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Cours de physiologie respiratoire du 30/10/00

Lancrin, Even

 

 

PLAN DU COURS

 

1.Transport du CO2 par le sang

 

Forme dissoute

Forme bicarbonate

Forme  liée à l’Hb

Courbe de dissociation

Interaction avec le transport de l’O2

 

2.Schema général de transport des gaz du sang

 

Diffusion

Etapes de passage de l’alvéole au sang

Diffusion membranaire

Vitesse de fixation à l’Hb

Equation générale : définition du coeff.  De transfert

Mesure par le CO

 

 

 

1.TRANSPORT DU CO2 PAR LE SANG

 

Quantité de CO2 dans le sang :contenu en CO2

expression en ml de CO/ 100 ml de sang dans les conditions standard de temp.  Et de pression :STPD

 

        Répartition des ml de CO2 ds le sg :

 

  1. Forme dissoute

Pour apparaître ds le sg, il doit être dissout.

Coeff. De solubilité du CO2 est très supérieur à celui de l’ O2 (~20 fois)

               3ml/100ml de sg  . cela n’ est plus négligeable, rôle dans le transport.

 

  1. Forme bicarbonate

C’est la forme fixée ds le plasma : forme combinée

 

CO2d  +  H2O                       H2CO3                        H+ + HCO3-

 

Le CO2 libéré à partir du métabolisme se dissout et réagit avec l’ eau en présence de l’anhydrase carbonique (elle ne modifie pas son point d’équilibre , elle accélère la réaction ). L’anhydrase carbonique n’est présente que ds les GR donc le CO2d diffuse ds le GR où il rencontre l’anhydrase et se transforme en H2CO3 (acide faible) qui se dissocie . HCO3- Rediffusent à travers la mb du GR et se trouvent à égalité de concentration ds le plasma où ils se combinent aux ions Na+.

[CO2]sg=28 mmol / l    = 0.633l/l de sg

[NaHCO3]=27 mmol /l 

Ds le poumon, cette réaction est réversible.

 

  1. Forme liée à l’Hb

 

Hb + CO2                  HbCO2   (carbhemoglogine)  ( Attention : different

 De la carboxyhemoglobine HbCO )

Très facilement réversible , le site de fixation du CO2 est différent de celui de l’O2 .

Cette fixation n’est pas essentielle dans le transport du CO2 mais elle a son importance car qd le CO2 se fixe sur le site de l’Hb, il modifie la forme tertiaire de la protéine Hb et rend les récepteurs  à l’O2 moins sensible à l’O2.Qd l’Hb arrive du poumon vers les tissus, elle est chargée d’O2 , l’O2 est libéré par deux processus :  - la concentration dans les tissus d’O2 est moins élevée , il y a donc diffusion.

-         le CO2 libéré par les tissus arrive sur l’Hb, se fixe dessus, modifie sa structure et favorise la libération d’O2.

                Elle libère donc plus d’O2 que s’il n’ y avait pas de CO2.Cela favorise la libération d’O2.Le max d’O2 est donc libéré au niveau des tissus grâce à ce système.

Le CO2 se fixe sur les terminaisons NH3 de l’Hb.

 

 .  Pb du H:

Il faut le tamponner sinon on risque d’ avoir des pb de pH au niveau de la cellule. C’est essentiellement l’Hb qui va tamponner l’ion et la réaction est favorisée par la fixation du CO2.

 

 

                               

 

 

 

 

                                          Courbe de dissociation

 

Contenu en CO2

En ml/100ml

50                                                                    

                                                                         Sg veineux : PO2= 100 mmHg

45                                                                                        PCO2= 45 mmHg

 

                                                                         Sg artériel : PO2= 40 mmHg

                                                                                   PCO2= 40 mmHg

 


                          Hb

          dissoute       

                    40       45                               PCO2

              

                       

+ il y a de l’O2 sur l’Hb , - on peut fixer de CO2.(dans les poumons)

+ il y a de CO2 sur l’Hb , - on peut fixer d’O2.(dans les tissus)

 La PO2 modifie la sensibilité à la fixation de CO2.

On parle d’effet BOHR et HALDANE :

-Bohr :Quand on augmente la PO2 , on fixe – de CO2

-Haldane :Quand on augmente la PCO2, on fixe – d’O2.

La quantité d’O2 transportée n’ est pas indépendante de la quantité de CO2 transportée.

La quantité de CO2 transportée n’ est pas indépendante de la quantité d’ O2 transportée.

Au niveau des tissus cela favorise la libération d’O2 et la prise de CO2.

Au niveau des poumons cela favorise la libération de CO2 et la prise d’O2.

Cela peut représenter 5% de chacun des deux gaz transportés.

C’est négligeable au repos mais pas pendant de l’exercice.

Quand je fais un effort intense je ne modifie pas la PO2 finale, le sg est toujours saturé au maximum en O2.En revanche au niveau des tissus, le muscle fait un effort métabolique intense, il produit donc plus de CO2 que d’habitude et ainsi l’Hb libère plus d’O2.On désature davantage le sg en O2.

Au niveau du poumon la seule façon d’augmenter le transport en O2 est d’augmenter le débit cardiaque.

Stock d’O2 dans le sg correspond à quelques minutes de respiration.

En revanche le stock de bicarbonates est très important, la capacité que l’on a à tamponner les bicarbonates ds le sg est très importante. Le sg par les grandes quantités de bicarbonates qu’ il contient est capable de lisser les variations de productions de CO2 par les cellules.

Lors d’une insuffisance respiratoire, la première chose que l’on observe c’est une modification de la PO2 et seulement beaucoup plus tardivement une modification de la PCO2.Le taux de bicarbonates augmente avant que la PCO2 augmente.

En résumé il y a :-une grande marge en ce qui concerne le stock de CO2 dans le sg.

                         -une toute petite marge en ce qui concerne le stock d’O2 dans le sg.

Le sg a un pouvoir tampon extrêmement important pour le CO2 .

 

Chiffres à retenir :

Dans le sg artériel : PaCO2 = 40 mmHg       HCO3- = 27 mmol /l

PaO2  inférieure à 80 mmHg est toujours pathologique.

  En général chez la plupart des sujets PaO2 = 100 mmHg

On ne mesure pas la PaCO2 et les bicarbonates dans du sg veineux car pour que cela ait un sens il faut que ce soit du sang veineux mêlé.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.SCHEMA GENERAL DE TRANSPORT DES GAZ DU SANG

 

 

 


                                                                      

tissu

                                               CO2

 


dissout

 


                                               H2O+CO2  Û               H2CO3 Û  H +HCO3                       HCO3                    

         H2O                      CO2                                         AC                                   Na+

                                   dissout

 

                                      Hb + CO2  Û HbCO2       

                   HCO3

                            Cl                                   HbO2 ÛHb + O2

 

 

                                                                  GR

 

 

 

 

 

 

Il y a donc une partie du CO2  qui est dissoute dans le plasma et dans le cytoplasme du GR , une autre partie qui est transformée , grâce à l’anhydrase carbonique , en HCO3    et enfin une partie qui se lie à l’ Hb . L’ HCO3  est rejeté dans le plasma avec une pompe passive HCO3/ Cl   qui maintient l’équilibre entre l’ HCO3    intracellulaire et extracellulaire .

Les ions H+ formés sont tamponnés par l’Hb .

 

 

 

 

 

 

 

P vO2=40

PvCO2=45

 

PO2=150mmHg

PCO2=0mmHg

 
                                       PAO2=105mmHg   

                                       PACO2=38mmHg

PaO2=100

PaCO2=40

 

         Cœur                                                                          Cœur

PcO2=105

PcCO2=38

 
           D                                                                                G

 

Shunt droite / gauche

( physiologique )

 
 

 

 

 

 

 

 


   

     tissus

 

 

 

 

 


Dans un poumon normal , tout le sang ne passe pas dans les alvéoles donc 1 petite partie de la circulation n’est pas oxygénée ( circulation bronchique ) .

 

DIFFUSION

Etapes de passage de l’alvéole au sang

Le CO2 diffuse + facilement et + vite que l’ O2

Il existe deux phénomènes :

·        passage au travers de la membrane alvéolo-capillaire (membrane supposée parfaite) : diffusion membranaire

·        passage au travers de la membrane du GR et fixation à l’ Hb : vitesse de fixation à l’ Hb

Diffusion membranaire

La quantité de molécules qui passe par unité de temps est proportionnelle à la DP  et inversement proportionnelle à un coefficient qui caractérise la membrane Km .

 

 

 


                                      O2         PA

Hb

 

Pg

 

 
                   Pp

               

                                                                                             

                                                                                             

 

                   V= DP/ Km = (PA – PP)/Km            V= Dm(PA – PP)

 Dm est la conductance ou la capacité de diffusion de la membrane : elle caractérise l’ état de la membrane .

                   Vitesse de fixation à l’Hb

Elle caractérise la réaction chimique qui a lieu entre l’Hb et l’ O2 . Celle-ci répond à une équation :

                            V= q Vc(Pp – Pg)

q caractérise la vitesse de fixation à l’Hb

         Vc est le volume capillaire

                   Equation générale : définition du coefficient de transfert

La résistance totale offerte par le système de l’alvéole à l’Hb correspond donc aux 2 évènements successifs :

                            V= Dm(PA – PP)

                            V= q Vc(Pp – Pg)

Ce qui permet d’ écrire :

                            R = 1/ Dm + 1/q Vc = 1/ TL

 

TL est le coefficient de transfert (ou transport) du poumon = DL

On peut donc écrire :

                                      V = TL (PA – Pg)

                   Mesure par le CO

Il nous est impossible de mesurer Pg  . Ilfaut donc rechercher un gaz ayant les mêmes propriétés de passage au travers de la membrane alvéolo-capillaire que l’O2 et qui se fixe sur l’Hb de façon instantanée et irréversible ( Pg=0) .

V = TL PA ce qui permet de calculer le coefficient de transfert .

Ce gaz est le CO .

Pour cela , on fait respirer à un sujet un débit connu et faible (traces) de CO puis on mesure le VCO et la PA CO et on obtient : TLCO = TLO2

Il faut toutefois faire des corrections en fonction de la [Hb] mais aussi faire attention à Vc qui dépend de la surface d’échange membranaire .

               Cette surface varie entre les individus et est indépendante des propriétés de la membrane .

Pour interpréter une variation de TL , il faut le ramener à une surface standard qui est la surface d’ échange S : TL/S or Sest impossible à mesurer donc on utilise le volume alvéolaire VA qui est le volume de gaz participant aux échanges : 

TL/VA .

 

 

Si TL normal Þ pas d’atteinte

Si TL anormal : TL     et que TL/VA normal alors la diminution de TL est due à une diminution de Va . Il y a donc une atteinte pulmonaire mais TL est normal pour ce qui reste de poumon .

Si TL/VA :   : atteinte du transfert