Fonction
La composition de l’air ambiant est d’environ 78% d’azote, 21% d’oxygène, 1% d’argon, et des pourcentages à l’état de traces de dioxyde de carbone, néon, méthane, hélium, krypton, hydrogène, xénon, ozone, dioxyde d’azote, iode, monoxyde de carbone et ammoniac. Par conséquent, au niveau de la mer, où la pression atmosphérique est connue pour être de 760 mm Hg, on peut estimer que les pressions partielles des différents gaz sont d’environ 593 mm Hg pour l’azote, 160 mm Hg pour l’oxygène et 7,6 mm Hg pour l’argon. Cependant, ces pressions partielles ne reflètent pas exactement les pressions partielles disponibles pour la diffusion dans les alvéoles pulmonaires. Lorsque l’air est inhalé par les voies aériennes supérieures, il est réchauffé et humidifié par les voies pulmonaires. Le résultat de ce processus introduit la présence de niveaux significatifs de vapeur d’eau qui ajuste ensuite les pressions partielles des autres gaz, y compris l’oxygène. Il n’est pas possible de prélever des gaz directement dans les alvéoles. L’équation du gaz alvéolaire est d’une grande utilité pour calculer et estimer précisément la pression partielle de l’oxygène à l’intérieur des alvéoles. L’équation du gaz alvéolaire est utilisée pour calculer la pression partielle d’oxygène alvéolaire :
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PAO2 = (Patm – PH2O) FiO2 – PaCO2 / RQ
Où PAO2 est la pression partielle d’oxygène dans les alvéoles, Patm est la pression atmosphérique au niveau de la mer égale à 760 mm Hg. PH2O est la pression partielle de l’eau égale à environ 45 mm Hg. FiO2 est la fraction d’oxygène inspirée. PaCO2 est la pression partielle du dioxyde de carbone dans les alvéoles, qui dans des conditions physiologiques normales est d’environ 40 à 45 mm Hg, et le QR (quotient respiratoire). La FiO2 est directement liée à la composition en pourcentage de l’oxygène dans l’air inspiré. Sans support au niveau de la mer, cette composition est de 21 % ou 0,21. Cependant, chaque litre d’oxygène supplémentaire dans l’air inspiré augmente cette valeur d’environ 4 % ou 0,04. Par conséquent, 2 litres d’oxygène d’appoint augmentent la FiO2 au niveau de la mer de 8 % ou 0,08, pour atteindre 29 % ou 0,29. La valeur du QR peut varier en fonction du type de régime alimentaire et de l’état métabolique de la personne. Une valeur standard de 0,82 pour le régime alimentaire humain typique. Au niveau de la mer, sans oxygénation inspirée supplémentaire, la pression partielle alvéolaire en oxygène (PAO2) est :
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PAO2 = (760 – 47) 0,21 – 40 / 0,8 = 99.7 mm Hg
Cette pression partielle alvéolaire d’oxygène constitue alors la force motrice de la diffusion de l’oxygène à travers les membranes alvéolaires, à travers les parois capillaires pulmonaires et dans le flux sanguin artériolaire et les érythrocytes pour le transport dans tout le corps vers les tissus périphériques. Le gradient de diffusion de l’espace alvéolaire vers le capillaire est quantifié via le gradient A-a calculé comme suit :
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Gradient d’oxygène A-a = PAO2 – PaO2
La PaO2 est mesurée à l’aide d’un gaz du sang artériel, et la PAO2 est calculée comme ci-dessus. Un gradient plus important indique qu’une pathologie entrave le transfert d’oxygène dans le capillaire, ce qui a un impact sur la pression partielle d’oxygène disponible dans tout le corps. Les pressions partielles d’oxygène nécessaires dans les tissus varient en fonction de la demande métabolique des tissus. On a constaté que le cerveau a besoin d’une pression partielle d’oxygène d’au moins 35 mm Hg. Les fonctions mentales sont affectées car le métabolisme aérobie du glucose pour la production d’énergie ne peut pas se produire efficacement. La peau présente généralement un spectre de pression partielle basé sur la profondeur de la couche cutanée à partir de la surface. La région superficielle de la peau à une profondeur de 5 à 10 micromètres présente une pression partielle d’oxygène d’environ 5,0 à 11 mm Hg. Les papilles dermiques à une profondeur de 45 à 65 micromètres ont généralement une pression partielle d’oxygène de 18 à 30 mm Hg, et au niveau du plexus sous-papillaire à une profondeur de 100 à 120 micromètres, la pression partielle d’oxygène est d’environ 27 à 43 mm Hg. Les intestins ont également une pression partielle d’oxygène variable, la partie séreuse de l’intestin grêle étant de 53,0 à 71,0 mm Hg. Les pressions partielles d’oxygène du foie ont été étudiées avec des résultats quelque peu variables, de sorte que deux groupes distincts ont obtenu des valeurs médianes de 42,04 mm Hg et 34,53 mm Hg. Les reins constituent un autre système organique qui a un besoin élevé en oxygène en raison de l’énergie importante et de la demande métabolique subséquente impliquée dans les processus de transport actif des systèmes de réabsorption du néphron. Ainsi, la pression partielle d’oxygène de la médullaire est de 10 à 20 mm Hg et celle du cortex de 52 à 92 mm Hg. La demande musculaire en oxygène est très variable selon l’intensité et la durée de l’activité du muscle. Au départ, les pressions partielles d’oxygène musculaire sont de 27 mm Hg à 31 mm Hg. Tout au long du processus de consommation d’oxygène par les différents tissus, la teneur en oxygène du sang diminue de telle sorte que les 100 mm Hg dans le sang artériel descendent à 40 mm Hg dans le sang veineux.