L’échange gazeux est un processus qui se produit dans le cadre de la respiration, permettant à un organisme d’échanger des gaz résiduaires contre les gaz dont il a besoin pour fonctionner. Dans le cas des humains et des autres mammifères, cela permet l’expression du dioxyde de carbone et l’apport d’oxygène. Les échanges gazeux ont lieu le long de la membrane respiratoire, telle que la paroi des poumons chez les animaux, et le système circulatoire de l’organisme permet aux gaz de se déplacer dans tout le corps. Chez les animaux unicellulaires, les échanges gazeux permettent aux gaz de se déplacer librement directement à l’intérieur et à l’extérieur de la cellule.
Chez les plantes, les feuilles agissent comme une membrane respiratoire, avec de petits vaisseaux capillaires dans les feuilles agissant pour transporter les gaz et les nutriments à travers l’arbre. Les animaux comme les amphibiens peuvent compter sur leur peau pour les échanges gazeux, tandis que les animaux à branchies comme les poissons utilisent la grande surface des branchies pour extraire l’oxygène dissous de l’eau et dans leur corps.
Chaque fois qu’une personne respire, de l’air riche en oxygène et en d’autres gaz pénètre dans les poumons. L’air se déplace d’une zone de haute pression, le poumon rempli, à une zone de basse pression, l’une des alvéoles, les minuscules sacs qui tapissent les poumons. De là, l’oxygène passe à travers une fine membrane dans les capillaires alimentant le poumon, où il se lie à l’hémoglobine pour être transporté dans tout le corps. Au fur et à mesure que le sang circule, il emporte également des déchets comme le dioxyde de carbone, les livrant aux poumons pour les échanges gazeux afin qu’ils puissent être expulsés des alvéoles et expirés lorsque la personne expire.
Les personnes qui ont des difficultés à respirer peuvent commencer à développer une hypoxie, un état dans lequel une quantité insuffisante d’oxygène atteint le corps. Cela peut se produire lorsque les échanges gazeux sont inhibés par le liquide dans les poumons, lorsqu’un poumon ne peut pas se gonfler correctement ou lorsque les voies respiratoires sont obstruées. Un patient qui ne peut pas expulser le dioxyde de carbone et obtenir de l’oxygène en échange commencera à développer un bleuissement des extrémités et peut haleter pour l’air.
Dans un environnement riche en un autre gaz, comme l’azote, ce gaz peut déplacer l’oxygène, empêchant l’oxygène d’atteindre les poumons. Un patient peut être capable de respirer normalement, mais parce que l’échange de gaz avec l’oxygène n’a pas lieu, la personne deviendra lentement privée d’oxygène. Selon le gaz respiré, les patients peuvent développer des symptômes tels que des vertiges, de la confusion et de la somnolence avant de succomber au coma et à la mort éventuelle en raison du manque d’oxygène.