Le transport des gaz dans le sang

Cadre programme : référentiel infirmier 2026 (arrêté du 20 février 2026), UE B.1 « Sciences biomédicales », socle « Fonctionnement du corps humain » (système cardio-pulmonaire). Correspond à l'ex-UE 2.2 « Cycles de la vie et grandes fonctions » (référentiel 2009, S1).

Pourquoi c'est central pour l'IDE : connaître le transport des gaz permet de comprendre le rôle de l'hémoglobine, d'interpréter la SpO2 mesurée par l'oxymètre de pouls, et de reconnaître les situations où la SpO2 peut être trompeuse (intoxication au CO, anémie).

1. Vue d'ensemble

Une fois les échanges gazeux réalisés au niveau des alvéoles (voir la fiche « Les échanges gazeux alvéolo-capillaires »), le sang artérialisé transporte l'O2 des poumons vers les cellules, et le CO2 des cellules vers les poumons. Les gaz ne sont pas dissous en grande quantité dans le plasma seul : ils utilisent des mécanismes de transport spécialisés.

2. Le transport de l'O2

2.1 Deux formes de transport

La quasi-totalité de l'O2 transporté est donc lié à l'hémoglobine.

2.2 L'hémoglobine

L'hémoglobine (Hb) est une protéine contenue dans les globules rouges. Une molécule d'hémoglobine est composée de 4 sous-unités, chacune portant un groupement hème contenant un atome de fer (Fe2+), capable de fixer une molécule d'O2. Une molécule d'hémoglobine peut donc transporter jusqu'à 4 molécules d'O2.

La liaison O2-hémoglobine est réversible : l'O2 se fixe dans les poumons (PO2 élevée) et se libère dans les tissus (PO2 basse).

• Oxyhémoglobine (HbO2) : hémoglobine saturée en O2, donne au sang artériel sa couleur rouge vif.
• Désoxyhémoglobine : hémoglobine libérée de l'O2, donne au sang veineux sa couleur rouge sombre.

Lien clinique : l'anémie (hémoglobine insuffisante) réduit la capacité totale de transport d'O2 du sang, même si la SpO2 est normale. L'IDE surveille le résultat de l'hémogramme et les signes d'anémie : pâleur, tachycardie, dyspnée d'effort, asthénie.

2.3 La saturation en O2 et son interprétation

La saturation en O2 est le pourcentage de molécules d'hémoglobine liées à l'O2 :

SaO2 = (HbO2 / Hb totale) x 100

Valeur normale chez l'adulte sain : 97 à 100 %.

À retenir : une PaO2 de 60 mmHg correspond à une saturation d'environ 90 %. En dessous de 60 mmHg de PaO2, la saturation chute rapidement. Ce seuil est un repère clinique clé.

Mnémo : PaO2 60 mmHg = SpO2 90 %. En dessous de 60 mmHg, la courbe « plonge » : l'Hb libère rapidement l'O2, ce qui est utile aux tissus mais signale une hypoxémie cliniquement significative.

3. L'oxymétrie de pouls : surveillance IDE de la SpO2

3.1 Principe

L'oxymètre de pouls mesure la SpO2 de manière non invasive par absorption de deux longueurs d'onde lumineuses (rouge et infrarouge). L'appareil distingue l'oxyhémoglobine de la désoxyhémoglobine et calcule le pourcentage de saturation.

3.2 Valeurs et interprétation

Attention : la cible de SpO2 peut différer selon la pathologie. Chez l'insuffisant respiratoire chronique, une cible plus basse peut être définie par le médecin (voir la fiche « La régulation de la ventilation »).

3.3 Limites importantes de la SpO2

Lien clinique : l'intoxication au CO est le cas le plus piégeux. La carboxyhémoglobine (HbCO) absorbe la lumière comme l'oxyhémoglobine : la SpO2 affiche des valeurs faussement normales alors que le patient est en hypoxie cellulaire sévère. Ne pas se fier à la SpO2 en cas de suspicion d'intoxication au CO. Alerter le SAMU et administrer de l'O2 à haute concentration sur prescription.

Pour une SpO2 fiable :

• Utiliser un doigt bien perfusé (index ou majeur).
• Retirer le vernis si présent ou utiliser le lobe d'oreille.
• Vérifier la qualité du signal.
• Attendre quelques secondes avant de noter la valeur.

4. Le transport du CO2

4.1 Trois formes de transport

4.2 La formation des bicarbonates

La majorité du CO2 est transformée en bicarbonates (HCO3-) dans les globules rouges, selon la réaction :

CO2 + H2O ⇌ H+ + HCO3-

Cette réaction est catalysée par l'anhydrase carbonique. Les bicarbonates diffusent ensuite dans le plasma, constituant le principal système tampon du sang (voir la fiche « L'équilibre acido-basique »).

Dans les alvéoles, la réaction s'inverse : les bicarbonates reforment du CO2 qui est éliminé lors de l'expiration.

Mnémo : CO2 + H2O → H+ + HCO3- dans les GR (globules rouges), via l'anhydrase carbonique. Les HCO3- partent dans le plasma. Retenir : CO2 = principal régulateur du pH via les bicarbonates.

5. Intoxication au CO : notion clinique

Le monoxyde de carbone (CO) est un gaz inodore et incolore issu de la combustion incomplète. Son affinité pour l'hémoglobine est environ 200 à 250 fois supérieure à celle de l'O2. Il forme la carboxyhémoglobine (HbCO), incapable de transporter l'O2.

Signes cliniques :

• Légers : céphalées, nausées, malaise, fatigue.
• Modérés : vertiges, troubles de la vision, faiblesse musculaire.
• Sévères : perte de conscience, convulsions, coma, arrêt cardio-respiratoire.

Conduite à tenir (rôle IDE) :

• Évacuer la victime de la zone contaminée.
• Alerter le SAMU (15).
• Administrer de l'O2 à haute concentration sur prescription (l'O2 déplace le CO de l'hémoglobine).
• Ne pas se fier à la SpO2 standard.
• Surveiller la conscience et la fréquence respiratoire.

Vocabulaire essentiel

• Hémoglobine (Hb) : protéine des globules rouges composée de 4 sous-unités, chacune portant un hème (Fe2+).
• Oxyhémoglobine (HbO2) : hémoglobine saturée en O2 (sang artériel, rouge vif).
• Désoxyhémoglobine : hémoglobine libérée de l'O2 (sang veineux, rouge sombre).
• Saturation en O2 (SaO2/SpO2) : pourcentage d'hémoglobine liée à l'O2 ; normale 97-100 %.
• Oxymètre de pouls : capteur non invasif mesurant la SpO2 par absorption lumineuse.
• Bicarbonates (HCO3-) : principale forme de transport du CO2 (~70 %), formés dans les globules rouges par l'anhydrase carbonique.
• Anhydrase carbonique : enzyme catalysant la transformation CO2/bicarbonates dans les globules rouges.
• Carbaminohémoglobine : CO2 lié aux chaînes protéiques de l'hémoglobine (~23 % du transport du CO2).
• Carboxyhémoglobine (HbCO) : hémoglobine liée au CO (monoxyde de carbone), ne peut pas transporter l'O2.
• Monoxyde de carbone (CO) : gaz inodore, affinité 200-250 fois supérieure à l'O2 pour l'Hb.

Points clés à retenir

1. L'O2 est transporté à 97-98 % lié à l'hémoglobine (oxyhémoglobine) et seulement 2-3 % dissous dans le plasma.
2. Chaque molécule d'hémoglobine porte 4 sites de fixation pour l'O2 (4 groupements hème avec Fe2+).
3. Le CO2 est transporté principalement sous forme de bicarbonates (~70 %), puis lié à l'hémoglobine (carbaminohémoglobine, ~23 %) et dissous (~7 %).
4. L'oxymètre de pouls est essentiel mais a des limites : il est faussement normal en cas d'intoxication au CO et peu fiable en cas de mauvaise perfusion périphérique.
5. L'anémie réduit la capacité de transport de l'O2 indépendamment de la SaO2 : une SpO2 à 99 % chez un patient très anémique signifie un contenu artériel en O2 très abaissé.
6. Le CO a une affinité 200-250 fois supérieure à l'O2 pour l'hémoglobine : l'intoxication au CO est une urgence vitale, et la SpO2 standard est faussement rassurante.
7. La formation de bicarbonates à partir du CO2 (via l'anhydrase carbonique) régule le pH sanguin : toute rétention de CO2 acidifie le sang.

Pièges fréquents

1. Croire que SpO2 normale = patient bien oxygéné : une SpO2 normale peut coexister avec une hypoxie cellulaire en cas d'anémie, d'intoxication au CO, ou de bas débit cardiaque.
2. Confondre SaO2 et PaO2 : la SaO2 est le pourcentage de saturation de l'Hb ; la PaO2 est la pression partielle en O2 dissous. Les deux sont liées mais ne sont pas la même grandeur.
3. Ne pas corriger le vernis avant la mesure : un vernis foncé (noir, bleu, vert) absorbe les longueurs d'onde et fausse la lecture. Retirer le vernis ou placer le capteur sur un autre site.
4. Confondre carboxyhémoglobine et carbaminohémoglobine : la carboxyhémoglobine (HbCO) est liée au monoxyde de carbone et est pathologique. La carbaminohémoglobine est liée au CO2 et est une forme physiologique de transport.
5. Croire que le CO2 est principalement transporté dissous : seulement 7 % sont dissous. La majorité (70 %) est sous forme de bicarbonates.
6. Oublier les 4 sites de fixation de l'O2 sur l'hémoglobine : chaque molécule d'Hb a 4 sites hème, donc 4 molécules d'O2 maximum. Pas 1 seul site.

Q&R pour le tuteur IA

Q : Pourquoi l'intoxication au CO est-elle trompeuse pour l'IDE utilisant un saturomètre ? R : L'oxymètre standard mesure la différence d'absorption de lumière entre l'oxyhémoglobine et la désoxyhémoglobine. La carboxyhémoglobine (HbCO) absorbe la lumière de manière presque identique à l'oxyhémoglobine aux longueurs d'onde utilisées. L'appareil « confond » l'HbCO avec l'HbO2 et affiche une valeur faussement élevée. Un patient avec 40 % de HbCO peut afficher une SpO2 à 96 % alors que seulement 56 % de son hémoglobine transporte effectivement de l'O2. En cas de suspicion d'intoxication au CO, la gazométrie avec co-oxymétrie est indispensable.

Q : Quel est le rôle des bicarbonates dans le transport du CO2 et le lien avec le pH ? R : Dans les capillaires tissulaires, le CO2 produit par les cellules entre dans les globules rouges où l'anhydrase carbonique catalyse sa transformation en H+ et HCO3-. Les bicarbonates passent dans le plasma (principale forme de transport, ~70 %) et les H+ sont tamponnés par l'hémoglobine. Dans les capillaires alvéolaires, la réaction s'inverse et le CO2 est expiré. Conséquence sur le pH : toute hypercapnie (rétention de CO2) produit plus de H+ et acidifie le sang (acidose respiratoire) ; toute hypocapnie (hyperventilation) alcalinise le sang.

Q : Qu'est-ce que l'anémie change au transport de l'O2 par rapport à une SpO2 normale ? R : La SpO2 (saturation) indique le pourcentage de l'hémoglobine disponible qui est saturé en O2, mais ne renseigne pas sur la quantité totale d'hémoglobine. En cas d'anémie sévère, la quantité d'hémoglobine est réduite. Même si chaque molécule d'Hb restante est saturée à 99 %, le contenu total en O2 du sang est considérablement diminué. Les cellules peuvent manquer d'O2 alors que la SpO2 affiche une valeur normale. L'IDE évalue toujours la SpO2 en contexte : résultat d'hémoglobine, état clinique, signes d'anémie.