Chapitre 6 — Adaptations à l’effort · Topic 1 · Leçon 1.3
Le CO2 est le déchet respiratoire principal produit par l’oxydation des substrats. Son trajet est l’inverse de celui de l’O2 : diffusion tissulaire → convection sanguine → diffusion alvéolaire → convection ventilatoire. À l’effort, sa production augmente proportionnellement à la V̇O2, et son élimination est amplifiée par l’hyperventilation.
🎯 Objectifs pédagogiques
- Décrire le trajet du CO2 en 4 étapes inverses de l’O2 ;
- Comparer les valeurs de PaCO2, PvCO2, CaCO2, CvCO2 ;
- Identifier les trois formes de transport du CO2 dans le sang ;
- Comprendre l’adaptation à l’effort.
🧭 Plan de la leçon
- Les 4 étapes inverses du trajet du CO2
- Pressions et contenus veineux vs artériels
- Trois formes de transport du CO2
1. Les 4 étapes inverses du trajet du CO2
| Étape | Mécanisme | Trajet |
|---|---|---|
| ① | Diffusion | Cellule musculaire → sang capillaire |
| ② | Convection | Transport dans le sang veineux → cœur droit → poumons |
| ③ | Diffusion | Capillaire pulmonaire → alvéole |
| ④ | Convection ventilatoire | Alvéole → air ambiant (expiration) |
Simultanément, aux mêmes membranes que la diffusion de l’O2, le CO2 diffuse dans l’autre sens : chaque gaz suit son propre gradient de pression partielle, indépendamment de l’autre (loi des mélanges gazeux). Grâce à la solubilité élevée du CO2 (~24 × celle de l’O2), sa diffusion est facile même sur des gradients faibles.
2. Pressions et contenus veineux vs artériels
| Sang veineux (v) | Sang artériel (a) | |
|---|---|---|
| Pression partielle CO2 | PvCO2 ≈ 45-47 mmHg | PaCO2 ≈ 40 mmHg |
| Contenu CO2 | CvCO2 ≈ 52-54 mL / 100 mL | CaCO2 ≈ 48 mL / 100 mL |
Contrairement à l’O2 :
- Le gradient alvéolo-capillaire pour le CO2 est faible (5-7 mmHg vs 60 mmHg pour l’O2) ;
- La différence artério-veineuse est modérée en pression (~5 mmHg) mais similaire en contenu (~5 mL/100 mL).
Malgré ce faible gradient, la diffusion du CO2 est très efficace grâce à sa haute solubilité, et son élimination pulmonaire ne pose habituellement aucun problème.
À l’effort : la production musculaire de CO2 augmente proportionnellement à la V̇O2. La PvCO2 et la CvCO2 montent (jusqu’à 60-70 mmHg et 60 mL/100 mL respectivement à l’effort maximal), ce qui améliore le gradient alvéolo-capillaire et facilite l’élimination pulmonaire — d’autant plus que la ventilation est amplifiée.
3. Trois formes de transport du CO2
Contrairement à l’O2 (98 % lié à l’Hb, 2 % dissous), le CO2 est transporté sous trois formes :
| Forme | Proportion | Mécanisme |
|---|---|---|
| Bicarbonates HCO3− | ~70 % | CO2 + H2O → H2CO3 → HCO3− + H+ (catalysé par l’anhydrase carbonique des GR) |
| Composés carbaminés | ~20 % | CO2 fixé sur les groupes NH2 de l’hémoglobine (Hb-NH-COOH) |
| CO2 dissous | ~10 % | Dissolution simple dans le plasma (loi de Henry) |
La forme HCO3− est cruciale pour deux raisons :
- C’est le principal transporteur de CO2 (70 %).
- C’est le principal système tampon du sang, qui maintient le pH à 7,40 malgré l’apport permanent de CO2 (voir Ch2). Le CO2 est donc à la fois un déchet et un régulateur du pH — d’où son rôle central dans l’équilibre acide-base.
L’effet Haldane est le pendant respiratoire de l’effet Bohr : la désoxygénation de l’hémoglobine (dans les tissus) augmente l’affinité de l’Hb pour le CO2. À l’inverse, dans les poumons, la fixation d’O2 sur l’Hb libère le CO2. Ce couplage O2/CO2 permet un chargement/déchargement optimal des deux gaz : charger de l’O2 dans les poumons libère le CO2, décharger l’O2 dans les tissus favorise la capture du CO2. Une élégante synergie physiologique.
🧠 À retenir absolument
- Trajet du CO2 = inverse de celui de l’O2 (4 étapes).
- PvCO2 ≈ 45-47 mmHg ; PaCO2 ≈ 40 mmHg. Gradient alvéolo-capillaire modeste (~5 mmHg) mais suffisant grâce à la haute solubilité.
- CvCO2 ≈ 52-54 mL/100 mL, CaCO2 ≈ 48 mL/100 mL.
- 3 formes de transport : bicarbonates (70 %), composés carbaminés (20 %), CO2 dissous (10 %).
- Bicarbonates = tampon principal du sang (équilibre acide-base).
- Effet Haldane : la désoxygénation de l’Hb favorise la fixation de CO2 (couplage O2/CO2).
❓ Questions fréquentes
Pourquoi le CO₂ est-il transporté majoritairement sous forme de bicarbonate ?
Parce que l’anhydrase carbonique, très abondante dans les globules rouges, catalyse rapidement la réaction CO₂ + H₂O → H₂CO₃ → HCO₃⁻ + H⁺. Cette conversion permet de transporter beaucoup plus de CO₂ que sa seule forme dissoute ne le permettrait (loi de Henry). Le HCO₃⁻ ressort du GR par un antiport avec le Cl⁻ (effet Hamburger) et voyage dans le plasma.
Pourquoi le gradient alvéolo-capillaire pour le CO₂ est-il si faible ?
Parce que la haute solubilité du CO₂ (24 fois celle de l’O₂) le rend très diffusible. Un petit gradient (5-7 mmHg) suffit pour que le CO₂ traverse la membrane alvéolo-capillaire aussi vite que l’O₂ malgré son gradient de 60 mmHg. Loi de Fick : D ∝ solubilité. Le CO₂ compense un petit ΔP par une grande D.
Que se passe-t-il en cas d’hypoventilation ?
La PaCO₂ monte au-dessus de 40 mmHg : c’est l’hypercapnie. Le CO₂ accumulé se dissout, forme de l’acide carbonique et fait chuter le pH : c’est l’acidose respiratoire. Réciproquement, l’hyperventilation « lave » le CO₂, la PaCO₂ chute, le pH monte : alcalose respiratoire (ex : crise d’angoisse avec paresthésies).
Comment l’effet Haldane facilite-t-il les échanges ?
Dans les tissus, la désaturation de l’Hb en O₂ augmente sa capacité à capter le CO₂ (chargement facilité). Dans les poumons, l’oxygénation de l’Hb libère les CO₂ fixés (déchargement facilité). C’est le pendant de l’effet Bohr côté CO₂ : les deux couplages optimisent le transport dans les deux sens, sans dépense énergétique. Une belle économie évolutive.
🚀 Pour aller plus loin
Contenu pédagogique original — Réussir SVT. L’équipe Réussir SVT.