Échanges gazeux

Visualisation de l’inspiration d’air riche en dioxygène (O₂) et pauvre en dioxyde de carbone (CO₂), puis de l’expiration d’air enrichi en dioxyde de carbone et appauvri en dioxygène, par les voies respiratoires (cavités buccales et fosses nasales, trachées, bronches, poumons).

C'est au niveau des poumons que le sang s’enrichit en dioxygène (provenant de l’air inspiré), et s’appauvrit en dioxyde de carbone (qui est alors expiré). La circulation sanguine permet le transport du dioxygène aux organes. Les organes prélèvent en permanence dans le sang du dioxygène. Ils y rejettent du dioxyde de carbone, qui est acheminé au niveau des poumons.

Un zoom permet d'illustrer les échanges de dioxygène et de dioxyde de carbone entre l’air et le sang au niveau d’un sac alvéolaire.

Des données chiffrées sur les compositions en dioxygène et en dioxyde de carbone de l’air inspiré, de l’air expiré, du sang entrant dans le poumon et du sang sortant du poumon sont accessibles.

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• Comprendre les échanges de dioxygène et de dioxyde de carbone entre l’air et le sang au niveau du sac alvéolaire d’un poumon.  
• Visualiser les échanges gazeux entre le sang et les tissus grâce aux systèmes respiratoire et circulatoire.

Pour vivre et se mouvoir, l’organisme a besoin de dioxygène. Ce dioxygène est amené aux organes par le sang via un réseau de vaisseaux composé d’artères et de veines. Le moteur central qui permet l’irrigation du corps dans son intégralité est le cœur. Ce muscle creux situé entre les poumons se divise en 4 cavités :

dans la partie supérieure, les oreillettes (droite et gauche) et dans la parties inférieure, les ventricules (droit et gauche).

Mu par un muscle appelé le myocarde, le cœur expulse le sang oxygéné issu des poumons vers les tissus. Il emprunte alors les voies de la circulation générale. Dans un second temps, le sang chargé en gaz carbonique est expulsé vers les poumons pour y être à nouveau enrichi en dioxygène. Le sang utilise alors les voies de la circulation pulmonaire. La circulation générale et la circulation pulmonaire composent la double circulation qui constitue un système clos où le sang circule de manière unidirectionnelle.

Comment s’opèrent les échanges gazeux entre l’air et le sang ?

• L’air inspiré est plus riche en dioxygène (23%) qu’en dioxyde de carbone (0.03%). Il est amené aux poumons par les voies respiratoires (cavité buccale, fosses nasales, trachée, bronches).
• L’air arrive dans chaque poumon par les bronches qui se ramifient en arbres inversées appelées bronchioles. Les bronchioles se terminent elles même par de nombreuses alvéoles pulmonaires dont chacune est entourée d’un réseau de vaisseaux très fins appelés capillaires sanguins.
• Les  sacs alvéolaires se composent de structures plus fines appelées alvéoles. C’est à ce niveau que par différence de concentration le sang désoxygéné (15% O₂, 53% CO₂) en provenance du ventricule droit du cœur se réapprovisionne en dioxygène et se décharge en dioxyde de carbone.
• Le sang réoxygéné (20% O₂, 49 % CO₂) regagne alors l’oreillette gauche du cœur pour y être envoyé dans les tissus par les voies de la circulation générale. L’air contenu dans les poumons se retrouve, après échanges gazeux avec le sang, appauvri en dioxygène (15%) et enrichi en dioxyde de carbone (4,5%).