Facteurs modulant l'affinité de l'hémoglobine pour le dioxygène

Le plus important en quelques mots

Dans ce résumé, tu en sauras plus sur l'affinité de l'hémoglobine pour le dioxygène et tu comprendras comment certains facteurs influencent cette affinité.

Variations de l'affinité de l'hémoglobine pour le O₂

La molécule d'hémoglobine a une affinité pour le dioxygène (O₂) qui peut être :

forte (l'hémoglobine "attire" le dioxygène) = l'O₂ se fixe à l'hémoglobine ;
faible (l'hémoglobine "repousse" le dioxygène) = l'O₂ précédemment fixé se détache et est libéré par l'hémoglobine.

Grâce à ses quatre atomes de fer, l'hémoglobine peut fixer jusqu’à quatre molécules d'O₂. Elle ne fixe pas systématiquement quatre molécules d'O₂. Le nombre de molécules fixées dépend du nombre de molécules d'O₂ présentes dans le milieu : c'est la pression partielle en dioxygène ou PO₂. En d'autres mots, l'affinité de l'hémoglobine pour le dioxygène varie en fonction de la PO₂: plus cette pression partielle est élevée, plus le pourcentage de saturation de l'oxyhémoglobine (hémoglobine ayant fixé des molécules de dioxygène) est grand.

Courbe de Barcroft

La courbe de référence qui illustre l'évolution de la saturation de l'hémoglobine en fonction de la PO₂ pour un individu au repos (PCO₂ : 53 kPa, pH = 7,4 et température du corps = 37° C) est la courbe de Barcroft. Cette courbe à la forme d'un "S" (courbe sigmoïde) car le pourcentage de saturation de l'oxyhémoglobine varie avec la PO₂de manière non constante.

Biologie et physiopathologie humaines; Physiologie de l'appareil respiratoire; 1re ST2S; Facteurs modulant l'affinité de l'hémoglobine pour le dioxygène

1. Oxyhémoglobine saturée à 98 %

2. Coefficient d'utilisation de l'hémoglobine = 33 %

3. Oxyhémoglobine saturée à 65 %

4. Pression partielle en dioxygène (PO₂) tissulaire = 4 kPa --> affinité faible = libération du dioxygène (O₂)

5. Pression partielle en dioxygène (PO₂) alvéolaire = 14 kPa --> affinité forte = formation d'oxyhémoglobine

6. Hb(O₂)₂

7. Hb(O₂)₃

8. Hb(O₂)₄ = oxyhémoglobine saturée avec quatre molécules de dioxygène (O₂)

Dans les alvéoles pulmonaires, la PO₂ est de 14 kPa (kilo Pascal). L'affinité est forte et l'hémoglobine est saturée à 98 % . En effet, dans les poumons, l'objectif est de fixer le plus d'O₂ pour le distribuer plus tard aux cellules de l'organisme. Ici la pente de la courbe est faible, ce qui indique que l'hémoglobine conserve son affinité pour O₂, même si la PO₂ diminue. Ainsi, le transport de dioxygène est garanti.

Dans les tissus, la PO₂ est de 4 kPa. L'affinité est faible et l'hémoglobine est saturée à 65 %. En effet, l'objectif est de libérer l'O₂ pour l'activité cellulaire. Ici la pente de la courbe est forte, ce qui indique que la libération d'O₂ est facilitée quand la PO₂ diminue. Ainsi, l'alimentation en dioxygène des tissus est assurée.

Note : L'hémoglobine ne libère pas la totalité de l'O₂ qu'elle a fixée afin de pouvoir être capable d'en libérer davantage si l'activité des cellules le nécessite !

Influence de l'activité musculaire

Lors d'un effort physique, les cellules musculaires augmentent leur activité et produisent plus de déchets. Il y a alors une augmentation de la production d'acide lactique et de CO₂. La production d'acide lactique induit une diminution du pH dans le sang, soit une acidose. L'augmentation du CO₂ induit, elle, une augmentation de la PCO₂ dans les tissus (hypercapnie). Aussi, une partie de l'énergie produite se libère sous forme de chaleur, ce qui fait que la température corporelle augmente (hyperthermie). L'exercice musculaire ne provoque aucun changement au niveau des alvéoles pulmonaire : la prise en charge du O₂ est toujours maximale. En revanche, il a l'effet suivant au niveau des tissus :

l'hypercapnie, l'acidose et l'hyperthermie déplacent la courbe de Barcroft vers la droite. Cela signifie que pour une même PO₂, les effets de l'activité musculaire diminuent l'affinité de l'hémoglobine pour le O₂. Celle-ci libère donc plus d'O₂ pour oxygéner les tissus lors d'activités musculaires : c'est l'effet Bohr.

Influence du monoxyde de carbone

Le monoxyde de carbone (CO) est un gaz présent dans les moteurs de voitures, les incendies, les cheminées ou encore le tabac. Comme l'hémoglobine a une affinité 240 fois plus élevée pour ce gaz que pour l'O₂, le monoxyde de carbone se fixe à la place du dioxygène, ce qui engendre la formation de carboxyhémoglobine et non plus d'oxyhémoglobine. Ainsi, l'hémoglobine ne fixe plus d'O₂ pour l'amener aux cellules du corps. Il y a par conséquent une diminution de la teneur en O₂ dans le sang : c'est l'hypoxémie. Une diminution de l'apport en O₂ aux tissus est appelée hypoxie.

Exemple

C'est l'été et madame X et son amie font une grillade avec un petit gril à charbon. Une fois la grillade terminée, elles rentrent le gril à l'intérieur de la maison, pensant que celui-ci est éteint. Or, le monoxyde de carbone étant un gaz inodore, incolore et non irritant, elles ne voient pas que de la fumée invisible s'y dégage encore. Cet acte paraissant anodin a pourtant mené à une issue mortelle pour madame X et son amie. Le gaz s'est fixé à l'hémoglobine à la place de l'O₂durant leur sommeil et a fini par bloquer le transport du dioxygène dans le sang. Cela a engendré des troubles cardiaques et une perte de connaissance allant jusqu'à l'arrêt du cœur.