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Echanges gazeux

Ventilation Ventilation alvéolaire. alvéole. Diffusion alvéolo-capillaire. Transport des gaz par le sang. Consommation d ’oxygène. VO 2. VO 2. Echanges gazeux. volume courant. = 500 ml. fréquence. = 15 /min. ventilation totale. = 7,5 l/min. espace mort. = 150 ml.

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Echanges gazeux

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Presentation Transcript

  1. Ventilation Ventilation alvéolaire alvéole Diffusion alvéolo-capillaire Transport des gaz par le sang Consommation d ’oxygène VO2 VO2 Echanges gazeux

  2. volume courant = 500 ml fréquence = 15 /min ventilation totale = 7,5 l/min espace mort = 150 ml volume alvéolaire = 3 l ventilation alvéolaire = 5 l/min débit sanguin pulmonaire = 5 l/min sang capillaire pulmonaire = 70 ml

  3. Pression partielle  Concentration pression partielle = agitation moléculaire concentration = nombre de molécules

  4. alvéole VO2 VO2 Consommation d'oxygène Ventilation Ventilation alvéolaire Diffusion alvéolo- capillaire Transport des gaz par le sang ah 01/00

  5. mmHg Gaz inhalé Gaz alvéolaire Sang artériel PIO2 PAO2 Sang veineux - tissus PaO2 PvO2 ah 01/00

  6. mmHg Gaz inhalé Gaz alvéolaire Sang artériel PIO2 PAO2 Sang veineux - tissus PaO2 PvO2 ah 01/00

  7. Vapeur d'eau • Si le mélange gazeux n’est pas sec, il faut tenir compte de la vapeur d’eauqui se comporte comme un gaz supplémentaire • Ptot = PO2 + PCO2 + PN2 + PH2O = 760 mmHg • à 37°C : PH2O = 47 mmHg

  8. Pression partielle inspirée en O2 PIO2 = (PB-47) . FIO2

  9. Gaz inhalé PIO2 = (Ptot - 47) . FIO2 • FIO2 • ne change pas avec l'altitude • change si administration thérapeutique d'oxygène (0,21 < FIO2< 1) • Pression barométrique • diminue en altitude ( /2 à 5000m) • augmente en caisson hyperbare

  10. mmHg Gaz inhalé Gaz alvéolaire Sang artériel PIO2 150 PAO2 Sang veineux - tissus PaO2 PvO2 ah 01/00

  11. gaz inspiré VT FIO2 gaz expiré VT FEO2 VA FAO2 VA FIO2 alvéole alvéole VO2 VO2 Ventilation Ventilation alvéolaire ah 01/00

  12. Le volume “mort”

  13. gaz inspiré VT FIO2 gaz expiré VT FEO2 VA FAO2 VA FIO2 alvéole alvéole VO2 VO2 Ventilation VO2 = VT . FIO2 - VT . FEO2 Ventilation alvéolaire VO2 = VA . FIO2 - VA . FAO2

  14. gaz inspiré VT --- VA FACO2 VA --- VCO2 VCO2 gaz expiré VT FECO2 Ventilation VCO2 = VT . FECO2 alvéole alvéole Ventilation alvéolaire VCO2 = VA . FACO2

  15. VA FIO2 VA FAO2 VO2 = VA . FIO2 - VA . FAO2 alvéole VO2 Ventilation alvéolaire VO2 = VA . ( FIO2 - FAO2) hypoventilation alvéolaire  baisse de FAO2 baisse dePAO2 VO2

  16. Pression alvéolaire en O2 (PAO2) PIO2  PAO2 + ( PACO2 / 0,8) PIO2 = 713 * FIO2 PACO2 = PaCO2 150 100 + ( 40 / 0,8)

  17. Pression alvéolaire en O2 (PAO2) PIO2  PAO2 + ( PACO2 / 0,8) Quotient respiratoire : QR . . QR : rapport VCO2 / VO2 Dépend du type d’aliment métabolisé QR normal : 0.82 Glucides, QR = 1 Lipides, QR = 0.7

  18. Hypoventilation alvéolaire PACO2 donc PaCO2 hypercapnie PAO2 donc PaO2 hypoxémie

  19. mmHg Gaz inhalé PIO2 FIO2  PIO2  ventil. alvéolaire PAO2 Gaz alvéolaire Sang artériel PIO2 150 PAO2 100 Sang veineux - tissus PaO2 PvO2 ah 01/00

  20. mmHg Gaz inhalé PIO2 PACO2 / 0.8 Gaz alvéolaire PAO2 A-a DO2 Sang artériel PaO2 PIO2 150 PAO2 100 Sang veineux - tissus PaO2 PvO2 ah 01/00

  21. volume courant = 500 ml fréquence = 15 /min ventilation totale = 7,5 l/min espace mort = 150 ml volume alvéolaire = 3 l ventilation alvéolaire = 5 l/min débit sanguin pulmonaire = 5 l/min sang capillaire pulmonaire = 70 ml DIFFUSION ALVEOLO-CAPILLAIRE

  22. Diffusion P2 P1 = coeff · (P1 - P2) débit de diffusion

  23. débit de diffusion = k · a · A/e · (P1 - P2) Diffusion P2 surface : A (50-100m2) épaisseur : e (0,5 µm) P1 solubilité : a (aCO2 = 20 aO2 )

  24. artère pulmonaire capillaire veine pulmonaire 100 PaO2 PvO2 40 gradients de diffusion alvéolo-capillaire 45 PvCO2 PaCO2 40 mmHg

  25. exercice, sujet sain veine pulm. artère pulm. capillaire PAO2 100 PaO2 PvO2 40 PvCO2 45 PACO2 PaCO2 40 mmHg

  26. exercice, sujet malade veine pulm. artère pulm. capillaire PAO2 100 PaO2 PvO2 40 PvCO2 45 PACO2 PaCO2 40 mmHg

  27. 1 µm épithélium "membrane" V = Dm . DP plasma m. basale endothélium "sang" V = Ds . DP hématie O2 hémoglobine O2 V = D . DP

  28. 1 µm épithélium "membrane" V = Dm . DP plasma m. basale endothélium "sang" V = ( . Vc) . DP hématie  : cinétique Vc : volume capillaire O2 hémoglobine O2 V = D . DP

  29. Conc O2 P O2 O2 fixé sur l ’hémoglobine O2 dissous Transport sanguin de l’oxygène

  30. O2 dissous • C O2 =  * P O2 • coefficient de solubilité  (eau 37°C) 0,003 ml / 100 ml / mm Hg • sang artériel normal (P O2 = 100 mm Hg) Cdissous O2 = 0,3 ml / 100 ml

  31. L'oxygène dissous peut participer au transport de l'O2 • si PaO2 = 600 mm Hg • O2 dissous = 0.003 *600 = 1.8 ml/100 ml • PvO2 = 70 mm Hg • O2 dissous = 0.2 ml/100 ml • différence artério-veineuse en O2 dissous • 1.6 ml/100ml soit 30% de la DAV

  32. Hémoglobine • pouvoir oxyphorique 1,34 ml O2 / g Hb • concentration normale = 15 g / 100 ml sang • capacité totale 1,34 * [Hb] 1,34 * 15 = 20 ml / 100 ml

  33. Fe++ 6 liaisons • 4 structurales • 1 globine • 1 O2 • Tétramère • 2 paires de sous unités • a et b (150 a.a.) • 8 segments hélicoïdaux (A-H) • cavité hydrophobe avec hème

  34. Courbe de dissociation de l'oxyhémoglobine Notion de molécule allostérique « Timbres poste » Fixation de l’O2: Rupture de ponts salins 97.5 96 91 saturation en O2 (%) 75 Variation d’affinité lors de la fixation des molécules d’O2 : + en + facile Hémoglobine PO2 (mm Hg)

  35. La concentration en O2 diminue avec l'hémoglobine concentration en Hb 20 15 g/100ml 15 10 g/100ml concentration O2 (ml/100ml) 10 5 . 0 0 20 40 60 80 100 120 140 P O2 (mmHg)

  36. Saturation * % concentration O2 sur Hb / capacité totale en O2 * est indépendante de [Hb] 100 15 g/100ml 75 concentration en Hb 10 g/100ml saturation O2 (%) 50 25 . 0 0 20 40 60 80 100 120 140 P O2 (mmHg)

  37. Concentration en O2 ou contenu C O2 = S O2 * ( [Hb] * 1,34 ) + 0,003 * P O2 g/100 ml ml/100 ml 0,xx mmHg

  38. Hémoglobine : le transporteur d’O2 20 sang artériel sang 15 veineux concentration O2 (ml/100ml) 10 5 . 0 0 20 40 60 80 100 120 140 P O2 (mmHg)

  39. affinité de l'hémoglobine 20 15 concentration O2 (ml/100ml) 10 sang fonction de pH, PCO2 ... “artériel” “veineux” 5 . 0 0 20 40 60 80 100 120 140 P O2 (mmHg)

  40. affinité de l'hémoglobine 20 15 concentration O2 (ml/100ml) 10 sang fonction de pH, PCO2 ... “artériel” “veineux” 5 . 0 0 20 40 60 80 100 120 140 P O2 (mmHg)

  41. La cause la plus fréquente des hypoxémies Hétérogénéité des rapports ventilation perfusion

  42. PIO2  FIO2  PIO2  PCO2 ventil. alvéolaire PAO2  PIO2  PAO2  hétérogéneité VA/Q PIO2 PaO2 PAO2 PaO2

  43. = circulation = ventilation (n=12) (n=12) n=12

  44. = circulation = ventilation (n=12) (n=12) + n=8

  45. FIO2 Dans un territoire alvéolaire PcapO2 fonction de VA/Q (territoire) VA (territoire) alvéole capillaire Q(territoire) CVO2

  46. FIO2 alvéole alvéole capillaire alvéole capillaire capillaire CVO2 sang artériel

  47. Dans un territoire donné, les transferts d'O2 et de CO2 dépendent du VA/Q VA/Q=0 VA/Q=0.8 VA/Q=2 shunt bas VA/Q effet shunt VA/Q=7 VA/Q=15

  48. VA 10 = Q 10 VA VA 10 1 = = Q Q 1 10 Hypoxémie et hétérogénéité des rapports ventilation/perfusion sang veineux Pv O2 40 mm Hg sang artériel PaO2 ? 60 mm Hg 100 mm Hg 140 mm Hg

  49. VA/Q haut VA/Q normal VA/Q bas Hémoglobine : le transporteur non linéaire d’O2 contenu O2 (ml/100ml) 15 10 5 . 0 0 20 40 60 80 100 120 140 P O2 (mmHg)

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