SpO₂ s’écrit avec un S et un O majuscules, un p minuscule et un 2 en indice : S pour saturation, p pour pouls, c’est-à-dire la saturation mesurée par un oxymètre de pouls. Les premières lettres comptent : SaO₂ est la même grandeur mesurée sur le sang artériel par un analyseur, ScvO₂ celle du sang veineux central, et leurs valeurs diffèrent.
La saturation est la fraction de l’hémoglobine qui porte de l’oxygène, et non la quantité d’oxygène dans le sang : en cas d’anémie, la SpO₂ peut être de 99 % alors que les tissus manquent d’oxygène. Ce n’est pas non plus la pression partielle PaO₂ en mmHg, reliée à la saturation par une courbe en S et qui vaut environ 90 mmHg à 97 %.
À gauche, le bout d’un doigt avec son ongle est pincé entre les diodes et une photodiode : le rouge à 660 nm et l’infrarouge à 940 nm s’allument tour à tour et traversent le doigt, tandis que l’artère y bat au rythme du cœur. À droite, une onde de pouls défile sur le petit écran, un repère clignote à chaque battement, et le curseur de l’échelle du bas s’arrête à 97 % — la saturation habituelle d’une personne en bonne santé au niveau de la mer.
Fiche de l'unité
fraction d’oxyhémoglobine · pouls fiche 1/1 · rév. 2026-09Oxymétrie de pouls SpO₂ · % · min⁻¹
Grandeur sans dimension · fraction d’oxyhémoglobine dans le sang artériel pulsatile, % ; pouls en battements par minute
Deux lumières qui voient à travers le sang
En 1972, Takuo Aoyagi, ingénieur de la société tokyoïte Nihon Kohden, cherchait à mesurer le débit cardiaque d’après la dilution d’un colorant dans le sang et pestait contre un parasite : le signal de la lumière traversant l’oreille tremblait au rythme du pouls. Il comprit que ce tremblement était un cadeau — seul le sang artériel pulse, et si l’on ne regarde que la part fluctuante de la lumière de deux couleurs, la peau, l’os et les veines sortent d’eux-mêmes du calcul.
Ainsi naquit l’oxymètre de pouls — une pince qui indique en quelques secondes quel pourcentage de l’hémoglobine artérielle transporte de l’oxygène. À la fin des années 1980, il était devenu obligatoire en anesthésie, puis, pendant la pandémie de 2020, un appareil domestique pour des millions de personnes — et l’on découvrit alors que, chez les personnes à la peau foncée, il affiche plus souvent une valeur normale alors que l’oxygène manque déjà.
Cette fiche fait passer la lumière à travers un doigt, montre comment deux ondes de pouls deviennent un pourcentage, et examine d’où vient l’erreur et ce qu’en font les autorités de régulation.
01 · Définition
deux lumières · rapport R · étalonnageLa SpO₂ est la fraction d’oxyhémoglobine dans l’hémoglobine capable de transporter l’oxygène, mesurée par la lumière qui a traversé les tissus. L’oxyhémoglobine, rouge vif, absorbe peu la lumière rouge à 660 nm mais davantage l’infrarouge à 940 nm, et l’hémoglobine réduite fait l’inverse ; le rapport des deux absorptions indique quelle part de l’hémoglobine porte de l’oxygène.
Pour écarter la peau, l’os et le sang veineux, l’appareil ne prend que la composante pulsatile du signal, AC, et la divise par la composante continue, DC, pour chaque couleur, puis divise le rapport rouge par le rapport infrarouge. On obtient un nombre sans dimension R, le « rapport des rapports » : plus il est grand, plus la saturation est basse.
La lumière se diffuse dans le doigt de façon trop complexe pour tirer les pourcentages de R par la théorie ; la relation est donc établie par l’expérience : des volontaires respirent un mélange appauvri en oxygène, on prélève leur sang artériel, et les points « R — SaO₂ » forment une courbe d’étalonnage inscrite dans l’appareil. En simplifiant, elle est proche de la droite SpO₂ ≈ 110 − 25·R.
Ce que l’appareil voit et ce qu’il ne voit pas
À gauche, un véritable oxymètre de doigt sur un doigt dont la peau est teintée selon l’échelle de Monk : sur le capot supérieur, l’écran affiche la saturation et le pouls, et une découpe du boîtier montre comment les diodes rouge et infrarouge éclairent tour à tour le bout du doigt, au-dessus de l’artère qui bat, jusqu’à la photodiode. À droite, un moniteur de chevet avec deux ondes de pouls telles que les voit la photodiode : leur amplitude est AC, leur décalage DC. Les curseurs règlent la saturation artérielle réelle, la pigmentation de la peau, la perfusion et le pouls ; l’appareil affiche son chiffre, et la fiche le compare à la vérité.
Étalonnage sur des volontaires à peau claire
La mélanine absorbe nettement plus la lumière rouge que l’infrarouge ; dans une peau foncée, moins de rouge atteint l’artère pulsatile et en revient, et le signal devient plus faible et décalé. Si la courbe d’étalonnage a été établie surtout sur des volontaires à peau claire, l’appareil ne tient pas compte de ce décalage et surestime la saturation, surtout aux valeurs basses, là où l’erreur est la plus dangereuse. En 2020, une étude du NEJM a montré que l’hypoxémie occulte — une SaO₂ réelle inférieure à 88 % pour une SpO₂ de 92—96 % — était trois fois plus fréquente chez les patients noirs que chez les patients blancs.
02 · Conversion
courbe · précision · altitudeDes pourcentages à la pression d’oxygène
Saisissez une saturation, une pression partielle d’oxygène ou un rapport R : la fiche les convertit l’un dans l’autre selon la courbe de dissociation de l’hémoglobine, montre dans quel intervalle se trouve la SaO₂ réelle compte tenu de l’erreur admise de l’appareil, et quelle saturation attendre en altitude.
Moyen mnémotechnique : 90 % de saturation, c’est environ 60 mmHg d’oxygène, et sous ce point la courbe plonge brusquement.
Le monoxyde de carbone se lie à l’hémoglobine en formant la carboxyhémoglobine, qui à 660 nm ressemble presque à l’oxyhémoglobine : en cas d’intoxication, l’oxymètre affiche un 98 % normal alors que le sang manque d’oxygène. La méthémoglobine, à l’inverse, tire l’affichage vers 85 % quelle que soit la saturation réelle ; dans les deux cas, seul le CO-oxymètre de l’analyseur de gaz du sang donne la vérité.
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04 · Instruments de mesure
oreille · pince · montre · CO-oxymètreQuatre façons de voir la couleur du sang
Un appareil pour les pilotes sans masque à oxygène
Pendant la guerre, Glenn Millikan construisit un oxymètre d’oreille pour avertir les aviateurs du manque d’oxygène en altitude. On chauffait le lobe pour que son sang devienne presque artériel, et l’appareil comparait la lumière rouge et la verte ; il fonctionnait, mais il était capricieux et devait être étalonné sur chaque personne, car on ne savait pas encore isoler la composante pulsatile du signal.
La pince d’Aoyagi
Dans la pince, deux diodes s’allument en alternance, parfois avec une pause pendant laquelle la photodiode mesure la lumière ambiante de la pièce, si bien que l’appareil reçoit trois signaux des centaines de fois par seconde. Des ondes rouge et infrarouge, il extrait les composantes pulsatiles, calcule R, en fait la moyenne sur quelques secondes et le convertit en pourcentage grâce à la table d’étalonnage, tandis que la période de l’onde donne le pouls.
Une lumière qui ne traverse pas
Une montre ne peut pas éclairer le poignet de part en part ; la diode et la photodiode sont donc côte à côte, et l’appareil capte la lumière rétrodiffusée sous la peau. Le pouls se mesure ainsi de façon fiable, le plus souvent en lumière verte, mais la saturation est moins précise : le signal est plus faible, le poignet bouge, et la plupart de ces appareils ne sont pas des dispositifs médicaux.
L’étalon qui sert à juger la pince
Dans l’analyseur de gaz du sang, le sang artériel est hémolysé, placé dans une cuve et éclairé à des dizaines de longueurs d’onde, si bien que l’appareil distingue séparément l’oxyhémoglobine, l’hémoglobine réduite, la carboxyhémoglobine et la méthémoglobine. Sa SaO₂ est la vérité qui sert à étalonner et à vérifier les oxymètres de pouls, et en cas de doute le médecin prélève du sang artériel plutôt que de se fier à la pince.
05 · Règles d’écriture
Sp et Sa · pour cent · oxygèneLa lettre avant O₂ désigne l’appareil
La saturation s’écrit avec l’indication de sa source, en pourcentage entier, et avec les conditions — la personne respire-t-elle l’air ambiant ou reçoit-elle de l’oxygène.
La première ligne de droite perd la casse, l’indice et le signe pour cent, la deuxième confond la saturation avec la pression d’oxygène, et la troisième met un signe égal entre la pince et l’analyseur de gaz du sang, alors que l’erreur admise de l’appareil est de quelques pour cent. La quatrième appelle quantité d’oxygène la fraction d’hémoglobine occupée, la cinquième prête à l’appareil une précision au dixième qu’il n’a pas, et la sixième écrit le pouls en hertz, alors que 72 battements par minute font 1,2 Hz.
06 · Unités voisines
pression · longueur d’onde · fréquenceAutour de la SpO₂ se trouvent le millimètre de mercure, dans lequel on mesure la pression d’oxygène du sang, le nanomètre — la longueur d’onde à laquelle les hémoglobines se distinguent par leur couleur — et les battements par minute, que le même appareil compte sur l’onde de pouls.
Reliée à la saturation par la courbe de dissociation de l’hémoglobine, en forme de S.
660 et 940 nm sont choisis là où les hémoglobines diffèrent le plus.
Pouls d’après la période de l’onde de pouls, la même fréquence que celle du cœur.
07 · Section historique
archives · du lobe de l’oreille à la FDAComment un parasite est devenu le signal principal
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À quelle fréquence l’appareil manquait un défaut d’oxygène
La hauteur de chaque barre est la part des paires de mesures où la SpO₂ était de 92—96 % alors que la SaO₂ réelle était inférieure à 88 %, chez les patients blancs et noirs de l’étude de Sjoding et coll., NEJM 2020 ; échelle de zéro à 12 %. Le cadre entoure les barres.
Un écart du simple au triple pour le même chiffre à l’écran — et c’est après ce travail que les autorités ont revu les exigences d’essai.
Un appareil étalonné sur des êtres humains
L’oxymètre de pouls n’a pas d’étalon que l’on pourrait glisser dans la pince : la courbe d’étalonnage de chaque modèle est relevée sur des personnes vivantes que l’on prive peu à peu d’oxygène en laboratoire tout en prélevant leur sang artériel. La norme ISO 80601-2-61 exige au moins dix volontaires sains et plusieurs centaines de paires de points entre 70 et 100 %, et la précision s’exprime par l’écart quadratique moyen Arms : les autorités n’admettent pas plus de trois à quatre pour cent.
Le point faible s’est révélé être la composition de ces dix personnes. Les anciennes règles n’exigeaient que quelques volontaires à peau foncée, et les appareils qui passaient les essais n’étaient presque pas vérifiés sur eux ; l’erreur moyenne sur l’ensemble du groupe paraissait faible, et le biais systématique touchant une partie des personnes s’y diluait.
Après les études de 2020—2022, la FDA a réuni un comité d’experts et proposé d’essayer les appareils sur des personnes couvrant toute la gamme de pigmentation, en l’évaluant objectivement d’après la couleur de la peau et non par questionnaire, et de publier la précision séparément pour chaque groupe. Une question d’équité est ainsi devenue pour la première fois une question de métrologie : pour qui l’étalonnage a-t-il été fait ?
Les sept unités de base du SI
Catalogue des grandeurs
Médecine
Une goutte d'acide change la couleur du jus, le sel colore la flamme, l'eau gèle d'un coup. En dessous, toutes les fiches Simetrium, par discipline et par ordre alphabétique.
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