Oxygène : intérêts et inconvénients en clinique - SMUR BMPM

Oxygène : intérêts etinconvénients en cliniquePatrick GerbeauxSU Conception - APHM

Atome

Oxygène• Symbole : O• N° atomique : 8• Famille : chalcogènes• ὀξύς (acide) γεννάω (engendrer)• Masse volumique : 1.429 kg/m 3• Oxydation : 2 états• Etat de base : gazeux

Chalcogènes• de Chalco (minerais) etgena (naissance)• O, S, Se, Te, Po, Uuh• Double valence doncliaisons stables(H 2 O, H 2 S)

Importance de O• 50% de la masse terrestre• 87% de la masse des océans (H 2 0)• 46% de la croute terrestre• 23% de la masse atmosphérique(O 2 ou O 3 , 10 15 t, 21% du volume)• 63% de la masse humaine

Chimie• Electronégatif : liaisons faciles• Composés ioniques(oxydes, hydroxydes)• Composés ionocovalents(CO 2 , SO 3 , etc.)• Molécules organiques(alcool (R-OH), carbonylés (R-CHO, R 2 CO),acides carboxyliques (R-COOH))

Dioxygène (O 2 )• Apparition au précambrien(-4.600 Ma à - 600 Ma)• Issu de cyanobactéries(1% de l’atmosphère)• Explosion au carbonifère (- 300 Ma)(végétaux 30% de l’atmosphère)

Végétaux• InférieursCyanobactéries et ThallophytesRejettent de l’O 2• SupérieursCormophytes (ou plantes)Consomment de l’O 2

2 ème source• Haute atmosphère2 H 2 O = 2 H 2 + O 2• Rayonnement cosmique et solaire• Proportion végétaux – rayonnements ?

« Production » d’O 2• Séparation cryogénique(liquéfaction, distillation fractionnée)• 100 millions de tonnes/an(USA 27, Japon 13, France 4)• Stockage / transport : liquide ou gazeux• ONU : classe 2 (matière dangereuse)

Trioxygène O 3• Ozone• Gaz bleu, odeur piquante• Réagit avec les métaux (MO 3 )(rôle polluant en surface)• Bouclier UV en haute atmosphère(rôle protecteur)

Localisation O 3

Autres molécules• Monoxyde d’azote• Protoxyde d’azote (N 2 O)• Dioxyde d’azote (NO 2 )• Dioxyde de carbone (CO 2 )• Monoxyde de carbone (CO)

Monoxyde de dihydrogène• Agent principal pluies acides• Erosion des sols• Corrosif (métaux ++)• Présent tumeurs cancéreuses• Brûlures (forme solide et gazeuse)• Dangereux pour transports (forme solide)• Trouble les liquides purs= eau

Dioxygène :Rôle• Comburant de la cellule• Combustible : glucose• Lieu : mitochondrie

Mécanisme1 glucose + 6 O 2O 2 OO22O 2O 236 ATP + 6 CO 2 + 2 H 2 OO 2O 2O 2

Cycle de Krebs1937ProductionNADH

Chaine respiratoire mitochondrialeNADH + ADP + O 2 = ATP

Absence d’O 2• Fermentation lactique• 1 glucose = 2 lactates + 2 ATP• Rendement énergétique faible

Comparatif pour 1 glucose• Voie Anaérobie• Voie AérobieO 2• 4 ATP• 2 lactates• 36 ATP• 6 CO 2• 2 H 2 0O 2O 2ATP = énergie de la cellule

La missionO 2OO22 O 2O 2O 2

Trois étapes• Atmosphère à plasma pulmonaire• Plasma pulmonaire à plasma cellulaire• Plasma cellulaire à mitochondrie

Étape 1• « extraction » de l’O 2• Atmosphère – alvéole• Membrane alvéolaire (200 m 2 )• plasma

Cascade de l’oxygènePression partielle O2 (mm Hg)• Atmosphère 160• Trachée 150 (+ H 2 O)• Alvéole 104 (+ CO 2 )• Plasma poumon 98• …• Mitochondrie 1 à 10

Étape 2• Transport proprement dit• Cœur = moteur• deux formes (dissous, combiné à Hb)• SaO 2 - interférences• P50 - taux d’hémoglobine

Cœur = pompe• O2 délivré dépendant de :- Débit cardiaque et Contenu en oxygène• Mesurable :VO 2 = Qc * DAVO 2(50ml O 2 / l)DAVO 2 = CaO 2 -CvO 2Notion de transport critique

TaO 2 crit selon la VO 2.Consommation en oxygène (VO2)Frisson, hyperthermieAnesthésie, hypothermie.TaO2critTransport de l'oxygène .(TaO2)

Contenu = deux formes• O 2 dissous (loi de Henry)Pour un litre de sang1 mm Hg de PO 2 = 0.03 ml d’O 2• O 2 combiné à l’hémoglobine (oxyphorie)1g Hb = 1.34 ml d’O 21 l de sang (Hb 150g/l, PO2 100 mm Hg)=201 + 3 = 204 ml d’O 2

La SaO 2• Hémoglobine : HbO 2 , HHb, HbCO, MetHb• SaO 2 = HbO 2 / (HbO 2 + HHb)• Contenu en O 2 = dissous + combiné

Affinité Hb pour O 2Modifiée par :- T° ( )- PCO 2 ( )- pH ( )Impossible d'afficher l'image. Votre ordinateur manque peut-être de mémoire pour ouvrir l'image ou l'image est endommagée.Redémarrez l'ordinateur, puis ouvrez à nouveau le fichier. Si le x rouge est toujours affiché, vous devrez peut-être supprimer l'imageavant de la réinsérer.

P50• Pression requise d’un gaz (O 2 ) pour avoir50% de saturation de l’enzyme (Hb)• Corrélation négative• P50 Hb / O 2 = 3.500 Pa• P50 myoglobine / O 2 = 130 Pa

Taux d’hémoglobine• 1l sang (100 mm Hg PO 2 )• Hb = 150g/l• Hb = 80g/l• Hb = 40g/lcontenu en O 2 = 204 mlcontenu en O 2 = 110 mlcontenu en O 2 = 57 ml

Étape 3• Phase de « relargage »• Myoglobine, neuroglobine(« helpers »)• Diffusion propre

Diffusion

Majorer l’apport d’O 2PO 2 = 50 mmHgPO 2 = 100 mmHg

Intérêts du dioxygène• Optimiser l’extraction• Optimiser la délivrance (débit, contenu)• Optimiser la diffusion• Marqueurs : SvO 2 , Hb, SaO 2

Classification des hypoxies• Hypoxémiques(baisse de la PO 2 disponible)• Anémiques(baisse de l’Hb fonctionnelle)• Stagnantes(baisse des débits sanguins)• Histotoxiques(baisse utilisation cellulaire)

O 2 toxique• Œil(fibroplasie rétrolentale)• Surfactant(SDRA – fibrose)• Neurologique(convulsions – effet Paul Bert)• BPCO(perte régulation)

Conclusion• O 2 = déchet pour les végétaux• O 2 = vital pour les animaux• Cheminement complexe de l’atmosphèreà la mitochondrie• Un des outils thérapeutique de l’hypoxie• Peu d’inconvénients