Échanges gazeux pulmonaires et tissulaires

Question 1

Nommer les deux mécanismes passifs de transport des gaz respiratoires

Answer 1

1. La convection
2. La diffusion

Question 2

Qu’est ce que la convection?

Answer 2

Le mouvement de masse des gaz dans une direction précise en raison d’une différence de la pression totale (gradient de pression) entre deux endroits.

Mécanisme de base de la ventilation; il assure le transport gazeux dans les zones de conduction du système respiratoire

Question 3

Qu’est ce que la diffusion?

Answer 3

Le mouvement net d’un gaz particulier d’une région dans laquelle ce gaz exerce une forte pression partielle vers une région où il exerce une faible pression partielle

C’est le mécanisme responsable du transport d’un gaz particulier entre les alvéoles et les capillaires.

Question 4

Quel type de transport entre la convection et la diffusion est plus rapide ?

Answer 4

Le transport par convection est beaucoup plus rapide que celui par diffusion puisqu’il déplace les molécules de gaz de manière forcée dans une direction déterminée.

Question 5

Qu’est ce que stipule la loi de Dalton ?

Answer 5

La pression totale exercée par un mélange gazeux est égale à la somme des pressions individuelles ou partielles exercées par chacun des gaz présents dans le mélange.

Question 6

Vrai ou faux, la pression partielle exercée par chaque gaz dans un mélange gazeux influence celles produites par les autres gaz

Answer 6

Faux, la pression partielle exercée par chaque gaz dans un mélange gazeux est indépendante de celles produites parles autres gaz

Question 7

Comment peut on calculer la pression partielle d’un gaz dissout dans une solution en équilibre avec l’extérieur ?

Answer 7

À l’équilibre, la pression partielle d’un gaz dissous en solution est égale à la pression partielle de ce gaz dans laphase gazeuse avec laquelle cette solution est en contact.

Question 8

Quelle est la formule de la loi de henry qui met en relation la concentration du gaz dissout dans une solution et sa pression partielle ? Quels sont les 2 postulats de la lois de Henry ?

Answer 8

C_x = A x P_x

1. Si la pression partielle diminue, la concentration de gaz dissout diminue, si la pression partielle augmente, la concentration augmente.
2. La concentration du gaz dissous est proportionnelle à la solubilité du gaz dans la solution, exprimée par le coefficient d’absorption (A).

Question 9

Vrai ou faux, lorsqu’un contenant d’eau est exposé à l’air chargé en oxygène, l’oxygène de l’air diffuse dans l’eau jusqu’à l’équilibre c’est-à-dire lorsque la pression partielle et la concentration de l’oxygène soit égale dans l’eau comme dans l’air ?

Answer 9

Faux, les pressions partielles s’équilibrent, mais pas les concentrations en oxygène. La concentration en oxygène dans l’eau dépend de sa solubilite, puisque l’O₂ a une faible solubilité dans l’eau, sa concentration est beaucoup moindre dans l’eau que dans la phase gazeuse.

Question 10

D’où provient la nécéssiter de l’hémoglobine

Answer 10

L’oxygène et très peu dissout dans l’eau (plasma), nécessiter de developper une molécule de transport

Question 11

Pourquoi la diffusion de l’oxygène en solution aqueuse n’est efficace que si elle s’effectue sur une très courte distance, environ 1 mm ou moins?

Answer 11

La diffusion d’un gaz dans l’air s’effectue beaucoup plus rapidement que dans un liquide. Diffusion est très lentre en solution aqueuse

Question 12

Les échanges gazeux à travers la membrane alvéolo-capillaire obéissent à quelle loi?

Answer 12

La loi de Fick

Question 13

Quelle est la composition atmosphérique en pression partielle ?

Answer 13

L’air atmosphérique contient un pourcentage précis de chaque gaz: 78% d’azote, 21% d’O₂, 0,03% de CO₂ et un très faible pourcentage d’autres gaz. Par conséquent, les pressions partielles de l’N₂, l’O₂ et du CO₂ sont respectivement de 593, 159,6 et 0,2 mm Hg.

Question 14

Que se passe-t-il au niveau de la pression atmosphérique en altitude ?

Answer 14

La pression atmosphérique diminue avec l’altitude parce que la densité des gaz entourant la terre diminue progressivement. Cependant, le pourcentage de chaque gaz ne change pas

Question 15

Que se passe-t-il au niveau de la pression atmosphérique sous le niveau de la mer

Answer 15

La pression atmosphérique augmente sous le niveau de la mer et s’accroit de 1 atmosphère (760 mm Hg) à chaque 10 mètres de profondeur. Ainsi, à 20 mètres de profondeur, la pression est de 3 atmosphères et la PO₂ est de 479 mm Hg

Question 16

Même si la pression totale de l’air inspiré est identique à celle de l’air alvéolaire (760 mm Hg), la composition des deux airs diffère pour quelles raisons (2) ?

Answer 16

1. L’air inspiré est 100% humidifié, ce qui génère une pression partielle de H₂O de 47 mmgh

La PO₂ passe de 160 à 150 mm Hg (0,21 x [760 - 47]) en raison de la saturation par les molécules H₂O

2. La P_AO2 chute davantage parce que l’air inspiré se mélange à un grand volume d’air déjà présent dans les poumons; moins de 15% de l’air dans les alvéoles à la fin d’une inspiration est de l’air frais.

Question 17

Quelles sont les P_AO2 et P_CO2 dans les poumons ?

Answer 17

En raison des échanges gazeux avec la circulation, l’air dans les poumons a une P_AO2 diminuée et une P_ACO2 augmentée par rapport à l’air atmosphérique (i.e. l’air inspiré). Au final, la P_AO2 atteint 105 mm Hg et la P_ACO2 de 40 mm Hg.

Question 18

La PAO2 est de 105 mmHg alors qu’elle est de 100 mmHg dans le sang après le passage dans le poumons comment expliquer cette différence de 5 mmHg?

Answer 18

La présence de ratios V ̇A/Q ̇ déséquilibrés dans certains alvéoles du poumon normal et d’un shunt anatomique normal

Question 19

En raison de la grande différence de P_O2 (160 versus 105 mm Hg) et de P_CO2 (0,3 versus 40 mm Hg) entre l’air atmosphérique et l’air alvéolaire, on s’attend ce que la P_AO2 augmente à chaque inspiration. Pourquoi cela ne se produit pas ?

Answer 19

1. Le volume d’air inspiré ou expiré ne représente qu’une faible proportion du volume total d’air déjà présent dans les poumons; seul un septième du volume d’air alvéolaire est remplacé par du nouvel air atmosphérique lors de chaque respiration.
2. Même si l’inspiration d’un volume relativement petit d’air contenant une PO2 élevée pourrait potentiellement augmenter légèrement la PAO2, cela ne se produit pas parce l’O2 diffuse continuellement vers la circulation sanguine pulmonaire en raison de la différence de pression partielle entre l’alvéole et le sang

Question 20

Pourquoi la stabilité de la PO2 et la PCO2 sanguine est importante d’un point de vue physiologique?

Answer 20

Elle prévient les variations d’oxygénation et de CO2 (et donc de pH) tissulaire. De plus, l’absence de variations subites de la PO2et la PCO2 sanguine permet de maintenir des mécanismes de contrôle de la respiration beaucoup plus stables

Question 21

Quelles sont les structures que l’O₂ doit traverser pour arriver à aux capillaires sanguins

Answer 21

L’O₂ doit successivement traverser la mince couche de surfactant alvéolaire, l’épithélium alvéolaire, l’espace interstitiel et finalement l’endothélium capillaire

Question 22

Que se passe-t-il avec l’oxygène une fois rendu dans les capillaire des poumons ?

Answer 22

l’O2 se dissout et diffuse dans le plasma où une petite quantité demeure dissoute et détermine la pression partielle de l’O2 dans le sang, alors que la majorité entre dans les globules rouges et se combine à l’hémoglobine.

Question 23

Comment le sang chargé d’oxygène dans les capillaires des poumons parvient-il aux tissus?

Answer 23

Le sang transporte ensuite l’O2 hors des poumons par convection (circulation sanguine) jusqu’aux tissus périphériques où le transport par diffusion du gaz reprend des capillaires sanguins vers l’intérieur des cellules

Question 24

Expliquer le transport du CO₂

Answer 24

Le transportdu CO2 entre les tissus et les poumons se fait en sens opposéà celui de l’O2en raison de la direction inverse dugradient de PCO2. Le métabolisme cellulaire génère du CO2et crée une PCO2dans la cellule plus élevée (46 mm Hg) que dans le sang artériel arrivantdans les capillaires périphériques (40 mm Hg), causant ainsi la diffusion du CO2hors de la cellule vers les capillaires. La PV ̄CO2 augmente et atteint 46 mm Hg. Le sang transporte par convection le CO2 sous différentes formes vers les poumons où le gaz diffuse à travers la barrière alvéolo-capillaire jusqu’à l’intérieur de l’alvéole (PA_CO2= 40 mm Hg)

Question 25

Le transport simultanné de O₂ et du CO₂ illustre quelle différence entre le transport par diffusion et par convection

Answer 25

La diffusion permet de transporter simultanément deux gaz distincts (O2 et CO2) en directions opposées, alors que le transport des gaz par convection ne peut qu’être unidirectionnel

Question 26

Quelles sont les deux principales raisons pour laquelle les poumons sont un système très efficace pour la diffusion des gaz

Answer 26

D’après la loi de Fick, V_gaz= S x D x (P1-P2)/E

1. La très faible épaisseur (E) de la membrane, 0,2-0,5 μm, font des poumons un système très efficace pour la diffusion des gaz.
2. La surface de diffusion très grande

Question 27

Considérant que le temps de transit du sang dans un capillaire pulmonaire est d’environ 0,75 s chez un sujet au repos, la diffusion est terminée et l’équilibre des pressions partielles est atteint en 0,25 s

Quelle est l’avantage d’avoir une rapidité d’échange gazeux et un temps de transit lent dans les poumons ?

Answer 27

La rapidité avec laquelle s’effectuent les échanges gazeux procureune bonne marge de manœuvre puisque les 2/3 restant du capillaire demeurent disponibles dans l’éventualité où les paramètres de perfusion ou diffusion seraient modifiés.

Question 28

Quels sont les 3 catégories de facteurs qui limitent les échanges gazeux à la barrière alvéolo-capilaire ?

Answer 28

1. Moins d’O₂ dans les alvéoles
2. Altération de la barrière alvéolo-capillaire
3. Perfusion alvéolaire inadéquate

Question 29

Quelles sont les 2 facteurs pouvant influencer la quantité d’O₂ dans les alvéoles ?

Answer 29

1. Altitude
2. Ventilation alvéolaire insuffisante causée par une atteinte des mécanismes centraux (augmentation de la résistance respiratoire, diminution de la compliance plumonaire

Question 30

Par quoi peut être causé l’altération de la barrière alvéolo-capillaire ? Nommer 3 raisons

Answer 30

1. Diminution de la suface totale d’échange causé par l’emphysème (destruction des alvéoles)
2. Modification des propriétés intrinsèques entrainant une diminution de la perméabilité de la barrière alvéolaire à travers lesquels gaz diffusent moins bien
3. Une augmentation de la distance de diffusion causée par l’accumulation de fluide dans l’espace interstitiel et/ou la lumière alvéolaire (œdème pulmonaire)