QCM : Homéostasie et cascade de l’O2 — 21 questions

Explication

L’homéostasie correspond au maintien relativement stable de la composition du milieu intérieur, ce qui permet le fonctionnement cellulaire. Les cellules consomment du dioxygène et des nutriments, puis produisent notamment du dioxyde de carbone, de l’ATP, de la chaleur et des déchets. L’adaptation désigne plutôt la réponse de l’organisme à une variation environnementale.

Explication

Les cellules consomment du dioxygène et des nutriments, et leurs activités produisent notamment de l’ATP par phosphorylation oxydative et de la chaleur. Elles produisent aussi du dioxyde de carbone et des déchets ; les acides aminés ne sont pas cités ici comme produits cellulaires.

Explication

Les échanges entre les liquides intravasculaire, interstitiel et intracellulaire peuvent se faire par diffusion simple ou facilitée. Ces échanges suivent le gradient de concentration ; la distance moyenne entre une cellule et un capillaire reste inférieure à 50 micromètres.

Explication

La circulation générale distribue le dioxygène et les nutriments aux organes et évacue le dioxyde de carbone et les déchets. La circulation pulmonaire élimine le dioxyde de carbone du sang et le recharge en dioxygène ; l’élimination de l’urée relève principalement des reins.

Explication

La digestion transforme les glucides, les lipides et les protéines en produits assimilables, puis le foie les transforme en glucose, acides gras libres et corps cétoniques. L’appareil respiratoire régule les apports en dioxygène et l’élimination du dioxyde de carbone ; il ne fournit pas les nutriments issus de la digestion.

Explication

Le système nerveux autonome agit involontairement sur les viscères et contribue à l’homéostasie. Les activités volontaires relèvent du système somatique, tandis que la correction d’une perturbation suit un rétrocontrôle négatif avec des voies afférentes puis efférentes.

Explication

Le parasympathique est trophotrope, restaurateur d’énergie et dominant au repos. Le sympathique est ergotrope, consommateur d’énergie et prédominant lors du stress; il augmente notamment les débits cardiaque et respiratoire et l’utilisation des substrats énergétiques.

Explication

Le parasympathique favorise les sécrétions, ralentit le cœur, stimule la digestion et facilite l’élimination urinaire. L’acuité visuelle et l’augmentation des débits cardiaque et respiratoire relèvent plutôt des effets sympathiques.

Explication

La pression partielle correspond à la pression qu’exercerait un gaz considéré seul dans le mélange. La pression totale est, elle, la somme des pressions partielles; selon Dalton, $Pp = Pt \times Fi$.

Explication

Au niveau de la mer, $PpO2 = 760 \times 0{,}2093$, soit environ $159\ \text{mmHg}$. À l’Everest, la fraction d’oxygène reste de 20,93 %, mais la pression totale diminue à 240 mmHg, ce qui donne une $PpO2$ proche de 50 mmHg.

Explication

La concentration d’un gaz dissous dépend de sa pression partielle et de son coefficient de solubilité selon $C = \alpha \times Pp$. La fraction inspirée d’O2 reste de 20,93 % à l’Everest, tandis que la pression totale et la $PpO2$ diminuent.

Explication

La cascade fait progresser l’O2 de l’air jusqu’aux mitochondries en traversant successivement les voies aériennes, les alvéoles, les capillaires pulmonaires, les capillaires systémiques et les cellules. La convection concerne le transport avec l’air ou le sang, alors que la diffusion traverse les interfaces.

Explication

Le gradient de pression partielle constitue la force motrice de la cascade, car la consommation mitochondriale d’O2 entretient ce gradient. La conductance détermine la facilité de franchissement d’une interface, mais ne constitue pas la force motrice.

Explication

La $PpO2$ diminue progressivement le long de la cascade: environ 160 mmHg dans l’air, 140 dans les voies aériennes, 100 dans les alvéoles, 95 dans les capillaires pulmonaires, 45 dans les capillaires systémiques et moins de 5 dans les mitochondries. La convection accompagne l’air ou le sang, tandis que la diffusion traverse les interfaces selon le gradient.

Explication

Plus de 95 % de l’O2 sanguin est lié à l’hémoglobine, tandis que moins de 5 % est dissous. La saturation correspond à la fraction d’hémoglobine liée à l’O2, et non à la pression partielle d’O2 dissous.

Explication

Chaque molécule d’hémoglobine possède quatre groupements hème et peut donc fixer jusqu’à quatre molécules d’O2. Le CO2 est majoritairement transporté dans le plasma, à hauteur de 65 %, contre 35 % dans les hématies.

Explication

La saturation est le rapport entre l’hémoglobine combinée à l’O2 et l’hémoglobine totale. La pression partielle d’O2, ou PpO2, renseigne quant à elle sur l’O2 dissous et ne constitue pas le numérateur de cette formule.

Explication

Lorsque la PpO2 est élevée, l’affinité de l’hémoglobine augmente et le stockage de l’O2 est favorisé. Quand la PpO2 diminue, l’affinité baisse, ce qui facilite la libération d’O2 vers les cellules; l’O2 dissous est la forme capable de diffuser à travers les membranes.

Explication

Le cyanure inhibe l’activité mitochondriale et supprime la consommation d’O2. Les fractions inspirée et expirée s’égalent alors à 21 %, et le VO2 devient nul; l’effort produit au contraire une augmentation du VO2.

Explication

L’hypoxie stimule la production rénale d’érythropoïétine, qui agit sur la moelle osseuse rouge et augmente la production de globules rouges. Le dopage à l’EPO correspond à une augmentation artificielle de la masse globulaire, distincte de cette réponse physiologique.

Explication

Le dopage à l’EPO augmente artificiellement le nombre de globules rouges et la quantité d’hémoglobine. Cette augmentation améliore la capacitance cardiovasculaire, l’apport d’O2 aux tissus et les performances à l’effort; une activité physique augmente également le VO2 musculaire dans la cascade de l’O2.