13.3 : Respiration et échanges gazeux

L’interaction complexe entre les systèmes cardiovasculaire et respiratoire est cruciale pour transporter efficacement les gaz respiratoires dans tout le corps. Explorons les fonctions multiformes du système cardiovasculaire, en mettant l'accent sur son rôle central dans les échanges gazeux.

La respiration implique l'échange de gaz, notamment d'oxygène (O_2) et de dioxyde de carbone (CO_2), entre les alvéoles et les cellules du corps, processus facilité par la circulation sanguine. En conséquence, le système cardiovasculaire, qui implique le cœur et les vaisseaux sanguins, est essentiel à l’efficacité des échanges gazeux. Commençons par examiner l'anatomie du cœur.

Le cœur, pompe musculaire en forme de cône, est l'organe central du système cardiovasculaire. Il comporte quatre chambres creuses : deux oreillettes en haut et deux ventricules en bas. Les oreillettes (singulier : atrium) sont les entrées qui reçoivent le sang des veines, qui sont les veines caves supérieure et inférieure et les veines pulmonaires gauche et droite. Les ventricules sont les sorties qui pompent avec force le sang oxygéné à travers les artères, y compris les artères pulmonaires et l'aorte. Ces artères fournissent du sang riche en oxygène au corps et transportent le sang désoxygéné vers les poumons pour l'oxygénation.

La structure unique du cœur, avec des valves unidirectionnelles aux entrées (tricuspide et mitrale) et aux sorties (pulmonaire et aortique) de chaque ventricule, assure la circulation du sang dans la bonne direction, empêchant ainsi le reflux et maintenant l'efficacité du système.

Le vaste réseau de vaisseaux sanguins forme un circuit fermé, facilitant le transport du sang entre le cœur et les cellules du corps. Les artères et les artérioles transportent le sang du cœur vers les capillaires, tandis que les veinules et les veines renvoient le sang vers les oreillettes.

Les capillaires, les plus petits vaisseaux sanguins, jouent un rôle essentiel dans l’échange de substances entre le sang et les cellules du corps. Dans les poumons, le sang désoxygéné – pauvre en oxygène et riche en dioxyde de carbone – circule du côté droit du cœur vers les poumons. Ici, dans les alvéoles, l'O_2 de l'air inhalé se diffuse dans le sang, tandis que le CO_2, un déchet, se diffuse hors du sang dans les alvéoles pour être expiré. Les alvéoles sont tapissées d’une délicate couche de fluide tensioactif, sans laquelle les alvéoles s’effondreraient. Le tensioactif, produit par les cellules alvéolaires, réduit la tension superficielle du fluide, empêchant les alvéoles de s'effondrer et facilitant les échanges gazeux. Après avoir acquis de l'oxygène et libéré du dioxyde de carbone, le sang riche en oxygène retourne vers le côté gauche du cœur. Ce sang oxygéné, désormais pauvre en dioxyde de carbone, circule dans tout le corps, apportant de l'oxygène aux différents tissus.

Comprendre le transport de l’oxygène nécessite également de reconnaître les rôles du plasma et des globules rouges (érythrocytes). Bien qu'une petite quantité d'oxygène se dissolve dans le plasma, la majeure partie est liée à l'hémoglobine des globules rouges, sous forme d'oxyhémoglobine, en raison de la forte affinité de l'hémoglobine pour l'oxygène. L'hémoglobine transporte également du dioxyde de carbone, principalement sous forme de carboxyhémoglobine.

Lors de la respiration interne, l'oxygène [O_2] et le dioxyde de carbone [CO_2] sont échangés entre les cellules des tissus et le sang. Toute anomalie dans la composition sanguine peut avoir un impact significatif sur ce processus. Par exemple, une hémorragie, caractérisée par un saignement excessif, diminue le débit cardiaque et réduit le sang disponible pour l'apport d'oxygène. Cela peut entraîner une hypoxie tissulaire, une condition dans laquelle les tissus du corps ne reçoivent pas suffisamment d’oxygène. L'anémie, une autre affection, est caractérisée par une réduction des érythrocytes, ce qui entraîne une hémoglobine insuffisante pour le transport de l'oxygène et une oxygénation inadéquate des tissus. D’un autre côté, l’exercice régulier améliore l’efficacité des muscles cardiaques et augmente la quantité d’oxygène délivrée aux tissus. D’autres conditions, telles que les maladies respiratoires ou la haute altitude, peuvent également affecter les échanges gazeux, mettant en évidence l’équilibre délicat nécessaire au maintien de l’homéostasie.