Le transport de l’Oxygène par le sang - virtanes.be

1 1Le transport de l Oxyg ne par le sangNotions de transport du CO2 et des ions Hydrog nePh. Baele, pour les chapitres I d anesth siologie,Cliniques Universitaires Saint-Luc,Universit Catholique de Louvain (UCL), Van der Linden, pour le chapitre partement d anesth sie cardiaque,CHU de Charleroi,Universit Libre de Bruxelles (ULB), vrier 022Le transport de l Oxyg ne par le sangNotions de transport du CO2 et des ions Hydrog neTable des mati resIntroductionI. Besoins m taboliquesII. Le transport sanguin de l O2, du CO2 et des ions H+ A. Consid rations physiquesLa Pression Partielle est l l ment moteur du transport gazeux dans l organismeLa solubilit est l l ment quantitatif du transport de l oxyg ne B. L h moglobineL HEMOGLOBINE, TRANSPORTEUR D OXYGENES tructure dynamique de l h moglobineSaturation de l h moglobineEffet Bohr et effet HaldaneLes formes inefficaces de l h moglobineSaturation fractionnelle et saturation fonctionnelleCombien d oxyg ne l h moglobine peut-elle transporter ?

2 transport art riel de l oxyg ne , D&O2 Propri t s de la liaison de l oxyg ne l h moglobineModifications de la courbe de dissociation de l oxyh moglobineModifications de la courbe de dissociation de l oxyh moglobiD placement vers la gauche : affinit accrue pour l oxyg neMyoglobine et Neuroglobine : transporteurs intracellulaires haute affinit pour l oxyg neD placement vers la droite : affinit diminu e pour l oxyg neAlternance physiologique d un d placement vers la gauche puis vers la droite :R le tampon de l h moglobine vis- -vis de l oxyg neToxicit de l oxyg neR le des rythrocytesL HEMOGLOBINE ET LE transport DU CO2 ROLE DES ERYTHROCYTES DANS L EQUILIBRE ACIDE-BASE C. Les transporteurs artificiels d oxyg neLes h moglobines modifi esLes perfluorocarbures (PFC)Vers une nouvelle physiologie du transport de l oxyg ne ?3 III. R les d adaptation physiologique de l h moglobineAdaptation aigu une modification des besoins en oxyg neAdaptation aigu une modification de la performance cardiaqueAdaptation l hypox mie art rielleAdaptation l an mieIntoxication de l H moglobineIV.

3 Anomalies du transport de l oxyg ne en clinique humaineCauses d hypoxie hypox miqueCauses d hypoxies an miquesCauses d hypoxies stagnantesCauses d hypoxies histotoxiquesV. M canismes d adaptation l hypox mieL hyperventilationLes r actions cardio-vasculairesAugmentation du 2-3 DiPhosphoGlyc rateR ponses tissulairesSynth se de globules rougesVI. Physiologie de la relation transport Consommation d oxyg ne : le concept de transport critiqueIntroductionA. transport d oxyg ne aux tissusD finitionsR gulationB. Le concept de d pendance pathologique de la V&O2M canismesApproche cliniqueSp cificit de la d pendance pathologique de V&O2 cueils m thodologiquesC. Relation V&O2 D&O2 dans la p riode p riop ratoireEffets des l sions tissulairesEffets des variations du taux d h moglobineEffets de l hypothermieEffets des agents anesth siquesImplications cliniquesBibliographieAnnexe : la notation de Wandrup4 IntroductionToute vie repose sur la d gradation oxydative de substrats haute valeur nerg tique(sucres, graisses, prot ines) et la r cup ration de l nergie libre contenue dans leurs liaisonschimiques.

4 Une r action oxydative se caract rise par le transfert d un lectron d un compos donneur (r ducteur) un accepteur d lectrons (oxydant). Dans les organismes ana robies cetaccepteur est une mol cule synth tis e en cours de fermentation : acide lactique ou alcool. Lesorganismes multicellulaires ont d velopp des cha nes de r actions 20 fois plus rentables sur le plan nerg tique, mais beaucoup plus complexes, o l accepteur final d lectrons est l oxyg ne lui-m me, et dont les produits de d gradation finaux seront l eau (par oxydation) et le CO2 (paroxyg nation de mol cules organiques) : c est la respiration, dont les phases finales etcaract ristiques impliquant l oxyg ne mol culaire se d roulent exclusivement dans lesmitochondries. Gr ce la phosphorylation de l ADP en ATP une grande partie (40 %) de l nergied gag e par la respiration peut y tre r cup r e sous une forme imm diatement utilisable par lacellule ; le reste est perdu sous forme de chaleur.

5 Ces r actions de combustion contr l e par desenzymes impliquent un carburant br lant en pr sence d un comburant, l oxyg ne, et d une sourced nergie permettant d initialiser la r action (NADPH). En effet, malgr la pr sence de deux lectrons non appari s, l oxyg ne fondamental (O2) est une mol cule relativement inerte : il fautfranchir une importante barri re nerg tique avant qu elle r agisse avec des mol cules organiques,il faut une tincelle pour d marrer un feu. La relative inertie de l oxyg ne fondamental vis- -vis dela mati re vivante explique sa haute concentration dans l atmosph re terrestre (20,95 %). Pouralimenter son m tabolisme l organisme poss de d importants stocks de carburants de base (tissuadipeux, glycog ), mais il ne poss de aucune r serve d oxyg ne. Les cellules ont aussi unstock tr s limit d ATP. Un apport constant d oxyg ne aux mitochondries est donc n cessaire pourassurer le m tabolisme a robie des Besoins m besoins m taboliques d un organisme complexe peuvent s exprimer soit par saconsommation d oxyg ne soit par sa production de chaleur , les deux tant indissociablement li existe chez les hom othermes une relation troite et encore mal comprise entre le poids et laconsommation d oxyg ne, les plus petits animaux ayant des besoins plus lev s que les m decine humaine il est fr quent d exprimer la V&O2 en fonction du poids ou de lasurface corporelle (m me si les pertes cutan es ne jouent qu un r le tout fait secondaire dans lesbesoins nerg tiques) :5)1()(.

6 190)(.14)min.(212,175,012mSurfacekgPoids mlVO== &o le symbole V& repr sente la d riv e d un volume par rapport au temps et s exprime, parexemple, en millilitres par pratique la consommation d oxyg ne d un adulte de taille et de poids moyens se situeentre 250 et 300 ml par minute lorsqu il est au repos. Ceci correspond un m tabolisme basald environ 1,33 , soit 80 , un litre d oxyg ne utilis par la respirationcorrespondant la production moyenne de 4,7 kcal. (4,7 Kcal pour la d gradation des lipides, 4,5pour les protides et 5,0 pour les glucides). La valeur de consommation basale d oxyg ne au reposla plus fr quemment cit e est celle de 250 ml par minute.)2( mlreposauadulteVO&soit environ 3,5 ml par kg par minute. Il convient de souligner que cette valeur est souventplus lev e pour des patients apparemment au repos, du fait de la douleur, de l anxi t , d und s quilibre endocrine, d un tat infectieux, ou d un travail respiratoire accru.

7 Par contre, lem tabolisme basal est habituellement diminu de 10 15 % pendant l anesth sie. L hypothermier duit les besoins en oxyg ne de fa on importante: -50 % 30 C, par exemple. Ceci ne prend pasen consid ration les ventuels m canismes de r chauffement mis en uvre par l il convient de rappeler que la valeur V&O2 est la somme des consommations basalesdes diff rents organes de l organisme, qui peuvent se trouver des niveaux d activit tr s diff Le transport sanguin de l O2, du CO2 et des ions H+A. Consid rations physiquesLa Pression Partielle est l l ment moteur du transport gazeux dans l organismeTout gaz diffuse d une zone de haute pression partielle vers une zone de basse pressionpartielle, quel que soit le milieu avec lequel ce gaz est en contact. C est cette loi fondamentale quir git tout les transports gazeux dans l organisme, en particulier les mouvements des gazrespiratoires.

8 Au sein d un m lange gazeux, la pression partielle d un gaz s obtient en multipliantsa concentration fractionnelle (sa proportion ) par la pression totale exerc e par le m lange. End autres termes, la pression totale exerc e par un m lange gazeux est gale la somme despressions partielles des gaz constituants. Dans l atmosph re terrestre l oxyg ne exerce une pression gale 20,95 % de la pression atmosph rique totale, proportion qui ne varie pas avec l altitude (cfrtableau 1). Au niveau de la mer la pression atmosph rique moyenne tant gale 760 mm Hg (101kPa), cette proportion s y traduit par une pression partielle de 159,2 mm Hg ( 21,2 kPa).Le symbole P est utilis pour noter les pressions, suivi du symbole du gaz concern s ils agit d une pression partielle: PO2 repr sente la pression partielle en oxyg ne, PN2 celle de l azote,PCO2 celle du dioxyde de Le symbole F est utilis pour noter la concentrationfractionnelle d un gaz: FO2, FN2 Le milieu analys se note en minuscule entre le symbole de lavariable en question et celui du compos concern : FiO2 signifie Fraction inspir e en oxyg ne, FeCO2la fraction expir e en CO2, PaCO2 signifie pression partielle en CO2 dans l art re, et PvO2 pressionpartielle en oxyg ne dans la La lettre A en petite majuscule repr sente l alv ole: PAO2signifie donc la pression partielle en oxyg ne dans l alv ole pulmonaire.

9 Cette notation classiquene permet pas d viter certaines ambigu t s ; Wandrup a propos une notation rationalis e qui n estcependant pas encore tr s r pandue (cfr annexe).7 Tableau 1 Composition de l air atmosph rique sec (au niveau de la mer)GazSymboleProportion F (%)Pression partielle P,mmHg (kPa)AzoteN278,084593,40 (78,86)Oxyg neO220,946159,22 (21,16)ArgonAr0,9347,33 (0,97)Dioxyde de CarboneCO20,0350,24 (0,03)Autres gaz raresHe,Xe, < 0,003< 0,01 (<0,01)Adapt de Nunn s applied physiology 4 me dition Ch 1 (ISBN 0-7506-1336-X). Butterworth-Heinemann, air atmosph rique est rarement parfaitement sec, et la composition de l air alv olaire sedistingue fort de l air atmosph rique parce qu il faut tenir compte des faits suivants: l air se sature en vapeur d eau lors de son passage par les voies a riennes sup rieures. Lapression de vapeur varie avec la temp rature, mais pas avec la pression ambiante, doncpas avec l altitude.

10 A 37 C elle est de 47 mmHg (6,25 kPa), 5 C elle est de 5 mmHg(0,66 kPa), et 100 C elle vaut 760 mmHg (101 kPa). l air alv olaire n est pas compl tement remplac par de l air atmosph rique, l oxyg ne est constamment absorb par le sang au niveau des alv oles du CO2 y est constamment apport par le sang 2 Composition de l air alv olaire (au niveau de la mer).Air satur de vapeur d eauAir alv olaireAir expir mm Hg (kPa)%mm Hg (kPa)%mm Hg (kPa)%N2563,4 (75)74,09569,0 (75,7)74,9566,0 (75,3)74,5O2149,3 (19,8)19,67104,0 (13,8)13,6120,0 (16,0)15,7CO20,3 (0,04)0,0440,0 (5,3)5,327,0 (3,6)3,6H2O47,0 (6,25)6,2047,0 (6,25)6,2047,0 (6,25)6,20 Total658,91 (101)100658,95 (101)100658,85 (101)100 Adapt de Guyton and Hall, Textbook of medical physiology, 10 me dition, Ch 39, Saunders C , oxyg ne est utilis en permanence dans la mitochondrie o sa pression partielle est donctr s basse, de l ordre de un mmHg.