Les fonctions nutritives Chapitre 3 Les fonctions nutritives titre Partie 4 La respiration

plan 1. Anatomie. 2. Mécanique ventilatoire. 3. Alimentation en O2. 3.1. Concentrations sanguines. 3.2. L’hémoglobine. 4. Elimination du CO2. 4.1. Les formes de transport. 4.2. Concentrations sanguines. 5. Echanges gazeux. 6. Respiration en plongée.

4.1. Anatomie. 4.1 Le système respiratoire est composé de trois parties: * Les voies aériennes supérieures (fosses nasales, pharynx, larynx) * Les voies inférieures (trachée, bronches, bronchioles). * Les poumons (alvéoles). Carrefour des voies respiratoires et digestives. pharynx Siège des cordes vocales larynx trachée Trajet de l’air vers les alvéoles bronches cœur PLAN 3 diaphragme

4.1. Anatomie. 4.1 Les alvéoles sont des sacs situés à la terminaison des bronchioles et possédant une paroi très fine. Elles sont tapissées de capillaires. Air Air Cellule alvéolaire Air PLAN 4

Ptotale = S Ppartielles 4.2. Mécanique ventilatoire. 4.2.1. Notions de physique. 4.2.1 pression: force exercée sur une surface paroi (en Pa). Pression d’un gaz: force exercée sur la paroi du récipient qui le contient. Pression partielle: pression que le gaz exercerait s’il était seul. Ptotale = S Ppartielles Cas des gaz dissous: il existe un équilibre entre la quantité de gaz dissout dans le solvant et la pression qu’il exerce à la surface du liquide. PLAN 5

Les poumons fonctionnent comme des soufflets. 4.2. Mécanique ventilatoire. 4.2.2. Rôle des poumons. 4.2.2 Les poumons fonctionnent comme des soufflets. Les muscles inspiratoires (Scalènes, intercostaux internes qui soulèvent la cage thoracique et le diaphragme) augmentent le volume pulmonaire et créent une dépression. Les muscles expiratoires (intercostaux externes qui abaissent la cage thoracique et les abdominaux qui poussent les viscères vers le haut) diminuent le volume pulmonaire et créent une surpression. PLAN 6

Le spiromètre permet également la mesure du rythme respiratoire 2. Mécanique ventilatoire. 2.2. Rôle des poumons. 4.2.2 Les conditions environnementales peuvent conduire un individu à modifier son volume d’inspiration/expiration. Volume courant Une inspiration maximale utilise le volume de réserve inspiratoire Une expiration maximale utilise le volume de réserve expiratoire Le volume restant est le volume résiduel Le spiromètre permet également la mesure du rythme respiratoire PLAN 7

4.3.1 3. Alimentation en O2. 3.1. Concentrations sanguines. PLAN 8 capacité totale 206 % saturation 100 65 O2 dissout 3 1,2 O2 combiné HbO2 200 153,8 PO2 en kPa 13,33 5,33 sang aorte sang veineux O2 total transporté en mLO2.(L de sang)-1 203 155 25% d’O2 en plus dans les artères C et P ne sont pas proportionnelles. O2 est peu soluble 99% d’O2 est combiné Le sang artériel est presque au max La capacité est une caractéristique du sang, pas de l’endroit où il se trouve ! PLAN 8

4.3.2 3. Alimentation en O2. 3.2. L’hémoglobine. PLAN 9 Hème His E7 Fixation de O2 entre le Fe2+ et l’His His F8 On a déjà vu l’hémoglobine en biochimie. PLAN 9

4.3.2 3. Alimentation en O2. 3.2. L’hémoglobine. PLAN 10 pH 7,4 Le taux de saturation dépend de la pression en O2. pH 7,2 Entre le sang veineux et le sang artériel, l’hémoglobine perd 40% de saturation. Elle libère O2 dans les tissus et capte O2 dans les alvéoles. PO2 artérielle Le comportement de l’hémoglobine change avec le pH. C’est l’effet Bohr. PO2 veineuse Cet effet aura son importance au cours des échanges gazeux ! La courbe de saturation est une sigmoïde. PLAN 10

4.3.2 3. Alimentation en O2. 3.2. L’hémoglobine. O2 O2 O2 O2 PLAN 11 L’hémoglobine est un transporteur d’oxygène au comportement allostérique. 3.2. L’hémoglobine. 4.3.2 O2 O2 O2 La fixation du premier O2 sur l’hème induit un changement de conformation de l’ensemble des sous-unités (tendue ------> relâchée) O2 PLAN 11

4.4.1 CO2 + H2O --------> HCO3- + H+ 4. Elimination du CO2. 4.1. Les formes de transport. 4.4.1 Le CO2 se trouve dans le sang sous 3 formes. * CO2 dissout. Anhydrase carbonique CO2 + H2O --------> HCO3- + H+ * CO2 combiné à H2O. CO2 + HB-NH2 --------> Hb-NH-COO- + H+ * CO2 combiné à Hb-NH2 Composé carbaminé On a vu que le pH modifie le comportement de l’hémoglobine. La fixation du CO2 produit des H+ et modifie le pH du sang. PLAN 12

Le CO2 se trouve dans le sang sous 3 formes. 4. Elimination du CO2. 4.2. Concentrations sanguines. 4.4.2 Le CO2 se trouve dans le sang sous 3 formes. CO2 dissout HCO3- carbamine S sang total 1,2 19,7 22,1 mmol.L-1 sang artère plasma 24 0,2 25,5 mmol.L-1 plasma GR 14,4 2,4 18 mmol.L-1 GR sang 1,4 21,5 1,5 24,4 veine 26 27,6 16 3,1 20,4 PLAN 13

5. Echanges gazeux. * Bilan CO2 4.5 PLAN 14

H+ baisse l’affinité de Hb NHCOO baisse l’affinité de Hb 5. Echanges gazeux. * Niveau alvéolaire * 4.5 * Niveau tissulaire * H+ baisse l’affinité de Hb O2 NHCOO baisse l’affinité de Hb -NH-COO- H+ CO2 + H2O HCO3- PLAN 15

H+ baisse l’affinité de Hb NHCOO baisse l’affinité de Hb 5. Echanges gazeux. * Niveau alvéolaire * 4.5 * Niveau tissulaire * H+ baisse l’affinité de Hb NHCOO baisse l’affinité de Hb -NH-COO- H+ HCO3- PLAN 16

4.5 5. Echanges gazeux. * Echange d’O2* * Niveau alvéolaire * * Niveau tissulaire * O2 -NH-COO- PLAN 17

H+ baisse l’affinité de Hb NHCOO baisse l’affinité de Hb 5. Echanges gazeux. * Echange de CO2* * Niveau alvéolaire * 4.5 * Niveau tissulaire * H+ baisse l’affinité de Hb NHCOO baisse l’affinité de Hb -NH-COO- H+ CO2 + H2O HCO3- HCO3- PLAN 18

4.6 6. Respiration en plongée. N2 O2 6,6 CO2 PLAN 19 Les pressions partielles des différents gaz varient au cours de la plongée. 4.6 Pi (kPa) 120 100 80 15 10 5 t de plongée (en mn) 0 10 20 30 40 50 60 N2 O2 signal de remontée 6,6 CO2 PLAN 19

Cas de l’hyperventilation 6. Respiration en plongée. Cas de l’hyperventilation 4.6 Pi (kPa) 120 100 80 15 10 5 t de plongée (en mn) 0 10 20 30 40 50 60 N2 signal de remontée O2 signal de remontée CO2 PLAN 20 hyperventilation