ÉCHANGES GAZEUX NIVEAU 4 FÉVRIER 2018

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1 ÉCHANGES GAZEUX NIVEAU 4 FÉVRIER 2018

2 PLAN DE L EXPOSÉ POURQUOI CE COURS? QUELQUES RAPPELS : LOI DE DALTON (PRESSION PARTIELLE), LOI DE HENRY (TENSION) LES GAZ QUI NOUS INTÉRESSENT LES LIEUX D ÉCHANGES ET LE TRANSPORT DES GAZ ÉCHANGES ALVÉOLAIRES ET TISSULAIRES LE TRANSPORT DES GAZ QUELQUES CONSÉQUENCES EN PLONGÉE

3 POURQUOI CE COURS? Notre organisme a besoin d'air pour vivre, l'appareil ventilatoire rempli ce rôle mais sans l'appareil circulatoire l'air respiré ne pourrait être véhiculé dans le corps. Des échanges vont donc avoir lieu entre ces deux circuits, ce sont les échanges gazeux. Comprendre la mécanique de ces échanges va nous aider à mieux cerner et comprendre les réactions de l'organisme et son adaptation à la plongée. En particulier ces échanges sont très important vis-à-vis des risques d'essoufflement qui sont plus importants dès lors que l'on s'immerge et auxquels vous devrez être très vigilants pour vous et surtout pour les plongeurs que vous encadrerez.

4 QUELQUES RAPPELS Loi de Dalton : dans un mélange de gaz, chaque gaz se comporte comme s il était seul et la pression partielle est proportionnel à sa concentration et à la pression totale du mélange. Pp (gaz x ) = P totale x C (gaz x ) Loi de Henry : dissolution des gaz dans les liquides. À température constante et à l équilibre, la quantité de gaz dissout dans un liquide est proportionnelle à la pression partielle qu exerce le gaz sur le liquide. La tension d un gaz représente la quantité de gaz dissoute dans le liquide

5 LES GAZ QUI NOUS INTÉRESSENT Composition de l air atmosphérique : Azote (N 2 ) : 79 % - gaz neutre pour l organisme, Oxygène (O 2 ) : 20,9 % - ce gaz est consommé par l activité des cellules, il doit donc être apporté à l organisme, Gaz carbonique (CO 2 ) : 0,04 % (en 2015) - ce gaz est produit par l activité cellulaire, il doit donc être éliminé par l organisme, Quelques traces de gaz rares (Néon, Argon, Hélium, etc.) dont on ne parlera plus. Nous allons donc voir comment l organisme se procure l O 2 dont il a besoin et le transporte jusqu aux cellules, comment il élimine le CO 2 et également ce qu il advient du N 2 qui bien que neutre pour l organisme n est pas sans effets en plongée.

6 LES LIEUX D ÉCHANGE ET LE TRANSPORT DES GAZ Au niveau des alvéoles pulmonaire les capillaires sanguins pulmonaires vont échanger avec l air respiré, se charger en O 2, éliminer le CO 2 et se charger ou éliminer le N 2 Au niveaux des tissus, les capillaires sanguins vont libérer l O2 nécessaire aux cellules, se charger en CO 2 produits par le travail de ces cellules et échanger du N2 dans un sens ou l autre en fonction de la phase de la plongée Ces trois gaz assimilés sous différents forme par le sang vont être transportés soit entre le cœur et les poumons (petite circulation), soit entre le cœur et les tissus (grande circulation)

7 ÉCHANGES ALVÉOLAIRES ET TISSULAIRES Le système ventilatoire assure le renouvellement de l air jusqu au niveau des alvéoles pulmonaires où ont lieu les échanges avec le système circulatoire. Les alvéoles sont des sacs d air avec une paroi tapissée de liquide et de surfactant. Le rôle du liquide est de dissoudre les gaz (loi de Henry) avant la traversée de la paroi alvéolaire. L échange au niveau des alvéoles se fait par diffusion : migration des molécules du milieu le plus concentré vers le milieu le moins concentré. Ce sont les différences entre les pressions partielles des gaz dans les alvéoles et leur tension dans les capillaires sanguins qui va permettre leur diffusion : des alvéoles vers les capillaires pour l O 2, des capillaires vers les alvéoles pour le CO 2, dans un sens ou l autre en fonction des phases de la plongées pour le N 2. Au niveau des tissus, les échanges ont lieu par diffusion également : des capillaires vers les cellules pour l O 2, des cellules vers les capillaires pour le CO 2, dans un sens ou l autre en fonction des phases de la plongées pour le N 2. Le CO 2 rejeté par nos cellules dépend de notre activité musculaires et non de la profondeur. À effort égal, on rejette la même quantité de CO2 que l on soit en surface ou à 40 m. Le facteur déclenchant l essoufflement est donc bien un effort non maîtrisé et non pas la profondeur.

8 LE TRANSPORT DES GAZ C est le sang qui assure le transport du sang à travers l organisme. Entre le cœur et les poumons : petite circulation. Le sang bleu (chargé en CO2) va évacuer le CO2 au niveau des alvéoles et se charger en O2 (sang rouge). Entre le cœur et les tissus : grande circulation. Le sang rouge va apporter l O2 (et les nutriments) aux tissus et se charger en CO2 (et en toxines) produit par les cellules. L azote (gaz neutre) est également transporté par le sang et échangé dans un sens ou l autre avec les alvéoles pulmonaires et les tissus. Le sang est composé de globules blancs, plaquettes, globules rouges (hématies) contenant un liquide l hémoglobine qui peut se combiner avec l O2 et le CO2 (et le CO), et d un liquide, le plasma. Ce sont les hématies et le plasma qui vont assurer le transport des gaz. Chaque gaz est transporté d une manière différente : N 2 : 100 % dissous dans le plasma O 2 : en surface 98 % combiné à l hémoglobine (oxyhémoglobine) et 2% dissous dans le plasma. L hémoglobine est saturée en O2 pour une PPO 2 de 0,13 bar (100 mmhg) et lorsque la profondeur augmente, le pourcentage d O2 dissous augmente. CO 2 : 87 % combiné avec le plasma sous forme de bicarbonates, 8 % combiné à l hémoglobine, 5 % dissous dans le plasma

9 QUELQUES CONSÉQUENCES EN PLONGÉE La pratique de la plongée ne modifie pas le principe des échanges gazeux. Mis ils peuvent être perturbés dans certaines situations accidentelles ou non). Apnée : lorsqu il y a arrêt respiratoire volontaire, la consommation d O 2 et la production de CO 2 continuent. L apnéiste vit donc sur l O 2 inspiré initialement. L hyperventilation : l hyperventilation va diminuer la quantité de CO 2 dans l air alvéolaire, éloignant ainsi le réflexe inspiratoire et la rupture d apnée. Mais l O 2, transporté par l hémoglobine n augmente pas (saturation de l hémoglobine pour une PP de 0,13 bar) et la quantité d'o 2 apportée au cerveau n augmente pas, le risque de syncope anoxique est donc augmenté. Narcose : l augmentation de la quantité d azote dissous dans le plasma accélère les effets de la narcose (centre nerveux). Accident de décompression : le blocage de la circulation sanguine interrompt les échanges notamment tissulaires (voir alvéolaires dans le cas de l ADD pulmonaire). Essoufflement : tout effort supplémentaire (exemple : détendeur mal réglé) ou limitation des échanges volontaire ou non (poumon ballast, contraction des muscles) peut augmenter la production de CO 2 et/ou contrarier son évacuation au niveau des alvéoles.