42.5: Les échanges gazeux Flashcards
Par quoi sont définis les échanges gazeux d’un organisme et qu’est-ce qu’ils assurent?
La respiration:
-Approvisionnement en O2 et évacuation du CO2
Par quoi il ne faut pas confondre le processus d’échanges gazeux; respiration?
Le processus métabolique de la respiration cellulaire
Quelle est l’équation de la respiration?
C6H12O6 + 6O2 = 6H2O + 6CO2 + ATP
de quoi est composée l’air au niveau de la mer?
78% azote (N2), 21% oxygène (O2) et 0,04% CO2
Quels sont les pourcentages des composantes d’air on inspire à une pression atmosphérique de 760 mmHg?
Pression O2: 21% x 760= 160 mmHg
Pression CO2: 0,04% x 760= 0,29mmHg
Quels sont les pourcentages des composantes d’air qu’on expire à une pression atmosphérique de 760 mmHg?
Pression O2: 15% x 760 = 120 mmHg
Pression CO2: 4,3% x 760 = 32,5 mmHg
Grâce à quoi sont possibles les inspirations de O2 et les expiration de CO2?
Grâce au gradient de pression
-Il témoigne de la différence de pressions partielles de l’air atmosphérique et de l’air interne de l’organisme
Quels sont les différentes diffusions des gaz respiratoires selon leur gradient de concentration qui s’effectue à travers une membrane simple épithéliale humidifiée et la membrane des capillaires?
- Diffusion simple (Protistes, Porifères, Plathelminthes)
- Respiration cutanée (Annélide, Grenouille, Anguille)
- La respiration branchiale (Polychètes, parapode sert de branchie; Écrevisses; Branchies sous son exosquelette, Étoile de mer; peut avoir des branchies partout mais doivent être en contact avec l’eau)
- Le système trachéen (Arthropodes et Insectes)
- La respiration pulmonaire (Vertébrés supérieurs tesl que les Mammifères)
Expliquer la diffusion des gaz respiratoires par diffusion simple
Les échanges gazeux sont réalisés à travers la membrane plasmique de leurs cellules, par gradient de concentration (+ au -)
Expliquer la diffusion des gaz respiratoires par respiration cutanée
D’un côté, une membrane d’épithélium simple et humide est en contact avec lO2 dissout dans l’air ou dans l’eau
De l’autre côté, des cellules de l’endothélium des capillaires sont en contact avec le sang.
-La circulation sanguine effectue le transport des gaz respiratoires dans tout le corps
Expliquer la diffusion des gaz respiratoires par respiration branchiale
Tout, d’abord, l’animal aquatique aspire de l’eau, puis l’O2 sera diffusé à l’intérieur dans la circulation sanguine. Le CO2 sera diffusé à l’extérieur.
-En tout temps, la pression de l’O2 de l’eau sera plus forte que la pression de l’O2 sanguine des branchies
Expliquer la diffusion des gaz respiratoires par le système trachéen
Complètement indépendant du système circulatoire (le plus près de celui de l’humain)
- Trachée: tube les plus grands qui débouchent vers l’extérieur
- Trachéoles: petites ramifications qui atteignent plusieurs cellules où les gaz sont échangés par diffusion simple
- Stigmates: ouvertures situées sur le corps
- Sacs aériens: Renflements en forme de poche, capable de dilatation. Destinés à diminuer la gravité et à favoriser le vol
Expliquer la diffusion des gaz respiratoires par la respiration pulmonaire
L’air est amené par les bronches et les bronchioles jusqu’aux alvéoles(composées d’épithéliums mince et humide. Elles sont enveloppées d’un réseau dense de capillaires sanguins), qui sont responsables des échanges respiratoires
1) Cavité nasale
2) Pharynx
3) Larynx
4) Trachée
5) Les bronches– bronchioles
6) Les alvéoles pulmonaires
7) Les poumons
Expliquer ce qui se passe avec le pharynx dans la respiration chez les vertébrés
Conduit carrefour des voies digestives et respiratoires. Pour la respiration, il conduit l’air à la glotte (quand l’épiglotte est ouverte)
Expliquer ce qui se passe avec le larynx dans la respiration chez les vertébrés
- Faite de pièces cartilagineuses qui contiennent les cordes vocales.
- Son épiglotte sert à fermer la glotte (ouverture) de la trachée lors de la déglutition
Expliquer ce qui se passe avec la trachée dans la respiration chez les vertébrés
- La muqueuse est un épithélium pseudostratifié cilié.
- Elle présente des anneaux cartilagineux en forme de fer à cheval dont l’ouverture arrière permet à l’oesophage une expansion lors de la déglutition
- Les cils, par mouvement ondulatoire, repoussent vers le haut le mucus, les poussières et les parcelles de nourriture
- La toux est un brusque réflexe de contraction des muscles et permet d’expulser l’air et les particules étrangères
Expliquer ce qui se passe avec les bronches dans la respiration chez les vertébrés
La trachée descend jusqu’aux poumons et se subdivise en 2 bronches. Les bronches principales se ramifient en bronchioles.
- Les bronches pénètrent dans les poumons au tiers supérieur de ce dernier dans l’hile
- Pour chaque hile pulmonaire, on y retrouve 1 bronche, 1 artère pulmonaire et 1 veine pulmonaire
Expliquer ce qui se passe avec les alvéoles pulmonaires dans la respiration chez les vertébrés
Les extrémités terminales des bronchioles forment les alvéoles.
- Les 300 millions d’alvéoles, présentant un épithélium simple squameux, servent de surface d’échanges gazeux
- On y retrouve plusieurs cellulaires immunitaires
- L’O2 de l’air aspiré est apporté aux alvéoles, il se dissout dans la pellicule humide et il diffuse à travers l’épithélium vers un réseau de capillaires entourant chaque alvéole
- Le CO2 diffuse en direction inverse
Qu’est-ce que tapisse l’épithélium pseudostratifié prismatique cilié?
Les bronches principales et lobaires, les fosses nasales, le nasopharynx et la trachée
Qu’est-ce que tapisse l’épithélium simple prismatique cilié?
Les bronches segmentaires et les bronchioles
-Il n’y a pas de mucus
Qu’est-ce que tapisse l’épithélium simple cuboïde cilié?
Les bronchioles terminales et respiratoires (avec raréfaction progressive des cils)
Qu’est-ce que tapisse l’épithélium simple squameux?
Les conduits alvéolaires et forme les alvéoles
Expliquer ce qui se passe avec les poumons dans la respiration chez les vertébrés
L’espace mince entre les 2 feuillets (interne et externe) est rempli de liquide physiologique, le liquide pleural. Il s’agit d’une protection mécanique qui assure un glissement des feuillets lors de l’inspiration et de l’expiration
En combien de lobes les poumons se divisent ?
Le droit: 3 lobes
Le gauche: 2 lobes
Par quoi est recouvert chacun des poumons?
Une séreuse (plèvre) à 2 feuillets:
- le feuillet interne (viscéral) : recouvre le poumon
- le feuillet externe (pariétal): adhère à la paroi thoracique et au diaphragme
Expliquer ce qu’est la silicose
Dans les mines de charbon, les miniers inhalent de grandes quantités de poussière de charbon, ce qui peut causer la silicose, une maladie pulmonaire invalidante et irréversible, potentiellement mortelle
Expliquer ce qu’est le syndrome de détresse respiratoire (SDR)
Ce serait causé par le manque de surfactant, une substance qui entoure les alvéoles et réduit la tension superficielle, et empêche l’alvéolé de s’affaisser.
-Une affection courante chez les bébés nés 6 semaines ou plus avant le terme. (on trouve du surfactant après la 33e semaine de gestation)
Comment circule les gaz?
Vers une zone où la pression est plus faible
quels muscles est utilisés dans le mécanisme de ventilation?
Le diaphragme et les muscles intercostaux
Quels muscles sont utilisés quand l’organisme est au repos pour faire varier le volume de ses poumons?
Le diaphragme et les muscles intercostaux
Quels muscles sont utilisés quand l’organisme fait de l’exercice pour faire varier le volume de ses poumons?
Le diaphragme, les muscles intercostaux et les muscles du cou, du dos et de l’abdomen
Quels sont les 2 centres de régulation de la ventilation?
Le bulbe rachidien (dans le tronc cérébral), à la base de l’encéphale
-Les circuits neuronaux du bulbe rachidien forment une paire de centres de régulation de la respiration qui fixent le rythme respiratoire
-Situé dans le pont du tronc cérébral; le pont est le 3e centre de régulation
Il sert à contrôler le volume max (empêche d’éclater) et permet la transition en douceur de l’inspiration et l’expiration
Comment le bulbe rachidien règle l’activité respiratoire en fréquence et en profondeur ?
Il interprète les variations du pH du liquide cérébro-spinal dans lequel il baigne
Comment le pH est principalement déterminé?
Par la concentration sanguine de CO2 (a une tendance acidifiante)
-CO2 + H20 = H2CO3 = HCO3- + H+
Quelle est la caractéristique de l’O2 dans l’eau qui pose problème pour le transport de l’O2 dans le sang?
le fait que l’O2 a une faible solubilité dans l’eau (donc dans le sang). Cela cause un problème pour les animaux qui dépendent d’un système cardiovasculaire pour le transport de l’O2
Comment l’O2 est transporté dans le corps étant donné sa caractéristique hydrophobe?
On ne le transporte pas sous forme dissoute, mais en le fixant à des protéines spéciales : les pigments respiratoires (l’hémoglobine)
Donner les caractéristiques des pigments respiratoires
- Se compose d’un métal (atome de fer) lié à une protéine
- C’est une structure qui contient 4 globines et qui forme une structure quaternaire
- À 98,5%, l’O2 se lie à l’hémoglobine pour former l’oxyhémoglobine (Hb)
Quel est le pigment respiratoire chez beaucoup d’invertébrés et presque tous les vertébrés?
L’hémoglobine (Hb)
Quels sont les pressions partielles des différents niveaux?
- Niveau de la mère: 160mmHg
- 3048 m d’altitude: 110mmHg
- 6096 m d’altitude: 73mmHg
- 15240 m d’altitude: 18mmHg
Où se situe le mont Everest?
À 8848m d’altitude
-Sa pression partielle se situe entre 18 et 73 mmHg
Qu’est-ce que l’hypoxie?
Quand les humains sont trop haut en altitude et les tissus manquent d’O2
Quels sont les moyens pour empêcher l’hypoxie pour les individus qui résident temporairement en haute altitude?
- En quelques jours, l’hypoxie amène les reins à produire davantage d’érythropoïétine (EPO), une hormone stimulant l’érythropoïèse. Cette hormone déclenche des mitoses répétées de cellules souches dans la moelle osseuse rouge
- Une augmentation temporaire de la fréquence respiratoire (adapté par le bulbe rachidien) permet d’augmenter la pression partielle du O2 dans les alvéoles pendant les 3 premières semaines ; la FR se stabilisera par la suite
Quels sont les moyens pour empêcher l’hypoxie pour les individus qui résident en haute altitude en permanence?
Cela se passe avant la naissance:
- Augmentation du nombre d’alvéoles et du nombre de vaisseaux sanguins au niveau des poumons pour un enfant qui naît dans ces régions
- Augmentation du nombre de capillaires systémiques
- Augmentation du nombre d’érythrocytes et donc du taux d’Hb: le sang peut transporter plus d’O2
- Augmentation de l’affinité de l’Hb pour l’O2; cette dernière peut prélever et libérer l’O2 dans les conditions de pressions partielles plus basses qu’à la normale
Qu’est-ce qui arrive pour un individu en basse altitude (plongée sous-marine?
Le problème est le comportement des gaz atmosphériques soumis à de fortes pressions dans les profondeurs
- Plus la pression partielle d’un gaz augmente, plus il devient lourd et plus il se dissout dans l’eau
- Plus la pression augmente, plus les gaz se dissolvent librement dans l’eau
-Le N2 se dissout et diffuse dans le sang et les liquides corporels lorsque nous sommes en basse altitude
Qu’est-ce que peut causer la diffusion du N2 dans notre sang et nos liquides corporels?
Une sensation de vertige ou d’intoxication par l’alcool
-Ce phénomène se nomme narcose à l’azote ou ivresse des profondeurs
Qu’est-ce qui arrive si le plongeur remonte à la surface par pallier?
L’azote dissous peut être éliminé par ses poumons
Qu’est-ce qui arrive si le plongeur remonte à la surface trop rapidement ?
L’azote se sépare de la solution trop rapidement et ne peut être éliminé par la respiration
-Il fait face à un problème de décompression
Expliquer le problème de décompression quand un plongeur remonte trop rapidement
La formation de bulles de gaz dans le sang et les tissus entraîne des douleurs articulaires, de la fatigue extrême, de l’essoufflement et des étourdissements
-Dans l’éventualité où le sang n’irrigue pas bien l’encéphale, une surdité (manque d’air dans le cerveau), une diminution de la vision et une paralysie musculaire peuvent s’installer
Cette condition s’appelle la maladie des caissons
Quels sont les traitements pour la maladie des caissons?
Le traitement par oxygénation hyperbare
-Le caisson hyperbare ou la chambre hyperbare utilise la pression afin d’augmenter la dissolution du O2 dans le sang et dans les tissus de l’organisme
(on remet une personne en haute pression pour ensuite diminuer par pallier)
Dans quel autre domaine on peut utiliser l’oxygénation hyperbare, autre que la maladie des caissons?
Dans le traitement des personnes infectées par des bactéries anaérobies
-Les tissus infectés assimilent l’O2 et les bactéries meurent
Il y a aussi: certains troubles cardiaques, des intoxications par le monoxyde de carbone, des blessures par écrasement, de noyade …
Caractéristique du CO avec l’Hb
Le CO possède une affinité 200 fois plus forte avec l’Hb que le O2. Donc, le CO peut entraver le transport de l’O2vers les tissus
Parler du dopage sanguin
Une augmentation du nombre d’érythrocytes = dopage sanguin
Est-ce que le fait qu’un athlète peut s’entraîner en altitude pendant une longue période de temps est une forme de dopage sanguin?
NON
Est-ce que le fait qu’un athlète réalise plusieurs prises de sang et, par centrifugation, se réinjecte ses érythrocytes avant la compétition est une forme de dopage sanguin?
OUI
Est-ce que le fait qu’un athlète s’injecte de l’EPO, naturelle ou de synthèse est une forme de dopage sanguin?
OUI
Quels sont les effets du tabagisme ?
- L’efficacité respiratoire diminue
- La nicotine, un neuro modulateur (il modifie la transmission des influx nerveux), entraîne la constriction des bronchioles, nuisant à l’écoulement de l’air
- Le CO dans la fumée se lie à l’Hb et réduit la capacité à transporter l’O2
- Plusieurs agents irritants dans la fumée stimulent les sécrétions de mucus dans les bronches et causent l’oedème (inflammation chronique (chaud, rouge, douleur, enflemment)
- L’emphysème pulmonaire
Définition de l’oedème
Il inhibe le mouvement des cils de la muqueuse respiratoire et ils peuvent même être détruits. Ainsi le mucus s’accumule et les débris de l’air également
Définition de l’emphysème pulmonaire
Est une condition où l’on observe une destructions des fibres élastiques des poumons.
-Un affaissement progressif des bronchioles diminue l’efficacité des échanges respiratoires
