respire 3) Diffusion Flashcards
Le diamètre des capillaires est de…
… 10 µm
juste suffisant pour le passage d’un globule rouge
L’épaisseur de la membrane alvéolo- capillaire est de…
… 0,3 µm
Facilitant la diffusion
(pour une surface de 100 m2)
1. En reprenant les éléments de l’équation de Fick, expliquez en quoi la membrane alvéolo-capillaire normale est si remarquable :
L’équation de Fick :
V̇ gaz =(S/E).D (PA, gaz − Pc, gaz)
Dont : D =SI/(√PM)
- V̇ = quantité de gaz qui diffuse au travers d’une couche de tissu
- S = surface
- E = épaisseur membrane
- D = constante de diffusion (qui dépend des propriétés du gaz et du tissu)
- (P1-P2) = gradient de pression partielle du gaz entre les 2 côtés où
- P1 = PA, gaz (la pression partielle du gaz dans les alvéoles)
- P2 = Pc, gaz (la pression partielle du gaz dans les capillaires).
- SI = solubilité du gaz
- PM = poids moléculaire
La membrane alvéolo-capillaire normale est si remarquable car elle a une surface énorme de 100 m² & une épaisseur qui est très fine de 0,3 µm.
Ces 2 caractéristiques facilitent la diffusion d’un gaz à travers la membrane alvéolo-capillaire.
On peut voir ceci en regardant l’équation de Fick :
↑ V̇ gaz = (↑S/↓E).D (PA, gaz − Pc, gaz)
6 couches à traverser par les gaz pour diffuser…
1) Surfactant
2) Epithélium pulmonaire
3) Membrane basale de l’épithélium
4) Interstitium
5) Membrane basale de l’endothélium
6) Endothélium capillaire
+ plasma et mb. de GR
2. Expliquez en donnant des exemples la notion de gaz dont la captation pulmonaire est limitée par la diffusion ?
Les gaz limités par la diffusion sont ceux qui ont une haute affinité pour l’hémoglobine (et donc qui peuvent maintenir une Pc, gaz relativement basse). Une forte affinité fait qu’il n’y a pas d’élévation de la Pcgaz dans le sang (quand le gaz est inspiré) et que la perfusion n’est pas le facteur limitant. Comme l’affinité est forte, le seul facteur limitant possible est la diffusion au travers la membrane alvéolo-capillaire.
Donc, on peut dire que les gaz limités par la diffusion sont ceux qui ont une constante de diffusion au niveau de la membrane alvéolo-capillaire qui est basse → cette constante de diffusion est le facteur limitant.
Ex : Le CO : Le CO se lie fortement à l’hémoglobine. Cette forte affinité fait qu’il n’y a pas d’élévation de la PCO dans le sang. Donc, le facteur limitant n’est pas la perfusion mais la diffusion du CO à travers la membrane alvéolo-capillaire (car la membrane est la seule barrière à la diffusion).
2’. Quel type de gaz vous choisiriez pour mesurer la capacité de diffusion?
Le CO car celui-ci n’est limité que par le facteur de diffusion.
Cette mesure va être faite par la méthode de Single-Breath.
2”. Expliquez en donnant des exemples la notion de gaz dont la captation pulmonaire est limitée par la perfusion?
Les gaz qui sont limités par la perfusion sont ceux pour lesquels leur gradient de pression alvéolo-capillaire (PA, gaz – Pc, gaz) est le facteur limitant.
Souvent ces gaz sont inertes, car en se liant pas à l’hémoglobine, leur Pc, gaz reste haute, ce qui conduit à atteindre vite l’équilibre de pression partielle du gaz de part et d’autre de la membrane. En ayant atteint cet équilibre, la diffusion du gaz s’arrête.
<em>Si l’on considère une situation où le sang dans le capillaire restait stagnant il n’y aura pas de gradient de pression alvéolo-capillaire du gaz (PA, gaz – Pc, gaz). Or la perfusion fait que le sang dans le capillaire est renouvelé tout le temps, ce qui « renouvèle » aussi et rétabli le gradient de pression alvéolo-capillaire du gaz. Donc, on peut dire que l’élément limitant est la perfusion.</em>
Ex : Le N2O : Le N2O ne se lie pas à l’hémoglobine (inerte).
Donc l’équilibre de pression alvéolo-capillaire du gaz va être atteint rapidement & le gradient de pression alvéolo-capillaire s’annulera vite aussi. Le N2O arrêtera vite sa diffusion jusqu’à une nouvelle perfusion. Ceci nous indique que la perfusion est le facteur limitant.
2”’. Quel type de gaz choisiriez vous pour mesurer la capacité de perfusion?
Le N2O limité par le facteur de perfusion
3a. Chez un homme, vous avez la possibilité de multiplier la capacité de diffusion par 2. Cela serait-il utile pour la captation d’oxygène chez un Sujet normal, respiration calme au niveau de la mer ?
Inutile, car dans ces conditions, le facteur limitant la captation pulmonaire d’O2 n’est pas la diffusion mais la perfusion
(la diffusion est le facteur limitant que dans les premiers 0,25 sec qu’un globule rouge entre dans le capillaire. Après 0,25 sec, dans ces conditions normales, la perfusion est le facteur limitant).
3b. Chez un homme, vous avez la possibilité de multiplier la capacité de diffusion par 2. Cela serait-il utile pour la captation d’oxygène chez un sujet normal, exercice important en altitude?
Très utile, car le sujet est en altitude. L’altitude fait que la PAO2 tombe de 100mmHg à 50mmHg donc le gradient de pression alvéolo-capillaire (PA, gaz – Pc, gaz) s’annule plus vite.
De plus, le sang circule beaucoup plus vite dans le capillaire lors d’un exercice, ce qui donne moins de temps à l’O2 pour diffuser dans le sang. Une augmentation de la capacité de diffusion de l’O2 à travers la membrane alvéolo-capillaire permettra d’éviter une hypoxémie.
<em>Si le sujet ne faisait pas de l’exercice en même temps, on dirait que la perfusion est le facteur limitant, mais comme l’exercice fait circuler le sang beaucoup plus rapidement dans le capillaire, la perfusion n’est plus le facteur limitant. </em>
3c. Chez un homme, vous avez la possibilité de multiplier la capacité de diffusion par 2. Cela serait-il utile pour la captation d’oxygène chez un sujet anormal (mb alvéolo-capillaire anormale), respiration calme au niveau de la mer?
Tout dépend de l’état d’altération de la membrane alvéolocapillaire.
Si elle est altérée au 1/4 de la normale:
- Pas utile, même si l’O2 diffuse moins bien à travers la membrane alvéolo-capillaire, le temps de traversée du capillaire au repos reste suffisamment long pour permettre une diffusion complète de l’O2.
- Alors, la saturation de l’hémoglobine dans le capillaire peut être atteinte (même si ceci s’achève que vers la fin du capillaire).
Si elle est altérée au 1/8 de la normale:
- la diffusion de l’O2 peut être fortement réduite et ne pas être suffisante pour saturer l’Hb, même au repos hypoxémie (diminution de la PaO2)
- Ce serait utile, si la réduction de la capacité de diffusion était GRAVISSIME.
3d. Chez un homme, vous avez la possibilité de multiplier la capacité de diffusion par 2. Cela serait-il utile pour la captation d’oxygène chez un sujet anormal, exercice important au bord de la mer?
Très utile, car en plus d’avoir du mal à traverser la membrane alvéolo-capillaire, l’O2 aura moins de temps pour la traverser puisqu’à l’exercice, le temps de traversée du capillaire passe de 0,75 sec à 0,25 sec.
- (La diffusion devient limitante à l’exercice car le GR transite moins longtemps dans le capillaire et donc le temps nécessaire à son oxygénation complète n’est pas atteint)
La saturation de l’hémoglobine est empêchée ce qui conduira à une hypoxémie (= diminution de la PaO2 dans le sang).
Ici, toutes les conditions sont réunies pour que la PaO2 à la sortie du capillaire n’atteigne pas la faible valeur de PAO2 ➔ tout effort devient impossible.
Une augmentation de la capacité de diffusion permettra de combler en partie l’altération membranaire.
L’affinité de l’oxyhémoglobine pour le CO est ??? fois plus importante que pour l’O2.
… 200 à 300 fois plus importante que pour l’O2
Lors d’une intoxication au CO, le traitement nécessite…
…l’application d’O2 hyperbare pour déplacer le CO de l’Hb. Tant que l’Hb est liée au CO, le transport d’O2 est diminué conduisant à l’hypoxie.
Analogie du transfert de l’O2 avec le CO:
L’O2 qui diffuse se lie à l’Hb (avec une affinité beaucoup faible que celle du CO) ce qui permet de maintenir un gradient de pression partielle (l’O2 lié à l’Hb ne contribue pas au développement de la pression partielle exercée par l’O2 dans le sang capillaire) qui favorise la diffusion.
Analogie de transfert de l’O2 avec celle du N2O
Lorsque l’Hb devient saturée en O2, l’O2 ne peut plus se lier à l’Hb et l’O2 exerce alors une pression partielle au sein du capillaire qui rejoint rapidement la PAO2 et abolit le gradient de pression partielle
(PAO2 – PcO2)
- A partir de ce moment, il n’y a plus de transfert d’O2 de l’alvéole vers le capillaire (il n’a plus de diffusion durant les 2/3 de temps restant pendant lequel le sang poursuit son trajet dans le capillaire alvéolaire).
- Le transfert d’O2 dépend de l’arrivée de nouveau sang capillaire alvéolaire (dont la PvO2 est de 40 mmHg) et est donc limité par la perfusion (et non par la diffusion)
L’hémoglobine devient saturée en O2 au bout de … secondes
… 0,25 sec ; soit le 1/3 du temps de parcours.
Methode de single breath et utilité de l’apnée de 10 secondes?
L’apnée de 10 secondes permet d’éviter les anomalies de distribution du gaz inspiré
LaPO2 au début du capillaire n’est pas nulle car…
… elle est égale au 4/10ème de la valeur alvéolaire en raison de l’O2 présent dans le sang veineux mêlé.
