Échanges gazeux respiratoires et tissulaires

Des gaz sont dissous dans le sang : l’oxygène O₂ – indispensable à la respiration cellulaire – et le dioxyde de carbone CO₂ – à la fois un déchet cellulaire et une forme acide intervenant dans le maintien de l’équilibre acide-base. Ces gaz sont dissous à des pressions différentes selon qu’il s’agisse de sang artériel ou veineux : cela favorise les échanges gazeux (entrée ou sortie) au niveau de l’arbre respiratoire (figure 15).

Figure 15 Pressions respectives en O₂ (rouge) et CO₂ (bleu) au niveau de l’arbre respiratoire et des capillaires alvéolaires.

L’air ambiant contient 21 % d’O₂. Celui-ci pénètre dans l’arbre respiratoire au cours de la phase inspiratoire du processus de respiration et est conduit jusqu’aux alvéoles pulmonaires. À ce niveau, il diffuse au travers de la membrane alvéolo-capillaire vers le sang veineux où la pression en O₂ est beaucoup plus faible. La majorité de l’O₂ pénètre dans les hématies pour se fixer sur l’hémoglobine (le transporteur d’O₂ de l’organisme, voir Fiche 1 Molécules inorganiques, page 3) : elle ne participe donc pas à l’élévation de PaO₂ c’est-à-dire de la pression en O₂ dissous dans le sang artériel. Cependant, l’élévation de PaO₂ est liée à la quantité d’O₂ fixé sur l’hémoglobine à la sortie des capillaires pulmonaires.

Grâce à la circulation, le sang ainsi enrichi en O₂ est constamment remplacé par du sang veineux dont la pression en O₂ (PvO₂) est faible. Les hématies vont acheminer l’O₂ vers toutes les cellules de l’organisme. Au niveau cellulaire, l’O₂ est capté et échangé contre le CO₂ rejeté par les cellules. Pour cette raison, la pression en CO₂ est supérieure dans le sang veineux par rapport au sang artériel. Le CO₂ est acheminé par voie sanguine vers les poumons. Comme l’air alvéolaire ne contient pas de CO₂, le CO₂ sanguin diffuse au travers de la membrane alvéolo-capillaire vers le compartiment aérien, permettant son élimination de l’organisme au cours de la phase expiratoire du processus de respiration.