Échanges alvéolo-capillaires

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A – Introduction :

L’échangeur pulmonaire est la rencontre de deux circulations : aérienne (alvéolaire) et capillaire pulmonaire ; il représente le lieu de diffusion de l’oxygène des alvéoles vers le sang, et le dioxyde de carbone en sens inverse, selon un gradient de pression entre les deux compartiments. Cette étape de transport fait suite à la ventilation alvéolaire dans le processus respiratoire

L hématose est par conséquent définie par l’ensemble des mécanismes physiologiques qui permettent l’enrichissement du sang veineux mêlé en oxygène.

L’existence de pathologie perturbant cette diffusion aura des conséquences néfastes sur tout l’organisme tel que l’hypoxie tissulaire et la réduction du métabolisme cellulaire.

B – Rappel anatomo-histologique :

La membrane alvéolo-capillaire « MAC » représente plus de 300 millions d’alvéoles et se caractérise par une surface considérable comprise entre 50 et 70 m² pour une épaisseur inférieure à 0.5 micromètre.

Elle est successivement composée par les structures suivantes :

  • Surfactant
  • Epithélium alvéolaire
  • Interstitium
  • Membrane capillaire
  • Plasma
  • Membrane du globule rouge

Après avoir traverser l’ensemble de ces couche (par simple diffusion) l’oxygène doit réagir chimiquement avec l’hémoglobine pour être fixé puis transporté aux tissus, c’est pour cette raison qu’on ne parle plus de diffusion mais de transfert alvéolo-capillaire.

C – Loi physique de diffusion :

Selon le principe de Fick la vitesse de transport d’un gaz à travers une couche de tissu est :

  • proportionnelle à la surface du tissu
  • proportionnelle à la différence de concentration du gaz de part et d’autre du tissu
  • inversement proportionnelle à l’épaisseur de la couche tissulaire
  • proportionnelle à la solubilité du gaz
  • inversement proportionnelle à la racine carré du poids moléculaire du gaz

On peut écrire alors :

Vx = K . s/e .ΔP

s : surface

e : épaisseur

K : facteur physico-chimique (coefficient de solubilité divisé par la racine carrée du poids moléculaire gaz)

D – Diffusion de l’oxygène à travers la membrane alvéolo-capillaire :

La PA02 est en moyenne 100 mmhg, la pression partielle d’oxygène à l’entrée du capillaire pulmonaire est de 40 torrs : l’oxygène suit donc ce gracient de pression.

Passage de l’oxygène à travers la MAC

La capacité de diffusion membranaire dépend de deux facteurs placés en série, un facteur physique de conductance membranaire, un facteur chimique ou sanguin de combinaison avec l’hémoglobine. L’ensemble de ces phénomènes a conduit les physiologistes à employer le terme de Transfert au lieu de simple diffusion alvéolo-capillaire :

1/TL = 1 /Dm + 1/θ. Vc

TL : capacité de transfert pulmonaire

Dm : capacité de diffusion pulmonaire

θ: vitesse de combinaison avec l’hémoglobine

Vc : volume sanguin capillaire pulmonaire

Le facteur temps concernant le passage de l’oxygène à travers la membrane alvéolo-capillaire peut s’envisager à deux niveaux :

le temps de transit qui est celui pendant lequel le sang travers le capillaire au contact de l’alvéole (égale à 0.75 secondes, à 0.25 secondes au cours de l’exercice physique intense)

– le temps d’équilibre définit par le temps nécessaire pour que les pressions partielles d’oxygène au niveau de l’alvéole et le sang capillaire s’équilibre (de l’ordre de 0.25 sec)

Ainsi que ce soit au repos ou à l’exercice, le temps de transit est toujours suffisant pour qu’un équilibre puisse se faire entre l’oxygène alvéolaire et celui du sang capillaire.

E – Diffusion du C02 à travers la membrane alvéolo-capillaire :

La PC02 à l’entrée du capillaire pulmonaire est égale à environ 45mmhg, celle dans l’air alvéolaire est de 40 torrs : le C02 diffuse par conséquent du capillaire vers l’alvéole.

Du fait de sa grande solubilité (25 fois supérieure à celle de l’oxygène) le C02 diffuse facilement à travers la membrane alvéolo-capillaire malgré le faible gradient de concentration entre les deux compartiments.

F – Mesure de la capacité de transfert de la MAC :

Si l’on reprend la formule TL02 = V02 (PA02-Pc 02), le terme Pc02 qui représente la pression capillaire de l’oxygène est très difficile à mesurer. On utilise alors le monoxyde de carbone « CO » qui non seulement suit le même trajet que l’oxygène, mais présente en plus une capacité majeure à se fixer à l’hémoglobine (affinité 250 fois supérieure à celle de l’oxygène), malgré des pressions capillaires négligeable Pc CO = 0.

On écrit alors : TL CO = V CO / PA CO

Chez l’homme jeune de 20 ans d’une taille de 1.75 mètres la TL CO est égale à environ 35 ml/ mn/ KPa.

La TL CO est perturbé par un ensemble de maladies susceptibles :

  • D’augmenter l’épaisseur de la MAC tel que les pneumopathies interstitielles diffuses
  • De diminuer la surface de la MAC, exemple : processus infectieux, néoplasique ou encore une résection pulmonaire dans le cadre du traitement d’un cancer broncho-pulmonaire
  • D’induire une restriction du lit vasculaire pulmonaire (↓Vc) : embolie, emphysème
  • Anomalies quantitatives ou qualitatives de l’hémoglobine (↑θ) :

anémie, drépanocytose, thalassémie…

Cours du PR Aissaoui – Faculté de Constantine

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