Les échanges gazeux dans les alvéoles et les tissus

Les échanges gazeux dans les alvéoles et les tissus

Le corps apporte l'O2 pour le distribuer aux tissus et élimine le CO2 produit par le métabolisme.

Échanges et pressions partielles.

L'air est un mélange de gaz.

La pression atmosphérique comme la pression artérielle sont exprimées en millimètre de mercure (mmHg). (définie comme la pression exercée à 0 °C par une colonne de 1 millimétre de mercure.)

L'atmosphére entourant la terre est un mélange de gaz et de vapeur d'eau. La loi de dalton dit que la pression totale exercée par un mélange de gaz est la somme des pressions exercée par chacun des gaz. Ainsi, en air sec et pour une pression atmosphérique de 760 mmHg, 78% de la pression sont dus a N2, 21% a O2...

En physiologie respiratoire, nous devons prendre en compte non seulement la pression atmosphérique mais aussi les pressions individuelles de l'oxygène et du gaz carbonique. La pression d'un seul gaz dans un mélange est sa pression partielle.

Pour trouver la pression partielle de n'importe quel gaz dans un échantillon d'air, il faut multipliez la pression atmosphérique (Patm) par la contribution relative du gaz (%).

La pression partielle d'un gaz atmosphérique est donc :

Patm * % du gaz dans l'atmosphére

La pression partielle de l'oxygéne :

P O2 = 760 * 0,21 = 160 mmHg

Les gaz se déplacent des zones de haute pression vers les zones de basse pression.

Un courant d'air est produit par une différence de pression. Le flux d'air comme le flux sanguin, vas des zones de haute pression vers les zones de basse pression (prévision météorologique).

La ventilation, l'écoulement global de l'air vers les basses pressions explique comment se font les échanges gazeux entre les poumons et l'air extérieur. Les mouvements du thorax pendant la respiration créent alternativement des hautes et des basses pressions dans les poumons.

Le déplacement selon la différences de pression s'applique aussi à un gaz unique. Par exemple, l'oxygéne se déplace des zones de haute pression partielle en O2 vers les zones de basses pression en O2. La diffusion des gaz individuelle est importante dans les échange gazeux alvéoles-sang et sang-cellules.

La loi de boyle décrit la relation pression-volume des gaz.

La pression exercée par un gaz ou un mélange gazeux dans un réservoir clos est créée par les collisions des molécule de gaz en déplacement contre les parois du réservoir et entre elles. Si la taille du réservoir est réduite, les collisions entre les molécules de gaz et les parois du réservoir deviennent plus fréquente et la pression augmente.

Cette relation s'explique par l'expression :

P1.V1 = P2.V2

(schéma) V1 = 1,0L V2 = 0,5 L

P1 = 100 mmhg P2 = 200 mmhg

Ce calcul nous dit que si le volume est réduit de moitié, la pression double. Si le volume avait été doublé, la pression aurait été réduite de moitié.

Dans le système respiratoire, les changements de volume de la cage thoracique pendant le ventilation entraine des différence de pression qui créent des flux d'air. Quand le volume thoracique augmente, la pression alvéolaire chute et l'air s'écoule dans le système respiratoire. Quand le volume thoracique diminue, la pression alvéolaire augmente et l'air s'écoule vers l'atmosphère.

Échange gazeux.

La diffusion simple du CO2 et O2 au travers des couches cellulaire, suit la loi de FICK.

La facilité avec laquelle un gaz se dissout dans un liquide est la solubilité du gaz dans ce liquide. Si un gaz est très soluble, un grand nombre de molécules de gaz iront dans une solution à pression partielle de gaz faible. Avec des gaz moins soluble, même une pression partielle élevé n'entraine la dissolution que de peu de molécule de gaz.

Exemple : récipient d'eau exposé a l'air avec P O2 = 100 mmhg, au début il n'y a pas d'O2 dissout dans l'eau (PO2 eau = 0 mmhg) puis quelque molécule diffusent dans l'eau et se dissolve. Le processus continue jusqu'à se que l'équilibre soit atteint. A l'équilibre, le mouvement de l'O2 de l'air vers l'eau est égale au mouvement inverse. En revanche la concentration en O2 de l'air reste plus élevé (5,20 mmol/l) que dans l'eau (0,15 mmol/l)

C'est pourquoi l'évolution a développer des molécules de transport de l'oxygène => globule rouge.

Pour les même proportion la concentration en CO2 dans l'eau sera de 3,00 mmol/l, celui-ci est 20 fois plus soluble.

Transport de l'oxygène dans le sang.

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