Chap 11, Aspects fonctionnels et pratiques de la respiration Flashcards
Transport de l’O2 et CO2 (rappel), nommez les 4 grandes étapes
CO2: 1.Ventilation flux volumique 2.Ventilation diffusion O2: 3. Circulation flux volumique 4. Circulation diffusion
Quel est l’avantage d’un transport d’O2 par l’entremise de métalloprotéines
- 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 - Facilite la dissociation de l’O2 du transporteur dans le sang au niveau des tissus
Décrivez les 2 étapes du lien réversible des pigments respiratoires avec l’O2
- L’O2 se lie au pigment après sa diffusion à travers la surface respiratoire
- L’O2 se détache du pigment lors de sa diffusion vers les tissus
Nommez les différents pigments respiratoires du règne animal
- 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.
Qu’est-ce que la capacité de charge du fluide circulant?
Qté maximale d’O2 pouvant être transportée par le fluide circulant d’un organisme = O2 dissous + O2 lié au pigment
qu’est-ce qu’un courbe d’équilibre de l’oxygène?
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)
Comment L’O2 se lie-t-elle à la myoglobine et à l’hémoglobine
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
Quels paramètres physico-chimiques ont une influence sur le transport d’O2
-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
Qu’est-ce que l’effet root?
réduit la capacité de charge sanguine en O2. Cet effet est présent chez certains crustacés et céphalopodes en plus de plusieurs poissons téléostéens.
Quel est l’effet de l’action combiné de la vessie natatoire et l’effet de root
- Glande à gaz sécrète de l’acide lactique
- Le pH des capillaires de la vessie diminue
- O2 libéré diffuse dans la vessie natatoire
- augmentation de la flottabilité
Le monoxyde de carbone a une plus grande affinité pour Hbco ou Hbo2 ?
Hbco
Le dioxyde de carbone (CO2) est combien de fois plus soluble que l’O2 dans les fluides ?
30%
Quels sont les 3 formes de transport sanguin du CO2
sous forme de :
- Gaz dissout dans le plasma (10%)
- Complexe avec l’hémoglobine (20%)
- Ions bicarbonates dans le plasma (70%) -> anhydrase carbonique
Qu’est-ce que l’effet haldane?
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.
ou est situé l’anhydrase carbonique?
Dans les globules rouges. donc la synthèse de HCO3- a lieu dans les globules rouges
Expliquez les étapes de la libération d’oxy et absorption de CO2 au niveau tissulaire
- CO2 produit et libéré par les tissus actifs dans le liquide intertitiel
- 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. - Le H+ formé lors de cette réaction (provient de l’eau) se lie à l’Hb et forme du Hb.H
- Band III, une protéine transporteuse, permet l’échange de HCO3- avec CL- et donc la
sortie du bicarbonate hors de GR. (phénomène de hamburger)
Expliquez les étapes de l’absorption d’oxy et libération de CO2 au niveau des poumons
- PCO2 du milieu < PCO2 du sang à le CO2 diffuse rapidement du plasma aux alvéoles.
- Ceci permet au CO2 de diffuser rapidement du GR au plasma et modifie l’équilibre de la
réaction HCO3- - Une protéine transporteuse permettant l’échange de HCO3
- (Band III) permet l’entrée du
bicarbonate dans les GR. - Formation de H2CO3 à CO2 + H2O à CO2 diffuse de : GR à Plasma à alvéoles
Pour quels raisons et comment les vertébrés régulent leur système respiratoire
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
Qu’arrive-t-il au pH sanguin lorsqu’on est en hyperventilation
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
Qu’arrive-t-il au pH sanguin lorsqu’on est en hypoventilation
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
Qu’est-ce qu’une acidose?
[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.
Qu’est-ce qu’une alcalose?
[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
Nommez les 2 centres respiratoires du cerveau, où sont-ils situés plus précisémment
- 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
Respiration aquatique, quels types de chémorécepteurs retrouvent-on?
Chémorécepteurs à O2,
ventilation fréquente afin d’obtenir de l’O2 qui est peu abondant
et élimination facile de CO2
Respiration aérienne, quels types de chémorécepteurs retrouvent-on?
Chémorécepteurs à CO2,
ventilation moins fréq pour obtention d’O2 abondant et élimination difficile du CO2
Décrivez les étapes de la modulation chez un animal à respiration aérienne
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
- Pression CO2 sanguine augmente et diffuse dans l’encéphale
- La concentration en CO2 du liquide céphalorachidien (LCR) augmente
- CO2 + H2O -> HCO3- + H+ -> augmentation [H+] et reduction pH dans LCR
- Augmentation de la ventilation -> élimination du CO2 -> réduction PCO2 sanguine
Nommez les différents types de chémorécepteurs des mammifères et leurs rôles
- 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. - Chémorécepteurs du corps carotidien
- > contrôle du sang irriguant le cerveau, plus sensibles aux variations de CO2 - 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.
Différence entre Chémorécepteurs centraux et périphériques
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
- PO2 est faible
- Cause la fermeture des canaux K+ -> dépolarisation
- Cela cause le relâchement de dopamine vers les neurones
- Action GRV et GRD à augmentation ventilation.
qu’est-ce que l’afférence hypothalamique/corticale
afférence hypothalamique: 'réflexe' afférence corticale: volontaire -> modification de fréq/amplitude de respiration
qu’est-ce que le réflexe de distension pulmonaire et réflexe irritant
Réflexe de distension pulmonaire: terminent l’inspiration et déclenchent l’expiration
Réflexe Irritant: constriction ‘réflexe’ des structures de l’appareil respiratoire (toux,éternuement)
Qu’est-ce que l’hypercapnie, qu’est-ce que cela engendre?
-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)
Qu’est-ce que l’hypoxie, qu’est-ce que cela engendre (selon le milieu)?
- 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 )
- 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.
Quels sont les caractéristiques de l’environnement en altitude?
Patmosphérique diminue avec l’altitude
- Po2 dans l’air est ««
- moins d’O2 capté dans l’air à chaque inspiration
Quel est la réponse physiologique à l’hypoxie chez l’humain à court terme. Quel problème cela peut-il engendrer?
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
Quel est la réponse physiologique à l’hypoxie chez l’humain à moyen terme. Quel problème cela peut-il engendrer?
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])
Quel est la réponse physiologique à l’hypoxie chez l’humain à long terme. Quel problème cela peut-il engendrer?
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
Quels sont les critères d’adaptation à l’altitude, de façon générale
- augmente ventilation
- augmente hématocrite
- augmente capillaires tissulaires et pulmo
- augmente taux myoglobine
Quels sont les critères d’adaptation à l’altitude, de l’oie à tête barrée
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
Quels sont les critères d’adaptation à l’altitude, de la souris des Andes péruviennes
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)
Quels sont les critères d’adaptation à l’altitude des lamas
-poumons à grand volume
-Hb à très forte affinité
-G.R. de petite taille
ce qui augmente le transport d’O2 vers les tissus
Quels sont les facteurs nerveux pouvant influencer la variation soudaine de la ventilation.
- Stimulus psychique (préparation mentale)
- Action simultanée des muscles squelettiques et respiratoires
- Proprioception des muscles, tendons et articulation
Quels sont les réponses à la plongée, et quels sont les adaptations physiologiques à la plongée
Réponses:
- apnée
- bradycardie
- vasoconstriction périphérique
- hypométabolisme
Adaptations:
- vol sanguin
- hématocrite élevé
- myoglobine en concentration importante
- taille rate supérieure
Qu’est-ce que l’ivresse des profondeurs,
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
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?
- 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)
- le sang devient à l’équilibre avec l’air des poumons, une trop forte [N2] entraîne des effets sur les fonction cognitives
Que ce passe-t-il si un plongeur remonte trop vite de 60m de profondeur
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
Qu’est-ce qu’un caisson hyperbare ?
caisson étanche avec une pression atmosphérique plus grande que
celle de l’extérieur.
- Il permet un meilleur transport d’oxygène (augmentation de de PO2 et donc augmentation
du taux d’oxygène dissous dans le sang). - Effet vasculaire : permet une vasoconstriction des tissus sains et vasodilatation des tissus
hypoxiques -> bonne redistribution de l’oxygène vers tissus mal oxygénés. - Effet anti-infectieux : augmentation de l’action des polynucléaires neutrophiles sur les
tissu infectés -> surtout pour les infections bactériennes anaérobiques - 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).
Lors d’une plongée en apnée, qu’est-ce qui permet de minimiser l’impact de la forte pression en profondeur
Compression thoracique et collapsus pulmonaire
Particularités de l’adaptation à l’altitude des tibétains?
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.
Quels sont les similarités/différences entre les tibétains et américains au niveau des adaptations a la respiration
- 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.
Particularités de l’adaptation à l’altitude des Andéens?
[O2] artérielle aussi inférieure mais ils ont un plus grand volume de la cage thoracique et un plus grand hématocrite.
Particularités de l’adaptation à l’altitude des Éthiopiens?
-[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.
