Perfusion et oxygénation tissulaires

La perfusion tissulaire est l'apport de sang via le réseau capillaire aux cellules d'un tissu, et l'oxygénation est le transfert d'oxygène résultant de ce sang vers les mitochondries. Une oxygénation adéquate dépend non seulement du volume sanguin circulant, mais aussi de sa distribution entre les capillaires et de la distance de diffusion entre les vaisseaux perfusés et les cellules qu'ils approvisionnent.

Definition

La perfusion et l'oxygénation tissulaires désignent l'apport de sang au lit capillaire d'un tissu et le transfert diffusif d'oxygène de ce sang vers les cellules, déterminés conjointement par le débit sanguin, la teneur en oxygène, la géométrie capillaire et la distance de diffusion.

Scope

Ce sujet aborde le mouvement de l'oxygène du sang capillaire vers les tissus, la relation géométrique entre les capillaires et les cellules qu'ils desservent (le modèle de Krogh), les déterminants de l'apport en oxygène, et des concepts tels que la densité capillaire, le temps de transit et le recrutement. Il considère le contrôle local du tonus artériolaire, qui ajuste le flux, comme un sujet connexe.

Core questions

• Comment l'oxygène passe-t-il du sang capillaire aux mitochondries des cellules tissulaires ?
• Quelle relation géométrique entre les capillaires et les cellules détermine si un tissu est adéquatement oxygéné ?
• Qu'est-ce qui détermine l'apport en oxygène, et comment le débit et la teneur en oxygène y contribuent-ils ?
• Comment la densité capillaire, le temps de transit et le recrutement affectent-ils l'oxygénation ?

Key concepts

• Diffusion de l'oxygène du capillaire aux mitochondries
• Cylindre de Krogh et distance intercapillaire
• Apport en oxygène (débit multiplié par la teneur en oxygène artériel)
• Extraction d'oxygène et tension tissulaire en oxygène
• Densité capillaire et surface
• Temps de transit capillaire et hétérogénéité du flux
• Recrutement capillaire

Key theories

Modèle cylindrique de Krogh de l'oxygénation tissulaire

Krogh a modélisé le tissu comme des cylindres de cellules, chacun alimenté par un unique capillaire central, l'oxygène diffusant radialement vers l'extérieur le long d'un gradient de pression partielle décroissant ; le modèle relie l'espacement capillaire, la consommation d'oxygène et la diffusion à la tension d'oxygène atteinte au niveau des cellules les plus éloignées.

Mechanisms

L'oxygène transporté par l'hémoglobine est libéré dans les capillaires à mesure que la tension d'oxygène sanguine diminue, puis diffuse le long de son gradient de pression partielle à travers la paroi capillaire et l'interstitium jusqu'aux mitochondries. L'analyse de Krogh considère chaque capillaire comme alimentant un cylindre de tissu environnant, de sorte que la tension d'oxygène au niveau des cellules les plus éloignées d'un capillaire dépend de la distance intercapillaire, de la consommation d'oxygène et du coefficient de diffusion. L'apport global d'oxygène à un tissu est le produit du débit sanguin et de la teneur en oxygène artériel ; la fraction extraite augmente à mesure que la demande s'accroît. Au-delà de l'apport global, la distribution du flux est importante : des temps de transit capillaires hétérogènes et le recrutement de capillaires perfusés supplémentaires modifient la surface effective et l'efficacité avec laquelle l'oxygène délivré atteint les cellules.

Clinical relevance

Les principes de la perfusion et de l'oxygénation sont fondamentaux pour comprendre comment les tissus réagissent à une demande accrue ou à une réduction de l'apport sanguin, et pourquoi une simple augmentation du débit total pourrait ne pas garantir une oxygénation adéquate si sa distribution est altérée. Il s'agit de physiologie de référence et non d'une base pour le diagnostic ou le traitement.

Evidence & guidelines

Le contenu repose sur la physiologie classique et moderne plutôt que sur des lignes directrices cliniques ; le modèle de diffusion de Krogh constitue le fondement historique, et les revues de Pittman sur le transport microvasculaire de l'oxygène, associées à la réévaluation centennale du recrutement capillaire par Ostergaard, représentent la synthèse contemporaine.

History

L'étude d'August Krogh de 1919 sur la diffusion des gaz à travers les tissus, et le modèle cylindrique qui y est associé, a fondé l'étude quantitative de l'oxygénation tissulaire et a contribué à ses travaux récompensés par le prix Nobel sur la régulation capillaire. La physiologie du XXe siècle a affiné les mesures de la tension et de l'apport en oxygène, et les revues de Pittman ont consolidé le transport microvasculaire de l'oxygène ; un siècle après Krogh, Ostergaard a recadré le rôle de l'hétérogénéité du temps de transit capillaire et du recrutement dans la détermination de l'oxygénation tissulaire.

Debates

Le recrutement capillaire augmente-t-il l'oxygénation, ou la redistribution du flux est-elle plus importante ?

La question de savoir si les tissus augmentent l'apport en oxygène principalement en recrutant des capillaires auparavant non perfusés ou en modifiant la distribution et l'hétérogénéité du flux à travers les vaisseaux déjà perfusés est débattue depuis Krogh ; des analyses récentes mettent l'accent sur l'hétérogénéité du temps de transit parallèlement au recrutement classique.

Key figures

• August Krogh
• Roland Pittman
• Leif Ostergaard

Seminal works

• krogh-1919
• pittman-2013

Frequently asked questions

Qu'est-ce que le modèle cylindrique de Krogh ?

Un modèle qui représente le tissu comme des cylindres de cellules, chacun alimenté par un capillaire central, l'oxygène diffusant vers l'extérieur le long d'un gradient de pression partielle décroissant ; il relie l'espacement capillaire et la consommation d'oxygène à la tension d'oxygène atteinte par les cellules les plus éloignées.

Qu'est-ce qui détermine l'apport en oxygène à un tissu ?

L'apport en oxygène est le produit du débit sanguin et de la teneur en oxygène du sang artériel ; l'efficacité avec laquelle cet oxygène délivré atteint les cellules dépend également de la densité capillaire, de la distance de diffusion et de la distribution du flux entre les capillaires.