Les solutés des liquides corporels
En situation physiologique, la répartition de l’eau entre les différents secteurs vasculaire, interstitiel et intra cellulaire est principalement régie par les différences de pressions osmotiques générées, au-delà des équilibres précédemment décrits.
Puisque toutes les membranes sont perméables à l’eau, la distribution de l’eau entre les différents secteurs à l’état d’équilibre (c’est-à-dire après les mouvements transitoires liés à une perturbation d’un des secteurs), et donc leurs volumes, est déterminée par la pression osmotique que chacun des secteurs exerce sur les membranes qui le délimitent.
Chaque compartiment contient une molécule dont la concentration est le déterminant principal de la pression osmotique efficace du secteur, c’est-à-dire générant une différence de pression osmotique de part et d’autre de la membrane capable de générer des mouvements d’eau (les autres osmoles du secteur soit ne jouent aucun rôle car leur concentration est la même de part et d’autre de la membrane, soit jouent un rôle très minime car leur concentration est très faible) : Il s’agit des protéines dans le plasma, du sodium dans l’interstitium et du potassium dans les cellules.
Composition ionique du LEC
Par exemple : le sodium est présent en quantité identique dans les secteurs vasculaires et interstitiel. Il contribue donc à l’osmolarité de chacun de ces secteurs mais ne génère pas de pression osmotique efficace (qui serait liée à une différence d’osmolarité entre ces deux secteurs). La pression osmotique du plasma est liée aux protéines, qui ne traversent pas la membrane. Par contre, le sodium est maintenu dans le secteur interstitiel par les pompes des membranes cellulaires, générant donc
NON-ELECTROLYTES
une différence de pression osmotique entre l’interstitium et la cellule : le sodium exerce une pression osmotique sur la cellule à travers la membrane cellulaire. Il contribue à la pression osmotique exercée sur la membrane cellulaire
Composition ionique du liquide intracellulaire
En temps normal, il existe une différence de composition entre l’intérieur de la cellule et l’extérieur qui est entretenue par l’action de pompes actives. Ces pompes s’opposent à l’entrée du sodium dans les cellules (le sodium entre puis est expulsé activement) : on peut considérer la membrane cellulaire comme imperméable au sodium du secteur extra cellulaire.
Le contenu important des cellules en protéines exerce une pression oncotique, mais parallèlement, la pompe à sodium expulse du sodium et crée une pression osmotique qui attire l’eau hors de la cellule. Ce mécanisme est associé à une entrée de potassium, ce qui explique qu’il y ait plus de potassium dans la cellule que dans le milieu extra cellulaire.
Par contre, la membrane cellulaire étant considérée comme imperméable au sodium et perméable à l’eau, toute modification de la concentration en sodium dans le secteur interstitiel entraine une modification de l’osmolarité de ce secteur et les mouvements d’eau qui vont avec : autrement dit, les mouvements d’eau à travers la membrane cellulaire dépendent de la concentration en sodium du secteur extra cellulaire donc de la natrémie.
o L’hypernatrémie provoque une sortie d’eau des cellules (car la pression osmotique interstitielle augmente), une deshydratation intra cellulaire (et la sensation de soif).
o L’hyponatrémie provoque une entrée d’eau dans les cellules (car la pression osmotique interstitielle diminue), une hyperhydratation intra cellulaire (et un œdème cérébral avec un coma).
Le sodium diffuse de part et d’autre de la membrane capillaire et se « distribue » dans tout le secteur extra cellulaire. L’augmentation du sodium extra cellulaire (reflété par l’augmentation de la natrémie) provoque une sortie d’eau des cellules
vers l’interstitium : On a alors une deshydratation intra cellulaire, qui provoque la soif et donc l’ingestion d’eau. Cette arrivée d’eau dans le sang, diminue la natrémie et favorise le retour de l’eau dans les cellules et le retour à la normale (la soif persiste tant que le volume intra cellulaire n’est pas redevenu normal
Echanges d’eau et de solutés entre les divers compartiments
La membrane capillaire est perméable à l’eau et aux solutés mais pas aux protéines. La membrane cellulaire est perméable à l’eau et à certains solutés mais pas aux protéines. La cellule consomme de l’énergie et produit des déchets comme le CO2. Il y a donc une nécessité de d’échange permanents. S’il y a un défaut au niveau de l’équilibre, le retour à l’équilibre se fait par le milieu extracellulaire. La régulation du milieu extracellulaire doit donc être fiable et précise car il s’agit d’un passage essentiel.
1. Pour toutes les substances Pour toutes les substances, il existe 4 modes d’échanges : diffusion (transfert passifs), transfert facilité, transfert actif, endocytose-exocytose. Pour l’eau, il s’agit du phénomène d’osmose.
1.1. Diffusion Elle ne concerne que les petites molécules. Elle est : • trans-membranaire pour les molécules lipophiles et les gaz
• réalisée via un canal protéique pour les autres substances comme les ions. Elle ne nécessite pas d'énergie et le transfert est réalisé du compartiment le plus concentré vers le compartiment le moins concentré (phénomène passif). Le phénomène est dépendant :
Osmolarité du LIC surtout due aux sels de potassium Légèrement >
à celle du LEC à cause de la concentration élevée des protéines
intracellulaires
• 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
1.2. Transfert facilité
La diffusion facilitée concerne les molécules qui ne peuvent franchir la membrane spontanément (exemple les ions). Elle 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
Le transfert actif se fait du compartiment le moins concentré vers le plus concentré (contre le gradient de concentration) : il va donc nécessiter une dépense de l'énergie (hydrolyse de l'ATP).
Il peut concerner une ou plusieurs molécules. Si plusieurs molécules sont mises en jeu, le transfert peut se faire selon 2 modes : • Co-transport ou symport : les deux éléments vont dans le même sens • contre-transport ou antiport : les deux éléments vont en sens contraire.
Pour l'eau :
La diffusion intervient avec la présence d’un gradient d’osmolarité qui peut être de deux types - Trans-épithélial : diffusion transcellualaire Il y a utilisation d’aquaporines - Paracellulaire : diffusion paracellualaire.
