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Cours Niveau IV Guy KILHOFFER Les échanges gazeux LES ECHANGES GAZEUX.

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1 Cours Niveau IV Guy KILHOFFER Les échanges gazeux LES ECHANGES GAZEUX

2 Cours Niveau IV Guy KILHOFFER Les échanges gazeux I– Objectif du cours II – Rappels a) Composition de lair b) Loi de Dalton c) Loi de Henry d) Système ventilatoire e) Système circulatoire III – Transport des gaz a) Transport de lO2 b) Transport du CO2 c) Et lazote?? d) Un clandestin (CO)! IV – Mécanisme des échanges gazeux a) Arbre bronchique, sac alvéolaire b) Composition de lair alvéolaire c) Alvéole sang d) Sang tissus e) Effet Shunt V– En plongée a) Effets à la descente b) Effets à la remontée c) La qualité de lair d) Le froid e) Les mélanges! et pour quoi faire? VI – Aperçu des accidents potentiels a) Hyperventilation et apnée b) Essoufflement c) Hypoxie, hyperoxie, les mélanges d) Asphyxie au CO e) Surpression pulmonaire VII – Conduite à tenir a) Condition physique b) Matériel c) Conditions de plongée d) Oxygénothérapie VIII– Pour information et la culture PLAN

3 Cours Niveau IV Guy KILHOFFER Les échanges gazeux Comprendre les mécanismes en œuvre permettant les échanges de gaz dans le corps. Comprendre les variations liées à la plongée. Savoir prévenir les accidents liés aux gaz et assurer la sécurité des membres de la palanquée en plongée. I - Objectif du cours

4 Cours Niveau IV Guy KILHOFFER Les échanges gazeux II - Rappels b) Loi de DALTON Pp = Pabs x % gaz c) Loi de HENRY A saturation et à température donnée, la quantité de gaz dissoute dans un liquide est proportionnelle à la pression quexerce ce gaz sur le liquide. a)

5 Cours Niveau IV Guy KILHOFFER Les échanges gazeux II - Rappels Lair : Entre par le nez ou la bouche, se réchauffe et shumidifie dans les voies aériennes supérieures. Trajet : - Trachée - Bronches - Bronchioles - Alvéoles d) Système ventilatoire

6 Cours Niveau IV Guy KILHOFFER Les échanges gazeux II - Rappels Sang riche en O2 (hématosé) Et pauvre en CO2 Sang pauvre en O2 Et riche en CO2 e) Système circulatoire

7 Cours Niveau IV Guy KILHOFFER Les échanges gazeux III – Transport des gaz a) Transport de l O2 : Loxygène 98 % sont fixés à lhémoglobine (oxyhémoglobine). 2 % sont dissous dans le plasma, ce sont eux qui participent aux échanges, lhémoglobine « relâche » au fur et à mesure lO2 dans le plasma. b) Transport du CO2 : gaz carbonique 87 % dans le plasma sous forme de bicarbonate, 8 % combinés à lhémoglobine 5 % dissous dans le plasma Il est tolérable jusquà 0,01 b de Pp dair respiré Cest lui qui déclenche la « soif dair ». c) Et lazote ? N2 : Lazote 100 % dissous dans le plasma, il nest ni utilisé, ni produit par lorganisme.

8 Cours Niveau IV Guy KILHOFFER Les échanges gazeux III – Transport des gaz d) Un clandestin : CO : Monoxyde de carbone Le CO se combine de façon très stable avec lhémoglobine 300 fois plus rapidement que lO2. Il prend la place de lO2 qui ne peut plus se fixer. Pour être retiré de lhémoglobine, une oxygénothérapie hyperbare est indispensable (caisson O2). Lintoxication au CO est grave et doit faire lobjet de prévention attentive (qualité de lair notamment). Mise sous O2 rapide pour éviter lhypoxie afin que le sang transporte au moins de lO2 dissous.

9 Cours Niveau IV Guy KILHOFFER Les échanges gazeux IV – Mécanisme des échanges gazeux Le mécanisme déchange sappelle la DIFFUSION, mécanisme passif qui veut que les molécules passent du milieu le plus concentré vers le milieu le moins concentré Rappel : La quantité de molécules dans un gaz est déterminée par la PRESSION PARTIELLE La quantité de molécules de gaz dissous dans un liquide est déterminée par la TENSION a) Arbre bronchique, sac alvéolaire alvéole Artériole Veinule capillaire

10 Cours Niveau IV Guy KILHOFFER Les échanges gazeux IV – Mécanisme des échanges gazeux En passant dans les voies respiratoires, la composition de lair est modifiée car une partie se transforme en vapeur deau (gaz) dont la Pp est de 47 mm Hg à 37°C. Pour une pression atmosphérique moyenne de 760 mm Hg (1,013 b), la pression du mélange dair dans la trachée nest plus que de = 713 mm Hg (0,950 b) Lair inspiré est mélangé au volume non expiré des poumons (volume résiduel) qui contient moins dO2 et plus de CO2, les PpO2 et PpCO2 dans lair alvéolaire sen trouvent modifiées. La PpN2 ne change pas entre lair de la trachée et lair alvéolaire car lazote nest pas utilisé par le corps. b) Composition de lair alvéolaire GazAir atmosphériqueAir trachéeAir alvéolaire O2 160 mm Hg713 x 21 % = 149 mm Hg 100 mm Hg N2 600 mm Hg713 x 79 % = 564 mm Hg 564 mm Hg CO2 0,22 mm Hg713 x 0,03 % = 0,21 mm Hg 40 mm Hg

11 Cours Niveau IV Guy KILHOFFER Les échanges gazeux IV – Mécanisme des échanges gazeux Lhématose (enrichissement du sang en O2 au passage dans les poumons) nécessite que les molécules de gaz traversent : - lalvéole (surfactant, liquide et paroi alvéolaire), - Le liquide interstitiel entre lalvéole et le capillaire, - La membrane et la cellule de la paroi capillaire. Le tout en moins dune seconde. Les échanges gazeux ! une histoire de troc! c) Alvéole sang

12 Cours Niveau IV Guy KILHOFFER Les échanges gazeux IV – Mécanisme des échanges gazeux a Artériole>>>>>>Veinule capillaire ALVEOLE Echange de lO2

13 Cours Niveau IV Guy KILHOFFER Les échanges gazeux IV – Mécanisme des échanges gazeux a Artériole>>>>>>Veinule capillaire ALVEOLE Echange du CO2

14 Cours Niveau IV Guy KILHOFFER Les échanges gazeux IV – Mécanisme des échanges gazeux a Artériole>>>>>>Veinule capillaire ALVEOLE Echanges O2 et CO2

15 Cours Niveau IV Guy KILHOFFER Les échanges gazeux IV – Mécanisme des échanges gazeux Valeurs en mm Hg (mercure) sachant que : 760 mm Hg = 1,013 bar

16 Cours Niveau IV Guy KILHOFFER Les échanges gazeux IV – Mécanisme des échanges gazeux d) Sang tissus O2 CO2 N2 Artériole >>>>>>Veinule Muscle ou tissu CO2 O2 N2 Le muscle ou le tissu consomme de lO2 et rejette du CO2! Par diffusion le gaz passe du milieu le plus concentré vers le moins concentré : LO2 passe de lartériole au capillaire puis diffuse au tissu. Le CO2 diffuse du tissu au capillaire puis à la veinule. Lazote N2 ne réagissant pas, la concentration est la même partout. Transport de tous assuré « gratuitement » par le sang ! Capillaire

17 Cours Niveau IV Guy KILHOFFER Les échanges gazeux IV – Mécanisme des échanges gazeux Artère pulmonaireVeine pulmonaire Artère grande circulationVeine grande circulation Capillaire tissulaire Capillaire alvéolaire TISSU ALVEOLE Schéma général

18 Cours Niveau IV Guy KILHOFFER Les échanges gazeux IV – Mécanisme des échanges gazeux e) Effet shunt (« court-circuit ») Si une alvéole est bouchée ou endommagée (blessure, surpression ou fumeur par ex), les échanges gazeux ne se font plus. Le sang chargé en CO2 « continue sa route » de lartériole vers la veinule et lO2 nest plus transféré. Lhématose ne se produit pas et le sang « vicié » retourne directement vers les tissus. Alvéole Artériole>>> >>>Veinule X capillaire

19 Cours Niveau IV Guy KILHOFFER Les échanges gazeux V – En plongée a) Les effets à la descente Les pressions partielles O2 et N2 augmentent avec la profondeur : Effet bénéfique : Plus de PpO2, les tissus sont bien alimentés en O2 Effets néfastes : Si PpO2>1,6 bar => intoxication à lO2 (hyperoxie) La PpN2 augmente -> N2 diffuse dans les tissus jusquà saturation=> (ADD) Modification de la ventilation => essoufflement : - Augmentation de lespace mort (détendeur, tuyau etc…) - Augmentation de leffort respiratoire (clapets, membranes, ressorts détendeur) - Augmentation de la viscosité de lair (plus dense), - Baisse de lamplitude de la respiration.

20 Cours Niveau IV Guy KILHOFFER Les échanges gazeux V – En plongée b) Les effets à la remontée Les pressions partielles O2 et N2 diminuent lors de la remontée : Effets bénéfiques : Désaturation des tissus car PpN2 diminue Modification de la ventilation => devient plus « facile »: - Diminution de la viscosité de lair (moins dense), - Fréquence ventilatoire plus ample car moins forcée. Effets néfastes : Si PpO2 en apnée risque de syncope par manque doxygène (hypoxie). Dégazage dans le sang si remontée trop rapide ou paliers non respectés (ADD).

21 Cours Niveau IV Guy KILHOFFER Les échanges gazeux V – En plongée c) La qualité de lair Si lair dans la bouteille est chargé en CO2=> essoufflement voire asphyxie Si lair dans la bouteille est chargé en CO=> Intoxication voire asphyxie d) Le froid Le froid par leffet vasoconstricteur, réduit les surfaces déchange des capillaires et la circulation sanguine aux extrémités. e) Les mélanges! Et pour quoi faire? Nitrox, air enrichi en O2, réduit la saturation en N2 mais risque dhyperoxie en profondeur. Trimix, lutilisation de lhélium en profondeur rend « lair » moins visqueux. Les plongées aux mélanges nécessitent une formation spécifique mais sont de plus en plus répandues (Nitrox).

22 Cours Niveau IV Guy KILHOFFER Les échanges gazeux VI – Aperçu des accidents potentiels La description des accidents, leurs causes et leur prévention fait lobjet dun cours spécifique. a) Hyperventilation, diminue la PpCO2 et inhibe la « soif dair » en apnée => hypoxie b) Essoufflement due à ventilation difficile, shunt ou qualité air insuffisante. c) Hypoxie, hyperoxie, dues aux mélanges. d) Asphyxie au CO ou CO2 par mauvaise qualité de lair de gonflage. e) Surpression pulmonaire, par lendommagement des alvéoles => shunt

23 Cours Niveau IV Guy KILHOFFER Les échanges gazeux VII – Conduite à tenir a) Condition physique Un entraînement régulier et une hygiène de vie adaptée. Ne pas surestimer les capacités de la palanquée (courant, froid, débutants, âge…). b) Matériel Un matériel en état et révisé (efforts respiratoires). Qualité dair (compresseur, prise dair …) Bouteille bien ouverte. c) Conditions de plongée Site adapté aux compétences (courant, froid, profondeur) Suivre les directives du DP et adapter les paramètres en fonction des conditions rencontrées et des attitudes de la palanquée (palmage, plongeur à la « traîne »…) Respect des vitesses et des paliers pour permettre les échanges gazeux sans problème. d) Oxygénothérapie Seul remède qui permette lalimentation en O2 des cellules. Vérifier létat de « loxy » avant le départ, connaître son utilisation.

24 Cours Niveau IV Guy KILHOFFER Les échanges gazeux P l o n g e z p l e i n g a z !

25 Cours Niveau IV Guy KILHOFFER Les échanges gazeux VIII – Pour information et la culture Sang : représente environ 8% du poids corporel pour un volume total denviron 5 litres. Capillaires : parois très fines pour faciliter les échanges et représentent m2 de surface de contact chez ladulte. Distance séparant lair du sang : 0,001 mm soit 50 fois plus petit que le diamètre dun cheveu. Bronchiole : diamètre de 0,5 mm Alvéoles : diamètre de 0,1 à 0,3 mm, 700 millions dalvéoles représentant une surface déchange de 100 à 150 m2 soit la surface dun court de tennis. Hémoglobine : environ 280 millions de molécules dhémoglobine dans un globule rouge Globules rouges: de 4 à 5 millions de globules rouges par mm3, soit de 20 à 25 milliards de millions de globules rouges dans 5 litres de sang, Ce qui représente environ de 6 à 7 milliards de milliards de millions de molécules dhémoglobine dans le corps.


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