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ÉCHANGES GAZEUXNIVEAU 4 – FÉVRIER 2018
PLAN DE L’EXPOSÉ
• POURQUOI CE COURS ?
• QUELQUES RAPPELS : LOI DE DALTON (PRESSION PARTIELLE), LOI DE HENRY (TENSION)
• LES GAZ QUI NOUS INTÉRESSENT
• LES LIEUX D’ÉCHANGES ET LE TRANSPORT DES GAZ
• ÉCHANGES ALVÉOLAIRES ET TISSULAIRES
• LE TRANSPORT DES GAZ
• QUELQUES CONSÉQUENCES EN PLONGÉE
POURQUOI CE COURS ?
• Notre organisme a besoin d'air pour vivre, l'appareil ventilatoire rempli ce rôle mais sans
l'appareil circulatoire l'air respiré ne pourrait être véhiculé dans le corps.
• Des échanges vont donc avoir lieu entre ces deux circuits, ce sont les échanges gazeux.
• Comprendre la mécanique de ces échanges va nous aider à mieux cerner et comprendre les
réactions de l'organisme et son adaptation à la plongée.
• En particulier ces échanges sont très important vis-à-vis des risques d'essoufflement qui
sont plus importants dès lors que l'on s'immerge et auxquels vous devrez être très vigilants
pour vous et surtout pour les plongeurs que vous encadrerez.
QUELQUES RAPPELS
• Loi de Dalton : dans un mélange de gaz, chaque gaz se comporte comme s’il était seul
et la pression partielle est proportionnel à sa concentration et à la pression totale du
mélange. Pp (gazx) = Ptotale x C (gazx)
• Loi de Henry : dissolution des gaz dans les liquides. À température constante et à
l’équilibre, la quantité de gaz dissout dans un liquide est proportionnelle à la pression
partielle qu’exerce le gaz sur le liquide. La tension d’un gaz représente la quantité de
gaz dissoute dans le liquide
LES GAZ QUI NOUS INTÉRESSENT
• Composition de l’air atmosphérique :
• Azote (N2) : 79 % - gaz neutre pour l’organisme,
• Oxygène (O2) : 20,9 % - ce gaz est consommé par l’activité des cellules, il doit donc être apporté à
l’organisme,
• Gaz carbonique (CO2) : 0,04 % (en 2015) - ce gaz est produit par l’activité cellulaire, il doit donc être
éliminé par l’organisme,
• Quelques traces de gaz rares (Néon, Argon, Hélium, etc.) dont on ne parlera plus.
• Nous allons donc voir comment l’organisme se procure l’O2 dont il a besoin et le transporte
jusqu’aux cellules, comment il élimine le CO2 et également ce qu’il advient du N2 qui bien que
neutre pour l’organisme n’est pas sans effets en plongée.
LES LIEUX D’ÉCHANGE ET LE TRANSPORT DES GAZ
• Au niveau des alvéoles pulmonaire les capillaires
sanguins pulmonaires vont échanger avec l’air respiré,
se charger en O2, éliminer le CO2 et se charger ou
éliminer le N2
• Au niveaux des tissus, les capillaires sanguins vont
libérer l’O2 nécessaire aux cellules, se charger en CO2
produits par le travail de ces cellules et échanger du
N2 dans un sens ou l’autre en fonction de la phase de
la plongée
• Ces trois gaz assimilés sous différents forme par le
sang vont être transportés soit entre le cœur et les
poumons (petite circulation), soit entre le cœur et les
tissus (grande circulation)
ÉCHANGES ALVÉOLAIRES ET TISSULAIRES• Le système ventilatoire assure le renouvellement de l’air jusqu’au niveau des
alvéoles pulmonaires où ont lieu les échanges avec le système circulatoire.
• Les alvéoles sont des sacs d’air avec une paroi tapissée de liquide et de
surfactant. Le rôle du liquide est de dissoudre les gaz (loi de Henry) avant la
traversée de la paroi alvéolaire.
• L’échange au niveau des alvéoles se fait par diffusion : migration des molécules
du milieu le plus concentré vers le milieu le moins concentré.
• Ce sont les différences entre les pressions partielles des gaz dans les alvéoles et
leur tension dans les capillaires sanguins qui va permettre leur diffusion :
• des alvéoles vers les capillaires pour l’O2,
• des capillaires vers les alvéoles pour le CO2,
• dans un sens ou l’autre en fonction des phases de la plongées pour le N2.
• Au niveau des tissus, les échanges ont lieu par diffusion également :
• des capillaires vers les cellules pour l’O2,
• des cellules vers les capillaires pour le CO2,
• dans un sens ou l’autre en fonction des phases de la plongées pour le N2.
• Le CO2 rejeté par nos cellules dépend de notre activité musculaires et non de la
profondeur. À effort égal, on rejette la même quantité de CO2 que l’on soit en
surface ou à 40 m. Le facteur déclenchant l’essoufflement est donc bien un
effort non maîtrisé et non pas la profondeur.
LE TRANSPORT DES GAZ
• C’est le sang qui assure le transport du sang à travers l’organisme.
• Entre le cœur et les poumons : petite circulation. Le sang bleu (chargé en CO2) va évacuer le CO2 au niveau des alvéoles et se
charger en O2 (sang rouge).
• Entre le cœur et les tissus : grande circulation. Le sang rouge va apporter l’O2 (et les nutriments) aux tissus et se charger en CO2
(et en toxines) produit par les cellules.
• L’azote (gaz neutre) est également transporté par le sang et échangé dans un sens ou l’autre avec les alvéoles pulmonaires et les
tissus.
• Le sang est composé de globules blancs, plaquettes, globules rouges (hématies) contenant un liquide l’hémoglobine qui peut se
combiner avec l’O2 et le CO2 (et le CO), et d’un liquide, le plasma. Ce sont les hématies et le plasma qui vont assurer le transport
des gaz.
• Chaque gaz est transporté d’une manière différente :
• N2 : 100 % dissous dans le plasma
• O2 : en surface 98 % combiné à l’hémoglobine (oxyhémoglobine) et 2% dissous dans le plasma. L’hémoglobine est saturée en O2
pour une PPO2 de 0,13 bar (100 mmHg) et lorsque la profondeur augmente, le pourcentage d’O2 dissous augmente.
• CO2 : 87 % combiné avec le plasma sous forme de bicarbonates, 8 % combiné à l’hémoglobine, 5 % dissous dans le plasma
QUELQUES CONSÉQUENCES EN PLONGÉE• La pratique de la plongée ne modifie pas le principe des échanges gazeux. Mis ils peuvent être perturbés
dans certaines situations accidentelles ou non).
• Apnée : lorsqu’il y a arrêt respiratoire volontaire, la consommation d’O2 et la production de CO2 continuent.
L’apnéiste vit donc sur l’O2 inspiré initialement.
• L’hyperventilation : l’hyperventilation va diminuer la quantité de CO2 dans l’air alvéolaire, éloignant ainsi le
réflexe inspiratoire et la rupture d’apnée. Mais l’O2, transporté par l’hémoglobine n’augmente pas
(saturation de l’hémoglobine pour une PP de 0,13 bar) et la quantité d'O2 apportée au cerveau
n’augmente pas, le risque de syncope anoxique est donc augmenté.
• Narcose : l’augmentation de la quantité d’azote dissous dans le plasma accélère les effets de la narcose
(centre nerveux).
• Accident de décompression : le blocage de la circulation sanguine interrompt les échanges notamment
tissulaires (voir alvéolaires dans le cas de l’ADD pulmonaire).
• Essoufflement : tout effort supplémentaire (exemple : détendeur mal réglé) ou limitation des échanges
volontaire ou non (poumon ballast, contraction des muscles) peut augmenter la production de CO2 et/ou
contrarier son évacuation au niveau des alvéoles.