Laboratoire de Physique de la Matière Condensée
DIFFUSION des GAZ dans les POUMONS des MAMMIFERES
Personnes impliquées:
Marcel Filoche, Bernard Sapoval et Denis Grebenkov
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.
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Vue au microscope d'un acinus pulmonaire |
Simulations numériques de la concentration d'oxygène dans un acinus au repos |
Publications significatives:
- D. Habib, D. S. Grebenkov, G. Guillot, Gas diffusion in a pulmonary acinus model: experiments with hyperpolarized helium-3, Magn. Reson. Imaging 26, 1101-1113 (2008). pdf
- B. Sapoval, M. Filoche, and E.R. Weibel, Smaller is better - but not too small - A physical scale for the design of the mammalian pulmonary acinus Proc. Nat. Acad. Sci. 99, 10411 (2002) pdf et article.
- M. Felici, M. Filoche, and B. Sapoval, Diffusional screening in the human pulmonary acinus J. Appl. Physiol. 94, 2010 (2003) pdf et article.
- M. Felici, M. Filoche, and B. Sapoval, Renormalized Random Walk Study of the Efficiency of the Mammalian Pulmonary Acinus Phys. Rev. Lett. 92, 068101 (2004) pdf et article.
- M. Felici, M. Filoche, C. Straus, T. Similowski, and B. Sapoval, Diffusional Screening in Real 3D Human Acini - a Theoretical Study Resp. Physiol. and Neurobiol. 145, 279 (2005) pdf et article.
- D. Grebenkov, M. Filoche, B. Sapoval, and M. Felici, Diffusion-Reaction in Branched Structures: Theory and Application to the Lung Acinus Phys. Rev. Lett. 94, 050602 (2005) pdf et article.
- D. S. Grebenkov, G. Guillot, and B. Sapoval, Restricted Diffusion in a Model Acinar Labyrinth by NMR. Theoretical and Numerical Results, J. Magn. Reson. 184, 143-156 (2007) pdf et article.