COMPARTIMENTS LIQUIDIENS

Environ 60% du poids du corps sont constitués par de l’eau ( 40 % de structures non hydriques). Et plus on vieillit, plus la quantité d’eau dans l’organisme diminue, on se dessèche.

Dans l’eau totale, on distingue :

les liquides intracellulaires (40 % du poids du corps) les liquides extracellulaires (20 % du poids du corps)

• Plasma • Liquides interstitiels

Eau inter cellulaire Lymphe canalisée (draine l’eau des organes, régule le volume des

organes) • Liquides transcellulaires

Liquide céphalo rachidien (LCR) Liquide intraoculaire Les cavités séreuses (entre deux feuillets, articulations) Sécrétions digestives

• Les mécanismes impliqués dans les échanges entre compartiments :

Quantité (masse) != concentration

- La diffusion passive de solutés :

Diffusion due à une différence de concentration Diffusion du soluté à travers la membrane (perméable au soluté), depuis la solution la plus concentrée vers la solution la moins concentrée jusqu’à équilibre des concentrations

toujours un peu d’échanges dans le sens opposé ! Mécanisme passif ne nécessitant pas de dépense d’énergie

[A] = [B] flux net nul

- La diffusion passive de solutés chargés :

Diffusion due à une différence de potentiel entre les deux compartiments Diffusion passive :

• des cations vers la solution riche en anions • des anions vers la solution riche en cations

jusqu’à disparition de la différence de potentiel électrique (càd neutralité électrique).

- Le transfert actif de solutés :

Il se fait : • Contre un gradient de concentration • Contre un gradient électrique

Transfert de soluté à travers la membrane, depuis la solution la moins concentrée vers la solution la plus concentrée, pour compenser la diffusion passive et maintenir une différence de concentration (ou de potentiel)

Mécanisme actif nécessitant une dépense d’énergie (hydrolyse de l’ATP…) et des transporteurs membranaires spécifiques.

Transfert électrogène (càd transfert qui produit de l’électricité – déplacement de charges), maintient d’une ddp électrique (cellule chargée négativement).

- Le gradient de pression hydrostatique :

Calcul de la pression hydrostatique : P = μ g h • μ = poids spécifique de la solution • g = pesanteur • h = dénivelé entre les 2 solutions

La pression hydrostatique est due à : • Une différence de niveau (= dénivelé) • Membrane perméable à la solution

Exemples dus à la pression hydrostatique : • Le passage du sang de la pompe cardiaque vers les capillaires sanguins,

puis vers les tissus • L’écoulement de l’eau dans les fleuves

Surpression : lorsque l’on pousse (vers le bas) le liquide de l’un des deux compartiments

Le niveau du liquide dans l’autre compartiment monte

Dépression : lorsque l’on tire (vers le haut) le liquide de l’un des deux compatiments

Le niveau du liquide dans l’autre compartiment diminue

- Osmose et pression osmotique :

Membrane perméable à l’eau seule : Diffusion de l’eau seule

Plus NaCl est concentrée, plus h augmente • la pression hydrostatique s’oppose à l’osmose (empêche l’eau de trop

monter) : on parle de pression osmotique Membrane perméable à l’eau et à NaCl (eau > NaCl)

Diffusion de l’eau par osmose et du NaCl par différence de concentration Equilibre des concentrations et des niveaux

Le pouvoir osmotique d’une solution dépend de la concentration molaire des substances dissoutes (et non de la concentration pondérale).

Concentration molaire (mol/L) = Concentration pondérale (g/L) / poids moléculaire (g/mol)

Deux solutions de concentration pondérale différentes peuvent avoir le même pouvoir osmotique.

Exemple : A = solution de glucose à 180 g/L (1 mol/L) B = solution d’urée à 60 g/L (1 mol/L)

Transfert d’eau A->B = B->A car même concentration molaire Transfert d’eau net nul entre les 2 compartiments

Le pouvoir osmotique d’une solution dépend de la concentration molaire des substances dissoutes.

En solution dans l’eau :

1 Mole de Glucose 1 Mole de glucose 1M 1 Mole de NaCl 1 Mole de Na+ 2M

1 Mole de Cl- 1 Mole de CaCl2 1 Mole de Ca ++ 3M ( solution 3 fois

molaire) 1 mole de Cl- 1 Mole de Cl-

Chaque ion exerce une pression osmotique à lui

seul. Donc, à même concentration molaire, une solution électrolytique a un pouvoir osmotique supérieur à une solution non électrolytique.

L’osmolarité (pression osmotique) d’une solution est égale à la somme de la concentration molaire des différents solutés.

1 mMol -> 1 mOsm Exemple : composition du plasma

- Pression osmotique et pression oncotique :

• La pression osmotique :

De l’eau pure de des protéines dans un des deux compartiments La membrane est perméable à l’eau mais pas aux protéines

Pression osmotique des protéines = 19 mmHg

• La pression oncotique :

Du NaCl dans les 2 compartiments et des protéines dans un seul des 2 compartiments

La membrane est perméable à la solution mais pas aux protéines h (différence de niveau entre les 2 compartiments) est plus élevé

Pression oncotique des protéines = 19 + 9 mmHg = 28 mmHg

A vérifier : Les 9 mmHg = la pression due au défaut de charge des protéines qui sont chargées -. Elles vont donc attirer les ions +, d’où Poncotique > Posmotique.

- Equilibre de Gibbs-Donan :

NaCl dans les 2 compartiments, et les protéines dans un seul des deux Membrane perméable aux solutés, mais pas aux protéines Deux nécessités :

• Le produit des concentrations des ions diffusibles doit être identique dans chaque compartiment

à l’état final : [Na+]a x [Cl-]a = [Na+]b x [Cl-]b

• La neutralité électrique de chaque compartiment doit être maintenue

- Pression hydrostatique et pression oncotique :

Du NaCl dans les 2 compartiments ;

Dans le cas de surpression (on pousse le liquide de l’un des compartiments – le A - vers le bas), le niveau du liquide dans l’autre compartiment – le B – monte.

Mais si on ajoute des protéines dans le compartiment A, le niveade l’eau monte moins dans

u B.

La pression oncotique s’oppose à la pression hydrostatique

• Application thérapeutique :

- L’hémodialyse :

- La dialyse péritonéale :

Elle est douce et continue (un tuyau qui passe par le nombril reste en permanence)

Se fait par une poche (bain de dialyse) qui doit être renouvelée toutes les 4H.

• Applications physiologiques :

2 pathos :

On boit car on élimine : diabète insipide On élimine car on boit : potomanie

• Les compartiments hydriques de l’organisme :

L’eau extracellulaire = plasma + eau interstitielle L’eau intracellulaire

- Les échanges entre les compartiments :

les échanges sont permanents à travers les membranes Echanges entre plasma et eau interstitielle à travers les membranes capillaires Echanges entre l’eau interstitielle et l’eau intercellulaire à travers les membranes cellulaires

• Les échanges entre compartiment extra et intra cellulaire :

Pour toutes les substances : • Diffusion (transfert passif) • Transfert facilité • Transfert actif • Endocytose – exocytose

Pour l’eau : • Osmose

- La diffusion :

Ne concerne que les petites molécules Elle est transmembranaire pour les molécules lipophiles. Pour les autres, se fait à travers un canal protéique

Ne nécessite pas d’énergie (directement) Se fait du compartiment le plus concentré vers le compartiment le moins concentré

Dépend : • De la différence de concentration de part et d’autre de la membrane • De la perméabilité de la membrane à la substance • De la surface de la membrane • De son épaisseur

- La diffusion passive :

Les liquides extra cellulaires sont riches en Na+ et pauvres en K+ Diffusion passive simple (par un canal membranaire ou canal protéique) :

o Du Na+ de l’extérieur vers l’intérieur de la cellule AND pôle apical o Du K+ de l’intérieur vers l’extérieur de la cellule AND pôle basolatéral

Le pôle apical augmente sa négativité Le pôle basolatéral devient plus positif Passage de charges + du pôle apical au pôle basolatéral Gradient électrique transépithélial

+ diffusion d’O2, CO2, lipides…

- La diffusion facilitée :

Concerne des molécules qui ne peuvent traverser spontanément la membrane Ne nécessite pas d’énergie Se fait du compartiment le plus concentré vers le compartiment le moins concentré

Nécessite un canal protéique transmembranaire ou une protéine de transport

Ces protéines sont spécifiques à la molécule considérée C’est un processus saturable

Courbe exprimant le débit de substance transférée en fonction de la différence de concentration transmembranaire :

• La diffusion facilitée est hyperbolique

• La diffusion simple est linéaire

- Le transfert actif :

Nécessite une protéine de transport membranaire et une dépense d’énergie (hydrolyse de l’ATP)

Se fait du compartiment le moins concentré vers le compartiment le plus concentré

Il peut concerner une seule molécule ou plusieurs Lorsqu’il s’agit de plusieurs molécules :

• Cotransport (ou symport) • Contre-transport (ou antiport)

• Le transport actif primaire :

Exemple : Dans l’estomac : qui acidifie la lumière gastrique Dans le rein : qui se débarrasse des déchets acides

Une pompe Na/K ATPase sur un pôle de la cellule • Fait sortir 3 Na+ • Fait entrer 2 K+

Sur l’autre pôle de la cellule : • Entrée active de Ca++ (Pompe

calcique qui hydrolyse l’ATP : Ca++ ATPase)

• Sortie active de H+ (H+ ATPase)

La pompe Na/K est une pompe active, donc contre le gradient électrochimique.

Na+ sort, K+ rentre.

La pompe Na/K utilise l’ATP. + déséquilibre électrique car sortent 3 charges positives et entrent 2 charges positives

DDP (potentiel de membrane) On parle de pompe électrogénique (électrogène donc génère un courant électrique !!)

• Le transport actif secondaire :

Utilisent toujours l’énergie du gradient électrochimique produit par le transport actif I Transport actif primaire = pompe Na/K ATPase.

Transports actifs secondaires : à l’autre pôle de la cellule, entrée d’ions Na+

• Co transport (le transport d’ions Na+ entraîne une autre substance)

• Contre transport (entrée des ions Na+ expulse une autre substance)

Le Transport actif II ne fonctionne que si il y a un transport actif I. Donc si on bloque le transport actif I, on bloque aussi le transport actif II.

• Le transport actif tertiaire :

Le Transport actif III utilise le transport actif I et le Transport actif II.

• TA I : une pompe Na/K • TA II : contre transport

Na+ entre X sort

• TA III : passage de X (qui entre dans la cellule) accompagné d’une molécule Y (co transport).

Le TA III fonctionne que si il y a un TA I. Donc si on bloque le TA I, on bloque aussi TA III. Et le TA III utilisant le TA II, si on bloque TA II, on bloque aussi TA III.

- L’endocytose / exocytose :

Ont lieu par exemple au cours de la phagocytose. La phagocytose se déroule en 5 étapes au sein de cellules, les phagocytes.

Les 3 premières correspondent à l’endocytose qui aboutit à la formation de vésicules, les phagosomes.

à la 4è étape, le contenu de ces phagosomes est dégradé par les lisosomes : on parle alors de phagolysosomes.

à la 5è étape, ces phagolysosomes fusionnent avec la membrane plasmc’est l’exocytose.

ique :

- La diffusion de l’eau = l’osmose :

Un gradient osmotique transepithélial induit une diffusion transcellulaire d’eau (nécessite des aquaporines)

Un gradient osmotique paracellulaire induit une diffusion paracellulaire d’eau (souvent due à des pompes Na/K qui induisent une sortie d’ions Sodium : l’eau suit le Na+)

• Quel est le support osmotique des LEC et LIC ?

Na (mmol/L) K (mmol/L) Osmolarité (mOsm/L)

LEC 140 4 290 LIC 10-30 130-150 290

L’osmolarité extra cellulaire est essentiellement due aux sels de Sodium LEC = LIC = 290 mOsm/L

Le flux d’eau net est nul. Il y a autant d’eau qui entre et qui sort de la cellule. La pompe Na/K ATPasique = mécanisme de maintient de la ≠ de concentration.

- Le bilan de l’eau :

Les entrées sont dues à (ordre décroissant): • L’eau de boisson (soif) = 50% des entrées • L’eau contenue dans les aliments = 1/3 des entrées • Le reste = eau produite par le catabolisme (lorsque l’on brûle du glucose)

6(H20) + 6(CO2)

Ex : si LEC = 320 mOsm/L, et LIC = 290 mOsm/L

Le milieu est hypertonique : o Forte osmolarité dans les LEC o Faible concentration d’eau

Diffusion de l’eau de l’intérieur vers l’extérieur jusqu’à équilibre de l’osmolarité.

Déshydratation cellulaire A l’équilibre osmotique, LEC = LIC = 305 mOsm/L

- La forme du globule rouge en milieu iso, hypo et hypertonique :

En milieu isotonique : • LEC = 290 mOsm/L • Autant d’eau qui entre et qui sort de la cellule

Le globule rouge a une forme de disque biconcave En milieu hypotonique :

• LEC < 290 mOsm/L • Trop d’eau dans les LEC • Plus d’eau qui entre dans la cellule

Le globule rouge « gonfle » En milieu hypertonique :

• LEC > 290 mOsm/L • Pas assez d’eau dans les LEC • Plus d’eau qui sort de la cellule

Le globule rouge « rapetissit »

- Correction des excès ou des déficits de l’hydratation :

Pour éviter l’hyperhydratation cellulaire, il faut : • Diminuer les entrées d’eau • Augmenter les sorties d’eau

Pour éviter la déshydratation cellulaire, il faut : • Augmenter les entrées d’eau • Diminuer les sorties d’eau

On verrouille d’abord les sorties (Augmentation de l’ADH) Ensuite on augmente les entrées (si nécessaire) : on a soif.

Dans l’hypothalamus (cerveau) il existe des cellules spécialisées : les osmorécepteurs.

Augmentation de l’osmolarité Stimulation des osmorécepteurs

o Stimulation du centre de la soif (on a soif) o Stimulation des neurones sécréteurs d’ADH dont le corps cellulaire se

trouve dans l’hypothalamus, et les terminaisons axonales dans l’hypophyse : c’est donc dans l’hypophyse qu’a lieu la neurosécrétion d’ADH (qui sert à la réabsorption de l’eau).

Diminution de l’osmolarité Inhibition des osmorécepteurs

o Inhibition du centre de la soif (on n’a plus soif) o Inhibition des neurones sécréteurs d’ADH => on fait pipi

Seuil normal de l’osmolarité plasmatique : 290 mOsm/L. Au-delà, on manque d’eau.

Seuil de déclenchement de la sécrétion d’ADH (verrouillage des sorties) : 280 mOsm/L

Seuil de déclenchement de la soif : 290 mOsm/L Déclenchement de la soif (entrée) après la sécrétion d’ADH (sortie) Toujours un peu de sécrétion d’ADH par prévention

- Les variations de la soif entraînent des variations des entrées d’eau. - Les variations de la sécrétion d’ADH entraînent des variations des sorties

(urinaires) d’eau.

L’urée provient du catabolisme des protéines alimentaires. Catabolisme = transformation en énergie des matériaux utilisés.

Un sujet ayant une alimentation normale élimine chaque jour dans ses urines en moyenne

En pratique, l’osmolarité urinaire (normalement de 800mOsm/L) peut varier entre 200 et 1200 mOsm/L.

Donc le rein peut éliminer une même quantité de solutés dans un volume d’eau variable. Il peut :

Si le sujet boit beaucoup (l’apport d’eau est important) Diminution de l’ADH : le rein réduit sa réabsorption d’eau pure > 4 litres d’urines par jour Urines diluées : osmolarité urinaire minimum = 50 mOsm/L. Charge hydrique (cas où le sujet boit 1L d’eau progressivement) :

Inhibition de la sécrétion d’ADH Augmentation du volume urinaire Diminution de l’osmolarité urinaire.

Et une fois l’eau en trop éliminée, le volume urinaire et l’osmolarité urinaire retournent à leur valeur initiale :

Diminution du volume urinaire Augmentation de l’osmolarité urinaire.

Si le sujet boit peu Augmentation de l’ADH : le rein réabsorbe de l’eau pure 0,7 litres d’urines par jour Urines concentrées : osmolarité urinaire = 1200 mOsm/L.

Restriction hydrique (le sujet ne boit pas) : sécrétion d’ADH Diminution du volume urinaire Augmentation de l’osmolarité urinaire.

Schéma récapitulatif :

• Echanges entre compartiment interstitiel et compartiment vasculaire

- Les échanges capillaires :

Les capillaires sont organisés en lits capillaires et le passage est contrôlé par des sphincters pré capillaires.

- Les forces en présence AND capillaires sanguins :

AND pôle artériel, une filtration (passage du capillaire vers le liquide interstitiel) est assurée par :

• La pression hydrostatique sanguine surtout (Phs) • La pression hydrostatique interstitielle (Phi) • La pression oncotique interstitielle (Poi)

AND pôle veineux des capillaires, une réabsorption assurée par : • La pression oncotique sanguine (=plasmatique)

Ainsi, sur toute la longueur du capillaire, la résultante :

Phs – Pos ≈ 1-2 mmHg. Ainsi, ds les conditions physiologiques, filtration > réabsorption… Il existe donc un excès d’eau et de solutés qui sortent du capillaire par rapport à la quantité qui est réabsorbée…

Pourquoi n’y a-t-il pas d’oedèmes ???

Rôle du système lymphatique

- Mécanisme des oedèmes : Ils peuvent être dus à :

Une augmentation de la pression capillaire sanguine Elle-même due à :

• Une augmentation de la pression veineuse, observée lors d’une insuffisance cardiaque ou d’un obstacle au retour veineux

• Une diminution des résistances pré capillaires Une diminution de la pression oncotique plasmatique Elle-même due à :

• Une augmentation des pertes protéiques Urinaires (syndrome néophrotique) Intestinales (entéropathie exsudative)

• Une diminution de la synthèse protéique, observée lors : D’une carence d’aport (ex : kwashiorkor) D’une insuffisance hépatique (cirrhose)

Une augmentation de la perméabilité capillaire (inflammation) Un blocage du retour lymphatique (ex : élephantiasis)

• Régulation du volume des liquides extra cellulaires :

Le volume des LEC augmente proportionnellement au capital sodé de l’organisme (plus il y a de Na dans les LEC, plus la quantité d’eau est importante).

- Bilan du NaCl :

Les entrées sont dues : • Au NaCl contenu dans les aliments et la boisson + le sel rajouté

Les sorties sont dues : • Au NaCl éliminé dans l’urine (surtout) • Aux autres pertes de NaCl (sueur, selles…)

Si Entrées > Sorties inflation Si Entrées = Sorties Capital sodé équilibré Si Entrées < Sorties Déplétion

Les variations de l’apport (ou de l’élimination) en NaCl entraînent des variations du pool de sel (capital sodé) dans l’organisme. Les variations du capital sodé entraînent des variations du volume des LEC.

Pourquoi ?

Les variations du capital sodé entraînent la concentration extra cellulaire du Na puisque le Na est maintenu hors de la cellule par la Na/K ATPase.

Les variations de la natrémie entraînent des variations de l’osmolarité plasmatique puisque le Na est le principal support de cette osmolarité

Les variations de l’osmolarité plasmatique entraînent une stimulation ou une inhibition des osmorécepteurs

La stimulation ou l’inhibition des osmorécepteurs entraîne une variation du bilan hydrique.

Les variations du capital sodé entraînent des variations des LEC et donc du volume circulant

Les variations du volume circulant entraînent des variations du débit cardiaque DC = fréquence cardiaque x volume éjecté

Les variations du débit cardiaque entraînent des variations de la pression artérielle

PA = Débit cardiaque x Résistances artérielles