Le Dioxyde de carbone (CO2)

biologie, Comprendre la pratique, Saturation en oxygène, science

Un peu de chimie de la respiration aujourd’hui avec la dernière molécule que je n’ai pas traitée sur ce blog: le CO2 ou dioxyde de carbone. Nous avons parlé de monoxyde d’azote dans un article précédent et de l’oxygène. Dans cet article, je vais donc traiter le produit de dégradation de l’oxygène (pour faire simple mais c’est pas tout à fait vrai), le CO2. Le CO2 est une molécule intéressante parce que sous-estimé dans l’imaginaire commun. En effet, le CO2 est souvent considéré uniquement comme un déchet que l’on expulse. Pourtant, il est bien plus que ça. voyons cela tout de suite.

Le dioxyde de carbone

Le dioxyde de carbone dont la formule chimique est CO2 est un composé  contenant un atome de carbone et deux atomes d’oxygène. C’est un des premiers gazs distinct de l’air ayant été identifié. En effet, dès le XVIIeme siècle, un chimiste flamand, Van Helmond s’est rendu compte que la lorsque l’on brûle du charbon en vase clos, la masse totale des cendres est inférieure à la masse du charbon. Il en a donc déduit qu’une partie de cette masse se transforme en gaz. En 1781, le chimiste français Lavoisier a montré que le CO2 était lié à la combustion du carbone par l’oxygène. Pour en savoir plus sur l’étude de l’air au cours du temps, je vous invite à lire cet article!

Sous sa forme gazeuse, il est utilisé pour gazifier les boissons, éteindre les feux, conserver la viande… Chimiquement, il est plus lourd que l’air d’1,5 fois. Par conséquent, si du CO2 s’accumule, il va le faire plus près du sol que l’oxygène. Il est mortel à partir de 6% de l’air inspiré au delà de 15 minutes.

Le CO2 dans l’atmosphère

Le CO2 est présent dans l’atmosphère depuis l’origine de la Terre. Mieux, entre -4 et -3 milliard d’année, il était présent à hauteur de 10 à 15 % dans l’atmosphère terrestre. Ce sont la présence de cyanobactéries faisant de la photosynthèse qui ont permis de diminuer le CO2 à un niveau où la vie aérobie pouvait être permise. En effet, la photosynthèse est le seul moyen naturel de facilement utiliser le carbone sous forme gazeuse pour le convertir en sucres assimilables pour la croissance de l’organisme. Par conséquent, la présence de CO2 dans l’atmosphère à permis à ces organismes de prospérer sans être en compétition avec d’autres.

Aujourd’hui, le niveau est globalement le même qu’il y a deux milliards d’années. A savoir, le pourcentage de CO2 atmosphérique est de 0,04 %. Bien loin des 15 % d’avant. Ceci permet par conséquent la respiration. Néanmoins, ce chiffre est en augmentation à cause des émissions humaines. Le problème est que notre organisme est bien adapté pour ce niveau de CO2. Qu’en sera-t-il s’il double ou triple? Difficile à dire. On sait qu’à 2 % l’amplitude respiratoire augmente. A 4, c’est la fréquence respiratoire qui augmente. A 10 %, des maux de tête apparaissent, à 15%  perte de connaissance, à 25 c’est l’arrêt respiratoire qui entraîne la mort (source).

Le CO2 dans le métabolisme cellulaire de la respiration

Le métabolisme respiratoire est l’ensemble des processus enzymatique conduisant à la transformation de sources de carbone en ATP, molécule bien connue des sportifs. Cette molécule doit en effet être constamment régénérée après utilisation pour pouvoir être réutiliser. Au cours de la respiration aérobie (notre cas), il faut utiliser de l’oxygène comme carburant pour oxyder les nutriments et ainsi régénérer l’ATP. Pendant ces réactions, du CO2 va être formé en tant que co-produit à partir de la dégradation de la source de carbone et de l’oxygène. Ce CO2 va ensuite être fixé à l’hémoglobine et rejeté via les poumons. C’est pourquoi nous expirons du CO2. En fait c’est un peu plus compliqué puisqu’il peut aussi se retrouver sous forme dissoute dans le sang ou sous forme de l’ion bicarbonate dans le plasma. Mais bon, vous avez l’idée générale.

Concernant la source de carbone, il peut s’agir de nutriments issus directement de l’alimentation mais également des graisses que nous stockons. Ainsi, c’est bien en respirant que nous éliminons le carbone stocké sous forme de graisse en le convertissant en CO2. D’un point de vue physiologique, on peut donc dire que plus il y a de CO2 dans le sang, plus nous faisons d’effort et donc plus nos avons besoin d’oxygène dans les cellules pour brûler de l’énergie. Le CO2 étant en effet un indicateur de l’activité métabolique.

En tant qu’indicateur, notre corps possède des récepteurs spécifiques au CO2 qui entraîne un réflexe d’hyperventilation lorsque trop de CO2 est présent. Ce phénomène bien connu est utilisé par exemple en réanimation des bouteilles d’oxygène contenant 5 % de CO2 pour obliger le corps à reventiler. On voit donc que le CO2 et la respiration sont liés bien au-delà de la simple éjection d’un déchet.

CO2 et effet Bohr

Nous avons déjà parlé de l’effet Bohr par ailleurs. Néanmoins, on ne peut pas parler du CO2 sans en toucher deux mots. L’effet Bohr est le phénomène qui lie concentration de dioxyde de carbone tissulaire et libération de l’oxygène accrochée à l’hémoglobine dans ces tissus. En gros, plus il y a de CO2 dans les tissus, plus l’oxygène est facilement assimilé par ces derniers. C’est logique puisque s’il y a beaucoup de CO2, cela veut dire que l’activité métabolique est intense et donc que le besoin en oxygène l’est aussi. Par conséquent, si vous voulez correctement alimenter les tissus, vous avez besoin de CO2.

D’ailleurs, à priori, il ne devrait pas y avoir de problème puisque cela se fait naturellement. Oui mais non en fait… En effet, si la respiration est bonne, alors oui, il n’y a pas de problème. Par contre, si la respiration est déréglée,il va se passer un phénomène problématique: le CO2 va être trop rapidement ventilé et surtout, les récepteurs au CO2 vont devenir trop sensibles. Conséquence? Votre corps ne tolèrera pas aussi bien le CO2 et votre concentration tolérable sera plus basse que celle qu’il vous faudrait pour correctement assimiler l’oxygène. Résultat, vous vous sentirez mou et fatigué sans raison apparente. La méthode Buteyko s’intéresse à ce point spécifique.

Un facteur aggravant est évidemment le stress qui pousse à une respiration superficielle et rapide, idéale pour éliminer le dioxyde de carbone. Un autre facteur aggravant est de ne pas respirer par le nez mais par la bouche. Dans ce cas, la respiration est trop rapide et la ventilation trop importante. Résultat, le CO2 s’élimine trop vite…

Conclusion

Le dioxyde de carbone a été  l’une des premières molécules présente dans l’atmosphère. Il est souvent considéré comme un simple déchet de la respiration. Or, il est bien plus que ça. En effet, nous nous sommes adapté à sa présence au cours de l’évolution. Il va grandement participer à la régulation de l’effort et de l’efficacité métabolique de la respiration. Des troubles de la respiration peuvent ainsi modifier son taux dans le corps entraînant des problèmes physiologiques. Respirer correctement implique donc de s’intéresser à notre utilisation du CO2. 

Voilà, avec cet article, nous avons fini de traiter les 3 molécules principales de la respiration avec le dioxygène et le monoxyde d’azote. De quoi mieux comprendre les processus en jeu au niveau physiologique lorsqu’on travaille la respiration.

A bientôt

Yvan

 

 

 

 

 

 

 

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Une réponse sur “Le Dioxyde de carbone (CO2)”

  1. Peut-être une petite erreur dans l’introduction : « monoxyde de carbone » ne devrait-il pas être « dioxyde de carbone » ?…

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