CHAP6 PHYSIO2 HARD respiratoire et exercice physique

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Questions and Answers

Dans quelles conditions physiologiques la courbe de dissociation de l'hémoglobine est-elle le plus susceptible de se déplacer vers la droite, indiquant une affinité réduite pour l'oxygène?

  • Augmentation de la concentration de dioxyde de carbone (CO2) et diminution du pH sanguin lors d'un exercice intense. (correct)
  • Diminution de la concentration de 2,3-diphosphoglycérate (2,3-DPG) dans les érythrocytes.
  • Diminution de la température corporelle lors d'une hypothermie profonde.
  • Augmentation du pH sanguin associée à une alcalose métabolique sévère.

Quelle est la contribution relative du transport du dioxyde de carbone (CO2) sous forme de bicarbonate (HCO3-) par rapport à la carbaminohemoglobine chez un athlète effectuant un exercice maximal?

  • La carbaminohemoglobine est le principal moyen de transport, représentant plus de 80% du CO2 total transporté.
  • Le bicarbonate représente environ 20% du transport total du CO2, tandis que la carbaminohemoglobine en représente 70%.
  • Le bicarbonate représente environ 70% du transport total du CO2, tandis que la carbaminohemoglobine en représente 20%. (correct)
  • Les deux formes contribuent de manière égale, chacune représentant environ 50% du transport total du CO2.

Comment la compliance pulmonaire et la résistance des voies aériennes influencent-elles le travail respiratoire lors d'une activité physique intense?

  • Une compliance pulmonaire diminuée et une résistance des voies aériennes accrue réduisent le travail respiratoire en limitant l'amplitude des mouvements respiratoires.
  • Une compliance pulmonaire accrue et une résistance des voies aériennes accrue augmentent le travail respiratoire, nécessitant une plus grande force musculaire pour la ventilation. (correct)
  • La compliance pulmonaire et la résistance des voies aériennes n'ont pas d'impact significatif sur le travail respiratoire pendant l'exercice intense.
  • Une compliance pulmonaire accrue et une résistance des voies aériennes diminuée réduisent le travail respiratoire, optimisant ainsi la ventilation.

Quelle est l'implication physiologique d'une augmentation du volume courant (VT) et d'une diminution de la fréquence respiratoire (f) pendant un exercice progressif sur l'espace mort anatomique et physiologique?

<p>Diminution de la ventilation de l'espace mort anatomique, améliorant l'efficacité des échanges gazeux. (A)</p> Signup and view all the answers

Comment l'entraînement en altitude affecte-t-il la production et la libération de 2,3-diphosphoglycérate (2,3-DPG) dans les érythrocytes, et quel est l'impact physiologique de cette adaptation?

<p>L'entraînement en altitude augmente la production de 2,3-DPG, ce qui diminue l'affinité de l'hémoglobine pour l'oxygène et facilite la libération d'oxygène dans les tissus. (B)</p> Signup and view all the answers

Quel rôle joue l'effet Haldane dans l'amélioration du transport du dioxyde de carbone (CO2) des tissus vers les poumons pendant l'exercice intense?

<p>L'effet Haldane favorise la libération de CO2 de l'hémoglobine dans les alvéoles pulmonaires en raison de la liaison de l'oxygène à l'hémoglobine. (D)</p> Signup and view all the answers

Comment une acidose métabolique sévère affecte-t-elle la ventilation alvéolaire et la capacité de l'organisme à maintenir l'homéostasie du pH sanguin pendant un exercice de haute intensité?

<p>L'acidose métabolique augmente la ventilation alvéolaire, ce qui aide à éliminer le CO2 et à tamponner l'acidose, mais peut conduire à une alcalose respiratoire compensatoire. (A)</p> Signup and view all the answers

Quelle est l'influence de la température corporelle sur l'affinité de l'hémoglobine pour l'oxygène et comment cela affecte-t-il la performance physique dans des environnements chauds par rapport aux environnements froids?

<p>Une augmentation de la température diminue l'affinité de l'hémoglobine pour l'oxygène, ce qui facilite la libération d'oxygène dans les muscles actifs, améliorant ainsi la performance dans les environnements chauds. (C)</p> Signup and view all the answers

Dans quelles conditions la diffusion du CO2 entre les capillaires pulmonaires et les alvéoles s'arrête-t-elle, compte tenu des pressions partielles?

<p>Lorsque la pression partielle de CO2 s'équilibre à 40 mmHg dans les capillaires pulmonaires (D)</p> Signup and view all the answers

Comment l'augmentation de la surface d'échange au niveau de la membrane alvéolo-capillaire influence-t-elle l'efficacité des échanges gazeux pulmonaires?

<p>Elle facilite les échanges gazeux en réduisant la résistance à la diffusion. (B)</p> Signup and view all the answers

Comment la pression partielle d'oxygène (ppO2) dans le sang veineux est-elle affectée par une consommation accrue d'O2 dans les tissus actifs lors d'un exercice intense ?

<p>Elle diminue considérablement, pouvant atteindre des valeurs aussi basses que 3 mmHg. (C)</p> Signup and view all the answers

Quel est l'impact principal des ajustements ventilatoires constants pendant l'exercice sur les pressions partielles des gaz dans le sang artériel ?

<p>Ils maintiennent les pressions partielles d'O2 et de CO2 du sang artériel relativement stables. (C)</p> Signup and view all the answers

Si, dans un scénario expérimental, la solubilité du CO2 était artificiellement réduite à un niveau équivalent à celui de l'O2, comment cela affecterait-il le processus d'échange gazeux alvéolo-capillaire?

<p>L'échange du CO2 serait ralenti, nécessitant un gradient de pression plus élevé pour maintenir un taux d'échange équivalent. (A)</p> Signup and view all the answers

Dans un contexte d'exercice physique intense, quelles adaptations vasculaires contribuent le plus à l'augmentation des surfaces d'échange gazeux au niveau pulmonaire et tissulaire?

<p>Une augmentation de la perfusion des poumons et des tissus actifs, maximisant le nombre de capillaires recrutés pour l'échange gazeux. (D)</p> Signup and view all the answers

Si un patient présente une pathologie réduisant de moitié la surface de la membrane alvéolo-capillaire, quel ajustement physiologique serait le plus crucial pour maintenir un niveau d'échange gazeux adéquat au repos?

<p>Une augmentation significative du gradient de pression d'oxygène entre les alvéoles et les capillaires. (C)</p> Signup and view all the answers

Comment expliquer que, malgré un gradient de pression plus faible pour le CO2 par rapport à l'O2, les échanges gazeux des deux composés se produisent à des vitesses similaires au niveau alvéolaire?

<p>La solubilité du CO2 dans le plasma sanguin est nettement supérieure à celle de l'O2, facilitant sa diffusion malgré un gradient moins prononcé. (C)</p> Signup and view all the answers

Quelle est la conséquence la plus immédiate d'une réduction significative de la surface d'échange alvéolo-capillaire due à une pathologie pulmonaire restrictive sur les pressions partielles des gaz sanguins, en considérant un individu au repos et en altitude (3000m)?

<p>Diminution de la pression partielle en O2 dans les capillaires pulmonaires et augmentation de la pression partielle en CO2 dans les capillaires pulmonaires. (D)</p> Signup and view all the answers

Dans un scénario où la membrane alvéolo-capillaire est épaissie suite à une fibrose pulmonaire, quel ajustement physiologique serait le moins susceptible d'améliorer l'échange gazeux au repos?

<p>Diminution du débit cardiaque pour augmenter le temps de contact entre les globules rouges et les alvéoles. (D)</p> Signup and view all the answers

Si l'on administre un inhibiteur de l'anhydrase carbonique spécifiquement dans les capillaires pulmonaires, quel serait l'impact sur la dynamique des pressions partielles de l'O2 et du CO2 au niveau de la barrière alvéolo-capillaire?

<p>Diminution de la pression partielle de l'O2 dans le capillaire et augmentation de la pression partielle du CO2 dans l'alvéole. (B)</p> Signup and view all the answers

En considérant une situation d'hyperventilation alvéolaire volontaire chez un individu sain au repos, comment évolueraient respectivement les pressions partielles en O2 et en CO2 dans le sang artériel, et quel serait l'impact sur le pH sanguin?

<p>Augmentation de la pression partielle en O2, diminution de la pression partielle en CO2, et augmentation du pH. (A)</p> Signup and view all the answers

Chez un patient atteint d'emphysème sévère, caractérisé par une destruction des parois alvéolaires et une diminution de la surface d'échange gazeux, quelles seraient les implications directes sur les gradients de pression des gaz respiratoires lors d'un exercice modéré?

<p>Diminution des gradients de pression d'O2 et de CO2 entre l'alvéole et le capillaire. (C)</p> Signup and view all the answers

Considérant un individu effectuant un exercice intense en hypoxie (faible concentration en O2 dans l'air inspiré), quelle adaptation physiologique serait la moins efficace pour maintenir un apport suffisant d'oxygène aux muscles actifs?

<p>Diminution de la production de 2,3-DPG dans les globules rouges pour augmenter l'affinité de l'hémoglobine pour l'O2. (B)</p> Signup and view all the answers

Dans le contexte d'une plongée sous-marine en apnée, quel est le facteur limitant le plus critique qui détermine la durée maximale de l'apnée avant la nécessité impérieuse de remonter à la surface?

<p>L'augmentation continue de la pression partielle de dioxyde de carbone (PaCO2) stimulant les centres respiratoires bulbaires. (C)</p> Signup and view all the answers

Si un individu subit une transplantation pulmonaire unilatérale suite à une fibrose kystique avancée, et que le poumon transplanté présente une compliance significativement supérieure à celle du poumon natif restant, comment cela affectera-t-il la distribution de la ventilation et la perfusion pulmonaire, immédiatement après la transplantation?

<p>Le poumon transplanté recevra une plus grande part de la ventilation et de la perfusion en raison de sa meilleure compliance et de la moindre résistance vasculaire. (C)</p> Signup and view all the answers

Dans un contexte d'exercice physique intense, quel ensemble de modifications physiologiques favorise simultanément la dissociation accrue de l'oxygène de l'hémoglobine au niveau des tissus actifs tout en maintenant une saturation optimale de l'hémoglobine au niveau des poumons ?

<p>Augmentation de la température tissulaire, diminution du pH tissulaire, et maintien d'une ppO2 alvéolaire élevée. (A)</p> Signup and view all the answers

Considérant les mécanismes de transport du CO2 dans le sang, quelle combinaison de facteurs contribue le plus significativement à l'élimination du CO2 produit par le métabolisme cellulaire lors d'un exercice intense ?

<p>Conversion accrue du CO2 en ions bicarbonates dans les globules rouges, facilitée par l'anhydrase carbonique. (D)</p> Signup and view all the answers

Dans quelles circonstances physiologiques l'affinité de l'hémoglobine pour l'oxygène est-elle simultanément réduite au niveau des capillaires périphériques et maintenue élevée au niveau des capillaires alvéolaires ?

<p>Lors d'un exercice physique intense, caractérisé par une augmentation de la température tissulaire et une diminution du pH local. (D)</p> Signup and view all the answers

Comment une augmentation significative de la concentration en 2,3-diphosphoglycérate (2,3-DPG) dans les érythrocytes affecte-t-elle la courbe de dissociation de l'oxygène de l'hémoglobine, et dans quel contexte physiologique cette adaptation est-elle particulièrement cruciale ?

<p>Elle déplace la courbe vers la droite, diminuant l'affinité de l'hémoglobine pour l'oxygène, crucial lors d'une anémie chronique. (C)</p> Signup and view all the answers

Quel est l'impact de l'effet Bohr sur le transport de l'oxygène et du dioxyde de carbone lors d'un exercice intense, et comment cet effet est-il précisément modulé par les variations du pH et de la ppCO2 ?

<p>L'effet Bohr favorise la libération de l'oxygène de l'hémoglobine dans les tissus en diminuant le pH et en augmentant la ppCO2. (A)</p> Signup and view all the answers

Si un patient présente une mutation génétique affectant la structure quaternaire de l'hémoglobine, entraînant une réduction de l'effet coopératif de la liaison de l'oxygène, quelles seraient les conséquences physiologiques les plus probables sur sa capacité d'exercice et son adaptation à l'altitude ?

<p>Une diminution de la capacité d'exercice due à une saturation réduite de l'hémoglobine aux pressions partielles d'oxygène normales et à une libération altérée dans les tissus. (C)</p> Signup and view all the answers

En considérant le rôle de l'anhydrase carbonique dans le transport du CO2, comment une inhibition pharmacologique sélective de cette enzyme affecterait-elle la capacité d'un athlète à maintenir un effort intense et prolongé, et quels ajustements métaboliques compensatoires pourraient être observés ?

<p>Elle diminuerait la capacité d'effort en entravant la conversion du CO2 en bicarbonate, conduisant à une accumulation d'acide lactique et à une fatigue précoce. (A)</p> Signup and view all the answers

Comment une déficience génétique en pyruvate kinase (PK) affectant les globules rouges pourrait influencer la courbe de dissociation de l'oxygène de l'hémoglobine, et quel serait l'impact potentiel sur la performance athlétique d'un individu atteint ?

<p>Une déficience en pyruvate kinase entraînerait une augmentation des niveaux de 2,3-DPG, déplaçant la courbe vers la droite et diminuant la performance athlétique. (A)</p> Signup and view all the answers

Dans quelles conditions physiologiques la différence de pression partielle du CO2 entre l'alvéole et le capillaire pulmonaire est-elle la plus significative, et quel en est l'impact majeur sur l'échange gazeux respiratoire?

<p>Lors d'un exercice maximal, stimulant une diffusion accélérée du CO2 à travers la membrane alvéolo-capillaire, optimisant ainsi l'élimination du CO2 produit par les tissus actifs. (B)</p> Signup and view all the answers

Comment l'augmentation de la production de CO2 dans les tissus actifs affecte-t-elle la diffusion du CO2 à travers la membrane alvéolo-capillaire, et quels mécanismes physiologiques sous-tendent cette influence?

<p>Elle augmente le gradient de pression partielle du CO2 entre les capillaires pulmonaires et les alvéoles, favorisant ainsi une diffusion plus rapide du CO2. (D)</p> Signup and view all the answers

Quelle est la proportion d'oxygène transportée sous forme dissoute dans le plasma sanguin, et comment cette faible solubilité influence-t-elle la stratégie globale de transport de l'oxygène dans l'organisme?

<p>Environ 1.5%, soulignant la nécessité primordiale de l'hémoglobine comme principal transporteur d'oxygène. (D)</p> Signup and view all the answers

Comment les caractéristiques morphologiques et métaboliques des globules rouges, telles que l'absence de noyau et la production d'ATP par métabolisme anaérobie, influencent-elles leur fonction de transport d'oxygène et leur adaptation aux contraintes physiologiques?

<p>L'absence de noyau permet une plus grande flexibilité structurelle, améliorant la capacité des globules rouges à naviguer dans les capillaires étroits, tandis que le métabolisme anaérobie minimise la consommation d'oxygène par les globules rouges eux-mêmes. (A)</p> Signup and view all the answers

Quel est le rôle précis de l'érythropoïétine (EPO) dans la régulation de l'érythropoïèse, et comment ce processus est-il influencé par les variations de la concentration d'oxygène dans le sang artériel?

<p>L'EPO stimule la prolifération et la différenciation des précurseurs des globules rouges dans la moelle osseuse en réponse à une hypoxie, augmentant ainsi la capacité de transport d'oxygène du sang. (A)</p> Signup and view all the answers

Comment l'hypoxie rénale induit-elle la sécrétion d'érythropoïétine (EPO), et quels sont les mécanismes cellulaires et moléculaires impliqués dans la détection de la concentration réduite d'O2 et la transduction du signal vers la production d'EPO?

<p>L'hypoxie rénale stabilise le facteur induit par l'hypoxie (HIF), qui se dimérise avec HIF-1β, se transloque vers le noyau, et se lie à des séquences spécifiques d'ADN (HRE) dans le gène de l'EPO, stimulant sa transcription. (C)</p> Signup and view all the answers

En considérant les caractéristiques spécifiques des globules rouges, comment l'absence d'organites intracellulaires, tels que les mitochondries, contribue-t-elle de manière significative à l'efficacité du transport de l'oxygène dans le sang, et quels compromis métaboliques cette adaptation impose-t-elle?

<p>L'absence de mitochondries réduit la consommation d'oxygène par les globules rouges eux-mêmes, maximisant ainsi la quantité d'oxygène disponible pour être livrée aux tissus, tout en contraignant les globules rouges à produire de l'ATP par glycolyse anaérobie, ce qui est moins efficace. (B)</p> Signup and view all the answers

Compte tenu de la durée de vie limitée des globules rouges (120 jours), quel est le rôle physiologique précis de l'érythropoïèse dans le maintien de l'homéostasie érythrocytaire, et comment ce processus est-il régulé en réponse aux variations de la demande en oxygène et aux pertes sanguines?

<p>L'érythropoïèse assure le remplacement constant des globules rouges sénescents par de nouveaux globules rouges, maintenant ainsi la capacité de transport d'oxygène du sang, et est stimulée par l'érythropoïétine (EPO) en réponse à l'hypoxie ou à une perte sanguine. (B)</p> Signup and view all the answers

Lors d'un effort sous-maximal mené à épuisement, quelle est la conséquence directe de la dégradation anaérobie du glucose au niveau cellulaire qui affecte le pH?

<p>Une accumulation d'ions H+ suite à la dissociation de l'acide lactique, entraînant une diminution du pH. (D)</p> Signup and view all the answers

Comment l'effet Haldane influence-t-il le transport du CO2, et quel est son mécanisme précis au niveau des capillaires pulmonaires?

<p>Il promeut la dissociation de la carbhémoglobine en présence de hautes ppO2 et basses ppCO2, facilitant la libération du CO2 alvéolaire. (C)</p> Signup and view all the answers

Quelle est la conséquence directe de l'entrée du CO2 dans le globule rouge, et comment l'anhydrase carbonique influence-t-elle cette transformation?

<p>L'anhydrase carbonique catalyse la réaction du CO2 avec l'eau, formant de l'acide carbonique (H2CO3), qui se dissocie ensuite en ions H+ et HCO3-. (B)</p> Signup and view all the answers

Quel est le rôle précis du phénomène d'Hamburger dans le contexte du transport du CO2, et comment affecte-t-il l'équilibre ionique transmembranaire ?

<p>Il compense la sortie des ions bicarbonate (HCO3-) du globule rouge par l'entrée d'ions chlorure (Cl-), maintenant l'équilibre électrique. (D)</p> Signup and view all the answers

Comment la formation de carbhémoglobine influence-t-elle l'affinité de l'hémoglobine pour l'oxygène, et quels sont les mécanismes moléculaires impliqués dans cette interaction allostérique?

<p>Elle diminue l'affinité de l'hémoglobine pour l'oxygène en favorisant la forme T (tendue) de la molécule, facilitant la libération de l'oxygène dans les tissus. (D)</p> Signup and view all the answers

Considérant les mécanismes de transport du CO2, comment l'activité physique intense modifie-t-elle l'équilibre acido-basique sanguin, et quels sont les tampons physiologiques impliqués dans cette régulation complexe?

<p>L'activité physique diminue le pH sanguin en augmentant la production d'acide lactique, mais les tampons bicarbonates et les protéines plasmatiques compensent partiellement cette acidification. (B)</p> Signup and view all the answers

En quoi la diffusion du CO2 des cellules vers le compartiment sanguin diffère-t-elle de celle de l'oxygène, et quels sont les facteurs déterminant cette différence en termes de gradient de pression et de solubilité?

<p>Le CO2 diffuse plus rapidement que l'oxygène en raison de sa plus grande solubilité dans le plasma, compensant un gradient de pression potentiellement moins élevé. (B)</p> Signup and view all the answers

Comment l'altitude affecte-t-elle le rendement de la chaîne respiratoire et quel est l'impact sur la production d'ions bicarbonates et la régulation de la ventilation?

<p>En altitude, la diminution de la pression partielle d'oxygène réduit l'efficacité de la chaîne respiratoire, stimulant une hyperventilation qui diminue les niveaux de CO2 et d'ions bicarbonates. (B)</p> Signup and view all the answers

Flashcards

Système respiratoire

Assure les échanges gazeux pulmonaires pour réoxygéner le sang et éliminer le CO2.

Zone de conduction

La zone où l'air est conduit vers les zones d'échange.

Zone respiratoire

Zone où les échanges gazeux (O2 et CO2) se produisent.

Poumons

Organes principaux du système respiratoire, entourés par la plèvre.

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Ventilation pulmonaire

Processus mécanique qui permet l'entrée et la sortie de l'air des poumons.

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Phase inspiratoire

Phase active où l'air entre dans les poumons grâce à la contraction du diaphragme.

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Phase expiratoire

Phase passive où l'air sort des poumons, suite au relâchement des muscles inspiratoires.

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Transport de l'O2

L'oxygène est majoritairement transporté par l'hémoglobine dans les globules rouges.

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Homéostasie

Maintien de la stabilité du milieu intérieur du corps.

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Adaptation respiratoire à l'exercice

Ajuste l'apport d'O2 et l'élimination du CO2 selon les besoins de l'organisme.

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Respiration externe

Échanges gazeux au niveau des poumons.

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Respiration interne

Échanges gazeux au niveau des tissus.

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Gradient de pression partielle

Différence de concentration d'un gaz entre deux zones.

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Solubilité des gaz

Facilité avec laquelle un gaz se dissout dans un liquide.

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Caractéristiques de la membrane de diffusion

Influence la vitesse à laquelle les gaz traversent la membrane alvéolo-capillaire.

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Pression partielle d'un gaz

Pression exercée par un gaz spécifique dans un mélange.

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Effet de l'exercice sur la diffusion

Augmentation de la diffusion de l'O2 et du CO2 à travers la membrane alvéolo-capillaire.

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O2 et hémoglobine

Principal moyen de transport de l'O2 dans le sang (98.5%).

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Globules rouges

Cellules sanguines sans noyau, transportant l'oxygène.

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Érythropoïèse

Processus de production des globules rouges.

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EPO (Érythropoïétine)

Hormone stimulant la production de globules rouges.

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Hypoxie

Condition de diminution de la concentration d'O2 dans le sang.

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Action de l'EPO

L'EPO stimule la moëlle osseuse à produire plus de...

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Diffusion de l'O2

L'O2 se déplace des alvéoles vers les capillaires pulmonaires, suivant le gradient de pression.

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Diffusion du CO2

Le CO2 se déplace des capillaires pulmonaires vers les alvéoles, suivant le gradient de pression.

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Fin de la diffusion

La diffusion cesse lorsque les pressions partielles des gaz sont égales de part et d'autre de la membrane.

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Vitesse de diffusion CO2 vs O2

Bien que plus faible, le CO2 diffuse aussi vite que l'O2 grâce à sa grande solubilité.

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Surface d'échange et diffusion

Plus la surface d'échange est grande, plus les échanges gazeux sont importants.

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Exercice et surface d'échange

L'exercice augmente les surfaces d'échange au niveau pulmonaire et tissulaire.

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PpO2 veineuse pendant l'exercice

L'augmentation du métabolisme musculaire diminue la pression partielle d'O2 dans le sang veineux.

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PpO2/PpCO2 artérielles à l'effort

Les ajustements ventilatoires maintiennent les pressions partielles d'O2 et de CO2 artérielles stables.

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Facteurs influençant Hb

Facteurs physico-chimiques affectant la saturation et dissociation de l'hémoglobine: ppO2, ppCO2, température, pH.

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Effet de la ppO2 sur Hb

Plus la ppO2 est élevée, plus la saturation de l'hémoglobine augmente.

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Effet de la ppCO2 sur Hb

Une augmentation de la ppCO2 favorise la dissociation de l'hémoglobine.

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Effet de la température sur Hb

Une augmentation de la température favorise la dissociation de l'hémoglobine.

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Effet du pH sur Hb

Une diminution du pH favorise la dissociation de l'hémoglobine.

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Hb pendant l'exercice

Lors d'un effort, la courbe de saturation de l'hémoglobine se déplace vers la droite, favorisant la dissociation.

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Transport du CO2

Le CO2 est transporté sous trois formes: dissous (7%), lié à l'Hb (23%), et bicarbonate (70%).

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Dégradation anaérobie du glucose

Dégradation du glucose sans oxygène, entraînant une production importante d'acide lactique.

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Dissociation de l'acide lactique

L'acide lactique se dissocie en ions H+ et en ions lactates dans l'environnement aqueux de la cellule musculaire.

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Acidose

Diminution du pH dans la cellule musculaire et le sang due à l'accumulation d'ions H+.

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Carbhémoglobine

Molécule formée par la liaison du CO2 à l'hémoglobine.

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Effet Haldane (CO2)

La fixation du CO2 sur l'hémoglobine est favorisée par de faibles concentrations de ppO2 et des concentrations élevées de ppCO2.

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Anhydrase carbonique

Enzyme présente dans les globules rouges qui catalyse la réaction entre le CO2 et l'eau.

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Acide carbonique (H2CO3)

Acide instable formé lors de la réaction du CO2 avec l'eau, catalysée par l'anhydrase carbonique.

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Phénomène d'Hamburger

Phénomène où un ion chlorure entre dans le globule rouge pour compenser la sortie d'un ion bicarbonate.

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Study Notes

  • Le système respiratoire assure les échanges gazeux au niveau pulmonaire, réoxygénant le sang et éliminant le CO2
  • Il contribue au maintien de l'homéostasie, à la régulation du pH et des pressions partielles en O2 et en CO2 dans le sang
  • L'adaptation du système respiratoire permet d'ajuster les échanges gazeux O2/CO2 en fonction des besoins, notamment lors de l'exercice maximal et pour la régulation du pH

Anatomie du système respiratoire

  • Zone de conduction
  • Zone respiratoire
  • Poumons et plèvre
  • Irrigation des poumons

Mécanique de la ventilation pulmonaire

  • Principes physiques
  • Phase inspiratoire
  • Phase expiratoire

Régulation de la ventilation au repos

Échanges gazeux

  • Les échanges gazeux se produisent à deux niveaux dans l'organisme : pulmonaire et tissulaire
  • Au niveau pulmonaire (respiration externe), les gaz s'échangent au niveau de la membrane alvéolo-capillaire
  • L'O2 diffuse de l'alvéole vers les capillaires pulmonaires, tandis que le CO2 diffuse des capillaires pulmonaires vers les alvéoles
  • Au niveau des tissus, l'O2 diffuse des capillaires sanguins vers les tissus, tandis que le CO2 diffuse des tissus vers les capillaires sanguins
  • Les échanges gazeux pulmonaires et tissulaires sont influencés par le gradient de pression partielle, la solubilité des gaz dans les liquides et les caractéristiques de la membrane de diffusion
  • La pression partielle en O2 est de 104 mmHg et celle du CO2 de 40 mmHg lorsque l'air arrive dans les alvéoles
  • Dans les capillaires pulmonaires, ces pressions sont de 40 mmHg pour l'O2 et de 45 mmHg pour le CO2
  • Le sang arrivant aux poumons est riche en CO2 et pauvre en O2
  • Les différences de pression partielle poussent l'O2 à quitter l'alvéole vers les capillaires pulmonaires et inversement pour le CO2
  • La diffusion gazeuse cesse lorsque les pressions s'équilibrent (104 mmHg pour l'O2 et 40 mmHg pour le CO2)
  • Bien que le gradient de pression du CO2 (5 mmHg) soit inférieur à celui de l'O2 (64 mmHg), les échanges gazeux ont la même vitesse grâce à la solubilité du CO2, 20 fois supérieure à celle de l'O2
  • Les échanges gazeux dépendent aussi de la surface d'échange (membrane alvéolo-capillaire)
  • L'exercice augmente les surfaces d'échange au niveau pulmonaire et tissulaire, grâce aux adaptations vasculaires qui augmentent la perfusion
  • Les échanges gazeux pulmonaires O2/CO2 découlent des échanges gazeux similaires dans les tissus
  • Les pressions partielles d'O2 et de CO2 dans le sang artériel sont peu modifiées lors de l'exercice grâce aux ajustements ventilatoires, contrairement aux pressions veineuses qui évoluent avec l'activité métabolique musculaire
  • En cas d'augmentation de la consommation d'O2 dans les tissus actifs durant l'exercice, la ppO2 dans le réseau veineux diminue, augmentant la différence de pression partielle entre l'alvéole et le capillaire, et donc la diffusion d'O2
  • Une production accrue de CO2 dans les tissus actifs augmente sa concentration veineuse et la différence de pression partielle, favorisant la diffusion du CO2 à travers la membrane alvéolo-capillaire

Transport des gaz dans le sang

  • Le sang assure le transport des gaz échangés au niveau respiratoire et tissulaire
  • L'oxygène est principalement transporté (98,5 %) lié à l'hémoglobine dans les globules rouges, une protéine contenant 4 sous-unités protéiques associées à une structure hémique avec un atome de fer fixant une molécule d'O2
  • L'hémoglobine peut transporter jusqu'à 4 molécules d'O2, avec une concentration de 14-18 g/dl chez l'homme et 12-16 g/dl chez la femme
  • L'hémoglobine se lie de manière réversible à l'oxygène, facilitant la fixation des molécules d'O2 suivantes et formant l'oxyhémoglobine (HbO2)
  • Lorsque 4 molécules d'O2 sont liées, l'hémoglobine est saturée
  • La dissociation de l'O2 au niveau des tissus transforme l'hémoglobine en désoxyhémoglobine (HHb), rouge sombre
  • La saturation et la dissociation de l'hémoglobine dépendent de la pression partielle en O2 (ppO2), de la pression partielle en CO2 (ppCO2), de la température et du pH
  • Lors de l'exercice, la courbe de saturation de l'hémoglobine se déplace vers la droite, ce qui signifie qu'à une même valeur de ppO2, la dissociation de l'Hb est plus grande qu'au repos
  • L'augmentation de la température et la diminution du pH favorisent la dissociation de l'hémoglobine
  • Cependant, pour une ppO2 supérieure à 100 mmHg au niveau des poumons, la courbe de saturation de l'Hb pendant l'exercice se superpose à celle au repos et favorise une saturation maximale
  • Les molécules de CO2 sont transportées dans le sang sous trois formes : dissoutes dans le plasma (7 %), combinées à l'hémoglobine (23 %) et sous forme d'ions bicarbonates (70 %)
  • Le CO2 formé dans les cellules diffuse dans les liquides interstitiels puis dans le compartiment sanguin
  • Il pénètre ensuite dans les globules rouges où il se lie à l'hémoglobine, dans sa configuration désoxyhémoglobine, formant la carbhémoglobine
  • Le site de fixation du CO2 sur l'hémoglobine diffère de celui de l'oxygène, se fixant sur les sous-unités protéiques et non sur les hèmes
  • La formation de carbhémoglobine est favorisée par une faible pression partielle en O2 (effet Haldane) et une forte pression partielle en CO2
  • Aux capillaires pulmonaires, la carbhémoglobine se dissocie, libérant le CO2 qui traverse la membrane alvéolo-capillaire pour rejoindre le compartiment alvéolaire sous l'effet Haldane
  • Le dioxyde de carbone, après avoir transité par les liquides interstitiels et le compartiment sanguin, pénètre le globule rouge et se mélange à une molécule d'eau
  • Avec l'aide de l'enzyme anhydrase carbonique, il se forme de l'acide carbonique (H2CO3), se transformant en ions H+ et en ions bicarbonates (HCO3-)
  • Ces derniers sont évacués des globules rouges, compensant la perte de charge avec un ion chlore
  • Au niveau pulmonaire, les ions HCO3 pénètrent les globules rouges et reforment l'acide carbonique qui, grâce à l'anhydrase carbonique, favorise la formation d'eau et de CO2 qui est ensuite évacué

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