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 érythrocytes.
L'oxygène étant à peine soluble dans les solutions aqueuses, la survie de l'organisme humain dépend de la présence de quantités adéquates d'hémoglobine. En effet, chez un individu sain 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 dépendante de la pression partielle de ce gaz (PO2) : dans les capillaires pulmonaires, où la PO2 plasmatique 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 où la PO2 plasmatique chute, l'hémoglobine transfère l'oxygène aux tissus.
Mais qu'est-ce que la PO2 ?
Pression partielle d'oxygène
La pression partielle d'un gaz tel que l'oxygène, à l'intérieur d'un espace limité (poumons) contenant un mélange de gaz (air atmosphérique), est définie comme la pression qu'aurait ce gaz s'il occupait seul l'espace considéré.
Pour simplifier le concept, imaginons la pression partielle comme la quantité d'oxygène : plus la pression partielle d'oxygène est élevée, plus sa concentration est élevée.C'est un aspect très important si l'on considère qu'un gaz a tendance à diffuser d'un point de concentration plus élevée (pression partielle plus élevée) à un point de concentration plus faible (pression partielle plus faible).
Cette loi régit les échanges de gaz dans les poumons et les tissus.
En effet, au niveau pulmonaire, où l'air des alvéoles est en contact étroit avec les parois très fines des capillaires sanguins, les molécules d'oxygène passent dans le sang car la pression partielle d'oxygène dans l'air alvéolaire est supérieure à la PO2 du sang.
Données sur la main, la PO2 du sang veineux qui atteint la pomone dans des conditions de repos est approximativement égale à 40 mmHg, tandis qu'au niveau de la mer la PO2 alvéolaire est égale à environ 100 mmHg ; par conséquent l'oxygène diffuse selon son propre gradient de concentration (pression partielle) des alvéoles vers les capillaires.Conceptuellement, le passage s'arrêtera lorsque la PO2 dans le sang artériel sortant des poumons aura égalé celle atmosphérique dans les alvéoles (100 mmHg).
Lorsque le sang artériel atteint les capillaires tissulaires, le gradient de concentration s'inverse. En effet, dans une cellule au repos la PO2 intracellulaire est en moyenne de 40 mmHg ; Comme nous l'avons vu, le sang à l'extrémité artérielle du capillaire ayant une PO2 de 100 mmHg, l'oxygène diffuse du plasma vers les cellules.La diffusion s'arrête lorsque le sang capillaire veineux atteint la même pression partielle d'oxygène que le sang. milieu intracellulaire, soit 40 mmHg (au repos) Lors d'un effort physique, la concentration d'oxygène dans le milieu cellulaire diminue et avec elle la pression partielle du gaz (même jusqu'à 20 mmHg) ; par conséquent, la libération d'oxygène du plasma se produit plus rapidement et plus régulièrement.
Comme nous l'avons vu, l'apport adéquat d'oxygène par le sang circulant dans les capillaires pulmonaires dépend strictement de la pression partielle de l'air conditionné dans les sacs alvéolaires ; on a vu aussi comment ici la PO2 alvéolaire est normalement (au niveau de la mer) égale à 100 mmHg ; si cette valeur est excessivement réduite, la diffusion de l'oxygène de l'air vers le sang est insuffisante et une condition dangereuse connue sous le nom d'hypoxie apparaît.
Hypoxie : peu d'oxygène dans le sang
La pression partielle de l'air alvéolaire peut chuter à haute altitude (car la pression atmosphérique est réduite) ou lorsque la ventilation pulmonaire est insuffisante (comme cela arrive en présence de maladies pulmonaires, telles que la bronchite chronique obstructive, l'asthme, les maladies pulmonaires fibrotiques, l'œdème pulmonaire et emphysème).
La même situation se présente lorsque la paroi des alvéoles s'épaissit ou que la surface de leur surface diminue.La vitesse de diffusion de l'oxygène de l'air vers le sang est en effet directement proportionnelle à la surface de la surface alvéolaire disponible et inversement proportionnel à l'épaisseur de la membrane alvéolaire.
L'emphysème, une maladie pulmonaire dégénérative causée principalement par la fumée de cigarette, détruit les alvéoles réduisant la surface disponible pour les échanges gazeux ; dans la fibrose pulmonaire, par contre, 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 résulter d'une concentration réduite d'hémoglobine dans le sang artériel.Les maladies qui diminuent la quantité d'hémoglobine dans les globules rouges ou leur nombre affectent négativement la capacité du sang à transporter l'oxygène. Dans les cas extrêmes, comme chez les sujets qui ont perdu des quantités importantes 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 PO2 plasmatique et la quantité d'oxygène liée à l'hémoglobine a été étudiée in vitro et est représentée par la caractéristique courbe de dissociation de l'hémoglobine.
En observant la courbe représentée sur la figure, on peut voir qu'à une PO2 égale à 100 mmHg (valeur normalement enregistrée dans la zone alvéolaire) 98% de l'hémoglobine est liée à l'oxygène.
A noter qu'à des valeurs supérieures à 100 mmHg le pourcentage de saturation en hémoglobine n'augmente pas davantage, comme en témoigne l'aplatissement de la courbe ; pour la même raison, tant que la PO2 alvéolaire reste au-dessus de 60 mmHg, l'hémoglobine est saturée à plus de 90 %, elle conserve donc une capacité presque normale de transporter l'oxygène dans le sang. Pour plus d'informations, consultez l'article consacré à l'hémoglobine et à l'effet Bohr.
Tous les facteurs énumérés dans l'article peuvent être évalués par des tests sanguins simples, tels que le nombre de globules rouges, le dosage d'hémoglobine et la saturation en oxygène du sang (pourcentage d'hémoglobine saturée en oxygène par rapport à la quantité totale d'hémoglobine présente dans le sang).
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