Transcript Echanges gazeux et respiration subaquatique

Comité Départemental du Val de Marne - Marc TISON - Moniteur fédéral 2ème degré
ECHANGES GAZEUX
RESPIRATION SUBAQUATIQUE
Sources – illustrations, photos et schémas
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Echanges gazeux et respiration subaquatique
Introduction
Les échanges gazeux sont la transition de l’appareil respiratoire à l’appareil
cardiovasculaire.
La respiration assure l’apport de l’oxygène et l’élimination du gaz
carbonique.
La circulation apporte les besoins énergétiques aux tissus en oxygène
(hématies), en nutriments et assurent également l’évacuation des déchets.
O2 + GLUCIDES = ENERGIE
+ H2O + CO2 = LA VIE
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Analogie
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Mécanisme des échanges gazeux
La diffusion alvéo capillaire - La diffusion est un processus physique. Des
molécules (air ou gaz) passent d’un compartiment hautement concentré vers un
compartiment moins concentré à travers une membrane. Il y a une recherche
permanente d’équilibre (rappel expérience de Bertholet) entre des
compartiments aux pressions partielles différentes (Dalton).
Principe de Diffusion
+
Co2
++
O2
+++
+
Membrane
Recherche permanente d’équilibre
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Mécanisme (suite)
CO2
La diffusion de l’air alvéolaire dans le
capillaire s’équilibre en 3/10° de
seconde à travers 3 parois :
L’Épithélium alvéolaire ou paroi
alvéolaire
L’Endothélium capillaire ou paroi
capillaire
La membrane cytoplasmique du globule
rouge ou paroi du globule rouge.
Le surfactant
Epithélium
Membrane cytoplasmique
Tissus interstitiel
Endothélium
Plasma intercapillaire
Liquide intracellulaire
O2
A travers également quatre interfaces liquidiens : Le surfactant, liquide
recouvrant la paroi alvéolaire, le tissus interstitiel entourant le capillaire, la
couche de plasma intercapillaire et le liquide intracellulaire du globule rouge.
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Processus Physique et Chimique des échanges gazeux
Le processus est d’abord physique . La première étape est appelée étape
alvéolaire ou Hématose, elle procède d’une simple diffusion
C’est la différence de
Pression Partielle des
gaz entre l’air alvéolaire
et le sang qui permet
ces échanges.
O2
CO2
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Échanges alvéolaires
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Échanges tissulaires
L’étape Tissulaire procède également d’une simple diffusion, le + vers le L’oxygène diffuse dans les tissus et le Gaz carbonique en sort. Le liquide interstitiel
ou lymphe permet et facilite les échanges car il transmet les pressions.
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Quelques valeurs d’O2 et
de CO2 dans l’organisme
La PO2 dans les alvéoles est
plus basse que la PO2 de
l'air car, dans les poumons,
l'air inspiré est saturé de
vapeur d'eau.
De plus, avant d'arriver aux
alvéoles, une partie de l'O2
est absorbée par le sang au
niveau des bronchioles.
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Processus chimique des échanges gazeux
Le deuxième processus est chimique.
Il passe aussi par une étape alvéolaire et tissulaire.
La circulation sanguine amène successivement les hématies sur le lieu des
échanges, celles-ci jouant le rôle de transporteur.
L’Hémoglobine, liquide contenu dans
l’hématie riche en fer (héme) va attirer
comme un aimant les molécules d’O2 ou
de CO2 et les fixer le temps de leur
trajet.
Hémoglobine:
Hème
2 chaînes α et 2 chaînes β
4 hèmes
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Chaque hème contient un atome de Fe
pouvant fixer une molécule d’O2
Donc, chaque Hb peut fixer 4 O2
Hématies
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O2
O2
Hb + O2
Hémoglobine = Hb
globine
Hémoglobine + O2 = Hb
Oxyhémoglobine (HbO2)
+
Hémoglobine + Co2 = Hb
Carbhémoglobine (HbCo2)
+
O2
puis
O2
Co2
puis
O2
HbO2
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Le PH sanguin « potentiel Hydrogène »
Les combinaisons HbO2 et HbCO2 sont instables car le rôle de la dissolution du
Co2 dans le plasma est important. En effet, la présence de CO2 dissout sous forme
de bicarbonate et d’acide carbonique participe à l’acidité sanguine que l’on mesure
avec le pH. Il en résulte une acidification du sang qui accélère la séparation de
l’Oxygène/gaz carbonique et de l’Hémoglobine.
 [CO2] sang ==>  [H2CO3] ==>  pH
 [CO2] sang ==>  [H2CO3] ==>  pH
Le centre respiratoire est sensible au pH
 pH  Stimulation du centre respiratoire
 pH  Inhibition du centre respiratoire
 [CO2] sang   pH   ventilation pulmonaire
 [CO2] sang   pH   ventilation pulmonaire
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Le pH sanguin
Fixation de 1 O2  facilite la fixation des 3 autres
Libération de 1 O2  facilite la libération des 3 autres
 pH
 activité
 affinité de O2 avec Hb
 CO2
 pH
Configuration
instable
 libération O2
 libération O2
Affinité de Hb pour CO (monoxyde de carbone)
est de 200 à 300 fois plus élevée que pour O2.
0,1 % CO dans l ’air
50% Hb inactivé
0,2 % CO dans l ’air
Mortel
Configuration
stable
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Les échanges en plongée
La pratique de la plongée ne modifie pas le principe des échanges gazeux.
Ceux-ci sont néanmoins perturbés dans bien des cas :
Apnée : lorsqu’il y a arrêt respiratoire volontaire, la consommation d’O2 et
la production de CO2 continue.
L’apnéiste vit sur son capital de départ.
Narcose : la présence d’azote dissous le plasma (processus physique) accélère
les effets de la narcose (centre nerveux).
Accidents biophysiques (ADD) : le blocage de la circulation
sanguine interrompt les échanges notamment tissulaires (voir alvéolaire dans
le cas de l’ADD de décompression pulmonaire).
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Les échanges en plongée (suite)
Travail respiratoire : la limitation des mouvements respiratoires volontaires
de type poumons ballast limite l’amplitude des mouvements d’ou une mauvaise
performance.
Détendeur mal réglé : il peut imposer une +/- grande résistance à
l’inspiration ou l’expiration
Le froid enfin accélère la contraction des muscles du tronc. Il en
découle une certaine limitation de l’amplitude respiratoire.