2 - Ent Paris 13

L 1- S2
Physiologie Respiratoire
Aurélien Pichon
Adapté de C. Caillaud
1
Pourquoi certains athlètes développent-ils un
asthme d’exercice ?
Pourquoi certains chevaux de course font-ils des
hémorragies pulmonaires ?
Pourquoi la respiration est-elle automatique et
sans « effort » ?
Pourquoi l’EPO améliore-t-elle la performance ?
2
PHYSIOLOGIE DE L'APPAREIL
RESPIRATOIRE
Super site canadien :
http://www.colvir.net/prof/chantal.proulx/BCB/BCB_cours.htm
Logiciel :
http://artic.ac-besancon.fr/svt/tice/pulmo/index.htm
Vidéo :
- http://www.santepratique.fr/fonctionnement-poumons.php
- http://www.youtube.com/watch?v=4OfDDhC1rdU
3
PHYSIOLOGIE DE L'APPAREIL
RESPIRATOIRE
Pour amener l’O2 depuis le milieu extérieur
jusqu’à la cellule qui en a besoin, on trouve les
étapes suivantes :
Système
respiratoire
1.
2.
La ventilation pulmonaire.
La diffusion alvéolo-capillaire.
Hémoglobine et
système cardiovasculaire
3.
4.
Transport du CO2 et de l'O2.
La respiration cellulaire.
4
PHYSIOLOGIE DE L'APPAREIL RESPIRATOIRE
1
1 - Convection Ventilatoire
2
2 - Diffusion alvéolo-capillaire
3
4
3 - Convection circulatoire
4 – Diffusion capillaro-tissulaire
Métabolisme tissulaire
1. Anatomie fonctionnelle du système
respiratoire
1.1 Le poumon
 Situation : dans la cage thoracique.
Extrémité supérieure du poumon = apex.
Extrémité inférieure = base
 stroma. Tissu conjonctif élastique.
 Les poumons sont suspendus dans leur
cavité pleurale.
6
Poumon droit
Poumon gauche
Plèvre
Diaphragme
7
1.2 La plèvre
 La plèvre : séreuse[1] qui a deux feuillets
feuillet pariétal
feuillet viscéral.
 Entre les deux feuillets : cavité pleurale
liquide pleural
[1] Séreuse :
membranes sur les cavités antérieures fermées du corps.
Deux feuillets : pariétal + viscéral
 Sécrète un liquide (sérosité) lubrifiant (permet le glissement l'un
sur l'autre en éliminant au maximum les frictions)
8
Altérations de la plèvre :
Inflammation : pleurésie
 glissement des deux feuillets difficile
Pneumothorax : décollement des deux feuillets
 Poumon se « dégonfle »
9
1.2 La plèvre
10
Pneumothorax : décollement des deux feuillets
 Poumon se « dégonfle »
11
Pneumothorax : décollement des deux feuillets
 Poumon se « dégonfle »
12
1.3 Relation structure-fonction de l’arbre
bronchique
- la zone de conduction :
espace mort anatomique. (150 ml)
Anatomie :
 le nez,
 le larynx, le pharynx
 la trachée,
 les bronches (1ère à 14ème génération).
13
Cavité nasale
Pharynx
Cavité buccale
Trachée
Larynx
Carina
Bronche primaire droite
Poumon droit
14
Fonction de la zone de conduction:
1-Fournit un passage pour l'air;
2-humidifie et réchauffe l'air;
3-filtre l'air et le débarrasse des corps
étrangers
Trajet de l’air
poumon
15
Au niveau du nez :
- glandes muqueuses[1] (qui sécrètent du mucus)
- glandes séreuses (lysozyme).
- muqueuse très vascularisée : réchauffement de
l'air.
[1] Muqueuse :
Membrane tapissant les cavités du corps qui s'ouvrent à
l'extérieur.
16
Alvéole
Muqueuse
bronchique
Mucus
Artère
pulmonaire
Alvéole
Capillaire
17
Larynx, pharynx et trachée :
- L'épithélium cilié : piège les particules
L’Arbre bronchique supérieur (générations 015) reçoit un air :
 réchauffé,
 débarrassé de la plupart des impuretés
 saturé en vapeur d'eau (vascularisation).
18
Importance du conditionnement de l’air
chez l’athlète endurant :
Exercice intense : énorme quantité d’air à
conditionner
Dessiccation des voies aériennes
Inflammation : muqueuse gonflée,
bronches irritées
Toux
Asthme d’exercice
19
Bronche normale
Bronche inflammée
Bronchoconstriction
20
Débits
Bronche normale
Bronche inflammée
Bronchoconstriction
21
Changements de structure de la zone de
conduction :
 Progressivement les anneaux
cartilagineux disparaissent.
 Epithélium s'amincit.
 La proportion de muscle lisse dans la paroi
augmente.
Zone respiratoire
(échanges gazeux)
22
23
- la zone respiratoire :
 bronchioles avec des alvéoles.
 au niveau des alvéoles : échanges gazeux
barrière alvéolo-capillaire
 Épithélium alvéolaire
 Endothélium capillaire
 Interstitium
Epithélium alvéolaire :
pneumocytes de type I
pneumocytes de type II : surfactant
24
Le système pulmonaire
Alvéoles
Bronchioles
respiratoires
Bronchiole
terminale
300 millions d’alvéoles
Surface alvéolaire : plusieurs m2
Sacs
alvéolaires
26
Structure de la barrière (ou membrane)
alvéolo-capillaire
capillaires
alvéole
27
Structure de la barrière (ou membrane)
alvéolo-capillaire
Muscle lisse
bronchique
Alvéole
Capillaires
28
Structure de la barrière (ou membrane)
alvéolo-capillaire
capillaires
alvéole
29
Membrane alvéolo-capillaire vue en coupe
Endothélium
capillaire
hématie
Épithélium
alvéolaire
alvéole
30
Membrane alvéolo-capillaire vue en coupe
Globule rouge
alvéoles
capillaires
31
1.4 La vascularisation des poumons
bien comprendre les deux circulations :
systémique et pulmonaire.
1.4.1
Circulation pulmonaire :
 Petite circulation
 Amène le sang chargé en CO2au niveau des
poumons
 par l'artère pulmonaire.
 Dans le poumon elle forme le réseau des
capillaires pulmonaires qui entourent les
alvéoles.
32
PHYSIOLOGIE DE L'APPAREIL RESPIRATOIRE
1
1 - Convection Ventilatoire
2
2 - Diffusion alvéolo-capillaire
3
4
3 - Convection circulatoire
4 – Diffusion capillaro-tissulaire
Métabolisme tissulaire
 Le sang fraîchement oxygéné repart par
les veines pulmonaires.
l'artère pulmonaire contient du sang
non hématosé
(pauvre en O2 et chargé de CO2)
la veine pulmonaire contient du sang
hématosé. (riche en O2, pauvre en CO2)
34
35
Artère pulmonaire
CO2
O2
Veine pulmonaire
Circulation
pulmonaire
Cœur droit
Cœur gauche
Circulation
systémique
36
muscle
1.4.2
Circulation bronchique
 La grande circulation
 Circulation bronchique
 Le sang part du cœur gauche, arrive aux poumons
par l'artère bronchique (sang oxygéné) et revient au
cœur par les veines bronchiques (sang qui a perdu
une bonne partie de son O2).
37
1.4.2
Circulation bronchique
38
Pilmonary Physiology, Lewitsky MG, McGrawHill, 2003.
1.4.2
Circulation bronchique
Artère bronchique
Veines bronchiques
Artère pulmonaire
Veines
pulmonaires
39
4. Mécanique de la ventilation
Ventilation pulmonaire : inspiration et expiration
Processus entièrement mécanique :
variations de volume
variations de pression
écoulement des gaz.
loi de Boyle-Mariotte
P1.V1 = P2.V2
40
4.1
Pression dans la cavité thoracique
les pressions inspiratoires sont toujours exprimées
par rapport à la pression atmosphérique.
Exemple :
 pression de - 4 mmHg
 inférieure de 4 mmHg
atmosphérique
 760 - 4 = 756 mmHg
à
la
pression
 Une pression respiratoire de 0 est égale à la
pression atmosphérique.
41
La pression intra-alvéolaire : s'équilibre toujours
avec la pression atmosphérique.
La pression intra-pleurale : - 4 mmHg
Pression négative : poumon est tiré,
maintenu dilaté.
Accroché à la cage thoracique
Mouvement cage thoracique : mouvement
de l’air
42
La pression intra-pleurale : - 4 / -3 mmHg
43
Si la pression pleurale était positive
Poumon force sur la cage thoracique
Cycle respiratoire impossible
44
4.2
Les muscles respiratoires
Diaphragme
Intercostaux
(Abdominaux)
le plus important est le diaphragme :
- capacité oxydative très importante.
75% de fibres résistantes à la fatigue.
- vascularisation très importante.
45
4.3 Les variations de pression pendant la
respiration
Amplitude de la respiration
Pression intrapulmonaire
Pression intrapleurale
46
4.4
Inspiration
Inspiration :
processus actif
contraction des muscles respiratoires
- le diaphragme se contracte,il s'abaisse
- la hauteur de la cage thoracique augmente
-les muscles intercostaux se contractent :
 élève la cage thoracique et pousse le sternum en
avant
 augmente le diamètre de la cage thoracique
47
le volume de la cage thoracique augmente
4.4
Inspiration
Au repos le diaphragme est relâché
Contraction du diaphragme :
volume thoracique augmente
48
l’augmentation du volume de la cage thoracique
 Pression
loi pression/volume : la pression
alvéolaire diminue
l'air pénètre dans les
poumons.
49
Force motrice :
Muscles respiratoires
Forces résistantes :
Résistance des voies aériennes à
l’écoulement de l’air
Élasticité du système
Inertie du système
50
51
52
4.5 Expiration
L'expiration est un processus passif : relâchement
des muscles respiratoires
Relâchement des muscles respiratoire:
 le système respiratoire revient sur lui-même
 volume de la cage thoracique diminue
 la pression augmente
l'air sort des poumons
53
Force motrice :
Élasticité du système poumon-thorax
Forces résistantes :
Résistance des voies
aériennes à l’écoulement
de l’air
Inertie du système
54
4.5 Expiration
Relaxation du diaphragme :
volume thoracique diminue
55
4.6
4.6.1
Les volumes et débits respiratoires
Volumes et capacité
Méthode de mesure : spirométrie
56
La courbe obtenue : temps/volume (millilitres)
6000
5000
4000
Volume de réserve
inspiratoire 3100 ml
3000
Capacité
Inspiratoire
Capacité
3600 ml
Vitale
4800 ml
Volume courant 500 ml
2000
Volume de réserve
expiratoire 1200 ml
1000
Volume résiduel
1200 ml
Capacité
résiduelle
Fonctionnelle
2400 ml
57
Volume
courant
(VC, VT)
500
ml
Quantité d'air inspirée ou expirée à
chaque respiration au repos
4800
ml
Quantité maximale d'air qui peut être
expirée après un effort inspiratoire
maximal
Volume de
réserve
inspiratoire
(VRI)
3100
ml
Quantité d'air qui peut être inspirée
avec un effort après une inspiration
courante
Volume de
réserve
expiratoire
(VRE)
1200
ml
Quantité d'air qui peut être expirée
avec un effort après une expiration
courante
Volume
résiduel (VR)
1200
ml
Quantité d'air qui reste dans les
poumons après une expiration forcée
Capacité vitale
(CV)
58
Capacité
inspiratoire (CI)
3600
ml
Quantité maximale d'air qui peut être
inspirée après une expiration normale
CI = Vc + VRI
Capacité
résiduelle
fonctionnelle
(CRF)
2400
ml
Volume d'air qui reste dans les
poumons après une expiration courante
: CRF = VR + VRE
Capacité
pulmonaire
totale (CPT)
6000
ml
Quantité maximale d'air contenue dans
les poumons après une inspiration
maximale : CPT = VC + VRI + VRE +
VR
59
4.6.2
Les débits
repos
La ventilation
VE(l/min) = VC(l) x FR(min-1)
temps
Homme adulte repos:
VE = 0,5 x 12 = 6 l.min-1
exercice
Homme adulte exercice:
VE = 1,5 x 30 = 45 l.min-1
VEmax = 140 l.min-1
 Vc et  FR
60
VEMS : volume maximal expiré pendant la
première seconde d’une expiration forcée
Début de l’expiration
Début de l’expiration
1 sec
1 sec
VEMS = 1,53 l
(45% de CV)
VEMS =4,03 l
(84% de CV)
Normal
Obstruction (asthme)
61
5. Les échanges gazeux
5.1 Propriétés des gaz
1ère lettre
P : pression
V : volume
•
V : débits
F : fraction
2ème lettre : indique le lieu
A : alvéole
a : sang artériel
v : sang veineux
I : air inspiré
PAO2 : pression partielle de l’oxygène dans
l’air alvéolaire
62
5.1 Propriétés des gaz
http://www.colvir.net/prof/chantal.proulx/BCB/BCB_cours.htm
PACO2
PIO2
PAO2
PvO2 / PvCO2
PaO2 / PaCO2
PvO2 / PvCO2
PvmO2 / PvmCO2
PTO2 / PTCO2
PcmO2 / PcmCO2
63
MUSCLES
Loi de Dalton
1) La pression totale exercée par un mélange de
gaz = somme des pressions exercées par chacun
des constituants.
Patmos. = PAtmO2 + PAtmCO2 + PAtmN + PAtmH2O
2) La pression partielle de chaque gaz, est
directement proportionnelle à la fraction du gaz
dans le mélange.
64
Exemple :
-au niveau de la mer :
Patmos = 760 mmHg.
FairO2 = 20,9 % = 0,209
PairO2 = FairO2 x Patmos
PairO2 = 0,209 x 760 = 159 mmHg
-en altitude, 8600 m :
Patmos = 245 mmHg
PairO2 = 245 x 0,209 = 51,3 mmHg 65
Loi de Henry
Passage d'un gaz entre deux compartiments :
du milieu où le gaz a la plus forte pression
partielle vers le compartiment où il a la plus faible
pression partielle.
Les échanges gazeux entre le milieu
alvéolaire et le milieu sanguin se font en
fonction des pressions partielles des
différents gaz présents.
66
5.2 Composition des gaz dans les voies
aériennes supérieures
Dans les voies aériennes, l’air inspiré est saturé
en vapeur d'eau :
PIO2 = FIO2 x (Patm - PH2O)
PH2O estimé à 42 mmHg
PIO2 = 0,209 x (760 - 42) = 150 mmHg
PIO2 : pression partielle de l’oxygène dans
l’air inspiré
67
5.3 Composition des gaz alvéolaires
PAO2 < PIO2------ pourquoi ?
A cause de l’air qui reste piégé dans la zone de
conduction (Volume = 150 ml chez l’adulte) du
poumon à la fin d’une expiration..
PAO2 = 104 mmHg
PACO2 = 40 mmHg
68
Importance de la ventilation alvéolaire
façon dont les alvéoles sont ventilées.
VE = Vc x fr
•VE = 0,6 x 10 = 6 l/min
1
V• E = 0,2 x 30 = 6 l/min
2
VA = VE - (VD x fr) VD : volume de l'espace mort = 0,15 ml
V• A1 = 6 - (0,15 x 10) = 4,5 l/min
•
VA = 6 -(0,15 x 30) = 1,5 l/min
2
VE est la même, mais pas la VA
Exemple : natation
69
5.4 La diffusion alvéolo-capillaire
5.4 La diffusion alvéolo-capillaire
Elle dépend :
O
2
- de la surface de diffusion
- de l'épaisseur de la membrane de diffusion
- constante de diffusion (D)
5.4 La diffusion alvéolo-capillaire
Constante de diffusion (D) dépend :
• propriété du tissu
• gaz considéré
Constante de diffusion proportionnelle à la
solubilité du gaz (Sol) et inversement
proportionnelle au poids moléculaire (PM) :
D = Sol / (PM)1/2
CO2 diffuse 20 fois plus vite que l’O2 !
72
5.4 La diffusion alvéolo-capillaire
Déterminé par l’équation de Fick :
V= D x dP x S/e
D = coefficient de diffusion
S = surface de l’aire de diffusion
dP = gradient de pression
e = Epaisseur de la membrane
Pour l’oxygène :
VO2 = DO2 x (PAO2 - PvO2) x S/e
73
5.4 La diffusion alvéolo-capillaire
Elle dépend :
O
- de la surface de diffusion;
2
- de l'épaisseur de la membrane de diffusion
5.4.1 La surface de diffusion
le rapport ventilation/perfusion
• •
VA/Q.
PvO2= 40 mmHg
PAO2 = 104 mmHg
VA
Q
PaO2= ? mmHg
Idéal :
VA = Q
74
Apport d ’O2 en fonction du VA/Q
75
VA
VA
Q
Q
En réalité la distribution de VA et Q est
hétérogène
Échanges gazeux non optimaux dans
certaines zones
PaO2 < PAO2
76
Le rapport ventilation perfusion
Rapports VA/Q et échanges gazeux : relation PCO2 et PO2.
77
Le rapport ventilation perfusion
Ventilation / Perfusion Scans
A. Très faible probabilité d ’embolisme pulmonaire
78
B. Forte probabilité d ’embolisme pulmonaire
Rapports VA/Q et échanges gazeux : relation PCO2 et PO2.
Relation PCO2 et PO2 en fonction des régions pulmonaires79
En moyenne :
23 ml d'O2 traversent pour chaque différence
de 1 mmHg du gradient de pression alvéolocapillaire.
D(A-v)O2 = 104-40 = 64mmHg
64 x 23 = 1472 ml d’O2
PaO2 = 98 mmHg
80
La différence de pression entre l'alvéole et le
sang artériel est exprimée par :
P(A-a)O2 = 104-98 = 6 mmHg
chez sujet sain jeune au repos
En ce qui concerne le CO2 :
PaCO2 = PACO2 = 40 mmHg.
81
3.4.2 L'épaisseur de la membrane
Deux contraintes :
O
2
- Très fine: 0,5 à 1 micron d'épaisseur
Gaz passent par diffusion
-Très résistante
en particulier à l’exercice :  tension d’étirement
82
3.4.2 L'épaisseur de la membrane
83
Un cas d'augmentation de l'épaisseur de la
membrane :
l'œdème pulmonaire.
1- Capillaire étiré : jonctions entre cellules
deviennent perméables
 fuite d’eau (plasma) hors du capillaire
 l’interstitium
2- Capillaire casse : lésions
 du sang qui sort des capillaires
 l’interstitium
84
3- Paroi alvélolaire casse :
 barrière alvéolo-capillaire détruite
 du sang qui sort des capillaires
 interstitium + alvéole : danger
Cela ralentit considérablement le passage de
l'O2 : PaO2 
Exemple d’œdème : altitude, exercice très
intense, pathologies cardiaques
85
Alvéole
Fuite plasma + sang
dans l’interstitium
Capillaire pulmonaire
Fuite plasma + sang
dans les alvéoles
86
PaO2 et P(A-a)O2 : indicateurs de l’efficacité
des échanges gazeux
Stable à l’exercice chez les sujets sains
humains
chevaux
chevaux
100
PaO2 (mmHg)
PaO2 (mmHg)
110
90
80
Ath-J
Sed-A
70
60
repos
90
150
210
Exercice (W)
270
330
105
100
95
90
85
80
75
70
65
60
R6
R
5
6
7
8
9
récupération vitesse du tapis, m.sec-1 (10% slope)87
Rupture circulaire de la couche épithéliale
Costello
et al.
1992
Rupture complète de la barrière alvéolo-capillaire
88
4. Le contrôle de la ventilation
4. Le contrôle de la ventilation
4.1 La rythmicité
Système nerveux central : bulbe rachidien
 Bulbe rachidien et tronc cérébral
 Activité pacemacker ou d’interaction réciproque,
génèrent le rythme au niveau du complexe PréBötzinger et du groupe respiratoire parafacial
 Interactions synaptiques multiples impliquant de
nombreux neurotransmetteurs
L’inspiration
Neurones inspiratoires
 Activité pacemacker ou d’interaction réciproque,
génèrent le rythme au niveau du complexe PréBötzinger et du groupe respiratoire parafacial
 Activation :Influx passent par nerfs phrénique et
intercostaux : INSPIRATION
 Inhibition : relâchement des muscles, EXPIRATION
Rythme = ~14 inspirations / min;
Temps inspiratoire : 2 sec
Temps expiratoire : 3 sec
Eupnée
91
L’organisation des centres de régulation
92
Nicolas Voituron (Thèse)
L’organisation des centres de régulation
2006
93
L’organisation des centres de régulation
Aire Bötzinger BötzC
(inter-neurones
expiratoires
inhibiteurs)
Groupe
respiratoire
rostral et ventral –
cVRG er rVRG
(neurones
prémoteurs
inspiratoires et
expiratoires)
Groupe noyaux
retrotrapezoïdes/g
roupe respiratoire
parafascial –
RTN/pFRG
(interneurones qui
génère le rythme
expiratoire)
Aire pré-Bötzinger preBötzC
(inter-neurones
générateurs du
rythme)
94
L’inspiration
 Activation :Influx passent par nerfs phrénique et
intercostaux : INSPIRATION
 Inhibition : relâchement des muscles, EXPIRATION
Volume pulmonaire
Débits
Activité des nerfs phréniques
Activité des neurones inspiratoires
95
L’expiration
Neurones expiratoires
 Situation médullaire
 Surtout excité lors d’expirations forcées
Au repos expiration passive liée seulement à
l’interruption de l’inspiration et au retour
mécanique et élastique de la cage thoracique
et des poumons
96
4.2 modulation par les influences chimiques et
nerveuses
 Afférences nerveuse d’origine musculaire ou
articulaire
 Chémorécepteurs périphériques (O2, CO2, pH)
 Récepteurs sensibles à l’étirement du poumon
 Chémorécepteurs centraux (CO2, pH)
97
Chémorécepteurs périphériques
Cerveau
Corpuscules
carotidiens
Fibres nerveuses
sensitives du nerf crânial
IX (branche pharyngé du
glossopharyngien)
Artère carotide externe
Artère carotide interne
Corpuscules carotidiens
Corpuscules
aortiques
Artère carotide commune
Nerfs vague (X)
Fibres nerveuses
sensitives du nerf X
Corpuscules aortiques
Chémorécepteurs périphériques
situés à la bifurcation des artères
carotides communes et au niveau de
la crosse de l’artère aorte.
Aorte
Coeur
98
Les chémorécepteurs périphériques
Ces structures sont avant tout sensibles à
l'hypoxémie bien que les chémorécepteurs
carotidiens soient stimulés synergiquement
par une diminution de la PaO2 et par
l'hypercapnie.
99
Régulation de la ventilation à l’exercice
100
Régulation de la ventilation à l’exercice
160
FC
VE
140
VO2lisse
3
2,5
2
80
1,5
VO2 (L/min)
100
60
1
V
40
0,5
20
EXERCICE
12
12
12
12
12
12
12
12
12
12
12
12
10
10
8
8
8
8
8
8
8
0
0
0
0
0
0
FC (bpm) et VE (L/min)
120
Vitesse (km/h)
101
Régulation de la ventilation à l ’exercice
102
Troubles de l’homéostasie
Anxiété
hyperventilation
 PaCO2
Hyperventilation volontaire
Nageur, apnéistes
Vasoconstriction cérébrale
Ischémie cérébrale
Malaise
Très déconseillé
hyperventilation :  PaCO2 >  PaO2
Apnée : PaCO2 remonte lentement et
déclenche trop tard la respiration
PaO2 peut  trop bas
syncope
103
Centres supérieurs
Contrôle volontaire
Autres récepteurs
Douleur, émotions
(hypothalamus)
Centres
respiratoires
Chémorécepteur
périphériques
Chémorécepteurs
centraux
CO2, pH
+
+
Récepteurs à
l’étirement
-
Récepteurs à
l’irritation
Récepteurs
musculaires et
articulaires
104
5. Le transport des gaz respiratoires dans le
sang
5.1 Le transport de l'oxygène
L'oxygène est transporté sous deux formes :
 liée à l'hémoglobine dans les globules
rouges : 98% de l’O2
 dissoute dans le plasma
seulement 1,5 % = 0.3 ml pour 100 ml de sang
Ce gaz dissous exerce une pression partielle de
104 mmHg.
105
5.1.1 Association et dissociation entre l'O2 et
l'hémoglobine
L'hémoglobine se trouve dans les globules
rouges.
β1
β2
α2
O2
α1
106
56
L'Hémoglobine :
 composée de 4 chaînes polypeptidique
 des groupements hème : contenant un
atome de fer.
 L'O2 se lie aux atomes de fer
 l'Hb peut donc transporter 4 molécules d'O2.
107
Réaction par laquelle O2 se fixe sur Hb
Hb + O2 <------> HbO2 + H+
SaO2 : quantité d’Hb saturée en O2 (porte 4
molécules d’O2) / quantité totale d’Hb
Cas 1 : Hb saturée : 15
Hb désaturée : 5
SaO2 = (15/15+5)x100 = 75%
Cas 2 : Hb saturée : 20
Hb désaturée : 0
SaO2 = (20/20+0)x100 =108100%
 pH
 PCO2;  T°C
Normal
PCO2 = 40 mmHg
pH = 7,4
SO2
 PCO2 ;  T°C
 pH
Capillaires musculaires
 pH
 T°C
HbO2
O2 + HHb
Dans les cellules
musculaires
(Énergie)
PO2
L'Hb est une protéine allostérique
109
La concentration en Hb :
15 g /100 ml de sang chez l'homme
13 g / 100 ml de sang chez la femme
Pouvoir oxyphorique de l'Hb : vol. max. que
peut fixer 1 g d'Hb : p.ox = 1,39 ml d'O2
110
Quantité maximale d'O2 que peut fixer l'Hb
contenue dans 100 ml de sang :
QmaxHb = [Hb] x p.ox
= 15 x 1,39 = 20,8 ml d'O2/100ml sang
O2 total transporté :
20,8 + 0,3 = 21,1 ml d'O2/100ml sang
111
5.2 Le transport du gaz carbonique
Le CO2 est présent :
1) dissous dans le plasma : 7 à 10 % du CO2
2) complexé avec l'Hb : 20 à 30 % du CO2
3) ss forme d'ion bicarbonate : 60-70 % du CO2
CO2 + H2O <--------> H+ + HCO3 dans le plasma
 dans le globule rouge : réaction
catalysée par l'anhydrase carbonique
112
5.3 Transport et échange du CO2 et de l'O2
CO2
O2
CO2
CO2
O
2
POUMON
H2O + CO2
CO2 dissout
dans plasma
H2CO3
HCO3- + H+
H2O + CO2
H2CO3
H+ + HbO2
HHb
Globule rouge
HCO3- + H+
Cl-
Anhydrase
carbonique
Plasma sanguin
O2 dissout
dans plasma
HCO3-
Cl-
113
5.3 Transport et échange du CO2
114
6. Les globules rouges
Sang : plasma
globules blanc (leucocytes),
globules rouges ou érythrocytes
Sang : 8% du poids corporel , ~5 litres
Globule rouge :
 Cellules en forme de disque biconcave, 7.5 m
 Contiennent essentiellement l’Hb
 Cellule sans noyau
 Sans mitochondrie (n’utilisent pas l’O2 transporté)
 Cellules très déformables
115
2µ
coupe
7,5 µ
face
116
6.1 Synthèse des globules rouges
Hématopoïèse
 A partir de cellules souches situées dans la moelle
osseuse rouge (os longs)
 Plusieurs types de cellules intermédiaires
 Durée de vie du GR : 120 jours
 Concentration doit être constante
 Hématocrite (% de globule rouges) ~45%
Synthèse stimulée par :
 anémie , hémorragie, hypoxie
Synthèse régulée par une hormone :
 Erythropoïétine = EPO
117
Génèse des globules rouges
Cellule
souche
Accumulation
d’Hb
érythroblastes
Éjection
du noyau
normoblastes
GR
proérythroblaste
hémocytoblaste
3 à 5 jours
réticulocytes
Quand % Hb = 34%
Ejection des mitochondries et du noyau
118
Réticulocytes : jeunes globules rouges
Taux de réticulocytes : index du taux de
synthèse des globules rouges
Utilisé dans le contrôle anti-dopage
6.1.1 Le contrôle hormonal de l’hémotopoïèse
Une hormone essentielle : L’érythropoïétine
(EPO)
Site de synthèse : le rein
119
Hypoxie ( PaO2 au niveau des
capillaires rénaux)
 Importante du nombre de GR
(hémorragie)
apport en fer (Hb) et
vitamine B12
(divisions
cellulaires)
Reins : libèrent
de l’EPO dans
le sang
L’EPO stimule la
différenciation des cellules
souches et la synthèse de GR
(et d’Hb)
Jusqu’à ce que l’hématocrite soit
rétablie ou que l’apport d’O2 augmente
au niveau des rein (+ de GR)
120
6.2 Destin des érythrocytes (GR)
Durée de vie d’un GR : environ 120 jours
(pas de noyau = pas de synthèse protéique, pas de
réparation)
GR abîmé, vieux
Acides aminés, globine
Détruit par des
macrophages
dans le foie ou la
rate
Retournent dans le
sang
Fer (toxique lorsqu’il est libre) est stocké dans le
sang sur des protéines (transférine) et dans le
foie (ferritine)
121
6.3 Le dopage sanguin
Prise d’érythropoïétine
BUT :  le nombre de GR ( hématocrite)
Améliorer le transport de l’oxygène et la
performance
Dépistage :
 mesure de la concentration plasmatique
d’EPO
 mesure de l’hématocrite
 mesure du taux de réticulocytes
122
Injections d’érythropoïétine : 50 U/kg ; Puis 20 U/kg
50 U /kg
52
20 U /kg
50
Hct (%)
48
46
44
EPO
PLA
42
40
D0
D4
D11 D18 D25 D30 D32 D37 D44 D53 D60
hématocrite
123
% réticulocytes
50 U /kg
3
20 U /kg
Reticulocytes (%)
2,5
EPO
2
PLA
1,5
1
0,5
0
D0
D4
D11 D18 D25 D30 D32 D37 D44 D53 D60
124