Ce chapitre est le plus pertinent pour la section F8(ii) du Syllabus primaire du CICM 2017, qui attend des candidats à l’examen qu’ils soient capables de  » décrire le transport du dioxyde de carbone dans le sang, y compris l’effet Haldane et le déplacement des chlorures « . Bien que personne n’ait jamais posé un QCM CICM en utilisant la phrase « Qu’est-ce que l’effet Haldane ? », il s’agit clairement d’une question pertinente et les candidats doivent s’attendre à la connaître pour cet examen. Comme la plupart des personnes saines d’esprit, Haldane n’a pas fait référence à cette chose comme étant « mon Effet », bien qu’il aurait clairement pu le faire avec un minimum de fausse modestie parce que c’était en fait le propre sang défibriné de Haldane qui a été utilisé pour l’expérience.

En résumé :

Tebboul & Scheeren (2017) offrent une explication dégraissée sans fioritures, et leur article est disponible gratuitement. Si on veut du gras et des fioritures, on peut aller voir cette excellente revue d’Itiro Tyuma (1984). Bien que ce ne soit pas essentiel, on peut aussi souhaiter lire l’article original de J.S Haldane, dont il était le troisième auteur (Christiansen et al, 1914).

Définition de l’effet Haldane

Il n’y a pas de définition formelle ici, mais heureusement, pratiquement tous les auteurs qui ont écrit sur le sujet ont ressenti le besoin de faire précéder leur article de quelques mots d’introduction, où ils tentent inévitablement de définir ce phénomène, ou du moins de le résumer de façon si percutante qu’il est couvert par une seule phrase. Une définition représentative, donc, pourrait être:

« L’effet Haldane est un phénomène physico-chimique qui décrit la capacité accrue du sang à transporter du CO2 dans des conditions de saturation réduite de l’hémoglobine »

Ou quelque chose comme ça. En réalité, l’effet Haldane et l’effet Bohr sont des expressions différentes du même mécanisme moléculaire qui est quelque peu sans rapport avec le CO2 (qui se trouve être le ligand d’intérêt en physiologie respiratoire). En réalité, il existe de nombreux autres acteurs moléculaires (protons, ions inorganiques comme le chlorure, phosphates organiques comme le 2,3-DPG) qui se lient à l’hémoglobine désoxygénée avec une plus grande affinité. Dans le même temps, l’action de la liaison de ces différentes molécules tend à stabiliser l’état T désoxygéné de la molécule d’hémoglobine, diminuant son affinité pour l’oxygène (c’est en gros l’effet Bohr). Ainsi, si l’on était fidèle aux faits, on serait forcé d’admettre que les deux effets devraient en réalité avoir la même définition:

« L’effet Bohr-Haldane est un phénomène physico-chimique qui décrit les changements d’affinité pour la liaison des ligands non-oxygénés par l’hémoglobine qui résultent des changements de conformation induits dans le tétramère de l’hémoglobine par la liaison de l’oxygène à l’hème »

Cependant, cela ne roule pas exactement sur la langue. De plus, personne parmi la population des examinateurs du CICM ne serait particulièrement contrarié si l’on préfère la définition centrée sur le carboxy mentionnée précédemment. Les effets Haldane et Bohr sont généralement séparés dans la littérature universitaire. De même, les guides d’études historiques orientés vers les examens, tels que The Physiology Viva de Brandis, ont tendance à les aborder comme des phénomènes distincts, probablement parce que leur pertinence clinique est quelque peu différente. Quoi qu’il en soit, on s’en sortirait probablement bien si l’on se contentait de citer celui de Nunn :

 » la différence dans la quantité de dioxyde de carbone transportée, à PCO2 constante, dans le sang oxygéné et désoxygéné « 

L’effet Haldane dû au transport du CO2 par l’hémoglobine désoxygénée

Le fait que le CO2 puisse se lier aux acides aminés pour former des acides carbaminés et des bases conjuguées carbamates a déjà été discuté ailleurs. La question est de savoir ce qui rend l’hémoglobine des globules rouges si spéciale, et comment cela change lorsque l’hémoglobine est oxygénée.

En bref :

• Le CO2 se lie aux groupes N-terminaux α- non chargés.amino sur les sous-unités α et β de l’hémoglobine
• L’oxygénation de l’atome de fer héminique dans une molécule d’hémoglobine est un modulateur allostérique hétérotrope de ces sites de liaison du CO2 car il introduit un changement de conformation du tétramère de l’hémoglobine (coopérativité positive)
• En conséquence de cette modulation allostérique, Le CO2 a une plus grande affinité pour l’état T désoxygéné que pour l’état R
• Ce mécanisme contribue à 70% du transport total du CO2 dû à l’effet Haldane (Roughton, 1964), et donc à environ 10-15% du transport total du CO2 dans le sang.

C’est probablement suffisant pour le travail gouvernemental, mais si l’on veut vraiment s’immerger dans le marais purulent des minuties physiologiques, l’article d’Austen Riggs de 1988 servira d’excellent point de départ. Comme mentionné ci-dessus, l' »effet » n’est pas limité au CO2, mais constitue plutôt un phénomène qui implique également que l’hémoglobine se lie de manière promiscuité avec diverses autres espèces d’ions. Par exemple, l’hémoglobine désoxygénée est une véritable pute pour les protons. Le fait de désoxygéner complètement un volume de sang (jusqu’à une SaO2 de 0 %) aspire suffisamment de protons pour augmenter le pH du volume de 0,03, selon Nunn (p. 155 de la 8e édition). C’est une belle façon de faire une transition vers la section suivante:

Effet Haldane dû à l’augmentation du tamponnage par l’hémoglobine

De nouveau, en résumé:

• Chaque molécule de tétramère d’hémoglobine possède 38 résidus d’histidine chargés, dont quatre sont attachés au groupe hème.
• La constante de dissociation de chacun de ces résidus histidine est influencée par l’oxygénation de l’hème
• En conséquence, lorsque l’hème perd de l’oxygène, le tétramère d’hémoglobine dans son ensemble devient plus basique.
• Ceci élimine les ions hydrogène de la solution (c’est-à-dire. tamponner la solution)
• L’effet de ceci sur l’équilibre du bicarbonate et de l’acide carbonique favorise la conversion de l’acide carbonique en bicarbonate
• Ainsi, la perte d’oxygène du tétramère d’hémoglobine, par tamponnement, augmente la quantité de CO2 transportée sous forme de bicarbonate

Cela ne contribue probablement qu’à environ 30% de l’effet Haldane. Il contribue également au changement de pH dans le sang veineux. Le sang veineux serait normalement assez acide en raison de la présence de CO2 supplémentaire (6mm Hg de plus que le sang artériel), mais l’effet tampon de l’hémoglobine désoxygénée rétablit son pH plus proche de la normalité, à tel point que certains prétendent que les échantillons veineux peuvent remplacer sans risque l’artériel pour la mesure du pH chez les patients souffrant d’urgence.

Conséquences de l’effet Haldane pour le transport total de CO2

Encore une fois, on est obligé de regarder ce diagramme de la courbe de dissociation du dioxyde de carbone.

Observez qu’il existe une différence entre le contenu artériel et veineux en carbamate. Cependant, cette différence reste assez stable le long du continuum de 10 mmHg à 80 mmHg de CO2. C’est comme si la PaCO2 réelle n’avait pas d’importance. C’est en fait le cas : la différence entre le transport artériel et veineux de carbamate de CO2 est purement due à la différence du niveau d’oxygénation de l’hémoglobine. De temps en temps, on est censé identifier le « point artériel » et le « point veineux » sur ces courbes, qui illustrent comment l’effet Haldane contribue à la différence (mineure) de la teneur totale en CO2 entre le sang artériel et le sang veineux mêlé. En bref, bien que la différence totale soit mineure, l’effet Haldane en est responsable pour plus d’un tiers.

Pour les examiner d’un peu plus près:

Ce diagramme, courant dans les manuels, illustre le fait que si la saturation en oxygène du sang est augmentée, la pression partielle du CO2 augmentera également car davantage de CO2 sera libéré de ses sites liés. Plus précisément, si le sang veineux mêlé (SpO2 = 75 %) était entièrement oxygéné, la PaCO2 passerait de 40 à 46 mmHg. Dans le même temps, la teneur totale en CO2 resterait la même. En prolongeant la ligne plus à droite, on note que, si le sang veineux mêlé était en quelque sorte rendu totalement oxygéné sans aucun changement dans sa teneur en CO2, la PaCO2 passerait de 46 mmHg à environ 55 mmHg.

Si l’on était attentif, on noterait que ce phénomène, s’il devait contribuer utilement à la respiration, devrait se dérouler sur des temps minuscules, correspondant à peu près au temps passé par les globules rouges dans le capillaire. Si cela prenait plus de temps que cela, on n’obtiendrait qu’une circulation artérielle enrichie en dioxyde de carbone. Heureusement, comme le montre le graphique légèrement coloré de Klocke (1973), tout le processus se déroule sur des dixièmes de seconde:

.