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Les échanges gazeux
pulmonaires et tissulaires

CONCENTRATIONS
ET PRESSIONS PARTIELLES
DES GAZ RESPIRES

–
–
–
–

O2 : 20.93%
CO2 : 0.03%
N2 : 79.04%
Vapeur d’eau : (petite fraction,
dépend des conditions
atmosphériques)

1. Concentration de l’O2 dans l’air
atmosphérique

La composition de l’air
atmosphérique est constante :

Notre approvisionnement en O2
dépend :










Px : pression partielle du gaz x
Fx : fraction du gaz x dans le mélange gazeux
PT : pression totale du mélange gazeux
Donc PT est la somme des Pp des gaz qui composent le
mélange gazeux

Px = Fx * PT

« la pression partielle est la pression exercée par un gaz dans
un mélange gazeux. Elle est égale à la pression qu’aurait exercé
le même gaz s’il occupait à lui seul le même volume »







La composition de l’air inspiré est insuffisante pour déterminer
la quantité d’O2 consommée ;
d’où la notion de pression partielle




2. Pression de l’O2 dans l’air
atmosphérique


PO2 = FO2 x PB (PB : pression barométrique)


= 0.2093 x 760
(niveau de la mer)


= 159 mm Hg

PCO2 = FCO2 x PB


= 0.0003 x 760


= 0.23 mm Hg

2.1. Pp des gaz de l’air inspiré


PO2 = 0.2093 x (760-47) = 149 mm Hg

PCO2 = 0.0003 x (760-47) = 0.21 mm Hg


L’air inspiré se sature en vapeur d’eau
en traversant le nez et la bouche et en
descendant les voies aériennes.

A 37°C, il faut tenir compte de la
pression exercée par les molécules
d’eau de l’air saturé (47 mm Hg)

La pression totale exercée par les
autres gaz devient moins
importante : (760 – 47 mm Hg)

2.2. PP des gaz de l’air trachéal


PO2 = 0.145 x (760-47) = 100 mm Hg

PCO2 = 0.055 x (760-47) = 40 mm Hg

– O2 : 14.5 %
– CO2 : 5.5 %
– N2 : 79 %


Composition de l’air alvéolaire :

– Reçoit continuellement du CO2
– Perd continuellement de l’O2


Composition différente de l’air inspiré
car :

2.3. PP des gaz de l’air alvéolaire

Pressions partielles de CO2 et d’O2 dans
l’air inspiré, le gaz expiré et en différents
endroits de l’organisme

la pression du gaz à la surface du liquide
la quantité de gaz dissous dans un liquide est
proportionnelle à sa pression partielle jusqu’à
égalité des pressions (entre PP du gaz en
phase gazeuse et PP du même gaz en phase
liquidienne)

1.






Les échanges gazeux se font également avec
le sang
 il faut tenir compte de la loi de Henry : « la
quantité d’un gaz dissous dans un liquide
dépend de deux facteurs :




Mouvement des molécules de gaz
dans les liquides

– Si 2 gaz ont la même pression, la
quantité de molécules à entrer ou à
sortir du liquide dépend de la
solubilité du gaz.
– Exemple : le CO2 est 20 fois plus
soluble dans l’eau pure que l’O2

2. la solubilité du gaz dans le liquide

Échanges gazeux dans les
poumons et les tissus

– les échanges gazeux entre poumons, sang
et tissus dépendent entièrement du
processus passif de diffusion (des zones
de haut pression vers les zones où la
pression est plus faible)

• une PO2 élevée
• une PCO2 faible

– grâce à la ventilation, l’air alvéolaire
maintient :

cellules

Paroi des cellules

Liquide interstitiel

O2

Consommation
d’O2

Paroi des capillaires

Sang

Paroi alvéolocapillaire

Gaz alvéolaire

Air ambient

Production
de CO2

CO2

Échanges au niveau des alvéoles

Échanges au niveau des tissus

CO2 : cellules(>46) → sang (40)

O2 : sang (100) → cellules (< 40)

Au niveau des tissus:

CO2 : sang (46) → alvéoles (40)

O2 : alvéoles (100) → sang (40)

Au niveau des poumons:

Transport de l’oxygène

– O2 dissous dans le plasma
– O2 Associé à l’hémoglobine (Hb)

Deux formes :


O2 n’est pas très soluble dans les
liquides

A PO2 = 100 mm Hg  0.3 ml O2 /
100 ml de sang

Pour 5 litres de sang  15 ml
d’O2 (survie pendant 4 sec)

Si l’organisme ne dispose que de
l’O2 dissous il faut au repos un DC
de 80 l/min

A. forme « O2 dissous »

– Elle détermine à elle seule la PO2 du
sang
– Elle a un effet sur la régulation de la
respiration
– Elle conditionne la quantité d’O2 associée
et dissociée à Hb dans les poumons et
les tissus


Mais, cette petite quantité d’O2 est
capitale car :

B. Forme « O2 associé à Hb »

α2

β2

α1

β1
O2

globules rouges.

56

L'hémoglobine se trouve dans les

Hème

Dans les muscles, O2 transporté par une protéine
semblable : myoglobine

Donc, chaque Hb peut fixer
4 O2

Chaque hème contient un
atome de Fe pouvant fixer
un O2

4 hèmes

2 chaînes α et 2 chaînes β

Hémoglobine:

HbO2

Hb + O2

Si PO2 ↓

Libération de 1 O2 ==> facilite la libération des 3 autres

Fixation de 1 O2 ==> facilite la fixation des 3 autres

HbO2

Hb + O2

HbO2

Si PO2↑

Hb + O2

Presque tout l’O2 (98%) se combine à l’hémoglobine (Hb)

~ 2% de O2 transporté sous forme dissoute dans le sang

O2 peu soluble dans l’eau

total

100 ml de sang

Au repos

20 ml O2 / 100 ml de sang

0.3 ml O2 dissous

19.7 ml O2 associé à Hb (HbO2)

20.1

capacité de transport
de l’O2 du sang
(ml O2 / 100 ml sang)
=

=

15

quantité de Hb
(g / 100 ml sang)

d’où :

- 1 g Hb peut fixer 1.34 ml d’O2

- 100 ml de sang  15 g de Hb

Comment ?

x

x

1.34

capacité de Hb
à transporter O2
(ml O2 / g Hb)


Ceci est vrai si l’on admet que Hb se
saturait entièrement d’O2 ;

mais la capacité de transport sanguin
d’O2 (ou saturation de Hb en O2)
dépend de la PO2

SaO2 : quantité d’Hb saturée en O2 (porte 4
molécules d’O2) / quantité totale d’Hb

20 ml O2 / 100 ml de sang


Au niveau de la mer (760 mm Hg), un
sujet sain est capable de transporter
environ 20 ml O2 / 100 ml de sang
artériel.



 19.7 ml O2 / 100 ml de sang (O2 associé à Hb)
 + 0.3 ml O2 / 100 ml de sang (O2 dissous)







Total :

PO2 = 100 mm Hg  98% de saturation de Hb




Au niveau alvéolaire :












tissus

 O2

 tissus

A cette PO2 la saturation de Hb est à 75 %
(15 ml O2 / 100 ml de sang)

PO2 capillaires diminue et atteint ≈ 40 mm Hg

Hb lâche son O2

PO2 plasmatique diminue et devient inférieure à
PO2 Globules rouges

O2 dissous  capillaires 

PO2 capillaires ≈ 100 mm Hg
PO2 tissus ≈ 40 mm Hg

Au niveau des tissus :

– La différence entre le taux d’O2 du sang
artériel et celui du sang veineux porte le
nom de différence artério-veineuse en O2
[(a – v) O2]
– Ce paramètre varie entre 4 et 5 ml O2 /
100 ml de sang au repos et augmente à
l’exercice.


En forme de S

Donne le % de saturation de Hb en
O2

Présente une portion plate (% de
saturation varie peu aux PO2 > 60
mm Hg)

Présente une portion rapide (% de
saturation varie beaucoup aux
faibles PO2)

Courbe de dissociation de HbO2

Courbe de dissociation de l’oxyhémoglobine


Cette courbe est obtenue au repos (pH = 7.4 ;
Température = 37 °C)

L’allure de cette courbe peur être modifiée par :

L’acidité du sang [H+]

La concentration de CO2

La température

Effet de la température, de l’acidité et de la
concentration de CO2 sur la saturation de Hb

Affinité de l’Hb pour
l’O2 diminue si le pH
diminue ( CO2).

 CO2

 pH

 affinité de O2 avec Hb

 libération O2

 libération O2

50% Hb inactivé
Mortel

0,1 % CO dans l ’air

0,2 % CO dans l ’air

Affinité de Hb pour CO (monoxyde de carbone) est
200 fois plus élevée que pour O2.

 activité

 pH

Libération de 1 O2 ==> facilite la libération des 3 autres

Fixation de 1 O2 ==> facilite la fixation des 3 autres

– plus important au niveau des tissus
(production de CO2 ; température et [H+]
élevées)
– négligeable au niveau des poumons


Tous ces facteurs sont susceptibles de
modifier la structure moléculaire de Hb
réduisant ainsi son affinité avec l’O2
(effet Bohr)

Cet effet est :


PCO2 ;
T°C
 pH

Normal
PCO2 = 40 mmHg
pH = 7,4


pH
 PCO2;  T°C

O2 + HHb
Dans les cellules
musculaires
(Énergie)

HbO2

Capillaires musculaires
 pH

T°C

Transport du CO2


CO2 dissous dans le plasma

CO2 associé à Hb (composés
carbaminés)

CO2 sous forme d’ion bicarbonate
HCO3-

Trois formes :


Cette petite quantité est
importante car elle détermine la
PCO2 du sang

CO2 dissous (5 % environ)


dans le globule rouge (GR), le CO2 se combine
à l’eau  H2CO3
(cette réaction, lente dans le plasma, est rendue
rapide dans le GR grâce à la présence de
l’anhydrase carbonique)

ensuite H2CO3 se dissocie en H+ et HCO3
H+ est tamponné par Hb pour limiter [H+] et la
baisse du pH

HCO3- quitte le GR et se dissout dans le
plasma

Cl- rentre dans le GR pour maintenir l’équilibre
ionique

A. Au niveau des tissus

Ions bicarbonates (HCO3-) : ≈ 60 à 80%
du CO2 total


CO2 dissout (PCO2 ≈ 46 mm Hg) diffuse
dans les poumons (PCO2 ≈ 40 mm Hg)

PCO2 du plasma diminue  déséquilibre
entre H2CO3 et HCO3
HCO3- pénètre dans le GR et se
recombine à H+ pour former H2CO3

H2CO3 se dissocie en H2O et CO2

CO2 diffuse du sang dans les poumons

Au niveau des poumons



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