Transport gaz Flashcards
utilisation de l’energie chimique des nutriment
- Oxydation par 02 de molécules d’origine alimentaire
- Transfert de l’énergie libérée (W) sur des petites molécules phosphorées : ATP, ADP
- Réalisation de fonctions grâce à l’énergie de ces petites molécules phosphorées
o Par les cellules - Ex : Na +/K”• ATPase, etc.
o Par les organes - Ex. : transport de gaz et sang, muscles etc.
Nécessité d’échanges
- Alimentation : apport de glucides, lipides et protides
- Respiration = ensemble des phénomènes concourant à assurer les échanges gazeux entre milieu ambiant et Cellule vivante (entre écosystème et biosystème)
•Apport d’O2
•Elimination CO2
Reins : élimination d’eau
Convection O
Tran sp ort d’un endroit à un autr e sous l’effet d’une force extérieure
Convection forcée : provoquée par une circulation artificielle d’ un fluide, gaz ou liquide
o Convection dans les voies aériennes
o Convection vasculaire
Diffusion O
PHénomène passif
Provoquée par un gradient de concentration
• Mouvement de la zone à haute concentration vers la zone à faible concentration
• Dans un gaz ou un liquide :
• Ex. :
- Diffusion alvéolo-capillaire : entre alvéoles et capillaires pulmonaires
- Diffusion tissulaire
Transport et échanges gazeux : succesion de phénomènes convectifs et diffusifs
Ventilation :
convection
Force motrice : muscles respiratoires
Circulation: convection
Force motrice : contraction cardiaque
capillaire pulmonaire : diffusion a travers la barroere alvéolo-capillaire
Capillaires tissulaires : diffusion
une pression
Force exercée par unité de surface
P = F/S
avec P : pression, F : force, 5 : surface
Exprimée en N/ m2 ou Pascal (Pa) Exprimée également en mmHg N'est pas une unité du système international Unité couramment utilisée 1 mmHg= 0,133 kPa
Due à l’agitation moléculaire
Part de la pression totale
Pression totale : somme des pressions partielles de chaque gaz
Pt = somme Pp
formule pression partielle
Ppgaz = Fgaz x Pt
Fraction d’un gaz ou Concentration d’un gaz
o Liée au nombre de molécules du gaz
o A distinguer de la pression partielle du gaz
COMPOSITION DE L’AIR
air sec ambiant
Principalement composé d’azote (N2) et d’oxygène (02)
o F02 = 0,21 = 21%
o FN2 = 0,79 = 79%
o La fractiol’l’des autres gaz est négligeable
- Ex.· FC02 = 0
Pression totale= Pression barométrique= Pression atmosphérique
Pression barométrique au niveau de la mer:
Pb = 760 mmHg
o Pression barométrique de l’air sec ambiant :
Pb = PN2 + P02
Air inspiré
Réchauffé et saturé en vapeur d’eau
La vapeur d’eau est un gaz supplémentaire s’ajoutant à ceux de l’air ambiant
Dans ces conditions, la pression partielle de ce gaz dépend uniquement de la température
Dans le corps humain à 37°C, la pression partielle de vapeur d’eau dans l’air inspiré
est: PH20 = 47mmHg
pression partielle inspire en O2
= Pression partielle en 02 dans l’ air inspiré, donc réchauffé et saturé en vapeur d’eau
Pi02 = (Pb - 47) x Fi02
avec FiO2 la fractio d’O2 dans l’air inspiré avant qu’il soit saturé en vapeur d’eau
Application numérique :
Pi02 = (760 - 47) x 0,21 (en mmHg)
Pi0 2 = 150 mmHg
ARBRE RESPIRATOIRE
Zone de conduction
Convection gazeuse Dans: o Les voies aériennes supérieures - Réchauffent et humidifient l' air o L'arbre bronchique - Division dans l' ensemble des poumon
ARBRE RESPIRATOIRE
zone d’echanfes gazeux pulmonaire
Diffusion des gaz
02: de l’alveole vers le capillaire
C02 : du capillaore vers l’alvéole
Au niveau des alvéoles
o A travers la barrière alvéolo-capillaire
- Extrêmement fine
o Comprenant une barrière épithéliale et une barrière endothéliale
gaz en milieu liquide deux formes
- dissoute = libre
• seule cette fraction participe : a la pression partielle ; aux echanges gazeux diffusifs
-combinée
• a un transporteur
ou
• apres réaction chimique
contenue d’un gaz dans un liquide
= quantité totale de gaz présente : forme combinée + forme dissoute
exprime en volume
CONTENU EN GAZ DISSOUS = VOLUME DE GAZ DISSOUS
Calcul: loi de Henry
Vgaz= Sgaz X (Pgaz)/(Patm)
avec Vgaz le volume de gaz dissous dans le liquide, Sgaz le coefficient de solubilité du gaz , Pgaz la pression partielle du gaz et Patm la pression atmosphérique
Exemple:
02 dissous
Coefficient de solubilité :
S02 = 0,023 ml d’O2 / ml de sang à 37°C
Vo2 dans le sang :
Applicat ion de la loi de Henry :
Vo2 = So2 X Po 2/ Patm
Application numérique :
exemple de l’02 dissous au niveau d’on capillaire pulmonaire
Vo 2 = 0,023 x 100 / 760 (en ml d’02 /mL de sang)
VO2 = 0,003 mL O2 / mL de sang
transport de l’O2
diffusion alveolo-capillaire
Jusqu’à équilibre des P02 dans l’alvéole et dans le capillaire pulmonaire
o La P02 alvéolaire est différente de la P0 2 dans l’air inspiré
Contenu en 02 du sang dans un capillaire pulmonaire
Contenu en 02 sous forme dissout
Déte rminé par la loi de Henry à partir de la P02
Contenu en 02 sous forme liée à l’hémoglobine
Déterminé par la courbe de Barcroft à partir de la PO2
hémoglobine
localisation
Exclusivement dans les hématies= globules rouges ou érythrocytes
hemoglobine structure
4 chaînes polypeptldigues identiques 2 à 2
Hétérotétramère formé de 2 dimères
4 groupements hèmes au centre
Constitués chacun :
-d’un noyau porphyrine 00
- d’un atome de fer sous forme ferreuse Fe2+
Fixation d’une molécule 02 possible sur Fe2+ de chaque hèmeOOO
hémoglobine
diversité sous unité
Sous-unités a, ß y et delta
o Chaque sous unité est codée par un gène différent
Expression des sous-unités variable en fonction l’âge, à l’ origine de différentes Hb normales
Hb fœtale: Hb F: a2y2
~95% chez le nouveau -né
< 2% chez l’adulte : à l’état de traces.
Hb adulte:
HbA1 a2ß2 ~95%
- HbA2 a2delta2 : 2-3%
hémoglobine Fonction majeure
Trans orteur de l’o2
o 1 molécule d’Hb peut lier 4 molécules d’02
o On parle de pigment respiratoire
Courbe d’affinité de l’Hb pour 02
= Courbe de Barcroft
= Courbe de dissociation de l’oxyhémoglobine
= Courbe de saturation de Hb par 02
Courbe d’affinité de l’Hb pour 02
spe
Forme sigmoïde due au processus coopératif de fixation de l’02
o La fixation d’ 02 entraine une variation de l’affinité de l’Hb pour l’02 par passage:
- de la forme T (tendue) . de faible affinité pour l’02
- à la forme R ( relâché e), de haute àffinité pour l’02
Modèle des « timbres poste » : 1 fixation d’02 entraine la rupture des liaisons faibles qui facilite la fixation des autres molécules d’02
Fixation du 1er 02: correspond au détachement du 1er timbre, 2 côtés à détacher
Fixation des 02 suivant : correspond au détachement des autres timbres, 1 seul côté
à détacher ou aucun pour le dernier
Différents ligands et différentes formes normales deHb
O2 et CO2
02
o Désoxyhémoglobine: Hb sous forme T
o Oxyhémoglobine : Hb02 sous forme R
C02
Carbaminohémoglobine : HbC0 2
C02 se lie préférentiellement à la forme T
Différents ligands et différentes formes normales deHb
tous les ligand
H+ (= protons)
O2
CO2
CO
2,3 DPG0 : diphosphoglycérate ou bisphosphoglycérate
methemoglobine
Différents ligands et différentes formes normales deHb
CO
méthémoglobine
CO (monoxyde de carbone) 0
Carboxyhémoglobine: HbCO
- Indisponible pour 02
En faible proportion à l’état normal : < 2%
Méthémoglobine (MetHb) : Hb à Fer ferrique Fe3+
Indisponible pour 02
En faible proportion à l’état normal : < 2%
Pouvoir oxyphorique (PO) de l’Hb
PO théorique : 1 g d’Hb peut se combiner au maximum av ec 1,39 ml d’O2
En pratique : PO p lus faible : ~1,34 ml/ g
o HbCO et MetHb présentes en faibles % physiologiques et indisponibles pour 02
Concentration en Hb ([Hb])
Femme: (Hb(= 14 g / 100 ml de sang= 14g / dl de sang
Homme : [Hb) = 16 g / 100 ml de sang= 16g / dl de sang
Capacité en Oz
Quantité maximale d’O2 liée à Hb 000
Valeur pour PO = 1,39 ml 02 / g et [Hb] = 15 g / 100 ml de sang
Capacité en 0 2 = 1,39 x 15 (en ml 0 2 / 100 ml de sang)
Capacité en 02 = = 20,85 ml 02 / 100 ml de sang
saturation en O2
Saturation en 02: pourtentage d’occupation des sites de fixation d’O2 sur Hb
Sa02 = 02 combiné à Hb /Capacité 02 x 100
Dépendante de la PO2, qui détermine le contenu en 02 combiné à Hb
Indépendante de la concentration en Hb
Contenue en O2 combiné avec Hb
02 fixé à Hb = PO x (Hb) x (SaO2 / 100)
Dépendant de la PO2
Dépendant de la concentration en Hb
contenue en O2 total
Contenu en 02 = 02 fixé à Hb + O2 dissous
o Ex . : dans le sang artériel normal, pour [Hb] = 15 g/.l,00 ml sang, PO2 artérielle normale :
PaO2 = 100 mmHgO = 13 kPa,
pH = 7,40, T = 37°, PCO2 = 40 mmHg
Contenu en 0 2 = 1,39 x 15 x 1 + 0,023 x 100 / 760 (en ml d’O2 / 100 ml de sa ng )
Contenu en 02 = 20,85 + 0,3 (en ml d’O2 / 100 ml de sang)
Contenu en 02 = 21,15 ml d’O2 / 100 ml de sang
Dans 1 l de sang: 211 ml dO2: 208 ml d’ HbO2 et 3 ml d’O2 dissous
02 transporte principalement sous forme liée à Hb: à 98,5%
notion de P50
= PO2 pour laquelle SaO2 = 50%
= pression partielle d’O2 pour saturer a 50% Hb en O2
P50 augmente quand l’affinité de Hb pour O2 diminue
modification affinite par ≠ facteur
Déplacement vers la droite de la courbe de saturation :
- Correspond à une élévation de P5O donc à une baisse de l’affinité de l’Hb pour 02
-Observé dans le cas d’une augmentation:
de C02 ou des ions H+ : effet Bohr (décrit en 1904) observé dans les tissus
-> L’augmentation des ions H+ entraine une baisse du pH: acidose
- de la température
- du 2,3 DPG
Principe :
Diminution d’affinité : favorable aux tissus
Augmentation d’affinité : favorable à l’hématose pulmonaire : fixation d’02 par Hb
Application
affinité
exemple des tissus en activité métabolique
cas de l’activité sportive
o Augmentation de température, du C02 et des ions H+
Favorisent la libération de l’O2 par diminution de l’affinité de l’Hb pour O2
Permet une adaptation physiologique de la libération d’02 aux besoins locaux des tissu
Applications
affinité
Exemple du 2,3 DPG:
Métabolite de la glycolyse anaérobie intra-érythrocytaire
Augmentation de concentration lors :
- d’une baisse de PO2, par insuffisance respiratoire chronique, vie en altitude etc.
- d’une baisse de Hb : anémie
Favorise la libération de l’O2 aux tissus par diminution de l’affinité de l’Hb pour 02
Par stabilisation de la forme désoxyHb
Transport CO2
trois forme
Forme
dissoute
Dans le plasma et dans les hématies
Quantitativement: faible fraction du C02 total
5 à 10% du C02 total
Coefficient de solubilité : Sco2 = 0,58 ml de C0 2 / ml de sang à 37°C
20x plus soluble que l’02
qualitativement importante : forme permettant les echanges de CO2
Transport CO2
trois forme
Forme combinée à des protéines
= compose carbaminés
CO2 + RNH2 R.NH.COOH
CO2 + Hb.NH2 Hb.NH.COOH
•5 a 30% du CO2 total
Transport CO2
trois forme
forme bicarbonates HCO3-
quantitativement : CO2 transporte principalement sous forme de HCO3-
-60 a 90% du CO2 total
- Réaction catalysée dans les hématies par une enzyme : l’anhydrase carobnique
CO2 + HO2 H2CO3 HCO3- + H+
Transport CO2
Echanges au niveau des tissus
Diffusion du C02 dissous vers le plasma et les hématies
Dans les hématies:
Formation de bicarbonates et protons grâce à l’anhydrase carbonique
Echange entre bicarbonates et chlorures : effet Hamburger
Passage de bicarbonates dans le plasma
Fixation de protons sur Hb, qui facilite:
la libération d’02 (effet Bohr)
la fixation de C02 (effet Haldane)
Effet Haldane
Au niveau tissulaire
La désoxygénation de l’Hb augmente la capacité de transport du C02 par le sang, sans variation de la PC02
Mécanisme :
Production accrue de bicarbonates mettant en jeu l’effet Bohr: fixation WH+ sur Hb
Formation de carbamates sur l’Hb réduite: carbaminoHb
Quantitativement : 75% du C02 est immédiatement transformé en bicarbonates et carbamates du fait de la désaturation de l’Hb
Effet Haldane
Au niveau pulmonaire
La fixation d’02 facilite la libération de C02 :
transfert de C02 facilité par l’oxygénation
o Les mécanismes sont les mêmes que dans les tissus mais en sens inverse
o Le CO2 libéré est rejete par le systeme respiratoire
