Échanges gazeux alvéolaires

L'échange gazeux alvéolaire est le transfert d'oxygène et de dioxyde de carbone entre le gaz contenu dans les alvéoles et le sang des capillaires pulmonaires environnants. L'alvéole est l'unité fonctionnelle où l'air inspiré rencontre le sang veineux, et les pressions partielles des gaz en son sein établissent les gradients qui régissent cet échange.

Definition

L'échange gazeux alvéolaire est le transfert diffusif d'oxygène du gaz alvéolaire vers le sang capillaire pulmonaire et de dioxyde de carbone du sang vers le gaz alvéolaire, régi par les pressions partielles alvéolaires de ces gaz.

Scope

Ce sujet aborde la manière dont la composition du gaz alvéolaire est établie, l'équation des gaz alvéolaires comme lien entre l'oxygène inspiré, l'élimination du dioxyde de carbone et la tension d'oxygène alvéolaire, ainsi que les concepts de ventilation alvéolaire, d'espace mort et de shunt qui déterminent le degré d'équilibre entre le sang capillaire et le gaz alvéolaire. Il s'agit d'un matériel de référence physiologique, et non d'une directive clinique.

Core questions

• Qu'est-ce qui détermine la pression partielle d'oxygène dans le gaz alvéolaire ?
• Comment la ventilation alvéolaire établit-elle la tension artérielle de dioxyde de carbone ?
• Pourquoi une partie de l'air inspiré est-elle « perdue » sous forme d'espace mort, et comment cela affecte-t-il les échanges ?
• Comment le shunt et l'adjonction veineuse réduisent-ils la teneur en oxygène du sang quittant le poumon ?

Key concepts

• Pressions partielles alvéolaires (PaO2, PaCO2 du gaz alvéolaire)
• Équation des gaz alvéolaires
• Ventilation alvéolaire
• Espace mort anatomique et physiologique
• Shunt et adjonction veineuse
• Quotient respiratoire

Key theories

Équation des gaz alvéolaires

La pression partielle alvéolaire d'oxygène est dérivée de la tension d'oxygène inspirée moins l'élimination du dioxyde de carbone, mise à l'échelle par le quotient respiratoire ; cette relation, formalisée dans l'analyse de l'air alvéolaire idéal, permet d'estimer l'oxygène alvéolaire à partir de quantités mesurables.

Mechanisms

À chaque inspiration, l'air inspiré est réchauffé, humidifié et dilué par le gaz alvéolaire résiduel. Par conséquent, la tension d'oxygène alvéolaire est inférieure à celle de l'air inspiré, et la tension de dioxyde de carbone alvéolaire reflète l'équilibre entre la production métabolique de dioxyde de carbone et la ventilation alvéolaire. L'oxygène et le dioxyde de carbone diffusent ensuite à travers la fine barrière alvéolo-capillaire, suivant leurs gradients de pression partielle, jusqu'à ce que le sang capillaire approche l'équilibre avec le gaz alvéolaire. Les régions ventilées mais non perfusées contribuent à l'espace mort ; les régions perfusées mais non ventilées contribuent au shunt. L'équation des gaz alvéolaires exprime la dépendance de la tension d'oxygène alvéolaire vis-à-vis de l'oxygène inspiré, de l'élimination du dioxyde de carbone et du quotient respiratoire.

Clinical relevance

Le cadre des gaz alvéolaires sous-tend l'interprétation des gaz du sang artériel et de la différence alvéolo-artérielle d'oxygène utilisée pour caractériser les altérations des échanges gazeux. Cette entrée décrit cette physiologie à titre de référence et ne fournit pas de seuils diagnostiques ni de recommandations de traitement.

Evidence & guidelines

Les concepts présentés ici relèvent de la physiologie respiratoire standard, étayés par l'analyse fondamentale de l'air alvéolaire idéal et par des revues intégratives des échanges gazeux pulmonaires. Le matériel est une physiologie descriptive plutôt qu'une pratique régie par des directives.

History

Le traitement quantitatif des gaz alvéolaires remonte aux travaux de Riley et Cournand au milieu du siècle, qui ont défini un compartiment alvéolaire « idéal » par rapport auquel les poumons réels pouvaient être comparés, permettant d'estimer l'espace mort et le shunt à partir de mesures sanguines et gazeuses. Des revues ultérieures ont intégré ces idées avec les distributions continues V/Q et l'imagerie régionale.

Key figures

• Richard Riley
• André Cournand
• John B. West

Seminal works

• riley-cournand-1949
• petersson-glenny-2014

Frequently asked questions

Pourquoi l'oxygène alvéolaire est-il inférieur à l'oxygène de l'air que nous respirons ?

L'air inspiré est humidifié, ajoutant de la vapeur d'eau qui le dilue, et l'oxygène est continuellement capté par le sang tandis que du dioxyde de carbone est ajouté, de sorte que la tension d'oxygène alvéolaire s'établit en dessous de la valeur inspirée.

Qu'est-ce que l'espace mort ?

L'espace mort est la partie de chaque inspiration qui ne participe pas aux échanges gazeux, soit parce qu'elle reste dans les voies aériennes conductrices (anatomique), soit parce qu'elle atteint des alvéoles ventilées mais mal perfusées (physiologique).