Physiologie Chapitre 1 Compartiments liquidiens et Physiologie Rénale Professeur Patrick LEVY MED@TICE PCEM1 - Année 2006/2007 Faculté de Médecine de Grenoble - Tous droits réservés. Les 4 fonctions du rein 1) Le maintien de la composition du milieu extra-cellulaire Le milieu intérieur ou extra-cellulaire est le lieu des échanges entre la cellule et le milieu extérieur. Ce qui est apporté par l’alimentation est absorbé par le tube digestif et tend à modifier la composition du milieu extracellulaire. Les reins, en contrôlant l’eau et les electrolytes, ajustent au mieux le contrôle de sa composition. La fonction rénale est d ’assurer un équilibre entre entrées et sorties . Les 4 fonctions du rein 2) Excrétion des produits du métabolisme et des substances étrangères Les produits finaux du métabolisme n’ont plus d’intérêt biologique pour l’organisme: urée, acide urique, créatinine, bilirubine. Ces substances doivent être éliminées par le rein. Les drogues ou médicaments sont prioritairement éliminées par le rein. Exemples des sujets à fonction rénale altérée ou des sujets âgés soumis à des médicaments potentiellement toxiques. Les 4 fonctions du rein 3) Régulation de la pression artérielle Le rein contrôle le volume plasmatique en ajustant les sorties de sodium aux apports faits par l’alimentation. Il produit également la rénine, une enzyme qui va être déversée dans le sang circulant et va permettre la transformation d’un substrat hépatique, l’angiotensinogène, en angiotensine 1. Sous l’action d’une autre enzyme, l’enzyme de conversion de l’angiotensine, l’angiotensine 1 est transformée en angiotensine 2, puissant vasoconstricteur. Cette substance joue un rôle clé pour réguler la pression artérielle. Les 4 fonctions du rein 4) Fonction endocrine du rein Le rein produit un métabolite de la vitamine D, qui contrôle l’absorption digestive du calcium. Le rein produit l’erythropoïétine, une glycoprotéine qui contrôle la production des globules rouges. Compartiments liquidiens et échanges 1) Compartiments liquidiens L’eau représente 60% du corps. Chez le sujet obèse, plus faible pourcentage Chez le sujet maigre, peut être supérieur à 70% Compartiments liquidiens et échanges 1) Compartiments liquidiens Compartiments liquidiens et échanges 1) Compartiments liquidiens a) Compartiment extracellulaire Le secteur vasculaire (hématies, plasma) : 4% du poids corporel Le secteur interstitiel : 16% du poids corporel La lymphe : 2% du poids corporel, draine une partie du liquide interstitiel par les vaisseaux lymphatiques vers le secteur vasculaire par le canal thoracique Compartiments liquidiens et échanges 1) Compartiments liquidiens a) Compartiment extracellulaire Compartiments liquidiens et échanges 1) Compartiments liquidiens b) Compartiment intracellulaire L’eau intracellulaire représente 40% du poids corporel Composition un peu hétérogène d’un tissu à l’autre Compartiments liquidiens et échanges 1) Compartiments liquidiens b) Compartiment intracellulaire Compartiments liquidiens et échanges 1) Compartiments liquidiens c) Equilibre entre compartiments intra et extracellulaire Situation normale (A) et gonflement cellulaire (B) résultant de l’inhibition de la pompe à Na (Na+ K+ ATPase) Compartiments liquidiens et échanges 1) Compartiments liquidiens d) Mesure des volumes des compartiments liquidiens Méthode de dilution d’un indicateur Décroissance de la concentration plasmatique de l’indicateur en fonction du temps Le volume interstitiel ne peut qu’être calculé par différence entre le volume extracellulaire et le volume plasmatique Le volume intracellulaire peut être estimé par la différence entre le volume total et le volume extracellulaire Compartiments liquidiens et échanges 1) Compartiments liquidiens d) Mesure des volumes des compartiments liquidiens Indicateurs utilisés pour mesurer les compartiments liquidiens Compartiments liquidiens et échanges 2) Masses échangeables Définition : masse d’électrolytes soumise à des échanges rapides Mesure par un traceur radio-actif Sodium : masse échangeable en 24 heures égale à 40 mmol/kg de poids corporel, 90% extracellulaire, 5% cellulaire et 5% tissus conjonctifs et os Potassium : masse échangeable en 24 heures égale à 55 mmol/kg de poids corporel, 98% intracellulaire, 2% extracellulaire. Compartiments liquidiens et échanges 3) Unités de mesure des concentrations Rappel L’osmose représente la diffusion nette de l’eau d’une zone riche vers une zone pauvre en eau selon un gradient de concentration Concentration d’eau et concentration de solutés Eau pure 1 L = 1000 g masse moléculaire = 18 Concentration eau = 1000/18 = 55,5 mol/L ou M Compartiments liquidiens et échanges 3) Unités de mesure des concentrations Rappel (suite) Glucose + eau Chaque molécule de glucose occupe un certain espace. La diminution de la concentration en eau est à peu près égale à la concentration de glucose Concentration en eau solution glucose 1M 54,5 M au lieu de 55,5 Compartiments liquidiens et échanges 3) Unités de mesure des concentrations Rappel (suite) Plus la concentration en soluté est forte, plus la concentration en eau est faible Nombre de particules, indépendamment de leur nature chimique Ionisation : dépend du nombre d’ions formés Concentration en eau d’une solution est deux fois plus abaissée par l’adjonction d’une mole de NaCl par rapport à une mole de glucose Compartiments liquidiens et échanges 3) Unités de mesure des concentrations Rappel (suite) Osmolarité ou osmolalité Concentration totale de soluté, sans tenir compte de leur nature chimique Osmole = une mole de particules de soluté Glusose 1 M = concentration égale à 1 osmol/ L NaCl 1 M = 2 osmol/ L Compartiments liquidiens et échanges 3) Unités de mesure des concentrations Rappel (suite) Osmolarité ou osmolalité Reflète la concentration d’eau Augmentation de l’osmolalité Diminution de la concentration en eau d’un soluté Compartiments liquidiens et échanges 3) Unités de mesure des concentrations Concentration molaire Mole : masse en gramme d’une molécule gramme, c’est-àdire 6,02 x 1023 molécules ou atomes. Concentration molaire exprimée par litre de solution Un litre d’une solution molaire de NaCl contient 58,5 g de sel Utilisée pour toute substance, ionisée ou non Compartiments liquidiens et échanges 3) Unités de mesure des concentrations Concentration en équivalents Un équivalent correspond à la masse d’un anion se combinant à une mole, donc 1 g d’ion hydrogène (H+) la masse d’un cation se combinant à une mole, donc 17 g d’hydroxyle (OH-) Suppose une dissociation complète acceptable pour les sels de sodium dans le plasma non acceptable pour les sels de calcium Compartiments liquidiens et échanges 3) Unités de mesure des concentrations Concentration osmolaire Unité proportionnelle au nombre de particules osmotiquement actives. Sans dissociation, concentration osmolaire = concentration molaire Lors de la dissociation, concentration osmolaire est égale à la concentration molaire multipliée par le nombre d’ions issus de la dissociation. Mesuré par l’abaissement du point de congélation (cryoscopie). Une osmole est la masse d’une substance qui dissoute dans un Kg d’eau abaisse le point de congélation de 1,86 °C. Osmolalité = concentration par Kg d’eau Osmolarité = concentration par L de solution Compartiments liquidiens et échanges 3) Mouvements d’eau et de substances dissoutes entre secteur vasculaire et interstitiel Compartiments liquidiens et échanges 3) Mouvements d’eau et de substances dissoutes entre secteur vasculaire et interstitiel Réponse de l’organisme à une augmentation de la pression hydrostatique capillaire Compartiments liquidiens et échanges 3) Mouvements d’eau et de substances dissoutes entre secteur vasculaire et interstitiel Réponse de l’organisme à une diminution de la pression oncotique plasmatique Compartiments liquidiens et échanges 4) Situations pathologiques d’augmentation du volume interstitiel Lorsque le volume interstitiel augmente de plus de 2L, il apparaît des oedèmes. Deux conditions sont nécessaires pour cela : 1) Une modification de l’équilibre entre les forces hydrostatiques et colloïdo-osmotiques (forces de Starling) 2) Une rétention d’eau et de sel par le rein, augmentant le volume extra-cellulaire. Celle-ci est due à l’action des barorécepteurs détectant la baisse du volume plasmatique En l’absence de ce deuxième élément, le secteur plasmatique se viderait rapidement dans le secteur interstitiel et cela aurait comme conséquence un effondrement du volume plasmatique Compartiments liquidiens et échanges 4) Situations pathologiques d’augmentation du volume interstitiel Syndrome néphritique Augmentation primaire de la réabsorption d’eau et de sel. Augmentation progressive du volume plasmatique, artériel comme veineux, d’où une augmentation de la pression hydrostatique, augmentant la pression hydrostatique interstitielle et entraînant l’apparition d’oedèmes et une hypertension artérielle. Compartiments liquidiens et échanges 4) Situations pathologiques d’augmentation du volume interstitiel Syndrome néphritique Diminution de l’excrétion urinaire de Na+ et H20 Augmentation du volume plasmatique Augmentation de la pression hydrostatique capillaire Diminution de la pression colloïdo-osmotique plasmatique Augmentation du volume interstitiel, oedèmes Compartiments liquidiens et échanges 4) Situations pathologiques d’augmentation du volume interstitiel Syndrome néphrotique Perte rénale massive d’albumine avec baisse de la concentration plasmatique d ’albumine inférieure à 15-20 g/L. Diminution du gradient de pression oncotique. Passage d’eau et solutés vers l’interstitium. Stimulation des barorécepteurs et augmentation de la rétention d’eau et de sel. Aggravation de la chute de pression oncotique. Augmentation du volume interstitiel et apparition d’oedèmes. Pas d’hypertension artérielle. Compartiments liquidiens et échanges 4) Situations pathologiques d’augmentation du volume interstitiel Syndrome néphrotique Fuite urinaire d’albumine Hypoalbuminémie Diminution de la pression colloïdo-osmotique plasmatique Augmentation volume intersititiel Oedème Diminution volume plasmatique Volorécepteurs intravasculaires Rétention Na+ H20 Compartiments liquidiens et échanges 4) Situations pathologiques d’augmentation du volume interstitiel Insuffisance Cardiaque Globale Réduction du retour du sang veineux vers le cœur, augmentation de la pression veineuse. Augmentation parallèle de la pression hydrostatique capillaire : passage d’eau et solutés dans le secteur interstitiel. Baisse du débit cardiaque, stimulation des barorécepteurs, augmentant la réabsorption d’eau et de sel par le rein Compartiments liquidiens et échanges 4) Situations pathologiques d’augmentation du volume interstitiel Insuffisance Cardiaque Insuffisance Cardiaque Globale Augmentation pression veineuse Diminution du vol sanguin artériel Diminution de la pression artérielle Barorécepteurs artériels Augmentation de la pression hydrostatique capillaire Augmentation du volume interstitiel Oedème Augmentation volume plasmatique Compartiments liquidiens et échanges 4) Situations pathologiques d’augmentation du volume interstitiel Augmentation localisée du volume interstitiel Pas de variation du volume plasmatique Augmentation localisée de la perméabilité capillaire aux protéines Egalisation de la concentration de protéines de part et d’autre de la membrane. Œdème localisé. Inflammation Obstruction lymphatique, augmentation de la concentration de protéines dans le secteur interstitiel Obstruction veineuse localisée augmentant la pression hydrostatique en amont Compartiments liquidiens et échanges 5) Mouvements d’eau et de substances dissoutes entre cellules et compartiment extra-cellulaire Liquide intra- et extra-cellulaire : eau et solutés 1. [Na] plasmatique x 2 = osmolalité plasmatique 140 mmol/L de sodium, 280 mOsmol/kg d’eau 2. A l’état stable, osmolalité extra-cellulaire = osmolalité intra-cellulaire osmolalité plasmatique = (solutés extra-cellulaires + solutés intra-cellulaires) eau totale 3. 1 + 2: Na Extra + K Intra [Na] plasmatique = Eau totale Compartiments liquidiens et échanges 4) Mouvements d’eau et de substances dissoutes entre cellules et compartiment extra-cellulaire Transferts d’eau Relation entre la concentration de Na+ plasmatique et le rapport de la somme des contenus en sodium extra-cellulaire plus potassium intra-cellulaire, sur l’eau totale Compartiments liquidiens et échanges Transferts d’eau LEC 12 L LIC 24 L [Na+] mmol.l-1 [140] [20] Addition eau + 4L 16 L 24 L [105] H20 Osmolalité mOsm.Kg eau [290] [290] [217,5] [290] Contenu osmotique 3480 6960 3480 6960 13,3 + 1,3 L 26,6 + 2,6 L [126] [261] 3480 [261] 6960 300 mOsm K+, organiques 14,5 + 2,5 L 25,5 + 1,5 L [116] [261] [261] 3780 6660 Augmentation du volume cellulaire de 10%, 6% du fait de la régulation cellulaire Compartiments liquidiens et échanges Transferts d’eau 120 mmol NaCl dans très peu d’eau LEC 12 L LIC 24 L [Na+] mmol.l-1 [140] 24 L [20] [150] Osmolalité mOsm.Kg-1 d’eau [290] Contenu Osmotique (mOsm) 3480 [290] [310] H20 [290] 6960 3720 12,5 l (0,5) [20] 23,5 l (-0,5) [144] [20,5] [296] [296] 3720 6960 6960 Compartiments liquidiens et échanges Transferts d’eau hyperglycémie LEC 12 L> [Na+] (mmol.l-1) [GL] (mmol.l-1) Osmolalité mOsm.Kg-1 d’eau Contenu Osmotique (mOsm) LIC 24 L 12 l 24 l [140] [20] [140] [5] [5] [25] [290] [315] [290] 3480 6960 3780 6960 12,7 l (0,7) 23,3 l (-0,7) [290] [Na+] (mmol.l-1) [132] Osmolalité [298] [298] 3780 6960 H20 Compartiments liquidiens et échanges Transferts de potassium cellule LEC Acidose plasmatique Stimulation récepteurs α-adrénergiques Blocage récepteurs β-adrénergiques LEC glucagon cellule Alcalose plasmatique Stimulation récepteurs β-adrénergiques Blocage récepteurs α-adrénergiques Insuline Compartiments liquidiens et échanges Transferts d’ions H+ Compartiments liquidiens et échanges Transferts d’ions H+ Compartiments liquidiens et échanges Transferts d’ions H+ Compartiments liquidiens et échanges Transferts d’ions H+ Compartiments liquidiens et échanges Transferts d’ions H+ Compartiments liquidiens et échanges Transferts d’ions H+ L'ensemble de ce document relève des législations française et internationale sur le droit d'auteur et la propriété intellectuelle. 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