transport du dioxyde de carbone

Le dioxyde de carbone est produit par le métabolisme cellulaire dans les mitochondries. La quantité produite dépend du taux de métabolisme et des quantités relatives de glucides, de graisses et de protéines métabolisées. La quantité est d’environ 200 ml min-1 au repos et en suivant un régime mixte; cela utilise 80% de l’oxygène consommé, ce qui donne un quotient respiratoire de 0,8 (quotient respiratoire = taux de production de dioxyde de carbone divisé par taux de consommation d’oxygène). Un régime glucidique donne un quotient de 1 et un régime gras 0,7.,

transport du dioxyde de carbone dans le sang

Le dioxyde de carbone est transporté dans le sang des tissus aux poumons de trois façons:1 (I) dissous en solution; (ii) tamponné avec de l’eau sous forme d’acide carbonique; (iii) lié aux protéines, en particulier à l’hémoglobine.

Environ 75% du dioxyde de carbone est transporté dans les globules rouges et 25% dans le plasma. La quantité relativement faible dans le plasma est attribuable à un manque d’anhydrase carbonique dans le plasma, de sorte que l’association avec l’eau est lente; le plasma joue peu de rôle dans la mise en mémoire tampon et la combinaison avec les protéines plasmatiques est faible.,

Il existe une différence entre le pourcentage du dioxyde de carbone total transporté sous chaque forme et le pourcentage expiré. Par exemple, 5% du total est en solution mais 10% du dioxyde de carbone expiré provient de cette source; 10% est lié aux protéines, en particulier à l’hémoglobine, mais cela fournit 30% de la quantité expirée.

dioxyde de carbone dissous

Le dioxyde de carbone est 20 fois plus soluble que l’oxygène; il obéit à la loi de Henry, qui stipule que le nombre de molécules en solution est proportionnel à la pression partielle à la surface du liquide., Le coefficient de solubilité du dioxyde de carbone est de 0,0308 mmol litre – 1 mm Hg – 1 ou 0,231 mmol litre-1 kPa – 1 à 37°C. (La solubilité augmente à mesure que la température baisse.) Cela correspond à 0,5 ml de dioxyde de carbone kPa−1 dans 100 ml de sang à 37°C. La pression partielle de dioxyde de carbone est de 5,3 pKa dans le sang artériel et de 6,1 kPa dans le sang veineux mixte; par conséquent, le sang artériel contiendra environ 2,5 ml pour 100 ml de dioxyde de Un débit cardiaque de 5 litres min−1 portera 150 ml de dioxyde de carbone dissous dans le poumon, dont 25 ml sera expiré., En raison de cette solubilité élevée et de cette capacité de diffusion, la pression partielle de dioxyde de carbone du sang alvéolaire et pulmonaire est pratiquement la même. Même un shunt important de 50% ne provoquera qu’un gradient de dioxyde de carbone capillaire/artériel end-pulmonaire d’environ 0,4 kPa.

acide carbonique

Le dioxyde de carbone et l’eau diffusent librement dans les globules rouges et sont convertis en acide carbonique, qui se dissocie en ions hydrogène et bicarbonate. Les ions hydrogène ne passent pas à travers les membranes cellulaires, mais le dioxyde de carbone passe facilement., Cette situation ne peut être maintenue car la concentration intracellulaire d’ions hydrogène et d’ions bicarbonate, l’osmolarité et la taille des cellules augmenteront et rompront la cellule. L’ion bicarbonate diffuse vers le plasma pour être échangé contre des ions chlorure. Ceci est connu sous le nom de décalage de chlorure (équilibre de Gibbs–Donnan ou effet Hamburger). Une protéine de transporteur d’échange d’ions dans la membrane cellulaire appelée bande 3 pour

facilite le changement de chlorure.,

Une accumulation d’ions hydrogène dans les globules rouges empêcherait également la conversion et la production d’ions bicarbonate. Cependant, les ions hydrogène se lient facilement à l’hémoglobine réduite, qui est rendue disponible lorsque l’oxygène est libéré; par conséquent, les ions hydrogène libres sont éliminés de la solution. L’hémoglobine réduite est moins acide que l’hémoglobine oxygénée. Ceci est une autre façon d’énoncer L’effet Haldane, ce qui explique que, à tout

, la teneur en dioxyde de carbone du sang désoxygéné est supérieure à celle du sang oxygéné.,

en raison du déplacement des ions chlorure dans les globules rouges et de la mise en tampon des ions hydrogène sur l’hémoglobine réduite, l’osmolarité intercellulaire augmente légèrement et l’eau pénètre dans la cellule provoquant un gonflement. Cela peut être mesuré comme une augmentation du volume corpusculaire moyen (MCV). Le processus inverse se produit lorsque le globule rouge traverse le poumon.

lié à l’hémoglobine et à d’autres protéines

la quantité de dioxyde de carbone contenue dans le sang sous forme carbamino est faible, mais elle représente un tiers de la différence entre la teneur en dioxyde de carbone veineuse et artérielle., L’effet Haldane reflète la différence de teneur en dioxyde de carbone entre l’hémoglobine oxygénée et l’hémoglobine réduite au même

. Cet effet est en partie attribuable à la capacité de l ‘hémoglobine à amortir les ions hydrogène et en partie dû au fait que l’ hémoglobine réduite est 3,5 fois plus efficace en association avec le dioxyde de carbone que l ‘ oxyhaémoglobine.

L’affinité des différentes hémoglobines pour le dioxyde de carbone, le monoxyde de carbone et l’oxygène varie., Le dioxyde de carbone se combine facilement avec l’hémoglobine pour former une liaison carbamino à une pression partielle inférieure à celle de l’oxygène, mais l’hémoglobine transporte moins d’un quart de la quantité de dioxyde de carbone par rapport à l’oxygène. En revanche, l’hémoglobine fœtale, en raison du remplacement de la chaîne β par des chaînes γ, se combine avec l’oxygène à une pression partielle plus faible. Le monoxyde de carbone a une plus grande affinité pour l’hémoglobine et déplace ainsi l’oxygène.

transport du dioxyde de carbone dans les tissus

le transport du dioxyde de carbone dans les tissus est résumé à la Figure 1. Il se combine avec l’eau pour former de l’acide carbonique., Cette réaction est très lente dans le plasma mais rapide dans le globule rouge en raison de la présence de l’enzyme anhydrase carbonique. L’acide carbonique (H2CO3) se dissocie en H+ et

ions; par conséquent, la concentration de H+ et

est augmentée dans les cellules rouges du sang.

peut diffuser hors du globule rouge dans le plasma alors que H+ ne peut pas., Afin de maintenir la neutralité électrique, les ions chlorure diffusent dans le globule rouge du plasma sous la forme

diffuse. Les ions hydrogène sont absorbés par une diminution du taux d’hémoglobine. Le groupe imidazole de l’acide aminé histidine confère à l’hémoglobine une capacité tampon très importante, non présente dans d’autres acides aminés., Cette capacité tampon est rendue possible par le fait que chaque tétramère de l’hémoglobine contient 38 résidus d’histidine et que la constante de dissociation des groupes imidazole des quatre résidus d’histidine, auxquels les groupes héminiques sont attachés, est affectée par l’état d’oxygénation de l’héminique. À l’état acide, la liaison oxygène est affaiblie, tandis que la réduction du taux d’hémoglobine rend le groupe imidazole plus basique., Dans les tissus, la forme acide du groupe imidazole affaiblit la force de la liaison oxygène en même temps que les ions hydrogène sont tamponnés par l’hémoglobine plus basique.

transport du dioxyde de carbone dans les poumons

la libération de H+ déplace l’équilibre en faveur de la formation et de l’élimination du dioxyde de carbone.,

concentration decreases as carbon dioxide is formed and eliminated (Fig. 2).

Carbon dioxide dissociation curves

Carbon dioxide dissociation curves relate

(kPa or mm Hg) to the amount of carbon dioxide (ml) carried in blood (Fig. 3)., La quantité de dioxyde de carbone dissous et de bicarbonate varie avec

, mais sont peu affectés par l’état de l’hémoglobine. Cependant, la quantité d’hémoglobine carbamino est beaucoup affectée par l’état d’oxygénation de l’hémoglobine, moins par le

.

Dans le sang veineux mêlé,

est de 6,1 kPa (46 mm Hg) et dans le sang artériel

est de 5,3 kPa (40 mm Hg). Le dioxyde de carbone Total dans le sang veineux est de 52 ml pour 100 ml et dans le sang artériel de 48 ml pour 100 ml. Par conséquent, la courbe est plus linéaire que la courbe de dissociation O2Hb.

la Figure 4 illustre la différence entre la teneur en oxygène et en dioxyde de carbone dans le sang avec changement de pression partielle., Il souligne que la teneur en dioxyde de carbone augmente tout au long de l’augmentation de la pression partielle. La teneur en oxygène augmente plus fortement jusqu’à ce que le taux d’hémoglobine soit complètement saturé. Après cela, l’augmentation est faible en raison de la petite quantité accrue dans la solution.

les Différences entre veineux et le sang artériel

chaque molécule de dioxyde de carbone ajoutée au globule rouge augmente la pression osmotique intracellulaire par une augmentation de

ou cl-ions. Par conséquent, la taille des globules rouges augmente et l’hématocrite du sang veineux est d’environ 3% de plus que le sang artériel. La concentration plasmatique d’ions chlorure est plus faible mais la concentration d’ions bicarbonate est plus grande.,

pH des globules rouges

La réduction totale de l’hémoglobine entraînerait une augmentation du pH sanguin de 0,03. À 25% de désaturation, le pH augmente, par 0.007 constante

). Si le

augmente de 0,8 kPa (6 mm Hg) c’est-à-dire la différence entre le sang veineux et artériel mélangé, le pH diminuera de 0,04. L’effet net est une baisse du pH de 0,033 de 7,4 à 7,36.,

modifications des globules rouges lors du passage dans les poumons

dans le sang capillaire pulmonaire, les globules rouges libèrent du dioxyde de carbone et l’affinité de l’hémoglobine pour l’oxygène est augmentée. L’hémoglobine oxygénée lie moins d’ions hydrogène ce qui la rend plus acide mais la chute dans

, et le changement dans les ions chlorure et bicarbonate, rend le globule rouge moins acide. Le déplacement vers l’extérieur de l’eau donne un MCV plus petit et un hématocrite réduit. La courbe de dissociation de l’oxygène se déplace vers la gauche (effet Bohr)., La concentration plasmatique de l’ion chlorure est plus élevée dans le sang artériel que dans le sang veineux; la concentration de bicarbonate est plus faible.

le rôle du dioxyde de carbone dans l’élimination des acides

chaque minute, 200 ml de dioxyde de carbone sont expirés; c’est l’équivalent de 12-13 moles d’ions hydrogène en 24 h. 1 Le pH de l’Urine varie de 4,5 à 8,0. Un pH de 4,0 représente 10-4 mol litre-1 d’ions hydrogène., Par conséquent, le passage de 3 litres d’urine explique une quantité relativement faible d’élimination des ions hydrogène en 24 h; cependant, cela inclut les ions phosphate et sulfate qui ne peuvent pas être convertis en dioxyde de carbone.

effet de l’apnée

la teneur corporelle totale en dioxyde de carbone, y compris les ions bicarbonate, est de 120 litres, soit 100 fois celle de l’oxygène. S’il y a apnée et que tout le dioxyde de carbone est retenu dans le corps,

augmentera de 0,4 à 0,8 kPa min−1 (3-6 mm Hg)., Alvéolaire gaz va rapidement assimiler de sang veineux, donnant un alvéolaire

hausse de 5,3 6,1 kPa et un

chute de 14 à 5,3 kPa à 1 min. Par conséquent, le patient devient rapidement hypoxémique. Si le patient est pré-oxygéné avec de l’oxygène à 100%, la tension artérielle en oxygène restera supérieure à 13 kPa et la saturation à 100% est maintenue pendant plusieurs minutes car 250 ml min−1 d’oxygène est utilisé à partir d’une pression partielle élevée dans le poumon., Cependant,

va augmenter; au bout de 5 min, il sera proche de 10 kPa avec une chute de pH.