diffusé: 200 à 250 ml/min d’O2 au repos)
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La fine paroi des capillaires sépare le sang de la lymphe
interstitielle, elle-même séparée du liquide intracellulaire par
les membranes plasmiques des cellules.
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La fine paroi des capillaires sépare le sang de la lymphe
interstitielle, elle-même séparée du liquide intracellulaire par
les membranes plasmiques des cellules.
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La fine paroi des capillaires sépare le sang de la lymphe
interstitielle, elle-même séparée du liquide intracellulaire par
les membranes plasmiques des cellules.
L’O2 diffuse du Sang la Cellule en passant par le liquide
interstitiel et Le CO2 diffuse des Cellules le Sang en passant
toujours par le liquide interstitiel.
La Respiration Cellulaire un appauvrissement du sang en O2 et un
enrichissement en CO2 : le sang entre dans les tissus Hématosé et
en sort Non Hématosé. La lenteur de la circulation capillaire (=
microcirculation) favorise la diffusion des gaz.
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La diffusion d’O2 et de CO2 dans des liquides (plasma, lymphe
interstitielle) impose une dissolution de ces molécules.
Dans 1 litre de sang, il y a environ 3ml d’O2 dissous, or 1 litre
de sang apporte environ 200 ml d’O2 aux cellules pour qu’elles
maintiennent leur activité.
Donc un processus complémentaire participe au transport des gaz
respiratoires
La combinaison à d’autres molécules qui sont des transporteurs
comme l’Hémoglobine présente dans le cytoplasme des Erythrocytes (=
Hématie).
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L’Hémoglobine est une HETEROPROTEINE*
Sa partie Protéique est la GLOBINE, qui résulte de l’association de
4 chaînes polypeptidiques ( 2 chaînes et 2 chaines β )
Sa partie Non Protéique est l’ HEME. Il y a 4 hèmes par molécule
d’hémoglobine/ • Chaque hème contient un ion Fe 2+ qui fixe
1 molécule d’O2 de manière réversible. • Chaque chaîne
polypeptidique est liée à un
hème.
*L’hétéroprotéine est composé d’une protéine liée à un groupement
non protéique.
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Une fois que l’O2 est passé du gaz alvéolaire vers le capillaire,
l’O2 a deux destinées:
Se dissout dans le plasma pour donner une Pression Partielle qui
détermine les échanges entre Gaz Alvéolaire et Sang Capillaire
Pénètre dans un GR pour se fixer sur l’Hémoglobine: moyen de
transport de l’O2 (99%), car la solubilité de l’O2 est basse.
Dès que l’O2 passe de l’alvéole au plasma, il se dissout puis se
fixe très rapidement sur l’Hb.
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1. Combinaison de l’O2 à l’Hémoglobine
La fixation d’O2 se fait sur l’hème de la molécule d’hémoglobine
(sur l’ion Fe2+). Cette liaison est réversible.
réaction2 Hb + 4 O2 Hb(O2)4 réaction1
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La réaction 1 (= Fixation) se fait au niveau des poumons lorsque la
PaO2 est ↑.
ALVEOLE CAPILLAIRE PULMONAIRE
Air Alvéolaire Plasma
OXYHEMOGLOBINE
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La réaction 2 (= Dissociation) se fait au niveau des tissus lorsque
la PaO2 est Faible.
CELLULECAPILLAIRE TISSULAIRE
Liquide InterstitielPlasma
O2 Dissous
La forme dissoute d’O2 est prioritaire sur la forme combinée car
c’est elle qui diffuse.
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2. Courbe de Saturation de l’Hémoglobine en O2
Le % de Saturation de l’Hb en O2 en fonction de la PO2 est
une
courbe sigmoïde qui montre que la saturation de l’Hb en O2 ↑ avec
la PO2, mais cette augmentation n’est pas
proportionnelle.
SO2 = OXYHEMOGLOBINE / Hb Totale
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3. Modification de la Saturation de l’Hémoglobine en O2
Plus la PCO2 est élevée, moins il y a d’O2 fixé sur
l’hémoglobine:
L’affinité de l’Hb pour O2 lorsque la PCO2 ↑, la dissociation de
l’oxyhémoglobine est facilitée (la courbe est décalée vers la
droite).
a. EFFET DU CO2
III 3.2.3 MODIFICATION DE LA SATURATION DE L’HEMOGLOBINE
III 3.2.3.1 EXPERIENCES
¾ Effet du CO2 Plus la PCO2 est élevée, moins il y a d’O2 fixé sur
l’hémoglobine: l’affinité de l’Hb pour O2 diminue lorsque la PCO2
augmente, la dissociation de l’oxyhémoglobine est facilitée (la
courbe est décalée vers la droite).
¾ Effet de la température
Plus la t° est élevée, moins il y a d’O2 fixé sur l’Hb: l’affinité
de l’Hb pour O2 diminue lorsque la T° augmente, la dissociation de
l’oxyhémoglobine est facilitée (la courbe est décalée vers la
droite).
¾ Effet du pH
Plus le pH est bas, plus la courbe est décalée vers la droite donc
il y a moins d’O2 fixé à l’Hb puisque le % de saturation de l’Hb en
O2 diminue : la dissociation de l’oxyhémoglobine est
facilitée.
III 3.2.3.2 TRANSPOSITION DE CES EXPERIENCES AUX ECHANGES GAZEUX
PULMONAIRES ET TISSULAIRES.
¾ Au niveau des tissus. Le métabolisme entraîne une production de
chaleur, une libération de CO2 et une formation d’ions H+ (le pH
diminue). Il y a donc une libération accrue d’O2 par
l’oxyhémoglobine (déplacement de la courbe de saturation vers la
droite) c’est l’effet Bohr. L’O2 devient ainsi disponible pour les
cellules. Ce phénomène est accru au cours d’un exercice physique
:
¾ Au niveau des poumons. La t° ainsi que la PCO2 et la
concentration en ions H+ diminuent (le pH
augmente) (déplacement de la courbe vers la gauche) alors le % de
saturation augmente c’est l’effet Haldane qui favorise la fixation
d’O2 sur l’Hb.
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Plus la T° est élevée, moins il y a d’O2 fixé sur l’Hb:
L’affinité de l’Hb pour O2 lorsque la T° ↑, la dissociation de
l’oxyhémoglobine est facilitée.
b. EFFET DE LA TEMPERATURE
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Plus le pH est , plus la courbe est décalée vers la droite donc
moins d’O2 fixé à l’Hb puisque le % de saturation de l’Hb en O2
diminue : la dissociation de l’oxyhémoglobine est facilitée.
c. EFFET DU PH
III 3.2.3 MODIFICATION DE LA SATURATION DE L’HEMOGLOBINE
III 3.2.3.1 EXPERIENCES
¾ Effet du CO2 Plus la PCO2 est élevée, moins il y a d’O2 fixé sur
l’hémoglobine: l’affinité de l’Hb pour O2 diminue lorsque la PCO2
augmente, la dissociation de l’oxyhémoglobine est facilitée (la
courbe est décalée vers la droite).
¾ Effet de la température
Plus la t° est élevée, moins il y a d’O2 fixé sur l’Hb: l’affinité
de l’Hb pour O2 diminue lorsque la T° augmente, la dissociation de
l’oxyhémoglobine est facilitée (la courbe est décalée vers la
droite).
¾ Effet du pH
Plus le pH est bas, plus la courbe est décalée vers la droite donc
il y a moins d’O2 fixé à l’Hb puisque le % de saturation de l’Hb en
O2 diminue : la dissociation de l’oxyhémoglobine est
facilitée.
III 3.2.3.2 TRANSPOSITION DE CES EXPERIENCES AUX ECHANGES GAZEUX
PULMONAIRES ET TISSULAIRES.
¾ Au niveau des tissus. Le métabolisme entraîne une production de
chaleur, une libération de CO2 et une formation d’ions H+ (le pH
diminue). Il y a donc une libération accrue d’O2 par
l’oxyhémoglobine (déplacement de la courbe de saturation vers la
droite) c’est l’effet Bohr. L’O2 devient ainsi disponible pour les
cellules. Ce phénomène est accru au cours d’un exercice physique
:
¾ Au niveau des poumons. La t° ainsi que la PCO2 et la
concentration en ions H+ diminuent (le pH
augmente) (déplacement de la courbe vers la gauche) alors le % de
saturation augmente c’est l’effet Haldane qui favorise la fixation
d’O2 sur l’Hb. Dr A.Benammar 30 TRANSFERT A/C & TRANSPORT DES
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4. Impact des modification de la SaO2 sur les échanges pulmonaires
et tissulaires
AU NIVEAU TISSULAIRE
Le métabolisme entraîne une Production de Chaleur, une Libération
de CO2 et une formation d’ions H+ (le pH ).
Il y a donc une Libération Accrue d’O2 par l’Oxyhémoglobine
(déplacement de la courbe de saturation vers la droite) c’est
l’Effet BOHR. L’O2 devient ainsi disponible pour les cellules. Ce
phénomène est accru lors d’exercices physiques.
La T° ainsi que la PCO2 et la concentration en ions H+ (le pH ↑)
(déplacement de la courbe vers la gauche) alors le % de Saturation
↑: c’est l’Effet HALDANE qui favorise la fixation d’O2 sur
l’Hb.
AU NIVEAU PULMONAIRE
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5. Cas du Monoxyde de Carbone (CO), Concurrent de l’O2 sur
l’Hb.
C’est un Gaz Inodore, Asphyxiant, libéré au cours des combustions
incomplètes (appareils de chauffage défectueux, gaz d’échappement
des voitures, fumée de cigarettes...).
Les molécules de CO se fixent sur l’Hème (ion Fe2+) à la place des
molécules d’O2.
L’Hb a une affinité 200 fois supérieure pour le CO que pour
l’O2.
Il se forme de la Carboxyhémoglobine qui est un composé stable: Hb
+ 4 CO = Hb(CO)4
Réaction IRREVERSIBLE à PO2 atmosphérique (traitement par
oxygénothérapie des individus intoxiqués).
Chez le fumeur, le % de carboxyhémoglobine peut atteindre 10% de
l’Hb totale, contre 1% chez le non- fumeur.
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5% de CO2 dissous dans le plasma 95% de CO2 combiné à d’autres
molécules.
1. FORME DISSOUTE (5%)
Bien que le CO2 soit plus soluble dans l’eau que l’O2, la quantité
dissoute reste faible (30ml de CO2 dissous dans un litre de sang
artériel). Mais la Forme Dissoute est Importante sur le plan
fonctionnel car c’est elle qui diffuse (Diffusion).
Le CO2 est présent dans le sang sous deux formes combinées: Sous
forme d’ions hydrogénocarbonates. Sous forme de composés
carbaminés.
2. A FORME COMBINEE (95%)
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a. IONS HYDROGENOCARBONATES
Environ 70% du CO2 est transporté sous forme d’ions
hydrogénocarbonates (HCO3-), obtenus dans le sang selon la réaction
suivante :
CO2 + H2O H2CO3 HCO3- + H+ Acide Carbonique Ion Hydrogenocarbonate
Proton
Cette réaction de formation des Ions Hydrogénocarbonates se fait
dans le plasma, où elle est très lente, ainsi que dans les
hématies, où elle est rapide car accélérée par une enzyme nommée
l’Anhydrase Carbonique.
Dans le PLASMA, les ions hydrogénocarbonates se lient aux ions Na+,
il se forme de l’Hydrogénocarbonate de Sodium : NaHCO3 .
Dans les HEMATIES, les ions hydrogénocarbonates se lient aux ions
K+, il se forme de l’Hydrogénocarbonate de Potassium: KHCO3.
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b. COMPOSES CARBAMINES OU CARBAMATES
Environ 25% du CO2 se trouve sous forme carbaminée. Le CO2 se fixe
sur les groupements –NH2 libres des protéines.
Hb-NH2 + CO2 Hb-NH-COOH Carbaminohémoglobine
Lié à l’Hb (sur la globine) dans les hématies et forme la
carbaminohémoglobine
Ainsi qu’avec toutes les protéines plasmatiques et principalement
l’albumine
Pr-NH2 + CO2 Pr-NH-COOH Composé Carbaminé Plasmatique
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A. LA SPIROMETRIE ET LE PLETHYSMOGRAPHIE
1. Sont deux examens pratiqués dans une cabine isolée
2. Sont deux examens pratiqués à l’air libre
3. Sont deux examens de l’exploration fonctionnelle cardiaque
4. Sont deux examens pratiqués pour explorer les fonctions du
poumon
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A. LA SPIROMETRIE ET LE PLETHYSMOGRAPHIE
1. Sont deux examens pratiqués dans une cabine isolée
2. Sont deux examens pratiqués à l’air libre
3. Sont deux examens de l’exploration fonctionnelle cardiaque
4. Sont deux examens pratiqués pour explorer les fonctions du
poumon
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B. L’EXPLORATION FONCTIONNELLE RESPIRATOIRE
1. Etudie la fonction respiratoire grâce aux débits, volumes
respiratoires et échanges gazeux à l’effort
2. Etudie la fonction des voies aériennes par les débits
bronchiques
3. Etudie la fonction parenchymateuse par les volumes et capacités
pulmonaires
4. Est indiquée pour le dépistage des infections pulmonaires
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B. L’EXPLORATION FONCTIONNELLE RESPIRATOIRE
1. Etudie la fonction respiratoire grâce aux débits, volumes
respiratoires et échanges gazeux à l’effort
2. Etudie la fonction des voies aériennes par les débits
bronchiques
3. Etudie la fonction parenchymateuse par les volumes et capacités
pulmonaires
4. Est indiquée pour le dépistage des infections pulmonaires
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C. COCHEZ LA OU LES REPONSES VRAIES
1. La Spirométrie étudie : la CPT, la CRF et le VR
2. La Spirometrie étudie : CV, VC, CVF et VEMS
3. CV = VRI + VC + VR
4. CV = VRI + VC + VRE
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C. COCHEZ LA OU LES REPONSES VRAIES
1. La Spirométrie étudie : la CPT, la CRF et le VR
2. La Spirometrie étudie : CV, VC, CVF et VEMS
3. CV = VRI + VC + VR
4. CV = VRI + VC + VRE
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D. LE RAPPORT DE TIFFENEAU ET LA MORPHOLOGIE DE LA COURBE V/Temps
permet :
1. De différencier les pathologies obstructives des pathologies
infectieuses
2. De différencier les pathologies obstructives des pathologies
restrictives
3. De différencier les pathologies obstructives des pathologies
inflammatoires
4. De différencier les pathologies obstructives des pathologies
physiologiques
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D. LE RAPPORT DE TIFFENEAU ET LA MORPHOLOGIE DE LA COURBE V/Temps
permet :
1. De différencier les pathologies obstructives des pathologies
infectieuses
2. De différencier les pathologies obstructives des pathologies
restrictives
3. De différencier les pathologies obstructives des pathologies
inflammatoires
4. De différencier les pathologies obstructives des pathologies
physiologiques
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E. LE TEST DE REVERSIBILITE DES SYNDROMES OBSTRUCTIFS
1. Utilise les bronchoconstricteurs
2. Est positif si 10 mn après administration des bronchodilatateurs
le VEMS > 12% et CVF>200 ml
3. Peut-Être faussement négatif en raison d’administration de
bronchodilatateurs de longue durée
4. Peut-Être faussement positif en raison d’administration de
bronchodilatateurs de longue durée
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E. LE TEST DE REVERSIBILITE DES SYNDROMES OBSTRUCTIFS
1. Utilise les bronchoconstricteurs
2. Est positif si 10 mn après administration des bronchodilatateurs
le VEMS > 12% et CVF>200 ml
3. Peut-Être faussement négatif en raison d’administration de
bronchodilatateurs de longue durée
4. Peut-Être faussement positif en raison d’administration de
bronchodilatateurs de longue durée
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F. LA PRESSION PARTIELLE D’O2 (PO2)
1. Correspond à la pression atmosphérique lorsque l’air inspiré est
sec
2. Dépend de la nature de l’air (sec ou saturé d’humidité)
3. Est le rapport de la pression totale sur la concentration
fractionnaire d'O2
4. Est le produit entre la pression totale et la concentration
fractionnaire d'O2
5. Est identique dans l’air trachéal et dans l’air inspiré
sec
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F. LA PRESSION PARTIELLE D’O2 (PO2)
1. Correspond à la pression atmosphérique lorsque l’air inspiré est
sec
2. Dépend de la nature de l’air (sec ou saturé d’humidité)
3. Est le rapport de la pression totale sur la concentration
fractionnaire d'O2
4. Est le produit entre la pression totale et la concentration
fractionnaire d'O2
5. Est identique dans l’air trachéal et dans l’air inspiré
sec
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G. Le transport sanguin de l’O2 est :
1. Est assuré soit sous forme dissoute dans le sang soit lié à
l’hémoglobine
2. Assuré principalement sous forme d’oxyhémoglobine
3. Indépendant de la concentration d’hémoglobine
4. Assuré par les ions ferreux libres
5. Assuré également sous forme de méthémoglobine
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G. Le transport sanguin de l’O2 est :
1. Est assuré soit sous forme dissoute dans le sang soit lié à
l’hémoglobine
2. Assuré principalement sous forme d’oxyhémoglobine
3. Indépendant de la concentration d’hémoglobine
4. Assuré par les ions ferreux libres
5. Assuré également sous forme de méthémoglobine
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