N4 – Transport des gaz par le sang

Le sang est un transporteur clé pour les gaz nécessaires à la vie (comme l’oxygène) ou produits par le métabolisme (comme le dioxyde de carbone). Mais il transporte également des gaz inertes (comme l’azote) ou toxiques (comme le monoxyde de carbone). Voici un aperçu du rôle du sang dans le transport de ces gaz et les mécanismes en jeu.

Le transport de l’oxygène (O₂)

L’oxygène est essentiel pour les cellules de ton corps, car il permet la production d’énergie (respiration cellulaire). Le sang joue un rôle crucial pour amener cet oxygène des poumons jusqu’aux organes.

1. L’oxygène dans le sang : deux formes de transport

• Lié à l’hémoglobine (98-99%) : La majorité de l’oxygène est transportée par les globules rouges, où il se lie à l’hémoglobine, une protéine contenant du fer. Chaque molécule d’hémoglobine peut fixer jusqu’à 4 molécules d’O₂. Ce lien est réversible : l’O₂ est capté dans les poumons et libéré dans les tissus.
• Dissous dans le plasma (1-2%) : Une petite quantité d’oxygène est transportée sous forme dissoute dans le plasma. Bien que cette fraction soit faible, elle est importante pour les échanges gazeux.

2. Facteurs influençant le transport de l’O₂

• Pression partielle d’O₂ : Plus la pression d’O₂ est élevée (comme dans les poumons), plus l’hémoglobine se charge en oxygène.
• Effet Bohr : Dans les tissus où il y a beaucoup de CO₂ et où le pH est bas (acidité), l’hémoglobine libère plus facilement l’O₂.

Le transport du dioxyde de carbone (CO₂)

Le dioxyde de carbone est un déchet produit par les cellules lors de la respiration cellulaire. Il doit être éliminé par les poumons pour éviter une accumulation toxique dans le sang.

1. Le CO₂ dans le sang : trois formes de transport

• Sous forme de bicarbonate (70%) : La majeure partie du CO₂ est transformée en bicarbonate (HCO₃⁻) grâce à une réaction enzymatique dans les globules rouges.
  • CO₂ + H₂O → H₂CO₃ (acide carbonique) → H⁺ + HCO₃⁻
  • Ce bicarbonate est ensuite transporté dans le plasma.
• Lié à l’hémoglobine (20-23%) : Le CO₂ se lie à l’hémoglobine pour former un composé appelé carbaminohémoglobine.
• Dissous dans le plasma (7-10%) : Une petite fraction de CO₂ circule librement dans le plasma.

2. Élimination du CO₂

• Dans les poumons, le CO₂ dissous, lié à l’hémoglobine, ou sous forme de bicarbonate, est libéré dans les alvéoles pour être expiré.
• Le déséquilibre de CO₂ dans le sang peut entraîner une acidose (excès) ou une alcalose (défaut), qui perturbent l’équilibre du pH sanguin.

Le transport de l’azote (N₂)

L’azote est un gaz inerte présent en grande quantité dans l’air que nous respirons (environ 78% de l’atmosphère). Il a cependant un rôle particulier dans certaines conditions.

1. L’azote dans le sang

• Contrairement à l’O₂ et au CO₂, l’azote est faiblement soluble dans le sang. Il se dissout uniquement en petites quantités dans le plasma.
• En conditions normales, l’azote n’a aucun rôle physiologique actif dans le corps.

2. En plongée sous-marine : le danger du N₂

• Augmentation de la solubilité sous pression : Lorsqu’un plongeur descend en profondeur, la pression augmente, et davantage d’azote se dissout dans le sang et les tissus.
• Formation de bulles lors de la remontée rapide : Si la remontée est trop rapide, l’azote dissous forme des bulles, entraînant des accidents de décompression (ADD), avec des symptômes tels que des douleurs articulaires, des paralysies, ou des embolies.

Le transport du monoxyde de carbone (CO)

Le monoxyde de carbone est un gaz toxique qui peut perturber gravement le transport de l’oxygène dans le sang.

1. Le danger du CO

• Le CO a une très forte affinité pour l’hémoglobine, environ 200 à 250 fois plus élevée que celle de l’oxygène.
• Lorsqu’il se lie à l’hémoglobine, il forme de la carboxyhémoglobine, empêchant l’hémoglobine de transporter l’O₂. Même une faible concentration de CO dans l’air peut réduire significativement l’apport en oxygène aux tissus.

2. Les effets sur l’organisme

• L’exposition au CO provoque une hypoxie (manque d’oxygène), car les cellules ne reçoivent pas assez d’O₂.
• Les symptômes incluent des maux de tête, des nausées, des vertiges, et, dans les cas graves, une perte de conscience voire la mort.

3. Traitement en cas d’intoxication au CO

• Administration d’oxygène pur : Cela accélère l’élimination du CO du sang.
• Oxygénothérapie hyperbare : En cas d’intoxication sévère, un traitement sous pression dans une chambre hyperbare est utilisé pour déloger le CO de l’hémoglobine.

Résumé des modes de transport des gaz

Conclusion

Le sang est un transporteur polyvalent qui gère différents gaz de manière adaptée à leur rôle dans le corps. L’oxygène et le dioxyde de carbone sont essentiels à la respiration cellulaire et à l’équilibre métabolique, tandis que l’azote et le monoxyde de carbone posent des risques dans des contextes spécifiques (plongée, intoxication). Une compréhension des mécanismes de transport permet de mieux anticiper et gérer les risques liés à ces gaz dans des situations particulières.