A. Composition de l'air et pression partielle (Loi de Dalton)
L'atmosphère gazeuse conserve une composition volumique homogène dans les couches explorées par l'aviation générale :
- 78 % de diazote ($N_2$)
- 21 % de dioxygène ($O_2$)
- environ 1 % d’autres gaz (argon, $CO_2$, néon, hélium)
- Une proportion variable de vapeur d'eau (de 0 à 4 %).
La loi de Dalton énonce que la pression totale d'un mélange gazeux est égale à la somme des pressions partielles de chacun de ses composants :
Au niveau moyen de la mer en atmosphère standard ($1\text{ }013,25\text{ hPa}$) :
En montant en altitude, le pourcentage d'oxygène reste de 21 %, mais la pression totale atmosphérique diminue. Par conséquent, la pression partielle d'oxygène ($pO_2$) décroît dans les mêmes proportions : à $10\text{ }000\text{ ft}$, $P_{\text{totale}} \approx 700\text{ hPa}$, d'où $pO_2 \approx 147\text{ hPa}$ ; au FL 180 ($18\text{ }000\text{ ft}$), la pression atmosphérique est divisée par deux, réduisant la $pO_2$ à environ $105\text{ hPa}$.
B. Mécanismes des échanges gazeux alvéolaires
La respiration externe s'effectue dans les alvéoles pulmonaires, où le sang veineux pauvre en oxygène et chargé en dioxyde de carbone entre en contact avec l'air inspiré à travers la membrane alvéolo-capillaire :
- L'air inspiré est réchauffé et saturé à 100 % en vapeur d'eau dans les voies aériennes supérieures ($P_{H_2O} = 47\text{ mmHg}$ à 37 °C constants).
- Les échanges gazeux s'opèrent par diffusion passive selon les gradients de pression partielle : l'oxygène diffuse de l'alvéole ($pO_2 \approx 100\text{ mmHg}$ au niveau de la mer) vers le sang capillaire ($pO_2 \approx 40\text{ mmHg}$).
- Le dioxyde de carbone diffuse en sens inverse, du sang ($pCO_2 \approx 46\text{ mmHg}$) vers l'alvéole ($pCO_2 \approx 40\text{ mmHg}$).
- Le moteur de la ventilation : le centre respiratoire situé dans le bulbe rachidien régule le rythme et l'amplitude ventilatoire principalement en fonction de la concentration en $CO_2$ (acidité / pH sanguin) et non du taux d'oxygène. Une augmentation de la $pCO_2$ déclenche immédiatement une accélération de la respiration.
Repère visuel
