Transport de l'oxygène et différence artério-veineuse

L'oxygène capté au niveau des poumons doit être transporté dans le sang et délivré aux muscles en activité, où il est extrait du sang circulant. La différence artério-veineuse en oxygène mesure la quantité d'oxygène que les tissus extraient de chaque unité de sang et, conjointement avec le débit cardiaque, elle détermine la consommation d'oxygène de l'organisme entier. Ce sujet retrace le parcours de l'oxygène le long de sa voie de transport et explique comment l'apport et l'extraction augmentent pendant l'exercice.

Definition

La différence artério-veineuse en oxygène est la différence de contenu en oxygène entre le sang artériel et le sang veineux mêlé ; selon le principe de Fick, la consommation d'oxygène est égale au débit cardiaque multiplié par cette différence, ainsi, la consommation d'oxygène pendant l'exercice augmente grâce à l'accroissement du débit sanguin et de l'extraction d'oxygène.

Scope

Ce sujet aborde la cascade de transport de l'oxygène, des poumons aux mitochondries, le principe de Fick reliant la consommation d'oxygène au débit cardiaque et à la différence artério-veineuse en oxygène, l'élargissement de cette différence à mesure que le muscle extrait davantage d'oxygène pendant l'exercice, et les déterminants de la consommation maximale d'oxygène. Il s'agit d'une entrée de référence et éducative, et non d'une évaluation clinique ou d'entraînement.

Core questions

• Comment l'oxygène est-il transporté des poumons aux muscles en activité ?
• Comment le débit cardiaque et la différence artério-veineuse en oxygène déterminent-ils conjointement la consommation d'oxygène ?
• Pourquoi la différence artério-veineuse en oxygène s'élargit-elle pendant l'exercice ?
• Qu'est-ce qui détermine le taux maximal de consommation d'oxygène ?

Key concepts

• Principe de Fick
• Cascade de transport de l'oxygène
• Différence artério-veineuse en oxygène
• Apport d'oxygène (débit cardiaque x contenu artériel en oxygène)
• Extraction d'oxygène
• Consommation maximale d'oxygène (VO2max)
• Courbe de dissociation de l'oxyhémoglobine

Mechanisms

L'oxygène se déplace le long d'une cascade de pressions partielles décroissantes, du gaz alvéolaire au sang capillaire pulmonaire, à travers la circulation systémique, et dans le muscle jusqu'aux mitochondries. La consommation d'oxygène de l'organisme entier est décrite par le principe de Fick comme le produit du débit cardiaque et de la différence artério-veineuse en oxygène (Stringer 1997). Pendant l'exercice, les deux facteurs augmentent : le débit cardiaque s'accroît grâce à une fréquence cardiaque et un volume d'éjection systolique plus élevés, tandis que le muscle en activité extrait davantage d'oxygène de chaque unité de sang, diminuant la teneur en oxygène veineuse et élargissant la différence artério-veineuse. L'extraction est facilitée par un déplacement vers la droite de la courbe de dissociation de l'oxyhémoglobine dans l'environnement chaud, acide et riche en dioxyde de carbone du muscle actif, ce qui permet de libérer l'oxygène plus facilement. La consommation maximale d'oxygène atteinte à l'épuisement reflète la capacité intégrée de cette voie de transport, le débit cardiaque ainsi que la diffusion et l'utilisation de l'oxygène musculaire contribuant tous deux à son plafond (Wagner 1996), et la vitesse à laquelle la consommation d'oxygène augmente au début du travail reflète la dynamique de ce système (Whipp 1972).

Clinical relevance

La consommation d'oxygène, le débit cardiaque et la différence artério-veineuse en oxygène sont des variables centrales dans les tests d'effort cardiopulmonaires et dans la compréhension des raisons pour lesquelles les affections cardiaques, pulmonaires et hématologiques réduisent la capacité d'exercice. Cette entrée présente la physiologie normale à titre de référence et ne constitue pas une base pour un diagnostic ou un traitement individuel.

Evidence & guidelines

Le présent exposé s'appuie sur des études humaines mesurant la consommation d'oxygène, le débit cardiaque et la teneur en oxygène du sang pendant l'exercice, ainsi que sur des analyses intégratives des déterminants du transport maximal d'oxygène, synthétisées dans des revues et des manuels de physiologie (Wagner 1996; Stringer 1997; manuel de West). Les preuves sont mécanistiques et observationnelles.

History

Le cadre du transport de l'oxygène remonte au principe du XIXe siècle d'Adolf Fick, reliant la consommation d'oxygène au débit sanguin et à la différence artério-veineuse en oxygène. La physiologie de l'exercice du XXe siècle a mesuré ces variables à travers différentes intensités de travail et a développé des modèles intégrateurs des limites de la consommation maximale d'oxygène (Wagner 1996; Stringer 1997).

Debates

Qu'est-ce qui limite la consommation maximale d'oxygène ?

La question de savoir si le plafond de la consommation d'oxygène est principalement déterminé par l'apport central d'oxygène (débit cardiaque et contenu artériel en oxygène) ou par la diffusion et l'utilisation périphériques dans le muscle a fait l'objet de débats, les analyses intégratives suggérant des contributions de plusieurs étapes de la cascade de transport.

Key figures

• Peter D. Wagner
• Karlman Wasserman
• Brian J. Whipp
• William W. Stringer
• August Krogh

Seminal works

• wagner-1996
• stringer-1997

Frequently asked questions

Que nous indique la différence artério-veineuse en oxygène ?

Elle indique la quantité d'oxygène que les tissus extraient de chaque unité de sang ; une différence plus importante pendant l'exercice signifie que les muscles prélèvent davantage de l'oxygène que le sang leur apporte.

Comment la consommation d'oxygène augmente-t-elle autant pendant l'exercice ?

Selon le principe de Fick, la consommation d'oxygène est le produit du débit cardiaque et de la différence artério-veineuse en oxygène, et pendant l'exercice, les deux augmentent : le cœur pompe plus de sang et les muscles extraient une plus grande fraction de l'oxygène qu'il transporte.