Chap 11, Aspects fonctionnels et pratiques de la respiration

Question 1

Transport de l’O2 et CO2 (rappel), nommez les 4 grandes étapes

Answer 1

CO2: 
1.Ventilation flux volumique
2.Ventilation diffusion
O2:
3. Circulation flux volumique
4. Circulation diffusion

Question 2

Quel est l’avantage d’un transport d’O2 par l’entremise de métalloprotéines

Answer 2

1. On augmente la capacité de charge du fluide circulant en O2 x50! Ce qui augmente la qté d’O2 transportée dans le fluide circulant.
   - Toutefois, La PO2 sanguine reste basse ce qui maintien le gradient d’O2 de part et d’autre de la surface respiratoire
2. Facilite la dissociation de l’O2 du transporteur dans le sang au niveau des tissus

Question 3

Décrivez les 2 étapes du lien réversible des pigments respiratoires avec l’O2

Answer 3

1. L’O2 se lie au pigment après sa diffusion à travers la surface respiratoire
2. L’O2 se détache du pigment lors de sa diffusion vers les tissus

Question 4

Nommez les différents pigments respiratoires du règne animal

Answer 4

• Hémoglobine (rouge) : (globine + hème -> Fe + anneau porphyrique)
• Myoglobine: ss-u hémoglobine -> transporteur muscu
• Chlorocruorine (vert): hémoglobine modifiée. (annélides marins, sangsues)
• Hémocyanine (bleu): (Prot + hème -> Cu + anneau porphyrique) arthropodes et mollusques
• Hémérythrine (mauve): Prot + Fe, Vers marins.

Question 5

Qu’est-ce que la capacité de charge du fluide circulant?

Answer 5

Qté maximale d’O2 pouvant être transportée par le fluide circulant d’un organisme = O2 dissous + O2 lié au pigment

Question 6

qu’est-ce qu’un courbe d’équilibre de l’oxygène?

Answer 6

c’est le % de pigments respiratoires saturés en O2 en fonction de PO2 plasmatique. P50=PO2 pour laquelle 50% des pigments sont saturés en O2.
-Pour la myoglobine on a une courbe hyperbolique
-Pour l’hémoglobine, on a une courbe sigmoïdale
(différence d’affinité de l’O2 selon le pigment)

Question 7

Comment L’O2 se lie-t-elle à la myoglobine et à l’hémoglobine

Answer 7

Myoglobine: Monomérique. Chaque unité se lie indépendamment à l’O2

Hémoglobine: tétramérique (2 alpha et 2 beta). Liaison non-indépendante des unités à l’O2 (état T vs État R. On a une action coopérative des 4 ss-u ce qui augmente son affinité à l’oxy. Les ponts salins et un pont H se brisent lors de la liaison du premier O2 ce qui favorise la liaison de 3 autres O2 à l’hème

Question 8

Quels paramètres physico-chimiques ont une influence sur le transport d’O2

Answer 8

-pH sanguin (effetBohr)
Surfaces respiratoires ont une plus grande affinité que tissus à cause du pH de celles-ci
-Température augmente le transport d’O2 quand on fait de l’exercice physique

-Subst organiques

Question 9

Qu’est-ce que l’effet root?

Answer 9

réduit la capacité de charge sanguine en O2. Cet effet est présent chez certains crustacés et céphalopodes en plus de plusieurs poissons téléostéens.

Question 10

Quel est l’effet de l’action combiné de la vessie natatoire et l’effet de root

Answer 10

1. Glande à gaz sécrète de l’acide lactique
2. Le pH des capillaires de la vessie diminue
3. O2 libéré diffuse dans la vessie natatoire
4. augmentation de la flottabilité

Question 11

Le monoxyde de carbone a une plus grande affinité pour Hbco ou Hbo2 ?

Answer 11

Hbco

Question 12

Le dioxyde de carbone (CO2) est combien de fois plus soluble que l’O2 dans les fluides ?

Answer 12

30%

Question 13

Quels sont les 3 formes de transport sanguin du CO2

Answer 13

sous forme de :

• Gaz dissout dans le plasma (10%)
• Complexe avec l’hémoglobine (20%)
• Ions bicarbonates dans le plasma (70%) -> anhydrase carbonique

Question 14

Qu’est-ce que l’effet haldane?

Answer 14

le sang désoxy peut porter plus de CO2 que le sang oxygéné. Ceci est causé par le fait que l’hémoglobine ayant relâché l’oxy vers les tissus pourra fixer plus de CO2. L’hémoglobine relâchera ce CO2 aux échangeurs respiratoire avant de se charger en oxy. Cet effet favorise les échanges gazeux entre les pigments respiratoires, les surfaces d’échanges et les tissus.

Question 15

ou est situé l’anhydrase carbonique?

Answer 15

Dans les globules rouges. donc la synthèse de HCO3- a lieu dans les globules rouges

Question 16

Expliquez les étapes de la libération d’oxy et absorption de CO2 au niveau tissulaire

Answer 16

1. CO2 produit et libéré par les tissus actifs dans le liquide intertitiel
2. CO2 diffuse rapidement dans les GR à formation de bicarbonate dans GR (anhydrase
   carbonique. Il y a aussi une formation lente de bicarbonate dans le plasma.
3. Le H+ formé lors de cette réaction (provient de l’eau) se lie à l’Hb et forme du Hb.H
4. Band III, une protéine transporteuse, permet l’échange de HCO3- avec CL- et donc la
   sortie du bicarbonate hors de GR. (phénomène de hamburger)

Question 17

Expliquez les étapes de l’absorption d’oxy et libération de CO2 au niveau des poumons

Answer 17

1. PCO2 du milieu < PCO2 du sang à le CO2 diffuse rapidement du plasma aux alvéoles.
2. Ceci permet au CO2 de diffuser rapidement du GR au plasma et modifie l’équilibre de la
   réaction HCO3-
3. Une protéine transporteuse permettant l’échange de HCO3
   - (Band III) permet l’entrée du
   bicarbonate dans les GR.
4. Formation de H2CO3 à CO2 + H2O à CO2 diffuse de : GR à Plasma à alvéoles

Question 18

Pour quels raisons et comment les vertébrés régulent leur système respiratoire

Answer 18

Raisons:
-Répondre aux changements de l’environnement externe et interne
-Répondre à la demande en O2 selon les besoins énergétiques
-Se débarrasser de CO2 afin d’éviter de perturber le pH sanguin.
Comment:
avec l’aide du syst circu,
-régulation de la ventilation
-Modification de la capacité de charge et l’affinité de l’O2
-Modification de la perfusion

Question 19

Qu’arrive-t-il au pH sanguin lorsqu’on est en hyperventilation

Answer 19

La ventilation alvéolaire est > aux besoin, on a donc une baisse de PCO2 dans le plasma, cela diminue la [HCO3-] et donc le pH Augmente

Question 20

Qu’arrive-t-il au pH sanguin lorsqu’on est en hypoventilation

Answer 20

la Ventilation alvéolaire est < aux besoins. La PCO2 augmente dans le plasma cela fait augmenter la [HCO3-] et donc le pH baisse dans le sang

Question 21

Qu’est-ce qu’une acidose?

Answer 21

[H+] trop forte dans le sang.
D’origine métabolique:
cela fait diminuer le pH, pousse les réactions chimiques vers la gauche et mène a une réduction de la [HCO3-] et une augmentation de [CO2]
En réponse, l’organisme:
-augmente l’expulsion de CO2 aux poumons (hyperventile ce qui diminue la PCO2) (métabo)
-Sécrétion de H+ et réabsorption de HCO3- (métabo et respiratoire)

Au niveau respiratoire:

• CO2 plasmatique augmente, [H+] augmente, pH diminue.
• réactions chimiques vers la droite
• H+ augmente er réserves d’HCO3- augm.

Question 22

Qu’est-ce qu’une alcalose?

Answer 22

[H+] trop faible dans le sang
Au niveau métabolique:
[H+] diminue pH augmente
-Réaction chimique vers la droite
-Co2 dimin -> réserves d'HCO3- augm 

En réponse, l’organisme:
diminue l’expulsion de CO2 aux poumons (hypoventilation -> PCO2 augm (réponse métabo)
-les reins vont engendrer la réabsorption de H+ et sécrétion de HCO3-) -> réponse métabo et respir

Au niveau respiratoire:
CO2 plasma dimn, [H+] diminue aussi.
-pH augmente
-réaction chimique vers la gauche
-H+ dimin et réserves d'HCO3- dimin aussi

Question 23

Nommez les 2 centres respiratoires du cerveau, où sont-ils situés plus précisémment

Answer 23

1. GRV (groupe respiratoire ventral) (complexe pre-Bötzinger) -> générateur du rythme respiratoire
   -GRD (groupe respiratoire dorsal) =(groupe parafacial pre-I) -> intégrateur d’influx périphériques
   qui permet de moduler le GRV.
   Ils sont situés au niveau du bulbe rachidien (médulla)
   - Ces deux groupes respiratoires agissent sur les muscles intercostaux et le diaphragme

Question 24

Respiration aquatique, quels types de chémorécepteurs retrouvent-on?

Answer 24

Chémorécepteurs à O2,
ventilation fréquente afin d’obtenir de l’O2 qui est peu abondant
et élimination facile de CO2

Question 25

Respiration aérienne, quels types de chémorécepteurs retrouvent-on?

Answer 25

Chémorécepteurs à CO2, | ventilation moins fréq pour obtention d'O2 abondant et élimination difficile du CO2

Question 26

Décrivez les étapes de la modulation chez un animal à respiration aérienne

Answer 26

La régulation de la respiration d'un animal à respiration aérienne s'efectue majoritairement via le contrôle chimique des variations de CO2 et de pH 1. Pression CO2 sanguine augmente et diffuse dans l’encéphale 2. La concentration en CO2 du liquide céphalorachidien (LCR) augmente 3. CO2 + H2O -> HCO3- + H+ -> augmentation [H+] et reduction pH dans LCR 4. Augmentation de la ventilation -> élimination du CO2 -> réduction PCO2 sanguine

Question 27

Nommez les différents types de chémorécepteurs des mammifères et leurs rôles

Answer 27

1. Chémorécepteurs du LCR -> contrôle du sang irriguant le cerveau par le contrôle du pH du LCR, stimulé par variations de pH/CO2. si Pco2 dimin, ph augmente, ventilation dimin. Si pCO2 augm, contraire. 2. Chémorécepteurs du corps carotidien - > contrôle du sang irriguant le cerveau, plus sensibles aux variations de CO2 3. Chémorécepteurs de la crosse aortique - > contrôle du sang irriguant le corps, moins sensibles aux variations de CO2 pour 2 et 3, si pH ou Po2 diminue, la ventilation augmente.

Question 28

Différence entre Chémorécepteurs centraux et périphériques

Answer 28

``` Centraux: CO2 1. PCO2 augmente dans le sang 2. Le CO2 passe la barrière du LCR 3. Action de l’anhydrase carbonique qui transforme CO2 en HCO3- + H+ 4. H+ stimule le récepteur des cellules chémosensorielles. 5. Augmentation de la ventilation ``` Périphériques: O2 1. PO2 est faible 2. Cause la fermeture des canaux K+ -> dépolarisation 3. Cela cause le relâchement de dopamine vers les neurones 4. Action GRV et GRD à augmentation ventilation.

Question 29

qu'est-ce que l'afférence hypothalamique/corticale

Answer 29

``` afférence hypothalamique: 'réflexe' afférence corticale: volontaire -> modification de fréq/amplitude de respiration ```

Question 30

qu'est-ce que le réflexe de distension pulmonaire et réflexe irritant

Answer 30

Réflexe de distension pulmonaire: terminent l'inspiration et déclenchent l'expiration Réflexe Irritant: constriction 'réflexe' des structures de l'appareil respiratoire (toux,éternuement)

Question 31

Qu'est-ce que l'hypercapnie, qu'est-ce que cela engendre?

Answer 31

-Augmentation du taux de CO2 Pour commencer, la PCO2 augmente. Le gaz diffuse dans le LCR ce qui pousse la réaction chimique vers la droite et transforme le CO2 et HCO3- et H+. Le pH dans le LCR baisse donc ce qui active des récepteurs centraux et cause une augmentation de la ventilation. Ainsi, le CO2 est expulsé et le pH remonte dans le LCR à retour à une ventilation quasi normale. (Homéostasie)

Question 32

Qu'est-ce que l'hypoxie, qu'est-ce que cela engendre (selon le milieu)?

Answer 32

- réduction du taux de CO2 1. En milieu aquatique: - l'organisme aura un comportement afin d'éviter les zones hypoxiques - comportements adaptatifs transitoires (augmentation de la ventilation, respiration en sub-surface) - Adaptation durale aux milieux hypoxiques (-> activité ) 2. En milieu aérien: - conditions environnementales spécifiques (milieu clos, apnée, hautes altitudes) - Po2 sanguine baisse -> ventilation augmente -> élimination CO2 -> PCO2 baisse. - pH augmente dans le LCR -> alcalose respiratoire -> mécanisme d'élimination rénale de HCO3- sanguin.

Question 33

Quels sont les caractéristiques de l'environnement en altitude?

Answer 33

Patmosphérique diminue avec l'altitude - Po2 dans l'air est <<<< - moins d'O2 capté dans l'air à chaque inspiration

Question 34

Quel est la réponse physiologique à l'hypoxie chez l'humain à court terme. Quel problème cela peut-il engendrer?

Answer 34

La PO2 baisse et les récepteurs périphériques artériels le capte -> signal envoyé au SNC -> augmentation ventilation -> augmentation fréquence et volume de ventilation (permet augmentation oxygène) à élimination CO2 à réduction PCO2 sanguine Problème: alcalose respiratoire. -problèmes de régulation de la ventilation (troubles du sommeil, respiration intermittentes) - augmentation du pH sanguin. - > compensation rénale = réabsorption de H+ et sécrétion de HCO3- - > diminution pH sanguin vers sa valeur optimale

Question 35

Quel est la réponse physiologique à l'hypoxie chez l'humain à moyen terme. Quel problème cela peut-il engendrer?

Answer 35

Réduction d’oxygénation des tissus de l’organisme -> augmentation de sécrétion de 2-3 DPG -> déplacement de la courbe de dissociation de Hb vers la droite [réduit affinité] (l’alcalose respiratoire déplace la courbe de dissociation vers la gauche [augmente affinité])

Question 36

Quel est la réponse physiologique à l'hypoxie chez l'humain à long terme. Quel problème cela peut-il engendrer?

Answer 36

Réduction de l’oxygénation des tissus à augmentation de l’EPO -> augmentation hématocrite -> + de globules rouges -> augmente viscosité du sang. Réduction de l’oxygénation des tissus de l’organisme -> augmentation myoglobine (muscles) + augmentation du nombre de capillaires -> augmente la distribution aux tissus et muscles. en bref: on a une réduction de l’oxygénation des tissus de l’organisme qui cause une augmentation de l’hémoglobine, de la myoglobine et du nombre de capillaires -> ce qui cause une augmentation de la distribution aux tissus = adaptation

Question 37

Quels sont les critères d'adaptation à l'altitude, de façon générale

Answer 37

- augmente ventilation - augmente hématocrite - augmente capillaires tissulaires et pulmo - augmente taux myoglobine

Question 38

Quels sont les critères d'adaptation à l'altitude, de l'oie à tête barrée

Answer 38

o Hémoglobine avec une grande affinité à l’oxygène o Grand nombre de capillaires au niveau des muscles du vol et du myocarde o Agrégation des mitochondries près des capillaires -> réduction de la distance de diffusion o Hyperventilation o Poumons à grand volume o Grandes inspirations profondes -utile autour de 5000m et nécessaires à 9000m

Question 39

Quels sont les critères d'adaptation à l'altitude, de la souris des Andes péruviennes

Answer 39

il y a une réduction de la quantité de 2-3 DPG ce qui | augmente l’affinité à l’oxygène. (pousse la courbe vers la droite)

Question 40

Quels sont les critères d'adaptation à l'altitude des lamas

Answer 40

-poumons à grand volume -Hb à très forte affinité -G.R. de petite taille ce qui augmente le transport d'O2 vers les tissus

Question 41

Quels sont les facteurs nerveux pouvant influencer la variation soudaine de la ventilation.

Answer 41

- Stimulus psychique (préparation mentale) - Action simultanée des muscles squelettiques et respiratoires - Proprioception des muscles, tendons et articulation

Question 42

Quels sont les réponses à la plongée, et quels sont les adaptations physiologiques à la plongée

Answer 42

Réponses: - apnée - bradycardie - vasoconstriction périphérique - hypométabolisme Adaptations: - vol sanguin - hématocrite élevé - myoglobine en concentration importante - taille rate supérieure

Question 43

Qu'est-ce que l'ivresse des profondeurs,

Answer 43

Une trop forte concentration de N2 engendré par la Ppartielle de l'azote qui augmente avec les profondeurs qui entraîne des effets sur les fonctions cognitives

Question 44

Un plongeur plonge à 30m de profondeur. 1.Qu'arrive-t-il a la PN2 dans les poumons? 2.Qu'arrive-t-il a la [N2] dans le sang?

Answer 44

1. surface = 1atm, mais augmente de 1 atm par 10m, donc a 30m= 4atm. sachant que l'azote compte pour 78% de l'air, sa ppartielle dans l'air sera à 3,12 atm à 30m au lieu de 0,78. (4 atm x 78% = 3,12) 2. le sang devient à l'équilibre avec l'air des poumons, une trop forte [N2] entraîne des effets sur les fonction cognitives

Question 45

Que ce passe-t-il si un plongeur remonte trop vite de 60m de profondeur

Answer 45

la pression partielle de l’azote redescend ce qui fait que la quantité d’azote dissout dans le sang diminue. Cela mène à la formation de bulles d’azote qui augmentent rapidement en taille. Ces bulles causent des douleurs aux articulation, des problèmes de tête, des problèmes neurologiques et même une embolie cérébrale. Pour cette raison, il faut faire des pallier des décompression ou avec un caisson hyperbare

Question 46

Qu'est-ce qu'un caisson hyperbare ?

Answer 46

caisson étanche avec une pression atmosphérique plus grande que celle de l’extérieur. 1. Il permet un meilleur transport d’oxygène (augmentation de de PO2 et donc augmentation du taux d’oxygène dissous dans le sang). 2. Effet vasculaire : permet une vasoconstriction des tissus sains et vasodilatation des tissus hypoxiques -> bonne redistribution de l’oxygène vers tissus mal oxygénés. 3. Effet anti-infectieux : augmentation de l’action des polynucléaires neutrophiles sur les tissu infectés -> surtout pour les infections bactériennes anaérobiques 4. Effet de cicatrisation : augmentation de la synthèse de collagène et de fibroblaste + augmentation de l’épithélialisation des zones nécrosées. (Dermites, brûlures, escarres, plaies traumatiques avec perte de substance).

Question 47

Lors d'une plongée en apnée, qu'est-ce qui permet de minimiser l'impact de la forte pression en profondeur

Answer 47

Compression thoracique et collapsus pulmonaire

Question 48

Particularités de l'adaptation à l'altitude des tibétains?

Answer 48

Chez les tibétains, la [O2] artériel est inférieur à la normale. En effet, ils ont un flux sanguin accru (mais pas d’hypertension ou de résistance plus élevés) car une vasodilatation est générée suite à la présence de 10x plus de NO et ses métabolites dans le sang.

Question 49

Quels sont les similarités/différences entre les tibétains et américains au niveau des adaptations a la respiration

Answer 49

- Leur Pression sanguine et fréquence cardiaque est similaire. - Leur hémoglobine est un peu plus élevée (tibétain) - Hyperventilation permanente (tibétain) - Apport en O2 aux tissus est plus élevée -> vasodilatation -> 2 fois plus de sang vers les tissus.

Question 50

Particularités de l'adaptation à l'altitude des Andéens?

Answer 50

[O2] artérielle aussi inférieure mais ils ont un plus grand volume de la cage thoracique et un plus grand hématocrite.

Question 51

Particularités de l'adaptation à l'altitude des Éthiopiens?

Answer 51

-[O2] artériel semblable à la normale, pas de volume sanguin plus élevé, leur corps produit plus d’hémoglobine sans produire plus de globules rouges. - Développement indépendant de différentes stratégies répondants à l’hypoxie de l’altitude.