INTRODUCTION :

L'eau contenue dans le corps est compartimentée entre milieu intracellulaire et milieu extracellulaire. Elle compose environ 60 % de notre masse corporelle, qui se répartie :

- À 40 % dans les liquides intracellulaires

- À 20 % dans les liquides extracellulaires

La proportion d’eau varie en fonction de :

- L’âge, pour le nourrisson, elle est de 80% puis elle diminue en vieillissant.

- La quantité de graisses, qui contient peu d’eau. Au contraire des muscles qui en contiennent beaucoup, la proportion d’eau sera donc plus importante chez une personne musclée.

L'eau totale est donc répartie entre :

-Liquides intracellulaires qui correspondent aux 2/3 de l’eau totale

-Liquides extracellulaires qui correspondent aux 1/3 de l’eau totale

On peut citer 2 types d’échanges :

-Entre les milieux intracellulaires et extracellulaires

-Dans le milieu intracellulaire même

Les liquides extracellulaires sont divisés en 3 groupes :

◦ Plasma : eau circulante => sang

◦ Liquides interstitiels : eau intercellulaire + lymphe canalisée

◦ Liquides transcellulaires (volumes très faibles qui ne participent pas à la régulation de l’eau) : liquide céphalo-rachidien, intraoculaire, cavités séreuses et sécrétions digestives... [dont on fait abstraction dans ce cours]

La constance du milieu extérieur permet une conservation de la composition de l’intérieur de la cellule. On parle ainsi d’homéostasie.

RAPPEL : o Ne pas confondre quantité (ou masse) et concentration : La concentration correspond à la masse divisée par le volume. Ainsi, 180g de glucose réparti dans 10L d’eau correspond à une concentration de 18g/L. On différencie :

- une concentration pondérale s’exprimant en g/L

- d’une concentration molaire (molarité) qui s’exprime en mol/L

o L’osmolarité correspond au nombre de particules possédant une activité osmotique par litres (Osmol/L). L’osmolarité d’une solution correspond à la somme de la concentration molaire des différents solutés.

o L’osmolalité correspond à l’osmolarité/kg. En physiologie, osmolalité ≈ osmolarité car la densité de l’eau est de 1 (le professeur ne fait pas de piège sur cette question (ouf !).

o L’équivalent électrique : on prend en compte les charges électriques (mEq = milliéquivalents)

NaCl = Na+ + Cl- donc 1mmol/L de Nacl aura pour équivalent électrique 2mEq/L

CaCl2 = Ca2+ + 2Cl- donc 1mmol/L de Cacl2 aura pour équivalent électrique 4mEq/L

Le glucose n’est pas chargé, ainsi 1mmol/L de glucose aura un équivalent de 0mEq/L L

I. MECANISMES IMPLIQUES DANS LES ECHANGES ENTRE COMPARTIMENTS

I.A. TRANSFERT DE SOLUTES

o Diffusion passive de solutés :

On a 2 compartiments séparés par une membrane perméable au soluté seulement (et à l’eau). [Rappel : dans un mélange le soluté est en moindre quantité par rapport au solvant (dans lequel il est dilué)]

Ici, le flux de soluté de A vers B est supérieur au flux de B vers A : phénomène de diffusion dû à une différence de concentration (gradient) de soluté de part et d'autre de la membrane. Il y aura une diffusion asymétrique jusqu'à l’équilibre des concentrations ; le flux allant : Du compartiment le plus concentré (hypertonique) = A Au compartiment le moins concentré (Hypotonique) =B ( + => - )

A l’équilibre, il existe toujours un phénomène de diffusion entre les compartiments mais le flux net de soluté est nul. C’est un mécanisme passif et spontané des molécules c’est-à-dire qui ne nécessite pas d’énergie. Avec une augmentation de la température l’équilibre est obtenu plus rapidement, car les molécules bougent plus vite, ainsi cette diffusion dépend de la température.

o Diffusion passive de solutés chargés :

La membrane est ici perméable aux charges et au solvant. On assiste à une diffusion des charges, due à une différence de potentiel (ddp). Le gradient électrique entraîne un déplacement des ions, avec répartition des cations et des anions jusqu’à l’équilibre (disparition de la différence de potentiel, les charges sont égales de chaque côté), cela ne nécessite pas d’énergie (comme tout élément dit « passif »).

o Transfert actif de solutés :

Le transfert actif de soluté à travers la membrane se fait contre un équilibre. Ce mécanisme compense la diffusion passive qui continue, et maintient le gradient en place (de concentration ou de potentiel). Il va : De la solution la moins concentrée vers la solution la plus concentrée : ( - => + )

C’est un mécanisme actif, Il nécessite donc une dépense d'énergie (ATP) pour faire fonctionner des transporteurs membranaires spécifiques du soluté. (Ex : la pompe Na-K ATPase) L*

I.B. PRESSION HYDROSTATIQUE

Gradient de pression hydrostatique :

C’est une pression exercée par l’eau. (#mecaflu de CPM) Il s’agit d’une différence de niveaux entre deux compartiments séparés par une membrane perméable à la solution. Il y a passage de solution : Du milieu où la pression est la plus forte vers celui où elle est plus basse. ( + => - )

La pression étant proportionnelle à la hauteur, là où le niveau est le plus élevé la pression est donc la plus élevée… Cette pression est induite, permise par le cœur : On observera des surpressions (contraction du cœur par exemple) ou dépressions exercées sur les compartiments, dues aux différences naturelles de pression dans le corps. Cela s’observe avec la pression artérielle par exemple.

I.C. PRESSION OSMOTIQUE

Une membrane hémiperméable/semiperméable (ne laissant passer que le solvant : en général l’eau) est nécessaire pour obtenir le phénomène d’osmose.

Osmose : diffusion passive d’eau (ou de solvant) pure à travers une membrane (ici semiperméable) à la suite d’un gradient de concentration. Diffusion allant du côté le moins concentré vers le côté le plus concentré. ( - => + )

Le but de l’osmose étant alors de « rééquilibrer » les concentrations en faisant passer le solvant et non le soluté à travers la membrane (≠ diffusion passive d’ions). [En fait entre deux compartiments, les composants cherchent toujours à s’équilibrer. Ainsi, si on a des charges positives d’un côté et des charges négatives de l'autre = une différence de potentiel, la nature veut atténuer cette différence jusqu’à ce qu’elle soit nulle pour avoir une égalité de répartition. De même, si une membrane hémi perméable ne permet pas aux molécules de passer dans le second compartiment contenant que du solvant, alors le moyen adopter est la diffusion de solvant vers le compartiment hypertonique (donc celui contenant beaucoup de molécules). Ainsi on tend vers un équilibre de concentration moléculaire puisque plus il y a de solvant, plus les molécules sont diluées et moins elles sont concentrées.]

Pression osmotique : C’est une pression hydrostatique (c’est à dire créée par une différence de hauteur du liquide dans notre exemple ci-dessus). Elle s’oppose au phénomène d’osmose. (De même valeur, mais de signe opposé)

L’équilibre est alors atteint lorsque l’osmose égale la pression due à la pesanteur (à savoir la pression osmotique). [Il y a cependant toujours des échanges mais le flux net est nul = les échanges de part et d’autre sont égaux].

[Lorsque le solvant diffuse vers le compartiment hypertonique pour diminuer la concentration moléculaire = l’osmose ; on assiste alors à une élévation du niveau du solvant dans ce compartiment et une diminution dans le compartiment hypotonique. Cette différence induit une pression hydrostatique. Comme elle apparait à la suite du phénomène d’osmose, on l’appelle pression osmotique. Elle “s’oppose” bien au phénomène d’osmose, puisque plus on a le phénomène d’osmose, plus le niveau monte et donc plus la pression augmente ce qui tend à faire diminuer ce niveau.]

Physiologiquement, ce n’est pas la hauteur d’eau qui compense l’osmose, mais la pression exercée par le cœur.

La membrane est également perméable au NaCl : pour obtenir l’équilibre des concentrations et des niveaux, l’eau monte dans un premier temps par osmose puis NaCl redescend. => on a alors à la fois le phénomène osmotique ET la diffusion passive d’ions.

Le pouvoir osmotique d'une solution ne dépend que de la concentration molaire (mol/L) des espèces dissoutes, et non de la concentration pondérale. [Du nombre pas de la masse !!]

On peut convertir la concentration pondérale (g/L) : Cmol = Cpond/M avec M la masse molaire (g/mol) de l'espèce.

Ainsi, 2 solutions de concentration pondérale différentes peuvent avoir le même pouvoir osmotique.

Mais pour une même concentration molaire, les solutions électrolytiques (qui donnent plusieurs produits à partir d’un réactif lors d’une dissolution dans un solvant, ici l’eau) présentent un pouvoir osmotique supérieur aux solutions non électrolytiques. On comptera le nombre d'espèces produites par la dissociation pour obtenir l'osmolarité.

Chaque ion possède le même pouvoir osmotique, 1 mol = 1 mOsm.

Rappel de thermodynamique : La pression osmotique est la pression nécessaire pour arrêter le flux de solvant. Elle est liée au nombre de molécule et non pas à leur taille. (Concentration molaire !!)

Le transfert d’eau net est nul si, de part et d’autre de la membrane, on a la même osmolarité même si les particules diffèrent dans leur nature. On calcule alors l’osmolarité en faisant la somme des concentrations molaires de chaque solutés.

• « À une même concentration molaire, les solutions électrolytiques présentent un pouvoir osmotique supérieur aux solutions non électrolytiques » :

• « On comptera le nombre d'espèces produites par la dissociation pour obtenir l'osmolarité »

I.D. PRESSION ONCOTIQUE

o Pression osmotique et pression oncotique

Les solutions électrolytiques entraînent une dissociation de leurs composants et donc plus de molécules à la fin (donc plus de moles).

Les protéines sont de grosses molécules chargées et attirent les électrolytes, ce qui augmente donc le gradient de concentration, le passage d'eau et la pression osmotique : c'est la pression oncotique. C’est la pression osmotique qui attire l’eau du côté des protéines.

Ce phénomène traduit l'équilibre dit de Gibbs-Donnan (nécessite une membrane perméable au soluté mais pas aux protéines, qui sont séquestrées dans le plasma) :

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

• La neutralité électrique doit être maintenue dans chaque compartiment

En somme, la présence des protéines en elles-mêmes induisent une première osmose mais elles induisent également, en attirant les ions de leur côté, un nouveau gradient de concentration ionique entre les deux compartiments qui doit être compensé par une diffusion passive d’eau supplémentaire… La somme de ces pressions induites par les protéines est appelée pression oncotique.

Les protéines du compartiment intracellulaire étant chargées négativement et ne pouvant traverser les membranes, ce sont les ions positifs (K+) qui se déplacent dans le compartiment intracellulaire afin de maintenir l’équilibre des charges. Dans la même logique, les ions Cl- migrent vers le compartiment extracellulaire.

Physiologiquement, parmi les liquides extracellulaires, seul le plasma contient des protéines. (car les protéines ne traversent pas les membranes). Dans le liquide interstitiel, il y a donc plus d’anions que de cations

o Pression hydrostatique et pression oncotique

La pression oncotique s'oppose à la pression hydrostatique : car la pression hydrostatique = pression osmotique et s’oppose à l’osmose créée par les protéines = la pression oncotique, cette dernière retient l’eau du côté des protéines.

En physiologie, la pression hydrostatique est due à la pression du cœur. La pression oncotique du plasma va retenir l’eau alors que la Pcardiaque (hydrostatique) va essayer de la faire sortir des vaisseaux sanguins.

o Application thérapeutique : la dialyse

S’applique en cas d’insuffisance rénale = accumulation de déchets dans le sang (urée et créatinine) + nécessité d’apport en calcium + bicarbonate

• Hémodialyse (= rein artificiel)

Le sang et le liquide de dialyse vont réaliser des échanges. Deux circuits extracorporels en dérivation sont placés et mis en relation au niveau du dialyseur. C’est ici qu’auront lieu les échanges par diffusion à savoir l’urée et la créatinine iront du plasma vers le dialyseur et le calcium ainsi que le bicarbonate dans le sang. Ceci permet, lors d’une défaillance rénale d’éliminer les déchets, d’épurer le sang et le réapprovisionner grâce à un système de pompe.

• Dialyse péritonéale

Il s’agit de l’implantation d’une sonde dans la cavité péritonéale (on utilise donc une fine membrane naturelle, à savoir le péritoine) pour pouvoir y injecter une solution de dialyse permettant de récupérer les déchets sanguins ainsi que de l’eau en excès par différence d’osmolarité. Par osmose, l’eau rentre dans les capillaires qui sont dans la membrane péritonéale. La poche contenant le liquide est d’abord placée à hauteur du patient, puis après avoir laissé les échanges s’effectuer elle est déplacée vers le bas, créant un gradient de pression qui remplit la poche de dialyse usagée. On compte alors sur la force de pesanteur ! Là aussi, l’urée et la créatinine vont vers le dialysat et le calcium et bicarbonates vont dans le sang du patient.

I.E. COMPOSITION DES COMPARTIMENTS

o Les liquides extracellulaires (LEC)

Rappel : liquides extracellulaires = plasma + liquides interstitiels + liquides transcellulaires

Les compositions du plasma et des liquides interstitiels sont très proches à part pour les protéines que le plasma possède en grande quantité contrairement aux liquides interstitiels. Elles n’ont donc pas de role majeur dans les transferts d’eau.

• Sa pression osmotique est de 290 mOsm/L.

• L’électroneutralité dépend principalement du sodium Na (cation) associé au Cl et des bicarbonates (anions). La majorité des osmoles du plasma viennent des électrolytes (280mOsm/L).

Osmolarité = [Na] x 2 + [glucose] + [urée] en sachant que les concentrations en glucose et urée sont minoritaires, on en conclut que : [Na] = natrémie = 140 mmol/L= concentration en sodium est le principal déterminant de la pression osmotique des liquides extracellulaires. S’il y a un changement de concentration en sodium, on a alors un changement d’osmolarité et un transfert d’eau.

NB : Le sodium (Na) est le principal cation du LEC, il est toujours associé à un anion, c’est pour cela qu’on fait x2 dans la formule de l’osmolarité.

o Les liquides intracellulaires

La différence de composition entre liquides intra et extra cellulaires est très grande mais leur différence d’osmolarité est quasi-nulle => transfert net d’eau quasi nul. Le cation le plus présent est ici le potassium K+.

o À bien retenir : Le cation K+ (potassium) est plus présent en intracellulaire, tandis que le Na+ (sodium) est plutôt présent en extracellulaire. L’osmolarité de ces 2 milieux est identique.

Plasma : les principales osmoles sont liées aux électrolytes

NB:

-le tampon le plus important du milieu intracellulaire est le phosphate

-le tampon le plus important du milieu extracellulaire est le bicarbonate

La différence de composition s’explique principalement par la pompe Na/K-ATPase. Composition extrêmement différente mais osmolarité quasi identique !!!

II. ECHANGES HYDRIQUES ENTRE COMPARTIMENTS

o Rappel : Eau total = eau intracellulaire (2/3) + eau extracellulaire (1/3) (plasma + interstitielle)

o Les membranes

-La membrane capillaire (des vaisseaux) est perméable à l’eau et aux solutés mais pas aux protéines. Elle permet les echanges entre les eaux extracellulaires.

-La membrane cellulaire est perméable à l’eau et à certains solutés mais pas aux protéines. Elle permet les échanges entre l’eau intracellulaire et interstitielle. La cellule consomme de l’énergie et produit des déchets (comme le CO2). Il y a donc une nécessité de d’échanges permanents. S’il y a un défaut au niveau de l’équilibre, le retour à l’équilibre se fait par le milieu extracellulaire (plasma puis interstitielle). La régulation du milieu extracellulaire doit donc être fiable et précise car il s’agit d’un passage essentiel.

II.A. ÉCHANGE ENTRE COMPARTIMENT EXTRACELLULAIRE ET INTRACELLULAIRE

1. Pour toutes les substances

Pour toutes les substances, il existe 4 modes d’échanges :

-diffusion (transfert passif)

-transfert facilité

-transfert actif

-endocytose-exocytose.

Pour l’eau, il s’agit du phénomène d’osmose.

1.1. Diffusion (=diffusion simple)

Elle est passive et ne concerne que les petites molécules. Elle est :

• Transmembranaire pour les molécules lipophiles et les gaz.

• Elle ne nécessite pas d'énergie (pas d’ATP)

• Le transfert est réalisé du compartiment le plus concentré vers le compartiment le moins concentré (phénomène passif). (+ => - )

• Les ions quant à eux ne peuvent pas diffuser à travers la membrane par diffusion simple. Leur transport est réalisé via un canal protéique (transfert facilité)

Le phénomène est dépendant :

• Du gradient de concentration de part et d'autre de la membrane (plus la différence de concentration est forte, plus la diffusion est rapide).

• De la perméabilité de la membrane à la substance

• De la surface de la membrane et de son épaisseur

Na+ est plus concentré en extra qu’en intracellulaire, c’est l’inverse pour K+. On aura donc une diffusion de Na+ vers l’intérieur et de K+ vers l’extérieur.

1.2. Transfert facilité

• Il concerne les molécules qui ne peuvent franchir la membrane spontanément (par exemple les ions). Ne nécessitent pas d’énergie

• Il se fait via un transporteur spécifique (exemple le transporteur GLUT pour le glucose) de la molécule considérée avec deux possibilités :

→ Un canal protéique transmembranaire qui sera toujours ouvert.

→ Une protéine de transport qui change de conformation : ouverte ou fermée.

• Elle se fait du compartiment le plus concentré au moins concentré et ne nécessite donc pas d'énergie ! (+ => - )

• Contrairement à la diffusion passive, le processus est saturable (Saturation du canal ou du transporteur).

1.3. Transfert actif

• Il se fait du compartiment le moins concentré vers le plus concentré (- => +), donc contre le gradient de concentration : il va donc nécessiter une dépense d'énergie (hydrolyse de l'ATP). Ce phénomène permet de maintenir le gradient de concentration.

• Il peut concerner une ou plusieurs molécules. Si plusieurs molécules sont mises en jeu, le transfert peut se faire selon 2 modes :

→ Cotransport ou symport : les deux éléments vont dans le même sens

→ Contre-transport ou antiport : les deux éléments vont en sens contraire

• Il existe 2 types de transports actifs :

→ Transports actifs primaires : Transports réalisés directement par hydrolyse de l'ATP (pompes ATPasiques) qui permet de trouver de l’énergie. Exemples : Na/K ATPase : La pompe (protéine) consomme de l’ATP pour faire sortir le Na+ et concentrer le K+ à l’intérieur, contre le gradient de concentration.

Ca2+ ATPase : activée par la calmoduline et inhibée par le DILTIAZEM.

→ Transports actifs secondaires : Se font grâce au gradient électrochimique (antiport ou symport grâce à un ion). Ce transport utilise l’énergie crée par le gradient de sodium créé par la pompe (dans ce cas) pour transporter une molécule supplémentaire ou en échange avec une autre molécule (échangeurs), n’utilise pas directement l’ATP. (En résumé c’est l’entrée ou la sortie d’un composé couplée à l’entrée de Na+).

Si les transports actifs primaires sont inhibés, les secondaires le seront aussi !

1.4. Endocytose-exocytose-phagocytose

o Endocytose : invagination de la membrane qui va internaliser des substances de petite taille.

o Phagocytose : endocytose de substances de grande taille dans une cellule, puis destruction dans la cellule.

o Exocytose : expulsion des substances présentes dans la cellule par fusion d’une vésicule de sécrétion.

2. Pour l'eau : osmose

Retenir qu'osmose = déplacement d’eau. → transfert passif ! La diffusion intervient avec la présence d’un gradient d’osmolarité qui peut être de deux types :

 Gradient d’osmolarité Trans-épithélial : diffusion transcellulaire avec des canaux appelés « aquaporines » qui sont des protéines faisant passer les molécules d’eau (= hydrophile), à travers la membrane (= hydrophobe).

 Gradient d’osmolarité Paracellulaire : diffusion paracellulaire (pas par ces canaux), au niveau des jonctions serrées entre les cellules. [Les jonctions serrées permettent aux cellules de rester cohésives “comme une couture”]

II.B. SUBSTANCES RESPONSABLES DE L'OSMOLARITE

Les transferts d'eau à travers la membrane cellulaire sont dus à une différence d'osmolarité entre liquide intracellulaire et extracellulaire. Les liquides intra et extracellulaires sont iso-osmolaires malgré leur différence de composition : leur osmolarité est égale à 290 mOsm/L. Ainsi, le transfert net d’eau est nul.

Les sels Na et K sont les garants du pouvoir osmotique. Comme vu précédemment, il existe naturellement une diffusion du Na+ vers l’intérieur et du K+ vers l’extérieur liée aux différences de concentrations entre les 2 milieux, cependant on a un maintien du déséquilibre des concentrations par la pompe Na/K-ATPasique. Par ailleurs, on trouve une quantité importante de phosphates dans les liquides intracellulaires (en raison de l’importante quantité d’ATP, (cf métabo). C'est la concentration extracellulaire en Na (natrémie) qui est le support de l'osmolarité extracellulaire (car il s’agit de la particule majoritaire et donc représentative de l’osmolarité).

Il existe une relation linéaire entre la concentration de Na+ plasmatique et l’osmolarité plasmatique. Donc, une hyponatrémie (basse concentration de Na+) se traduira par une hypo-osmolarité et inversement.

II.C. BILAN DE L'EAU

Le bilan de l’eau comprend les entrées et sorties d’eau de l’organisme :

o Entrées :

• Eau de boisson : contrôlée par la soif (mécanisme unique qui permet de réguler)

• Eau des aliments : 1 L/j

• Eau produite lors du catabolisme (minoritaire)

o Sorties :

• Urines : contrôlée par l'ADH (hormone anti-diurétique), modulable selon les apports.

• Pertes insensibles comme la transpiration et respiration (peuvent être importantes dans certains états pathologiques).

Cette balance est le capital hydrique : Hyperhydratation (entrées>sorties) <-> équilibre <-> déshydratation

1. Conséquences des excès et déficits

Conséquences physiologiques :

o Excès d’eau : => Dilution des liquides extracellulaires => diminution de la natrémie et de l'osmolarité plasmatique (relation linéaire) => hyponatrémie .

L’osmolarité étant alors inégale entre milieu intra- et extra-cellulaire, on observe un passage d’eau dans le milieu intracellulaire pour rétablir l’équilibre entre l’intérieur et l’extérieur de la cellule. L’osmolarité intracellulaire baisse mais le volume de la cellule augmente => œdème . Dans ce cas, le milieu cellulaire est hypotonique (baisse de l’osmolarité cellulaire). Lors d’une hyponatrémie plasmatique, on a une hyperhydratation cellulaire.

o Déficit d’eau : => concentration des liquides extracellulaires => hausse de la natrémie et de l'osmolarité plasmatique => hypernatrémie . Pour rétablir l’équilibre, l’eau sort du milieu cellulaire qui devient alors hypertonique (hausse de l’osmolarité dans la cellule ). Lors d’une hypernatrémie plasmatique, on a une déshydratation cellulaire. Ainsi, la natrémie est le reflet de l’hydratation cellulaire.

2. Correction des excès et déficits

Pour éviter :

• L’hyperhydratation, il faut diminuer les entrées d'eau, et augmenter les sorties

• La déshydratation, il faut augmenter les entrées d'eau, et diminuer les sorties

Situées dans l'hypothalamus, il existe des cellules spécialisées, sensibles à l'osmolarité du sang qui les perfusent : les OSMORECEPTEURS. Elles sont stimulées par les hausses d'osmolarité (déshydratation) et inhibées par la baisse d'osmolarité (hyperhydratation).

Hausse d'osmolarité : stimulation => augmentation de la sécrétion d'ADH (d’abord) et de la soif

Baisse d'osmolarité : inhibition => baisse de la sécrétion d'ADH et de la soif

L’ADH (=hormone anti-diurétique = empêche l’élimination d’urine) est produite par l’hypophyse (posthypophyse). Elle agit au niveau des reins et réabsorbe l’eau contenue dans les urines. Il est important de comprendre que l’ADH permet de réduire le volume d’eau éliminé et donc concentre les urines.

Ces osmorécepteurs sont très sensibles à l’osmolarité. Ils n’obéissent pas à la loi du tout ou rien, ils interviennent de manière quasiment permanente (donc non pathologique). DONC la variation de la sécrétion d’ADH intervient dans des conditions physiologiques.

En cas de hausse de l'osmolarité, l'augmentation de la soif et de la sécrétion d’ADH n'est pas simultanée : La soif est un mécanisme secondaire de défense et s’active après la libération d’ADH. (processus de secours)

Le système verrouille les sorties (ADH) avant d'ouvrir les entrées (soif) :

o Élimination : Un sujet sain élimine dans les urines environ 800 mOsm/jour.

Selon la quantité bue chaque jour, la concentration variera : les 800 mOsm sont toujours éliminées mais peuvent être dilués dans 4 litres (200 mOsm) comme dans 0,7 (1200 mOsm). L

C'est le rein qui agit (sous l'effet de l'ADH) sur la concentration des urines en réabsorbant de l'eau pure si nécessaire (apport hydrique insuffisant) ou au contraire en réduisant la réabsorption (apport hydrique important). Le rein peut éliminer une même quantité de soluté avec un volume d’eau variable. Les urines peuvent être concentrées à un minimum de 50 mOsm/L (Max 16 L/j) jusqu'à un maximum (limite physiologique) de 1200 mOsm/L (Min 0,7 L/j).

o Exemples de tests de recherche de pathologies :

• Test de restriction hydrique sur 8h : sécrétion d’ADH

Il s’agit d’empêcher le patient de boire de manière à faire concentrer les urines (déshydratation), la concentration est maximale au bout de 8h. Le pic d’ADH doit être au bout de ces 8h. On a progressivement une baisse du volume urinaire. On recherche avec ce test le bon fonctionnement de l’ADH, et la réponse des reins qui réabsorbent l’urine. On modifie juste l’hydratation du patient mais pas son osmolarité plasmatique.

• Test d’inhibition de ADH par charge hydrique

Il consiste en l’administration de 1200mL d’eau en 15min (hyperhydratation). Le but est de diluer les urines, la dilution maximale est atteinte au bout de 2h. L’équilibre hydrique est rétabli au bout de 4h. On cherche ici à voir si l’ADH est bien inhibé.

NB : On détecte une non-inhibition de l’ADH chez un patient qui n’urine pas (ADH réabsorbe l’eau). 

En résumé : Le but est de maintenir un capital hydrique équilibré.

Si on a un excès d’eau : Hyperhydratation : => Le liquide extracellulaire sera dilué, donc moins concentré => on a une diminution de la natrémie (concentration en Na+) = hyponatrémie => donc diminution de l’osmolarité => On est dans un milieu hypotonique avec hyperhydratation cellulaire. => On diminue les entrées et on augmente les sorties d’eau : => inhibition des osmorécepteurs => baisse de l’ADH et baisse de la soif => l’élimination des urines n’est plus empêchée, leur volume augmente, elles sont plus diluées et on a moins d’entrée d’eau. L’équilibre est rétabli

Si on a un déficit d’eau : Déshydratation : => Le liquide extracellulaire est plus concentré => On a une augmentation de la natrémie = hypernatrémie => donc augmentation de l’osmolarité => On est dans un milieu hypertonique avec déshydratation cellulaire. => On stimule le centre de la soif : on augmente les entrées ; et on diminue les sorties d’eau : => stimulation des osmorécepteurs : augmentation de l’ADH en premier => Puis stimulation de la soif => Réabsorption de l’eau des urines, baisse de leur volume et augmentation de leur concentration. On a également plus d’entrée d’eau. L’équilibre est rétabli

II.D. ÉCHANGES ENTRE COMPARTIMENT INTERSTITIEL ET COMPARTIMENT VASCULAIRE

Les échanges ne s’effectuent qu’au niveau des capillaires !! Ceux-ci laissent passer l’eau et les ions, mais pas les protéines. Les artérioles régulent la pression du sang qui arrive aux capillaires. On a une organisation en lits ou réseaux de capillaires. Cette surface d’échange est très importante et modulable (500 m2 ), elle est fermée par des sphincters qui régulent :

→ La Pression hydrostatique (Moins il y a de capillaires ouverts, plus la pression à l’intérieur d’un capillaire est élevée)

→ La Surface d’échange : de géométrie variable grâce aux sphincters.

Quand il fait froid, les sphincters sont fermés => moins de sang : but = garder la chaleur (main blanche).

Quand il fait chaud ou lors d’activités sportives, les sphincters sont ouverts => rougeur : but = faire des échanges thermiques.

➢ Forces en présence :

o 2 forces majoritaires

• Pression hydrostatique sanguine Phs : due à l'activité de la pompe cardiaque (surpression à l'entrée du capillaire) => sortie de liquide vers le milieu extérieur

• Pression oncotique sanguine Pos : due aux protéines du plasma => entrée de liquide dans le capillaire

o 2 forces minoritaires

• Pression hydrostatique interstitielle Phi (sous-pression des vaisseaux par rapport à la pression atmosphérique) => entrée négligeable d’eau

• Pression oncotique interstitielle Poi (négligeable, car très peu de protéines dans les compartiments interstitiels) => sortie négligeable d’eau

La pression résultante est notée Pf, l’eau passe dans le sens de la Pf avec : Pf = ΔPh-ΔPo

On a donc une filtration à l'entrée du capillaire et une réabsorption à la sortie, car :

Si Phs > Pos => filtration

Si Phs < Pos => réabsorption

Mais si on fait le bilan des pressions de filtration et de réabsorption : PHsg − POsg ≈ +(1𝑜𝑢2)mmHg

Donc en conditions physiologiques, la filtration est plus forte que la réabsorption et il existe un excès d'eau et de solutés qui sortent du capillaire : environ 10% n’est pas réabsorbé.

Cette eau est recaptée par le système lymphatique (=drainage lymphatique) qui forme un maillage autour des capillaires. Il récupère l’eau et l’emmène vers la circulation sanguine par l’intermédiaire des nœuds lymphatiques et vaisseaux lymphatiques qui finalement se jettent dans la veine cave.

Les médicaments calcium blocker permettent de bloquer les sphincters ouverts pour lutter contre l’hypertension

Mécanisme des œdèmes : accumulation d’eau dans les tissus interstitiels

Dans le traitement des cancers on enlève les vaisseaux lymphatiques ; en contrepartie, on porte des bas de contention pour éviter les fréquents œdèmes. Plusieurs facteurs possibles (un seul ou plusieurs peuvent entrer en jeu dans la formation d'un œdème) :

o Hausse de la pression capillaire sanguine (entraîne une hausse de la filtration) causée par :

• Hausse de la pression veineuse (insuffisance cardiaque ou obstacle au retour veineux)

• Baisse de la résistance pré-capillaire (pour compenser --> prise de médicaments calcium bloqueur)

o Baisse de la pression oncotique plasmatique causée par :

• Hausse de la perte protéique :

→ Urinaire : lésion des filtres glomérulaires (syndrome néphrotique), la perte protéique urinaire est pathologique dès 15-30g/jour => normalement pas de protéines au niveau des urines ! On a alors une protéinurie avec baisse importante de la pression oncotique.

→ Intestinale (entéropathies exsudatives= inflammation) Ex : Le signe du godet qui traduit la fuite du liquide interstitielle dans les capillaires : si on appui sur la peau, le forme du doigt reste imprimé

• Baisse de la synthèse protéique :

→ Carence dans les apports, (retrouvé dans le kwashiorkor lors de malnutrition chez les enfants en bas âge dans les pays pauvres : œdème abdominal à cause du manque de protéine).

→ Insuffisance hépatique (cirrhose), lorsque le foie fonctionne mal.

o Hausse de la perméabilité capillaire (inflammation, comme après une piqure de guêpe) => laisse passer les protéines du plasma dans le liquide interstitiel, ce qui diminue la réabsorption Pos.

o Blocage du retour lymphatique (par exemple, éléphantiasis liés à un parasite) => les 10 % de surplus qui retournent normalement par les lymphatiques ne sont pas evacués et stagnent…

II.E. BILAN DU SODIUM

Ici le principal élément concerné est le NaCl :

o Entrées :

• NaCl contenu dans les aliments et la boisson (sel ajouté). On ne peut pas réguler les entrées de manière précise.

o Sorties :

• NaCl éliminé dans les urines : le seul qu’on puisse réguler, régulation par les reins

• Autres pertes minoritaires (sueur, selles)

 C'est le capital sodé (quantité de sel, surtout extracellulaire) : inflation <-> équilibre <-> déplétion :

Inflation : sorties < entrées

Déplétion : sorties > entrées

Les variations de l'apport (ou de l'élimination) en NaCl entraînent des variations du capital sodé dans l'organisme, ce qui entraîne des variations du volume des liquides extracellulaires (volémie) :

o Si on a une balance sodée positive : entrée > sorties

On verra une hausse de l'osmolarité plasmatique, donc la stimulation des osmorécepteurs : • Sécrétion d'ADH => augmentation de la réabsorption au niveau rénal

 Augmentation des liquides extracellulaires

 L'équilibre est retrouvé par baisse des facteurs anti-natriurétique (qui empêchent l’élimination de sodium) et hausse des facteurs natriurétiques (qui favorisent l’élimination de sodium)

 Augmentation de la natriurèse (=élimination du sodium) et équilibre de la balance sodée • Soif => absorption d'eau Attention à bien différencier la réaction à la natrémie (sécrétion d’ADH) et le retour à l’équilibre (sécrétion de facteur anti-natriurétique, etc) !

o Si on a une balance sodée négative : entrées < sorties

On verra une baisse de l'osmolarité plasmatique, donc l'inhibition des osmorécepteurs :

• Pas de soif

• Inhibition de l'ADH → baisse de la réabsorption

 Diminution des liquides extracellulaires (volémie)

 L'équilibre est retrouvé par la hausse des facteurs anti-natriurétiques et la baisse des facteurs natriurétiques

 Baisse de la natriurèse et équilibre de la balance sodée

La natrémie est la concentration de Na+ dans le liquide extracellulaire, elle est le reflet de l’hydratation intracellulaire (rapport sel/eau)

Le capital sodé est la quantité totale de Na+ dans l’organisme, il est le reflet de l’hydratation extracellulaire.

Lorsque le capital sodé diminue : déshydratation extracellulaire

Lorsque le capital sodé augmente : œdème

Les variations de capital sodé font varier les liquides extracellulaires et donc le volume circulant qui entraîne des variations de débit cardiaque, qui lui-même influence la pression artérielle (risque de HTA : hypertension artérielle). Le capital sodé est donc le reflet de la volémie et donc de la pression artérielle

Si on est jeune, les artères sont souples et on peut réduire la pression.

En revanche, chez les personnes âgées, les artères sont plus rigides et la tension artérielle augmente. Pour pallier cette augmentation de tension, on peut diminuer les apports en sodium par des régimes.

II.F. LE SYSTEME RENINE – ANGIOTENSINE – ALDOSTERONE (FACTEUR ANTINATRIURETIQUE)

L’aldostérone est l’hormone de la réabsorption du Na au niveau des corticosurrénales. Elle est formée par l’angiotensine II qui elle-même est influencée par la rénine.

→ Ce système rénine/angiotensine est freiné en cas d’excès de sel et d’augmentation de la volémie. Ainsi moins d’aldostérone est produite ce qui diminue la réabsorption en sel et permet de l’éliminer.

→ L'inverse se produit en cas de diminution de sel : la volémie diminue, le système est stimulé, Ainsi on a plus d’aldostérone ce qui permet une augmentation de la réabsorption de sodium au niveau du rein et une diminution de son élimination.

II.G. RESUME GENERAL

Il faut bien différencier deux problèmes :

o La modification du bilan hydrique

Lorsque l’on modifie le bilan hydrique (déshydratation générale ou hyperhydratation générale), cela va directement modifier l’osmolarité du milieu extracellulaire (mais donc aussi la natrémie qui en est le principal reflet). Dans ce cas, le corps réagit tout d’abord en modifiant l’hydratation INTRAcellulaire (=> il essaye de réguler l’osmolarité extracellulaire en réalisant des échanges avec le milieu INTRAcellulaire). C’est pourquoi on dit que l’osmolarité et la natrémie sont le reflet de l’hydratation intracellulaire !

Maintenant se pose la question de comment réguler (on ne peut pas laisser les cellules exploser ou se déshydrater complètement) : On utilise alors des osmorécepteurs, à savoir des récepteurs présents dans l’hypothalamus qui vont jouer un rôle d’abord sur la sécrétion d’ADH et ensuite sur la soif

o La modification du bilan sodé

Lorsqu’on modifie le bilan sodé (capital sodé trop ou pas assez important), cela va directement modifier l’osmolarité EXTRAcellulaire également, cependant, cette fois-ci, la quantité d’eau est totalement physiologique ! Ainsi, le même phénomène que pour le rééquilibrage du bilan hydrique va se produire, à savoir, stimulation ou non des osmorécepteurs, sécrétion ou non d’ADH et stimulation ou non de la soif => augmentation ou diminution des LEC qui était auparavant normaux et qui maintenant vont être trop ou pas assez élevés. En somme, on a une osmolarité normale MAIS trop (ou pas assez) d’eau dans le milieu extracellulaire et trop (ou pas assez) de capital sodé ! On a donc une modification de la volémie à savoir le volume EXTRAcellulaire… Pour régler ce problème, il faut alors faire appel au système rénine-angiotensine-aldostérone qui sécrète de l’aldostérone qui est un facteur anti-natriurétique qui va stimuler la réabsorption du sodium par les reins ! Et donc la diminution ou l’augmentation du capital sodé ce qui nous amène à un bilan sodé équilibré.