Échanges gazeux et transport des gaz

L'hématose désigne l'ensemble des échanges gazeux entre l'air alvéolaire et le sang capillaire pulmonaire. L'O2 diffuse des alvéoles vers le plasma puis les globules rouges, tandis que le CO2 diffuse du sang vers l'alvéole. Ce transfert est passif et dépend du gradient de pression partielle, de la surface d'échange et de la finesse de la membrane alvéolo-capillaire. Une membrane épaissie ou une surface réduite, comme dans certaines maladies pulmonaires, ralentit les échanges. Le CO2 diffuse globalement plus facilement que l'O2, mais son gradient est plus faible.

Comme l'O2 est peu soluble dans le plasma, environ 98 % de l'O2 artériel est transporté lié à l'hémoglobine sous forme d'oxyhémoglobine. La saturation de l'hémoglobine dépend surtout de la pression partielle en O2 et décrit une courbe sigmoïde. Cette courbe s'aplatit aux fortes PO2, ce qui sécurise le transport artériel, et se redresse aux faibles PO2, ce qui favorise la libération tissulaire. L'affinité de l'hémoglobine pour l'O2 diminue lorsque le CO2, les ions H+ ou la température augmentent : c'est l'effet Bohr. Le 2,3-DPG, produit dans les globules rouges, déplace aussi la courbe vers la droite en diminuant l'affinité.

Le CO2 est produit par le métabolisme cellulaire et transporté dans le sang selon trois modalités principales. Environ 70 % est transformé en bicarbonate dans les globules rouges grâce à l'anhydrase carbonique, 20 à 23 % se fixe aux protéines sous forme de composés carbaminés, et 5 à 10 % reste dissous dans le plasma. Le CO2 et les ions H+ modifient le pH : l'accumulation de CO2 tend à acidifier le milieu. L'effet Haldane décrit le fait que la désoxygénation de l'hémoglobine favorise la captation et le transport du CO2. Les échanges sont donc étroitement liés à l'équilibre acido-basique.

Au niveau des capillaires tissulaires, l'O2 quitte l'hémoglobine car la PO2 y est basse, tandis que le CO2 produit par les cellules entre dans le sang. Les cellules utilisent l'O2 pour la respiration cellulaire et rejettent du CO2, ce qui entretient les gradients. La ventilation est ajustée par les chémorécepteurs centraux, sensibles au CO2 et au pH du liquide cérébro-spinal, et par les chémorécepteurs périphériques sensibles à l'O2, au CO2 et au pH. Lors de l'exercice, l'augmentation de la demande en O2 et de la production de CO2 stimule la ventilation et la circulation. Une altération de ces mécanismes peut provoquer hypoxémie ou hypercapnie.