Homéostasie et compartiments liquidiens
L'homéostasie désigne la stabilité relative du milieu intérieur malgré les variations externes. Cette stabilité implique que les concentrations peuvent fluctuer continuellement, tant que ces variations restent compatibles avec la vie.
Le corps humain contient environ 2/3 de l'eau totale dans le liquide intracellulaire, le reste étant réparti entre le liquide extracellulaire et les espaces transcellulaires.
Ions majeurs
- K⁺ est le principal ion intracellulaire.
- Na⁺ est le principal ion extracellulaire.
Les gradients ioniques de potassium et de sodium sont maintenus par des pompes qui consomment de l'ATP.
Production d'ATP et métabolisme
Toutes les cellules ont besoin d'ATP pour leurs fonctions essentielles : contraction, excitabilité, maintien des gradients ioniques et renouvellement cellulaire.
Le processus qui nécessite simultanément O₂ et des substrats énergétiques pour produire de l'ATP est la phosphorylation oxydative, une série de réactions mitochondriales dépendantes de l'oxygène.
Le foie ne crée pas directement l'énergie sous forme d'ATP ; il transforme, stocke et redistribue les substrats énergétiques.
Transport des gaz et des métabolites
Après absorption intestinale, le trajet principal d'un nutriment est : Intestin → veine porte → foie. Le foie fabrique l'urée, qui est ensuite éliminée par les reins.
Le CO₂ est transporté principalement sous forme de bicarbonate dans le plasma.
Pressions partielles d'oxygène
- PO₂ de l'air inspiré humidifié à 37 °C ≈ 150 mmHg.
- PO₂ typique dans les tissus cellulaires ≈ 40–45 mmHg.
Respiration : diffusion vs convection
La diffusion correspond au déplacement moléculaire selon le gradient de pression partielle, tandis que la convection désigne le mouvement d’ensemble d’air ou de sang, dépendant du pompage cardiaque ou du flux d’air.
Le débit d’O₂ est calculé par la formule : Conductance × ΔPO₂, où la résistance est l’inverse de la conductance.
Hémoglobine et affinité pour l'O₂
- Une molécule d’hémoglobine peut fixer 4 molécules d’O₂.
- Le premier O₂ fixé augmente l'affinité pour les suivants grâce à la coopérativité, rendant la courbe O₂‑Hb sigmoïde.
- L’augmentation du 2,3‑DPG diminue l'affinité de l’hémoglobine pour l’O₂ en stabilisant la forme T.
Le CO₂ se diffuse environ 20 fois plus rapidement que l’O₂ à travers la barrière alvéolo‑capillaire.
Contrôle de la ventilation
Le principal stimulus chimique de la ventilation est le CO₂ : une légère augmentation du CO₂ entraîne une hausse rapide de la ventilation.
Les barorécepteurs détectent la pression mécanique et transmettent l’information aux centres respiratoires.
Différences pathologiques
- Anémie : capacité O₂ diminuée, PO₂ peut rester normal.
- Hypoxie : PO₂ ou saturation basse, PO₂ réduite.
L’organite qui sécrète l’érythropoïétine (EPO) en réponse à l’hypoxie rénale est le rein.
Muscles respiratoires
Le diaphragme reçoit son innervation principale des nerfs phréniques (C3‑C5). Sa contraction diminue la pression alvéolaire, permettant l’entrée d’air.
Les muscles intercostaux internes sont principalement expiratoires, abaissant les côtes lors d’une expiration forcée. Les muscles abdominaux ne sont pas requis pour l’expiration calme, qui est passive.
Surfactant et mécanique pulmonaire
Le surfactant, produit par les pneumocytes de type II, a pour rôle principal de réduire la tension superficielle alvéolaire, augmentant ainsi la compliance pulmonaire et stabilisant les alvéoles.
Capacités pulmonaires et ventilation
Le volume inspirable (CI) correspond au volume entre la fin d’expiration calme et l’inspiration maximale, tandis que la capacité vitale (CV) représente le volume maximal mobilisable entre inspirations et expirations maximales.
Le volume minute (V̇E) au repos se calcule par VT × fréquence respiratoire, où VT ≈ 0,5 L et la fréquence ≈ 12–15 /min.
Loi de diffusion de Fick
La loi de Fick décrit le débit de diffusion comme proportionnel à la surface, à la diffusibilité et au gradient de pression, et inversement proportionnel à l’épaisseur de la barrière.
Pathologies de la cavité pleurale
Un pneumothorax désigne la présence d’air dans la cavité pleurale, entraînant la perte de la pression négative et la rétraction pulmonaire. Un pneumothorax spontané survient sans traumatisme, l’air entrant dans la cavité de façon idiopathique.
