Laboratoire de Physique de la Matière Condensée
PHYSIQUE DE L'IRREGULARITE
DIFFUSION des GAZ dans les POUMONS des MAMMIFERES
 
Personnes impliquées :

Bernard Sapoval, Marcel Filoche
Collaborations extérieures :

E. Weibel (Université de Berne),
T. Similowski, C. Straus (Service de pneumologie de la Pitié-Salpêtrière)

La respiration chez les mammifères a pour but d'amener dans le sang l'oxygène nécessaire et d'évacuer le gaz carbonique, résidu de combustion dans le cycle de Krebbs. Elle s'effectue au travers du poumon, qui comporte un système complexe formé d'une arborescence dichotomique comportant 23 niveaux de branchements (ou générations) et une surface d'échange dont la superficie globale est d'environ les 100 m2 chez l'homme adulte. Tandis que la convexion assure le transport des gaz dans la partie haute de l'arborescence (les 17 premières générations), celle-ci est insuffisante dans les parties profondes. Les molécules de gaz se déplacent à partir de là par diffusion dans un air quasi-immobile.
 
   
Vue au microscope d'un acinus pulmonaire Simulations numériques de la concentration d'oxygène dans un acinus au repos
 
       
Publications significatives :
  • ``Smaller is better: a physical scale for the mammalian acinus'',
    B. Sapoval, M. Filoche, and E.R. Weibel,
    PNAS 99, 16 (2002), 10411-10416.
  • ``Diffusional screening in the human pulmonary acinus'',
    M. Felici, M. Filoche, and B. Sapoval,
    J. Appl. Physiol. 94, 2010 (2003).
  • ``Renormalized Random Walk Study of the Efficiency of the Mammalian Pulmonary Acinus '',
    M. Felici, M. Filoche, and B. Sapoval,
    Phys. Rev. Lett. 92, 6 (2004).
  • ``Diffusional Screening in Real 3D Human Acini - a Theoretical Study'',
    M. Felici, M. Filoche, C. Straus, T. Similowski, and B. Sapoval,
    Resp. Phys. and Neur. , (2005).
  • ``Diffusion-Reaction in Branched Structures: Theory and Application to the Lung Acinus'',
    D. Grebenkov, M. Filoche, B. Sapoval, and M. Felici,
    to be published in Phys. Rev. Lett., (2005).