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TD respiration et conditions extrêmes
etienne.roux@u-bordeaux2.fr

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pression atmosphérique et PIO2
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La pression atmosphérique diminue avec l’altitude. Le tableau suivant donne quelques valeurs de la pression barométrique pour quelques altitudes :
 
altitude pression barométrique (Torr)
Arcachon (0 m) 760
Balaïtous (3144 m) 506
camp 1 du Huscarán (Pérou) 380
Sagarmata (Everest) (8848 m) 247

La pression saturante de vapeur d’eau à 37°C est de 47 Torr.

Calculez, pour ces 4 altitudes, la pression partielle en oxygène de l’air sec (pression de vapeur d’eau nulle) et la pression partielle en oxygène de l’air inspiré.

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pressions partielles alvéolaires au sommet de l’Everest (Sagarmata)
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Les pressions partielles alvéolaires en CO2 (PACO2) et en O2 (PAO2) peuvent être calculées à partir des formules suivantes :

PACO2 = (V°CO2 /V°A)K            PAO2 = PIO2 – (PACO2/R) + F

V°CO2 : production de CO2    V°A : ventilation alvéolaire

R : quotient respiratoire            F : facteur de correction (F = 0 lorsque R = 1)

La PACO2 normale chez l’homme est de 40 mmHg. ans ces conditions, quelle serait la PAO2 d’un alpiniste au sommet de l’Everest ? (on prendra R = 1)


effet de l’hyperventilation

si la ventilation de l’alpiniste est multipliée par 4, quelles seront alors des valeurs de la PAO2 et de la PACO2 (en admettant que la production de CO2 demeure constante) ?

Quel effet cela aura-t-il :

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concentration en oxygène du sang : effet de l’altitude
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Donnez la valeur de la PO2 artérielle (PaO2) normale chez l’homme au niveau de la mer. [O2] = (1,39 x Hb x (%Sat/100)) + 0,003 PaO2         (%Sat étant % de saturation de l’hémoglobine)


À 4600 m, la PaO2 chez l’homme est de 45 mmHg. Calculez alors la concentration en oxygène dans le sang.

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concentration en oxygène du sang : effet de la polyglobulie et des variations de la courbe de dissociation Hb-O2
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La polyglobulie d’altitude amène couramment une concentration en hémoglobine de 20 g/100ml.

En tenant compte de ce qui a été calculé précédemment, calculez la concentration en O2 lors de polyglobulie.

Comparez aux valeurs de [O2] trouvées lors de l’exercice précédent. Commentez.



Chez le lama et la vigogne – Camélidés d’amérique du sud vivant en altitude – on n’observe pas de polyglobulie, et la concentration en hémoglogine est proche de celle des animaux de plaine. Par contre, l’hémoglobine de ces animaux présente une affinité plus importante pour l’oxygène que les animaux de plaine.
 
En prenant comme valeur de Hb 15g/100 ml et comme valeur de la PaO2 45 mmHg, calculez la concentration sanguine en O2, en tenant compte de la courbe de dissociation de l’oxygène. Comparez avec les valeurs précédentes. Commentez.
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séjour en altitude

Deux personnes natives du niveau de la mer ont l’intention d’effectuer l’ascension du Huascarán (6655 m). Avant de tenter l’ascension, elles décident d’effectuer une période d’acclimatation de 3 semaines.

Est-ce un bon choix ? Pour quelle(s) raison(s) ?

Après 1 semaine passée à 3500 m, elles décident d’installer leur camp à 5000 m d’altitude pour les 2 semaines restantes.

Est-ce un bon choix ? Pour quelle(s) raison(s) ?
 

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la plongée 
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Pendant la plongée, la pression augmente d’une atmosphère tous les dix mètres.

Pourquoi un plongeur en profondeur ne peut pas respirer de l’air à pression atmosphérique ?

Quelle doit être la pression du mélange gazeux inspiré par un plongeur ?

Pourquoi un plongeur doit-il expirer à fond lors de la remontée ? Que risque-t-il s’il remonte sans avoir expiré ?

Un plongeur descend à une profondeur de 50 m. Quelle est la pression partielle en O2 et en N2 dans l’air inspiré ?

Pourquoi respirer de l’air peut-il entraîner chez les plongeurs une toxicité due à l’oxygène ?

Avant une plongée en apnée, certains plongeurs hyperventilent volontairement. Pourquoi ? Quelles peuvent-être les conséquences néfastes d’une telle pratique ?

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solubilité des gaz dans l’eau
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De quoi dépend la quantité de gaz dissous dans l’eau à l’équilibre ? Quelle est la loi qui permet de déterminer cette quantité ?

Quelle est la conséquence d’une élévation de température sur l’oxygène disponible pour un poisson ?

La grenouille du lac Titicaca (3800 m) Telmatobius culeus a une respiration aquatique cutanée. La quantité d’oxygène disponible pour cet Amphibien est-elle inférieure ou supérieure à celle disponible pour une salamandre de la famille des Pléthodontidés, également à respiration cutanée, mais vivant à basse altitude ?

Lorsqu’on plongeur respirant de l’air comprimé descend à 50 m de profondeur, quelle est la quantité d’azote dissous dans le sang, par rapport à la quantité dissoute à la surface ?

Que se passe-t-il lors de la remontée ?

Pourquoi fait-on respirer aux plongeurs de grande profondeur un mélange hélium-oxygène plutôt que de l’air ?
 

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Etienne Roux            UFR SV                UB2
e-mail : etienne.roux@u-bordeaux2.fr
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