respiration (suite)

Transport des gaz dans le sang

Oxygène

Au repos, la consommation d’O₂ par l’organisme est de 200 à 350 ml/mn. C’est le sang qui est chargé du transport de l’O₂ des poumons aux tissus. Dans le sang, l’O₂ est transporté sous deux formes : soit dissous dans le plasma, soit combiné à une protéine remarquable, l’hémoglobine (Hb). Pour une pression partielle d’O₂ de 100 mm Hg dans les alvéoles, le sang dissout 0,3 ml d’O₂ dans 100 ml de plasma. L’O₂ combiné forme avec l’hémoglobine l’oxyhémoglobine. Cette dernière ne peut se former qu’à partir de l’O₂ dissous. Un gramme d’Hb peut se combiner à 1,34 ml d’O₂. Dans 100 ml de sang, qui contiennent 15 g d’Hb, il peut y avoir 20,1 ml d’O₂. C’est la capacité en O₂ du sang. Aux conditions normales, dans le sang artériel, on trouve un chiffre plus faible de 19,5. C’est la teneur du sang en O₂ qui est donc de 95 à 98 p. 100 de la capacité totale. La quantité d’HbO₂ dépend de la pression partielle d’O₂, de la quantité d’Hb, mais aussi de la quantité de gaz carbonique présente dans le sang. C’est l’effet Bohr. Il y a d’autant moins d’oxyhémoglobine que la quantité de CO₂ est plus forte, celui-ci ayant une très grande affinité pour l’Hb. L’oxyde de carbone est très avide d’Hb également. Dans les asphyxies, la thérapeutique consiste à réaliser au niveau sanguin une grande pression partielle d’O₂ pour tenter de déplacer le CO fixé sur l’Hb. Un reflet du manque d’O₂ au niveau sanguin est la cyanose*.

Gaz carbonique

Le CO₂ est la forme anhydre de l’acide carbonique (CO₃H₂). Dans l’organisme, il est l’un des produits du métabolisme des glucides, des lipides et de la partie oxycarbonée des acides aminés. Le transport du CO₂ a pour but de débarrasser l’organisme de ce produit des métabolismes cellulaires. Dans le sang, le CO₂ se répartit entre le plasma et les hématies surtout et s’y trouve sous trois formes : dissous, hydraté en CO₃H₂, combiné aux protéines plasmatiques ou à l’hémoglobine.

• CO₂ plasmatique. Dans le plasma, le CO₂ est soit dissous, soit sous forme de bicarbonates, ou encore combiné aux protéines pour former des composés carbamines.

• CO₂ dans les hématies. Une partie du CO₂ pénètre dans les hématies et s’y trouve dissous, ou hydraté grâce à l’anhydrase carbonique (enzyme liée à l’hémoglobine), mais surtout combiné à l’hémoglobine. La quantité de CO₂ transportée dépend de la quantité présente (effet Haldane). La pression partielle du CO₂ dans le sang veineux mêlé arrivant aux poumons est de 46 mm Hg.

Respiration et équilibre acido-basique

Les liquides de l’organisme présentent une acidité ou une alcalinité à peu près fixe, ne pouvant varier que de façon très minime, sous peine de troubles graves. Cette constance du milieu intérieur est assurée par des systèmes tampons (couple de deux substances dont l’une est acide et l’autre basique, pouvant évoluer l’une vers l’autre). Le CO₂ lié aux protéines ou hydraté est un système tampon. La rétention de CO₂ par l’organisme conduirait à un état d’acidose. Grâce à la respiration, l’organisme élimine le CO₂ et évite cet état. Les systèmes tampons de l’organisme sont nombreux, soit d’action rapide (c’est le cas pour le CO₂ et les poumons), soit d’action lente (rein et phosphates, bicarbonates...). [V. acido-basique (équilibre).]

Régulation de la respiration

La respiration doit s’adapter aux besoins de l’organisme. Les centres nerveux respiratoires, constamment informés, réagissent en modifiant le rythme et l’amplitude. Ces centres ont un certain automatisme. Cependant, leur activité est influencée par des stimuli d’origine humorale (O₂, CO₂), physique (température), chimique (acidité ou alcalinité), réflexe. Ces stimuli exercent leur action soit directement sur les centres, soit par l’intermédiaire des nerfs glosso-pharyngiens (IX) et pneumogastriques (X). Les centres informés envoient alors leurs ordres aux muscles respiratoires. Ces influx sont transmis par des nerfs rachidiens. Les centres respiratoires sont situés dans le bulbe (centre inspiratoire dominant et centre expiratoire), dans la protubérance (centre dit « apneustique », inspiratoire, et centre pneumotaxique, qui stimule la respiration). Ces stimuli (O₂, CO₂, pH) exercent leur action sur des chimiorécepteurs situés dans les centres ou à proximité immédiate, et à la périphérie. Le CO₂ est le stimulus physiologique essentiel. Une augmentation de 2 p. 100 du CO₂ dans l’air inspiré double le volume respiratoire. L’O₂ n’agit pratiquement pas sur les chimiorécepteurs centraux, mais sur les chimiorécepteurs périphériques. La diminution d’O₂ entraîne une augmentation de la respiration. L’augmentation de l’acidité plasmatique stimule à la fois les chimiorécepteurs centraux et périphériques et entraîne une hyperventilation. Inversement, l’alcalinité diminue le volume des échanges gazeux respiratoires. Par ailleurs, il a été mis en évidence, dans les alvéoles pulmonaires, la présence de récepteurs sensibles à l’étirement pulmonaire. Quand le poumon est distendu, l’information est transmise aux centres par l’intermédiaire du nerf pneumogastrique et déclenche un réflexe expiratoire (réflexe de Hering et Breuer). Il existe également des réflexes neurovasculaires dont le point de départ se situe dans des zones barosensibles (aortique et carotidienne). L’hypertension diminue la respiration, et l’hypotension est au contraire cause de polypnée. L’excitation cutanée, la réfrigération de la peau (bain froid), les douleurs viscérales entraînent une augmentation de la respiration. Les mouvements respiratoires peuvent être influencés par la volonté et sont donc sous la dépendance du cortex. Des phénomènes psychiques modifient la respiration (émotion, peur, surprise bloquent la respiration de façon courte...). Durant le sommeil, la respiration est ralentie. La fièvre l’accélère, l’hypothermie la ralentit. L’exercice musculaire l’augmente. Finalement, le système respiratoire est remarquable par sa souplesse d’adaptation, permettant à l’organisme de répondre à chaque situation de façon quasi immédiate.