Oxygène dans le sang

Importance de l'hémoglobine

L'oxygène est transporté dans le sang par deux mécanismes distincts: sa dissolution dans le plasma et sa liaison à l'hémoglobine contenue dans les globules rouges ou les érythrocytes.

L'oxygène étant peu soluble dans les solutions aqueuses, la survie de l'organisme humain dépend de la présence de quantités adéquates d'hémoglobine. En fait, chez un individu en bonne santé, plus de 98% de l'oxygène présent dans un volume de sang donné est lié à l'hémoglobine et transporté par les érythrocytes.

Lien entre l'hémoglobine et l'oxygène

La liaison de l’oxygène à l’hémoglobine est réversible et dépend de la pression partielle de ce gaz (PO ₂ ): dans les capillaires pulmonaires, où la concentration plasmatique en PO ₂ augmente en raison de la diffusion de l’oxygène des alvéoles, l’hémoglobine se lie à l’oxygène ; à la périphérie, où l'oxygène est utilisé dans le métabolisme cellulaire et les gouttes de PO ₂ plasmatiques, l'hémoglobine libère de l'oxygène aux tissus.

Mais qu'est-ce que le PO ₂ ?

Pression partielle d'oxygène

La pression partielle d'un gaz tel que l'oxygène, dans un espace restreint (poumons) contenant un mélange de gaz (air atmosphérique), est définie comme la pression que ce gaz aurait si il occupait seul l'espace en question.

Pour simplifier le concept, nous imaginons la pression partielle comme la quantité d'oxygène: plus la pression partielle d'oxygène est élevée, plus sa concentration est importante. C'est un aspect très important si l'on considère qu'un gaz a tendance à se répandre d'un point à concentration supérieure (pression partielle supérieure) à un point à concentration inférieure (pression partielle inférieure).

Cette loi régit l'échange de gaz au niveau pulmonaire et tissulaire.

En fait, au niveau pulmonaire, où l'air des alvéoles est en contact étroit avec les parois minces des capillaires sanguins, les molécules d'oxygène pénètrent dans le sang car la pression partielle de l'oxygène dans l'air alvéolaire est supérieure à la P0 ₂ du sang.

D'après les données disponibles, le PO ₂ du sang veineux atteignant le bouton au repos est d'environ 40 mmHg, tandis qu'au niveau de la mer, le PO ₂ alvéolaire est égal à environ 100 mmHg. par conséquent, l'oxygène diffuse en fonction de son gradient de concentration (pression partielle) des alvéoles vers les capillaires. Conceptuellement, le passage s’arrêtera lorsque le P02 dans le sang artériel qui sort des poumons aura atteint celui de l’atmosphère dans les alvéoles (100 mmHg).

Lorsque le sang artériel atteint les capillaires tissulaires, le gradient de concentration s'inverse. En fait, dans une cellule de repos, le PO ₂ intracellulaire est en moyenne de 40 mmHg; comme nous l'avons vu, le sang situé à l'extrémité artérielle du capillaire a un PO ₂ de 100 mmHg, l'oxygène diffuse du plasma vers les cellules. La diffusion s'interrompt lorsque le sang capillaire veineux atteint la même pression partielle en oxygène du environnement intracellulaire, soit 40 mmHg (au repos). Au cours d'un effort physique, la concentration en oxygène dans l'environnement cellulaire diminue et, avec elle, la pression partielle du gaz (même jusqu'à 20 mmHg); en conséquence, le transfert d'oxygène du plasma a lieu de manière plus rapide et cohérente.

Comme nous l'avons vu, l'apport adéquat en oxygène du sang qui pénètre dans les capillaires pulmonaires dépend strictement de la pression partielle de l'air dans les sacs alvéolaires; nous avons également vu comment le PO ₂ alvéolaire est normalement (au niveau de la mer) égal à 100 mmHg; si cette valeur est excessivement réduite, la diffusion de l'oxygène de l'air au sang est insuffisante et une condition dangereuse appelée hypoxie apparaît.

Hypoxie: peu d'oxygène dans le sang

La pression partielle de l'air alvéolaire peut descendre à haute altitude (car la pression atmosphérique est réduite) ou lorsque la ventilation pulmonaire est insuffisante (comme cela se produit en présence de maladies pulmonaires, telles que bronchite obstructive chronique, asthme, maladies pulmonaires fibreuses, œdème pulmonaire et emphysème).

La même situation se produit lorsque le mur des alvéoles s'épaissit ou réduit leur surface. Le taux de diffusion de l'oxygène de l'air au sang est en effet directement proportionnel à la surface disponible de la surface alvéolaire et inversement proportionnel à l'épaisseur de la membrane alvéolaire.

L'emphysème, une maladie pulmonaire dégénérative principalement causée par la fumée de cigarette, détruit les alvéoles en réduisant la surface disponible pour l'échange de gaz; dans la fibrose pulmonaire, toutefois, le dépôt de tissu cicatriciel augmente l'épaisseur de la membrane alvéolaire. Dans les deux cas, la diffusion de l'oxygène à travers les parois alvéolaires est beaucoup plus lente que la normale.

L'hypoxie peut également entraîner une réduction de la concentration d'hémoglobine dans le sang artériel. Les maladies qui réduisent la quantité d'hémoglobine dans les globules rouges ou leur nombre ont une incidence négative sur la capacité du sang à transporter de l'oxygène. Dans des cas extrêmes, comme chez les sujets ayant perdu une quantité importante de sang, la concentration en hémoglobine peut être insuffisante pour répondre aux besoins en oxygène des cellules; dans ces cas, la seule solution pour sauver la vie du patient est la transfusion sanguine.

Courbe de dissociation de l'hémoglobine

La relation physique entre la P02 plasmatique et la quantité d'oxygène liée à l'hémoglobine a été étudiée in vitro et est représentée par la courbe de dissociation caractéristique de l'hémoglobine .

En observant la courbe représentée sur la figure, nous notons qu’à un PO ₂ égal à 100 mmHg (valeur normalement enregistrée dans le site alvéolaire), 98% de l’hémoglobine est liée à l’oxygène.

Il convient de noter qu’à des valeurs supérieures à 100 mmHg, le pourcentage de saturation de l’hémoglobine n’augmente pas davantage, comme en témoigne l’aplatissement de la courbe; pour la même raison, tant que la P02 alvéolaire reste supérieure à 60 mmHg, l'hémoglobine est saturée à plus de 90%, de sorte qu'elle conserve une capacité presque normale de transport de l'oxygène dans le sang. Pour plus d'informations, voir l'article sur l'hémoglobine et l'effet Bohr.

Tous les facteurs énumérés dans l'article peuvent être évalués au moyen de tests sanguins simples, tels que la numération des globules rouges, le dosage de l'hémoglobine et la saturation en oxygène du sang (pourcentage d'hémoglobine saturé en oxygène par rapport à la quantité totale d'hémoglobine). présent dans le sang).