Nature et sens des échanges gazeux

Le plus important en quelques mots

Dans ce résumé, tu apprendras ce qu'est le mécanisme de la diffusion et tu comprendras que c'est grâce à ce mécanisme qu'ont lieu les échanges gazeux qui permettent la respiration pulmonaire et la respiration cellulaire.

Les échanges gazeux dans le corps

Dans le corps humain, les échanges gazeux entre le dioxygène (O₂) et le dioxyde de carbone (CO₂) ont lieu dans les poumons (respiration pulmonaire) et les tissus (respiration cellulaire). La composition du sang est ainsi différente avant et après qu'il y ait eu les échanges gazeux :

au niveau des poumons a lieu l'hématose : le sang non hématosé est à la fois rechargé en O₂ (issu de l'inspiration) et débarrassé de son CO₂ (issu de la respiration cellulaire) pour devenir du sang hématosé qui quitte les poumons pour rejoindre les tissus ;
dans les tissus a lieu la respiration cellulaire : les cellules utilisent l'O₂ du sang hématosé pour leurs activités et produire de l'énergie. Il en résulte un déchet, le CO₂. Ainsi, le sang se charge en CO₂ au niveau des tissus et redevient non hématosé. Il rejoindra ensuite le cœur qui le propulsera dans les poumons pour être réoxygéné (par l'inspiration) et débarrassé du CO₂ (par l'expiration).

Biologie et physiopathologie humaines; Physiologie de l'appareil respiratoire; 1re ST2S; Nature et sens des échanges gazeux

1. Air inspiré

2. Air expiré

3. Poumon gauche

4. Capillaires sanguins pulmonaires

5. (et 6.) Échanges gazeux au niveau des poumons (hématose)

6. (et 5.) Échanges gazeux au niveau des poumons (hématose)

7. Cœur

8. Capillaires sanguins tissulaires

9. Échanges gazeux au niveau des tissus (respiration cellulaire)

10. Artère pulmonaire

11. Veine cave inférieure

12. Veine pulmonaire

13. Aorte

14. Sang entrant dans les poumons (non hématosé)

15. Sang sortant des tissus (non hématosé)

16. Sang sortant des poumons (hématosé)

17. Sang entrant dans les tissus (hématosé)

Rouge = sang hématosé = riche en dioxygène (O₂) et pauvre en dioxyde de carbone (CO₂)

Bleu = sang non hématosé = riche en dioxyde de carbone (CO₂) et pauvre en dioxygène (O₂)

Le principe de diffusion de la matière

Les échanges gazeux dans le corps sont régis par un principe : la diffusion. Ce principe est le suivant : une différence de pression (gradient de pression) entre deux milieux induit un déplacement de gaz du milieu le plus concentré en gaz vers le milieu le moins concentré. Ainsi, le CO₂ et l'O₂se diffusent en suivant leur gradient de pression partielle d'un milieu A vers un milieu B. La diffusion s'effectuera jusqu'à atteindre un état d'équilibre entre les deux milieux.


1. Milieu A 2. Milieu B 3. Membrane perméable aux gaz 4. Eau 5. Dioxyde de carbone (CO ₂ ) dissous 6. Dioxygène (O 2) dissous 7. Pression partielle en dioxygène (PO 2) élevée 8. Pression partielle en dioxygène (PO ₂ ) faible 9. Pression partielle en dioxyde de carbone (PCO 2 ) élevée 10. Pression partielle en dioxyde de carbone (PCO 2) faible	Air : Flèche rouge = sens du gradient de pression partielle du dioxygène (O ₂ ) Flèche bleue = sens du gradient de pression partielle du dioxyde de carbone (CO ₂ ) Eau : Flèche rouge = sens de diffusion du dioxygène (O₂) Flèche bleue = sens de diffusion du dioxyde de carbone (CO₂)

Les échanges gazeux pulmonaires

Les échanges gazeux pulmonaires ont lieu entre les alvéoles, qui contiennent l'air alvéolaire, et les capillaires sanguins pulmonaires autour, qui contiennent le sang. Pour qu'il y ait des échanges gazeux, la pression partielle d'O₂ et CO₂ doit être différente entre ces deux milieux.

Le sens de diffusion du dioxygène dans les poumons

La pression partielle en O₂dans les alvéoles est plus élevée que la pression partielle en O₂ dans le sang non hématosé des capillaires sanguins pulmonaires. Ainsi, l'O₂ quitte les alvéoles et se diffuse dans le sang.

Le sens de diffusion du dioxyde de carbone dans les poumons

La pression partielle en CO₂ du sang non hématosé des capillaires sanguins pulmonaires est plus élevée que la pression partielle en CO₂dans les alvéoles. Ainsi, le CO₂ quitte le sang et se diffuse dans les alvéoles.

À l'issue de ces échanges, le CO₂ présent dans les alvéoles est éliminé par l'expiration et le sang qui quitte les poumons est un sang rechargé en O₂ et appauvrit en CO₂ : c'est un sang hématosé !

Les échanges gazeux tissulaires

Les échanges gazeux tissulaires ont lieu entre les capillaires sanguins tissulaires et les tissus du corps humain. Là aussi, pour qu'il y ait des échanges de gaz, la pression partielle en O₂ et CO₂ doit être différente entre ces deux milieux.

Le sens de diffusion du dioxygène dans les tissus

La pression partielle en O₂ du sang hématosé des capillaires sanguins tissulaires est plus élevée que la pression partielle en O₂ dans les cellules. Ainsi, l'O₂ quitte le sang et se diffuse dans les tissus.

Le sens de diffusion du dioxyde de carbone dans les tissus

La pression partielle en CO₂ des tissus est plus élevée que la pression partielle en CO₂ du sang hématosé des capillaires sanguins tissulaires. Ainsi, le CO₂ issu de la respiration cellulaire quitte les tissus et se diffuse dans le sang.

À l'issue des ces échanges, l'O₂ aura été utilisé par les cellules des tissus et le CO₂ issu de la respiration cellulaire repartira dans le sang. Ce dernier est donc pauvre en O₂ et riche en CO₂; il est non hématosé !

Exemple

Monsieur X, grand fumeur, consulte son médecin car il souffre d'une forte gêne respiratoire à chaque effort physique (dyspnée). Après un examen clinique d'imagerie médicale, le médecin annonce à Monsieur X qu'il souffre d'un emphysème pulmonaire : les particules nocives présentes dans la fumée du tabac ont petit à petit conduit à la destruction de la fragile paroi des alvéoles pulmonaires de Monsieur X. Les dommages causés aux alvéoles pulmonaires affectent indubitablement la capacité de diffusion des gaz respiratoires car la surface alvéolaire est réduite. Cette destruction de la surface alvéolaire conduit ainsi à la perte graduelle de la capacité des poumons de Monsieur X à attirer le dioxygène dans le sang de ses organes, ce qui le prive d'oxygène !