Transport des Gaz dans le Sang - Université Farhat Abbas Sétif 1 - PDF

UNIVERSITÉ FARHAT ABBAS SETIF 1 FACULTE DE MEDECINE LABORATOIRE DE PHYSIOLOGIE CLINIQUE Transport des gaz dans le sang Présenté par : Dr. Brihi  Objectifs spécifiques : - Décrire le mode de transport de l’O2 par l’hémoglobine. - Tracer la courbe physiologique de disso...

UNIVERSITÉ FARHAT ABBAS SETIF 1 FACULTE DE MEDECINE LABORATOIRE DE PHYSIOLOGIE CLINIQUE Transport des gaz dans le sang Présenté par : Dr. Brihi  Objectifs spécifiques : - Décrire le mode de transport de l’O2 par l’hémoglobine. - Tracer la courbe physiologique de dissociation de l’oxyhémoglobine, en déterminant la P50. - Décrire le sens de variation de la courbe de BARCROFT et les facteurs qui la modifient. - Citer le mode de transport du CO2 par le sang. - Déterminer la relation entre le contenu en CO2 et le PH sanguin. Plan: I. Introduction II. Gaz dissous et pression partielle III. Transport des gaz dans le sang 1 – Transport de l’oxygène a – forme dissoute b – forme combinée 2 – Transport du dioxyde de carbone a – forme dissoute b – Bicarbonates c – composés carbaminés IV. Relation entre CO2 et PH sanguin V. Exploration fonctionnelle I. Introduction - La fonction respiratoire du sang représente le transport des gaz respiratoires: du poumon aux tissus pour l’oxygène en sens inverse pour le dioxyde de carbone. - Chaque gaz respiratoire (O2,CO2) se présente au niveau sanguin sous 2 formes : 1) forme dissoute : seule à l’origine de la pression partielle , même si elle est minime (3%) 2) forme combinée à l’hémoglobine : représente la forme de transport principale (97%).  II. Gaz dissous et pression partielle: - La Forme dissoute est à l’origine de la pression partielle. - Loi de Henry : La quantité M d’un gaz x dissous dans un volume V de liquide à la pression atmosphérique de 760 mm Hg (au niveau de la mer) est proportionnelle à la pression partielle Px de ce gaz. M x =α ( P x.V / 760 ) Mx : Quantité d’un gaz en mole Px : pression partielle du gaz en mm hg V : volume du liquide en ml α: coefficient de solubilité du gaz ( 0,023 pour l’O2)  II. Gaz dissous et pression partielle: Loi de Dalton: dans un mélange gazeux, la pression totale (Ptot) est égale à la somme des pressions partielles (Pp) des gaz constituant le mélange: Ptot = ∑Pp Ainsi, la pression partielle Pp d’un gaz est proportionnelle à sa fraction. Pp= Fx.Ptot Fx :la fraction ou la concentration de gaz dans le mélange gazeux. Air ambiant : PO2 = 760 mm hg × 0,21 = 159 mm hg Air inspiré(Trachéal) : PIO2 = (760 – 47) × 0,21 = 149 mm hg  II. Gaz dissous et pression partielle: Air alvéolaire : PAO2 = 100 mm hg. Une chute progressive de la PO2 depuis l’air ambiant jusqu’à l’avéole la Cascade de l’oxygène.  III. Transport des gaz dans le sang 1) Transport de l’oxygène : après avoir diffuser de l’alvéole vers le capillaire pulmonaire l’O2 est transporté par le sang vers les tissus périphériques sous deux formes : La forme dissoute La forme combinée à l’Hb  III. Transport des gaz dans le sang 1) Transport de l’oxygène : a) La forme dissoute:  Qualitativement , elle a un intérêt considérable: Elle conditionne la forme de transport de l’O2 combinée à l’Hb. Une forme de passage obligatoire entre l’avéole et l’Hb, puis entre celle-ci et les tissus.  III. Transport des gaz dans le sang 1) Transport de l’oxygène : a) La forme dissoute: L’application de la loi de Henry MO2 =αO2 ( PaO2.V / 760 ) donne pour : V=100 ml de sang artériel PaO2=100mmhg Coefficient de solubilité de l’O2 : αO2=0,023 MO2=0,023(100/760)*100=0,3ml.  III. Transport des gaz dans le sang 1) Transport de l’oxygène : a) La forme dissoute: - 0,3ml d’O2 pour 100ml de sang artériel représente une très faible fraction de la totalité de l’O2 transporté. - Il est évident que cette forme de transport est insuffisante pour l’humain et qu’une autre forme de transport d’O2 est nécessaire. b) la forme combinée à hémoglobine : L’O2 se lie avec l’Hb pour former l’oxyhemoglobine (HbO2): Hb + O2 ↔ HbO2 (réaction réversible)  III. Transport des gaz dans le sang 1) Transport de l’oxygène : b) la forme combinée à hémoglobine : Hémoglobine: -Hémoprotéine. -Principal composant de l’hématie. -1 GR→ 280 millions de molécules d’Hb. -poids moléculaire=64500 daltons. -4chaines polypeptidiques(2 chaînes α et 2 chaînes β) ⇒ la globine.  III. Transport des gaz dans le sang 1) Transport de l’oxygène : b) la forme combinée à hémoglobine : Hémoglobine: -4 hèmes. -Chaque hème contient un atome de Fer (Fe++) pouvant fixer un O2. Donc, chaque Hb peut fixer 4 O2. Au niveau des muscles, l’O2 est fixé par une protéine semblable : myoglobine.  III. Transport des gaz dans le sang 1) Transport de l’oxygène : b) la forme combinée à hémoglobine : Plusieurs types d’Hb humaine: L’Hb adulte normale: HbA (2α,2β). L’Hb fœtale(HbF): - les chaines β sont remplacées par des chaines ϒ. - elle constitue une partie de l’Hb du NN, remplacée progressivement pendant la 1ere année de vie. -son affinité pour l’O2 > celle de l’HbA=> ce qui facilite le passage de l’O2 de la mère au fœtus.  III. Transport des gaz dans le sang 1) Transport de l’oxygène : b) la forme combinée à hémoglobine : Les différents types d’Hb adulte(HbA): L’oxyhémoglobine: hémoglobine contenant de l’oxygène , elle donne la couleur rouge au sang artériel. L’hémoglobine réduite (desoxyhemoglobine) : forme non oxygénée.  III. Transport des gaz dans le sang 1) Transport de l’oxygène : b) la forme combinée à hémoglobine : d’autres formes d’hémoglobine non fonctionnelles: La carboxyhémoglobine (HbCO): son affinité pour l’HB est 200 fois supérieur à celle de l’O2. Méthémoglobine : Fe ++ → Fe +++ (1 à 2%) incapable de transporter l’O2  Anomalie congénitale : le déficit en cytochrome b5 réductase (méthémoglobine-réductase).  intoxication aigue par des produits oxydants :Nitrites et Sulfamides.  III. Transport des gaz dans le sang 1) Transport de l’oxygène : b) la forme combinée à hémoglobine : Paramètres physiologiques concernant le transport de l’O2 sous forme combinée à l’Hb : Le pouvoir oxyphorique : PO - le volume maximal d’O2 que peut fixer 1g d’Hb fonctionnelle soit normalement 1,39 ml d’O2 /g d’Hb. - Diminué par le tabagisme. La capacité en O2 : - le volume maximal d’O2 que peut fixer l’Hb contenue dans une unité de volume de sang. Ca O2 = PO. [Hb]  III. Transport des gaz dans le sang 1) Transport de l’oxygène : b) la forme combinée à hémoglobine : Chez l’adulte normale: [Hb]=15g/100ml de sang PO =1,39 ml d’O2 Ca O2 =15*1,39= 20,85ml d’O2/ 100ml de sang. La capacité en O2 ↓ en cas d’anémie (↘ [Hb]). On remarque : 20,85ml d’O2(combinée à l’HB)>> 0,3 ml d’O2 ( dissoute) ⇒ La forme combinée est la forme de transport préférentielle de l’O2.  III. Transport des gaz dans le sang 1) Transport de l’oxygène : b) la forme combinée à hémoglobine : La Saturation en oxygène de l’Hb : SaO2(%) - le pourcentage de sites de fixation de l’HB occupés par l’O2. SaO2 = HbO2 / Hb totale. - SaO2 normale= 95 à 100% SvO2= 75%  III. Transport des gaz dans le sang 1) Transport de l’oxygène : Relation SO2-PO2 ou courbe de dissociation de l’HbO2: - La fixation de l’O2 sur l’Hb (SO2) est liée à la pression partielle de l’O2 (PO2 ) selon une courbe sigmoïde ⇒ courbe de Barcroft ou courbe de dissociation de l’oxyhémoglobine CDO. - Une relation linéaire entre la quantité d’O2 dissous et la PO2.  III. Transport des gaz dans le sang 1) Transport de l’oxygène : Relation SO2-PO2 ou courbe de dissociation de l’HbO2: On peut décrire 2 régions remarquables: Le plateau de la sigmoïde: - Correspond aux valeurs élevées de la PO2 (≥ 70 mmgh) ⇒ capillaire pulmonaire. - Quand la PO2 chute jusqu’à 70mmhg la SaO2 reste ≥ à 94% càd elle est peu affectée. - Ca n’influence pratiquement pas la quantité d’O2 transporté vers Les tissus.  III. Transport des gaz dans le sang 1) Transport de l’oxygène : Relation SO2-PO2 ou courbe de dissociation de l’HbO2: Donc: - dans cette tranche de pression l’affinité de l’HB pour l’O2 est très élevée. - Le plateau de la sigmoïde: un volant de sécurité permettant un apport d’O2 quasi constant aux tissus pour des chutes importantes de la PO2. - on peut vivre en haute altitude avec des PaO2 relativement basses.  III. Transport des gaz dans le sang 1) Transport de l’oxygène : Relation SO2-PO2 ou courbe de dissociation de l’HbO2: La pente de la sigmoïde: - Correspond aux valeurs de PO2 plus faibles ⇒ sang tissulaire. - Pour des PO2 ˂70 mm Hg, une petite ↘ de la PO2 entraine une chute importante de la saturation ⇒l’affinité de l’Hb pour l’O2 ↘ et l’Hb libère son O2 pour les tissus. Donc: dans cette partie: l’O2 n’est plus fixé mais libéré par son transporteur.  III. Transport des gaz dans le sang 1) Transport de l’oxygène : Relation SO2-PO2 ou courbe de dissociation de l’HbO2: Conclusion: - L’HB varie son affinité pour l’O2 en fonction de la PO2: PO2↗=> l ’affinité de l’HB pour l’O2 ↗ => chargement d’O2 par l’Hb au niveau des poumons (partie plate de la courbe). PO2↘=> l ’affinité de l’HB pour l’O2 ↘ => déchargement d’O2 au niveau des tissus (partie raide de la courbe).  III. Transport des gaz dans le sang 1) Transport de l’oxygène : Relation SO2-PO2 ou courbe de dissociation de l’HbO2: La P50 : la pression partielle d’O2 pour laquelle la SO2= 50 %. P50 = 27 mmhg dans les conditions physiologiques. P50  III. Transport des gaz dans le sang 1) Transport de l’oxygène : Facteurs modifiant l’affinité de l’Hb pour l’O2: L’affinité de l’Hb pour l’O2 n’est pas seulement fonction de la PO2, mais elle dépend également de certains facteurs:  La température  La PaCO2  La concentration d’H+ (PH)  Le 2-3 diphosphoglycérate (2-3DPG).  III. Transport des gaz dans le sang 1) Transport de l’oxygène : Facteurs modifiant l’affinité de l’Hb pour l’O2: - L’↗ de ces facteurs provoque un déplacement de la CDO vers la droite. - Cela signifie que: Pour une même PO2, la saturation est moindre ⇒ ↘ de l’affinité de l’Hb pour l’O2 d’où une libération accrue d’O2 par l’Hb pour les tissus.  III. Transport des gaz dans le sang 1) Transport de l’oxygène : Facteurs modifiant l’affinité de l’Hb pour l’O2: Exp: lors d’un exercice musculaire: ↗ du métabolisme => ↗de la T, de la production de CO2 et des ions H+ localement=> ↘ l’affinité de l’Hb pour l’O2 => libération importante d’O2 par l’Hb =>déplacement de la CDO vers la droite. adaptation respiratoire en haute altitude: En haute altitude =˃ hypoxémie chronique=˃ une synthèse accrue de 2-3 DPG(↗[2-3 DPG ]) qui se fixe sur les chaines β de l’Hb et abaisse son affinité pour l’O2 =˃ facilite la libération d’O2 au niveau tissulaire => déplacement de la CDO vers la droite.  III. Transport des gaz dans le sang 1) Transport de l’oxygène : Facteurs modifiant l’affinité de l’Hb pour l’O2: Effet Bohr: L’↗ de la PaCO2 ou la ↘ du PH ⇒ ↘ l’affinité de l’Hb pour l’O2 ⇒ facilitant la libération de l’O2 pour les tissus => déplacement de la CDO vers la droite.  III. Transport des gaz dans le sang 1) Transport de l’oxygène : Facteurs modifiant l’affinité de l’Hb pour l’O2: Inversement, la ↘ de la T°, de la PaCO2, de [H+] et donc ↗ du pH et ↘ de 2,3 DPG entraine une ↗ de l’affinité de l’Hb pour l’O2. Déplacement de la CDO vers la gauche. ⇒ Pour une même PO2 la saturation est plus ↗.  III. Transport des gaz dans le sang 1) Transport de l’oxygène : Facteurs modifiant l’affinité de l’Hb pour l’O2: Exp: L’HbF ne fixe pas le 2-3 DPG aussi fortement que l’HbA=> son affinité pour l’O2 > celle de HbA =>déplacement de la CDO vers la gauche.  III. Transport des gaz dans le sang 1) Transport de l’oxygène : Facteurs modifiant l’affinité de l’Hb pour l’O2: Il n’est pas nécessaire de tracer la courbe de Barcroft pour étudier ces phénomènes, La P50 permet de donner une idée exacte sur la position de la courbe et de ce fait l’affinité de l’Hb pour l’O2.  III. Transport des gaz dans le sang 1) Transport de l’oxygène : Facteurs modifiant l’affinité de l’Hb pour l’O2: P50 ↗(>27mmhg) =>la courbe est déplacée vers la droite càd l’affinité de l’Hb pour l’O2 est ↘. P50 ↘(la courbe est déplacée vers la gauche càd l’affinité de l’Hb pour l’O2 est ↗. P50  III. Transport des gaz dans le sang 2) Transport du CO2: Transporté sous trois formes : a) Forme dissoute : (10 %). b) Bicarbonates : principale forme de transport de CO2 (60 %). AC CO2 + H2O ⇔ H2CO3 ⇔ H+ + HCO3-  III. Transport des gaz dans le sang 2) Transport du CO2 : - Le HCO3- migre du GR vers le plasma et le Cl- passe en sens inverse afin de maintenir la neutralité électrique à l’interieur du GR (Effet Hamburger). - les H+ restent dans le GR (la membrane érythrocytaire est relativement imperméable aux cations). - les H+ seront tamponnés à l’interieur du GR en se fixant sur l’Hb réduite : H+ + HbO2 ⇔ H+.Hb + O2 Donc: La désoxygénation de l’Hb permet d’↗ la capacité de transport du CO2 par le sang (Effet Haldane).  III. Transport des gaz dans le sang 2) Transport du CO2 : c) sous forme de composés carbaminés :(30 % ) - Combinaison du CO2 avec les groupements amines terminaux des protéines sanguines. - En 1er lieu avec la globine de l’Hb donnant naissance à la carbamino-hémoglobine : Hb-NH2 + CO2 ⇔ Hb NHCOOH  IV. Relation entre CO2 et PH sanguin : -Le transport du CO2 a un effet majeur sur l équilibre acide base du sang et de l’organisme dans son ensemble. Selon l’equation de Henderson Hasselbalch: PH=Pk+log([HCO3-] /[CO2]) la loi de Henry: [CO2]=αCO2. PCO2 αCO2=0,03 L’équation devient: PH=Pk+log([HCO3-] /0,03. PCO2)  IV. Relation entre CO2 et PH sanguin : 4 cas de figures pathologiques, selon la modification du rapport HCO3-/PCO2:  Acidose respiratoire: ↗PCO2 => HCO3-/PCO2↘=> PH↘ - Exp: rétention de CO2 par hypoventilation. Alcalose respiratoire: ↘PCO2 => HCO3-/PCO2↗=> ↗PH - Exp: baisse de la PCO2 due à une hyperventilation en haute altitude. IV. Relation entre CO2 et PH sanguin : Acidose métabolique: ↘HCO3- => HCO3-/PCO2↘=> ↘PH - Exp: accumulation d’acides dans le sang après une hypoxie tissulaire qui s’accompagne d’une libération d’acide lactique. Alcalose métabolique: ↗HCO3- => ↗HCO3-/PCO2=> ↗PH - Exp: perte des acides gastriques par vomissement.  V. Exploration fonctionnelle Basée sur la gazométrie (mesure des gaz du sang) Technique: Prélèvement de sang artériel. se fait au repos, en position assise. 02 méthodes sont utilisées: -Macrométhode: Ponction artérielle fémorale ou radiale (accessible +++). -Microméthode: Ponction capillaire au niveau du lobule de l’oreille (consommation d’O2 à ce niveau est très réduite).  V. Exploration fonctionnelle Paramètres étudiés : PaO2 ˃80 mm hg PaCO2 : 40+/- 5 mm hg PH : 7.38 – 7.42 Bicarbonate : 2 2 - 28 mmoles / l SaO2: 95-100% Références bibliographiques : Abrégé de physiologie Ch. Préfaut - Physiologie Respiratoire West physiologie respiratoire