Physiologie respiratoire

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1 Physiologie respiratoire Structure et fonctions de l appareil respiratoire Mécanique ventilatoire Équilibre et mouvement du système thoraco-pulmonaire Propriétés statiques Propriétés dynamiques Travail ventilatoire Expiration forcée Transport des gaz respiratoires Ventilation alvéolaire Diffusion alvéolo-capillaire Perfusion pulmonaire Rapport ventilation/perfusion Transport sanguin Régulation de la ventilation

2 Rappel Pression partielle d un gaz dissous Coefficient de solubilité Structure de l hémoglobine L oxygène combiné à l hémoglobine Concentration en O dissous Concentration en O combiné Saturation de l hémoglobine en O Calcul de la concentration en O La courbe de dissociation de l oxyhémoglobine Déplacement de la courbe de dissociation de l oxyhémoglobine Température ph et CO: effet Bohr,3 diphosphoglycérate La carboxyhémoglobine

3 Rappel Pression partielle d un gaz dissous dans un liquide

4 Rappel Coefficient de solubilité C x = αx P x Concentration Pression partielle Coefficient de solubilité de Bunsen: Volume de gaz (ml STPD) dissous par ml de solvant pour une pression de 1 atmosphère En pratique: exprimé à 37 c: 0.03 pour l oxygène dans le sang total Soit pour 100 torr (sang artériel): CaO = 100 ml. ml = ml. ml = 0.3ml. 100 ml = vol%

5 tudents/spring003/stonestreet/hemoglbn.gif 4 sous-unités polypeptidiques: α (141 AA), β( 146 AA), portant chacune un hème.

6 This picture depicts the hemoglobin tetramer with the four ligand binding regions with the distal and proximal histidines in light blue stick models. The heme porphyrin rings are shown in red and white stick models

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8 Modifié d après:

9 This picture depicts a blown up view of the ligand binding region. The side chains of the key amino acids in ligand binding (O in this picture) and heme porphyrin ring are shown in stick model form. The yellow space-filled molecules are the surrounding helices that make up hemoglobin

10 Rappel Pression partielle d un gaz dissous Coefficient de solubilité Structure de l hémoglobine L oxygène combiné à l hémoglobine Concentration en O dissous Concentration en O combiné Saturation de l hémoglobine en O Calcul de la concentration en O La courbe de dissociation de l oxyhémoglobine P50 Déplacement de la courbe de dissociation de l oxyhémoglobine Température ph et CO: effet Bohr,3 diphosphoglycérate La carboxyhémoglobine

11 Concentration en O dissous Coefficient de solubilité C x = αx P x Concentration Pression partielle CaO = 100 ml. ml = ml. ml = 0.3ml. 100 ml = vol% Pour une pression partielle de O de 100 torr, le sang contient 0.3 ml de O pour 100 ml de sang

12 V & O = & & Qc CaO Qc CvO Supposons que les tissus extraient la moitié de l oxygène du sang: CaO V & O = Qc & CaO Qc & CaO V & O = Qc & VO & CaO = Qc & Qc & = = 166 l.min 1 au repos... Qc & = = 1666 l.min, soit plus de 1.5 m.min à l' effort... Pour assurer un débit d oxygène suffisant avec un débit cardiaque compatible avec la fonction, il est donc nécessaire de pouvoir transporter plus d oxygène par litre de sang.

13 Concentration en O combiné

14 Concentration en O combiné Le poids moléculaire de l hémoglobine est de Da, soit g.mol -1. Une mole d hémoglobine fixe au maximum 4 moles de O, c est-à-dire qu un gramme d hémoglobine fixe: moles de O soit 400 = ml de O Le pouvoir oxyphorique théorique de l hémoglobine est donc de 1.39 ml.g -1 La capacité en O est la concentration maximale de O combiné à l hémoglobine. Par exemple pour un sang dont la concentration en hémoglobine est de 15 g.dl -1, la capacité théorique est de 1.39 ml.g -1 x 15 g.dl -1 soit 0.85 ml.dl -1 ou vol%.

15 Saturation de l hémoglobine en oxygène C est le rapport entre concentration en oxygène combiné et capacité CO = CapaO SO Pour un sang dont la concentration en Hb est connue, la concentration en Oxygène combiné à la même signification que la saturation. La concentration en Oxygène combiné (CO ) est : CO 1 SO =.39 [ Hb] SO représente la proportion de l Hémoglobine associée à l oxygène.

16 Concentration totale en Oxygène C est la somme de l oxygène dissous et combiné. Pour un sang dont la concentration en Hb est connue, la concentration en Oxygène combiné à la même signification que la saturation. La concentration en Oxygène combiné (CO ) est : CaO = [ SaO + α PaO PO Hb] PO est le pouvoir oxyphorique de l hémoglobine, α est la solubilité de l oxygène dans le sang à 37 C.

17 Saturation fonctionnelle, Saturation fractionnelle La saturation représente la proportion d hémoglobine associée à l Oxygène, mais la proportion de quelle hémoglobine? SO fractionnelle = HbO thb = ( HbO + HbO HbR + HbCO + MetHb) SO fonctionnelle = HbO HbO + HbR Le pouvoir oxyphorique théorique de 1.39 ml.g -1 est celui d une hémoglobine susceptible de fixer l oxygène (HbO ou HbR). Lorsqu on considère la totalité de l hémoglobine, PO est plus faible ( 1.31 ml.g -1 )

18 Concentration totale en Oxygène CaO ml.100 ml =.39 [ Hb] SaO ( fonct.) + PaO ml.g -1 g.dl -1 % torr ml. ml -1.atm ml.g -1 g.100 ml -1 % ml. ml -1.torr -1 torr ml.100 ml -1 ml.100 ml -1 ml.100 ml -1 Vol% Vol% Vol% Par exemple pour le sang artériel, chez un sujet respirant de l air à pression barométrique normale (PaO = 100 torr, SaO fonctionnelle = 97 %) et donc la concentration en HB est de 15 g.dl CaO = = 0.53 vol%

19 Rappel Pression partielle d un gaz dissous Coefficient de solubilité Structure de l hémoglobine L oxygène combiné à l hémoglobine Concentration en O dissous Concentration en O combiné Saturation de l hémoglobine en O Calcul de la concentration en O La courbe de dissociation de l oxyhémoglobine Forme de la courbe P50 Déplacement de la courbe de dissociation de l oxyhémoglobine Température ph et CO: effet Bohr,3 diphosphoglycérate La carboxyhémoglobine

20 k k O HbO Hb ' + ] [ ' ] ][ [ HbO k O Hb k = A l équilibre: K k k PO Hb HbO = = ] ' [ ] [ α ] [ ] [ ] [ HbO Hb HbO SO + = or K PO K PO K PO Hb Hb K PO Hb SO + = + = α α α α 1 ] [ ] [ ] [ PO K PO K SO α α + = 1

21 SO PO (torr) SO K PO = 1 + K PO Hyperbole équilatère

22 Hb + K1 K K3 K4 4O HbO + 3O Hb( O ) + O Hb( O ) 3 + O Hb( O ) 4

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24 Comment caractériser la relation SO /PO? : P

25 Effet de la courbe SO/PO sur les transferts de O

26 Rappel Pression partielle d un gaz dissous Coefficient de solubilité Structure de l hémoglobine L oxygène combiné à l hémoglobine Concentration en O dissous Concentration en O combiné Saturation de l hémoglobine en O Calcul de la concentration en O La courbe de dissociation de l oxyhémoglobine Forme de la courbe P50 Déplacement de la courbe de dissociation de l oxyhémoglobine Température ph et CO : effet Bohr,3 diphosphoglycérate La carboxyhémoglobine

27 En conditions standard

28 Si ph augmente Si ph augmente

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31 Transport du CO

32 + H O + CO H CO3 H + HCO3 Solubilité du CO dans le sérum à 37 C: 0.5 ml.ml -1.atm -1 (dépend de la température)

33 CO dissous = =.7 vol% 760

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