Le dioxyde de carbone est-il toxique?

Vous savez probablement que le dioxyde de carbone est un gaz présent dans l'air que vous respirez. Les plantes le "respirent" pour produire du glucose. Vous expirez du gaz carbonique comme sous-produit de la respiration. Le dioxyde de carbone dans l'atmosphère est l'un des gaz à effet de serre. Vous le trouvez ajouté au soda, naturellement présent dans la bière, et sous sa forme solide sous forme de glace sèche. D'après ce que vous savez, pensez-vous que le dioxyde de carbone est toxique ou non toxique ou quelque part entre les deux?

Vous avez besoin de dioxyde de carbone pour vivre

Normalement, le dioxyde de carbone est ne pas toxique. Il diffuse de vos cellules dans votre circulation sanguine et de là-bas via vos poumons, mais il est toujours présent dans tout votre corps.

Le dioxyde de carbone remplit des fonctions physiologiques importantes. À mesure que son niveau augmente dans la circulation sanguine, il stimule l'impulsion de respirer. Si le rythme respiratoire n'est pas suffisant pour maintenir le niveau optimal de CO₂, le centre respiratoire réagit en augmentant le rythme respiratoire. Les faibles niveaux d'oxygène, en revanche, ne ne pas stimuler une vitesse ou une profondeur respiratoire accrue.

Le dioxyde de carbone est essentiel pour la fonction de l'hémoglobine. Le dioxyde de carbone et l'oxygène se lient à différents sites de la molécule d'hémoglobine, mais la liaison du CO2 modifie la conformation de l'hémoglobine. L'effet Haldane se produit lorsque la liaison du dioxyde de carbone diminue la quantité d'oxygène liée pour une pression partielle particulière du gaz. L'effet Bohr se produit lors de l'augmentation du CO₂ une pression partielle ou une diminution du pH amène l'hémoglobine à décharger l'oxygène vers les tissus.

Bien que le dioxyde de carbone soit un gaz dans les poumons, il existe sous d'autres formes dans le sang. L'enzyme anhydrase carbonique convertit environ 70% à 80% du dioxyde de carbone en ions bicarbonate, HCO₃^-. Entre 5% et 10% du dioxyde de carbone est un gaz dissous dans le plasma. Un autre 5% à 10% est lié à l'hémoglobine sous forme de composés carbamino dans les globules rouges. La quantité exacte de dioxyde de carbone varie selon que le sang est artériel (oxygéné) ou veineux (désoxygéné).

Trop de dioxyde de carbone est toxique

Cependant, si vous respirez de fortes concentrations de dioxyde de carbone ou si vous respirez de nouveau (comme dans un sac en plastique ou une tente), vous risquez de vous intoxiquer au dioxyde de carbone ou même d'empoisonner le dioxyde de carbone. L'intoxication au dioxyde de carbone et l'intoxication au dioxyde de carbone sont indépendantes de la concentration en oxygène, vous pouvez donc avoir suffisamment d'oxygène présent pour soutenir la vie, mais souffrez toujours des effets de l'augmentation de la concentration de dioxyde de carbone dans votre sang et vos tissus.

L'état de concentration excessive de dioxyde de carbone dans le sang est appelé hypercapnie ou hypercarbie. Les symptômes de la toxicité du dioxyde de carbone comprennent une pression artérielle élevée, une peau rincée, des maux de tête et des contractions musculaires. À des niveaux plus élevés, vous pourriez ressentir de la panique, des battements cardiaques irréguliers, des hallucinations, des vomissements et potentiellement une perte de conscience ou même la mort..

Il existe plusieurs causes potentielles d'hypercapnie. Elle peut résulter d'une hypoventilation, d'une diminution de la conscience, d'une maladie pulmonaire, de la réinspiration de l'air ou d'une exposition à un environnement riche en CO₂ (par exemple, près d'un volcan ou d'un évent géothermique ou sous certains lieux de travail). Cela peut également se produire lorsque de l'oxygène supplémentaire est administré à une personne souffrant d'apnée du sommeil.

Le diagnostic de l'hypercapnie se fait en mesurant la pression du gaz de dioxyde de carbone dans le sang ou le pH. Une concentration de gaz dans le sang supérieure à 45 mmHg de dioxyde de carbone combinée à un pH sérique faible indique une hypercarbie.

Faits amusants

• Un humain adulte moyen produit environ 1 kg (2,3 lb) de dioxyde de carbone par jour. En d'autres termes, une personne libère environ 290 g (0,63 lb) de carbone chaque jour.
• Respirer trop rapidement épuise les niveaux de dioxyde de carbone, provoquant une hyperventilation. L'hyperventilation, à son tour, peut entraîner une alcalose respiratoire. En revanche, une respiration trop superficielle ou lente provoque éventuellement une hypoventilation et une acidose respiratoire.
• Vous pouvez retenir votre souffle plus longtemps après une hyperventilation qu'avant. L'hyperventilation réduit la concentration de dioxyde de carbone du sang artériel sans avoir un impact significatif sur les niveaux d'oxygène dans le sang. La commande respiratoire diminue, donc l'envie de respirer est réduite. Cela comporte toutefois un risque, car il est possible de perdre connaissance avant de ressentir une envie écrasante de respirer.

Sources

• Glatte Jr H. A .; Motsay G. J .; Welch B. E. (1967). "Études de tolérance au dioxyde de carbone". Brooks AFB, TX Rapport technique de l'École de médecine aérospatiale. SAM-TR-67-77.
• Lambertsen, C.J. (1971). "Tolérance et toxicité du dioxyde de carbone". Centre de données sur le stress biomédical environnemental, Institute for Environmental Medicine, University of Pennsylvania Medical Center. IFEM. Philadelphie, PA. Rapport n ° 2-71.