I. Introduction : compartiments liquidiens
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I. INTRODUCTION : COMPARTIMENTS LIQUIDIENS 2 grands compartiments intracellulaire : LIC (aussi bien liquide intracellulaire que compartiment intracellulaire) extracellulaire, LEC divisé en plusieurs secteurs. Le LEC enveloppe le LIC. Il est une zone d’échange entre le milieu extérieur et les cellules : rôle de tampon et de protection du LEC vis à vis des variations de l’environnement. LEC : secteur vasculaire sanguin : rôle important d’échange entre les poumons et les cellules : apport d’oxygène et rejet de CO2, apport de nutriments. Il est défini par son volume et par la pression artérielle. liquide interstitiel : en contact direct avec les cellules. C’est la zone d’échange entrer le milieu environnant et les cellules. liquides transcellulaires. Le LEC assure la constance de la composition et du volume des cellules. Pour que le volume et la composition du LIC ne varie pas, il faut dans l’idéal que le volume et la composition du LEC ne varie pas. Les conditions pathologiques sont entraînées par les variations du LEC. Claude Bernard a été le premier à envisager la notion d’homéostasie, en considérant le milieu intérieur qui correspond au LEC. Concerne la pression partielle du sang en O2, CO2, natrémie. Le rôle des reins est fondamental : maintien constant le volume plasmatique et la natrémie. reins et poumons sont les principaux organes régulateurs de l’organisme, responsables de l’homéostasie. Liquide interstitiel : il s’agit plutôt d’un tissu interstitiel qui maintient l’ensemble des cellules. Il correspond à la plus grande partie du LEC. En fait il présente une certaine homogénéité : teneur en eau, Na. Il présente des variations importantes dans sa concentration en protéines : elle est généralement assez faible, sauf au niveau du foie où elle est importante. Le tissu interstitiel a une composition et un volume le plus constant possible. C’est une zone de transit en constante évolution. Tout ce qui transite par le tissu interstitiel provient du sang : est issu du secteur plasmatique. Les échanges se font à travers la paroi du capillaire : échanges en fonction de gradients de pression ou de concentration. passage de gaz ou de nutriments. Système lymphatique deuxième composante permettant l’homéostasie : le drainage lymphatique. Au contact du tissu interstitiel : capillaires lymphatiques en doigts de gant qui récupèrent les protéines plasmatiques du tissu interstitiel. Le circuit lymphatique est un système circulatoire à sens unique : depuis la périphérie, dans des vaisseaux lymphatiques de plus en plus gros. point de départ : capillaires en doigts de gants, constitués de cellules endothéliales ménageant des fenêtres. Présence de filaments contractiles : les capillaires sont capables par leur contraction d’attirer du liquide par leurs pores. Le drainage de la partie inférieure du corps transite par le canal thoracique. La partie supérieure du corps et le canal thoracique vont se jeter dans la veine sous clavière : la Physiologie rénale P1 2 lymphe retourne dans la circulation sanguine. C’est la lymphe canalisée : circulante, par opposition au circuit interstitiel. Le tissu interstitiel a pour fonction principal le soutien des cellules, exercé par la substance de soutien typique : le collagène, protéine fibreuse dont les fibres sont interdigitées avec l’élastine qui confère son élasticité au tissu interstitiel. réseau au sein duquel on rencontre des polysaccharides complexes, comme l’acide hyaluronique, la chondroïtine et l’héparine. Ces substances ont pour origine des cellules fibroblastes, présents dans tous les tissus, à l’origine de la formation du collagène. mastocytes : métabolisme des sucres complexes (MPS) et libèrent l’histamine (rôle dans l’allergie) macrophages : fonction phagocytaire (éboueurs) : première barrière de protection de l’organisme. Le tissu interstitiel peut être assimilé à un gel : mélange de protéines et d’eau. Le pouvoir de rétention d’eau est élevé. La gelée de Wharton du cordon ombilical peut fixer plusieurs dizaines de fois son poids de liquide. Quand le pouvoir de rétention d’eau est dépassé : il se produit des oedèmes qui migrent en fonction de la pesanteur : gonflement du visage le matin, des pieds le soir. La structure fibreuse freine l’extension des infections. Liquides transcellulaires ce sont des petits secteurs délimités par un épithélium : ils ont une certaine autonomie (principauté de Monaco en France) : leur composition dépend de l’activité des cellules épithéliales : pas en contact direct avec les capillaires. Ils ont toujours des fonctions spécialisées : œil : humeur aqueuse, humeur vitreuse : composition spécifique à un rôle particulier endolymphe et périlymphe de l’oreille interne : rôles dans l’audition et de l’équilibration. L’endolymphe a une composition différente de la périlymphe. fluide synovial Résumé : le LEC enveloppe le LIC. Il est en contact avec le milieu extérieur au niveau de l’intestin et au niveau des poumons. Zone de contact avec l’environnement : revêtement cutané. La zone de régulation est le poumon et le rein. Par commodité, on représente les liquides de l’organisme par le modèle du réservoir : LIC : rectangle fermé sans contact avec l’environnement, de volume constant. LEC : plus petit, de volume variable, ouvert car il existe des échanges permanent. Le robinet représente le rein. Les correction de volume et de concentration du LEC se font par l’intermédiaire du rein. Physiologie rénale P1 A. 3 L’EAU CORPORELLE L’eau est le constituant le plus important : 60 % du poids corporel : 42 l pour un sujet de 70 kg. Le degré d’hydratation varie d’un sujet à l’autre en fonction de plusieurs facteurs degré d’adiposité : le tissu adipeux a une teneur en eau très faible (comme l’os). Le sang, les reins, les différents organes, les muscles, le foie ont une teneur en eau élevée : 80 %. Un homme maigre a proportionnellement plus d’eau : gros 22 % 28 % 50 % graisse solides sans graisse eau maigre (sportif) 4% 26 % 70 % sexe (femme plus adipeuse que l’homme) La femme mince a proportionnellement plus d’eau que la femme obèse. mince moyen gros enfant 80 70 65 homme 65 60 55 femme 55 50 45 âgé <50 âge chez l’enfant la teneur en eau est plus importante proportionnellement que chez l’adulte. Même gradation entre un enfant gros et un enfant mince. La balance hydrique de l’enfant est très fragile sujet âgé : de la teneur en eau. L’équilibre entre l’entrée et les sorties d’eau : la balance hydrique. Elle se négative si les pertes sont supérieures aux apports chez le nouveau né ou le nourrisson causes : le poids corporel est faible : pour 3 kg :2,4 l d’eau. Une perte de 1 l d’eau par diarrhée : perd presque 50 % de son eau corporelle totale. production de chaleur : épisodes fébriles fréquents le surface surface / poids est plus élevé que chez l’adulte : perte plus importante que chez l’adulte. (volume de la tête important, perte cutanée importante). Le rein, qui permet de récupérer de l’eau est immature chez l’enfant. pertes digestives : vomissements,diarhée. Les besoins hydriques sont proportionnellement plus élevés que chez l’adulte : 50 à 100 ml / kg (35 à 40 ml / kg chez l’adulte). Personne âgée : la teneur en organisme est faible : le degré d’hydratation est limite – toute perte d’eau peut devenir préjudiciable. Pertes : par la peau tube digestif excrétion urinaire : c’est la seule partie régulée. Les PA ont des reins défaillant : incapacité relative à concentrer les urines. les apports hydriques sont principalement dus au comportement dipsique : mécanisme de la soif défaillant chez les PA. surveiller particulièrement l’hydratation aux extrémités de la vie. Physiologie rénale P1 4 REPARTITION DE L’EAU DANS L’ORGANISME B. 1. Volumes le volume du LIC est le double du LEC. LIC contient les 2/3 de l’eau corporelle. L’eau de l’homme de 70 kg est de 60 % du poids du corps LIC 40 % du poids du corps LEC 20 % Deux secteurs principaux dans le LEC espace vasculaire : 25 % = espace plasmatique. tissu interstitiel : 75 % Le volume du plasma correspond à 5 % du poids corporel : 3,5 l chez l’adulte. le volume sanguin peut être connu à partir de l’hématocrite Ht. volume sanguin vol plasma 1 1 - Ht Le sang est constitué de plasma et d’éléments figurés, essentiellement les GR. Ht volume des cellules sanguines volume du sang total on prélève du sang placé dans un tube capillaire que l’on centrifuge sépare les éléments figuré du plasma. On mesure la hauteur des éléments figurés et celle du plasma et des éléments figurés. Chez l’homme : 45 % chez la femme : 40 % bon indicateur d’anémie. volume sanguin : 3,5 / 0,55 = 6,4 l. L’hydratation plus importante du nouveau né s’explique par la plus grande importance du secteur interstitiel : 25 %. Répartition en fonction de l’âge : enfant 5 kg homme 70 kg eau totale 70 % (3,5 l) 60 % (42 l)° LIC 40 % (2 l) 40 %(28 l) LEC 30 % (1,5 l) 20 % (14 l) Plasma 5 % (0,25 l) 5 % (3,5 l) secteur interstitiel 25 % (1,25 l) 15 % (10,5 l) le secteur interstitiel est proportionnellement plus important chez l’enfant. Fragilité du LEC chez l’enfant. Hypovolémie rapidement marquée Toute perte rapide de la masse corporelle est le résultat d’une perte hydrique. 2. Mesure du volume des compartiments liquidiens Il existe des méthodes de dilution d’indicateurs. ces indicateurs doivent répondre à plusieurs critères : ne diffuser que dans le compartiment que l’on veut mesurer non métabolisé ou excrété rapidement ne pas être toxique : ne pas entraîner d’effets secondaires. ne modifie pas les volumes. facile à mesurer Physiologie rénale P1 5 Principe : on injecte par voie veineuse un indicateur I dont la quantité (en grammes ) est connue. On laisse l’indicateur diffuser puis on mesure la concentration de l’indicateur dans le compartiment étudié. On mesure la concentration en g / l de l’indicateur à l’équilibre puis on calcule le volume de l’espace en divisant la quantité injectée par la concentration à l’équilibre. V = q / [I] équilibre Si l’indicateur est métabolisé ou excrété, on est obligé de soustraire cette quantité. log C t l’eau tritiée émet des rayons elle diffuse à l’ensemble de l’organisme substance diffusant à l’ensemble du LEC : mannitol, thiosulfate, inuline et brome ne pénètrent pas dans les cellules secteur plasmatique : albumine marquée par I125 ou bleu d’Evans qui se fixe sur l’albumine. volume globulaire : hématies Cr31 ou P32 espace potassium : K42. Le compartiment cellulaire est difficile d’accès on fait eau totale – LEC pour le compartiment interstitiel : LEC – volume sanguin. Il n’est pas facile de trouver des indicateurs. Il peut s’agir d’indicateurs colorés ou radioactifs. V à mesurer volume plasmatique volume globulaire eau totale espace extracellulaire espace potassium (K= échangeable) marqueur sérum albumine marquée à 125I hématies 51Cr 3 H2O saccharose 82Br (mais il est métabolisé) 42 + K Vcellulaire = eau totale - espace extra-cellulaire Compartiment interstitiel = espace extracellulaire - (Vplasmtique + Vglobulaire). C. OSMOLALITE DES LIQUIDES CORPORELS 1. Définitions Les liquides corporels sont des solutions. Le principal constituant est l’eau, le solvant dans lequel sont dissous les ions et les autres molécules, les solutés. Physiologie rénale P1 6 La concentration de la solution en soluté peut s’exprimer de plusieurs façons : mg / ml : concentration pondérale mmol / ml l’osmolarité est le nombre de particules présente par litre de solution : ions ou molécules. Pour une substance non dissociée, le nombre de particule et de moles est identique. pour les ions on tient compte de leur charge électrique. On traduit le nombre de charge. L’osmolalité est le nombre de particules dans 1 kg de solvant l’osmolarité est le nombre de particules par litre de solution. Dans le cas du plasma, l’osmolalité est supérieure à l’osmolarité car la présence des protéines représente presque 10 %du volume. L’osmolarité est due essentiellement à l’ion sodium. L’osmolalité ne tient compte que de l’eau plasmatique l’osmolarité tient compte du volume total du plasma : eau plasmatique + protéines. Calcul de l’osmolarité d’une solution LEC : ion sodium essentiellement 3300 mg / l. masse atomique : 23 osmolarité 3300 / 23 = 143 mosm / l. concentration ionique : 143 mEq / l car c’est un cation monovalent. Ion calcium Ca++ concentration : 100 mg / l masse atomique : 40 osmolarité : 100 / 40 = 2,5 mosmol / l concentration ionique : 5 mEq / l car c’est un cation divalent. Protéines concentration : 70 000 mg / l masse molaire : ‘40 000 à 400 000 (en moyenne 70 000) osmolarité faible : 0,8 mosmol / l concentration ionique : 16 mEq / l. Les protéines sont chargées négativement. L’osmolarité des protéines joue un rôle très important. 2. Importance de l’osmolarité L’osmolarité détermine l’échange d’eau entre les secteurs. L’eau va toujours du milieu le moins concentré vers le plus concentré. Il y a toujours un équilibre osmotique entre les secteurs, au dépend de leur degré d’hydratation : de leur volume. Si l’osmolalité du LEC l’eau sort des cellules jusqu’à équilibration de l’osmolalité entre les 2 milieux. Osmolalité efficace : une substance génère une osmolalité efficace si elle entraîne un appel d’eau dans le compartiment dans lequel elle se trouve. Elle dépend : du soluté, des propriétés de la membrane entre LEC et LIC de la paroi du capillaire entre plasma et liquide interstitiel Exemple : échanges LEC et LIC : séparés par la membrane cellulaire. Le sodium est typiquement l’ion extracellulaire. Présents dans le LEC, ils ne passent pas dans le LIC génèrent une activité osmotique efficace. échanges plasma – LI : seules les protéines exercent une osmolarité efficace dans le plasma par rapport au LI. Les ions sodium sont inefficace car ils passent librement la paroi capillaire. Physiologie rénale P1 7 osmolalité efficace osmolalité efficace osmolalité in efficace On désigne parfois l’osmolalité efficace par le terme de tonicité. On utilise beaucoup de solutions iso osmotique en médecine. l’osmolarité du plasma est égale est celle du liquide interstitiel, celle du LEC est égale à celle du LIC. solution isotonique : solution iso osmotique au plasma, utilisée pour réhydrater. une solution est hypertonique quand son osmolalité est supérieure à celle du plasma. hypotonique : inférieure à celle du plasma. la solution isotonique : 285 mosmol / kg. Dans le cas d’une solution l’osmolalité est égale à l’osmolarité. On augmente le volume du LEC passage d’eau sans déséquilibre : on perfuse des solutions isotoniques. 285 mosmo / kg une solution isotonique est généralement à base de NaCl : Na+ et Cl-. pour 285 mmol / l : 142,5 mmol de Na et Cl : de NaCl NaCl : 58,45 g 58,45 g x 142,5 / 1000 : 8,33 g. NaCl n’est pas totalement dissocié : le coefficient osmotique du NaCl est de 0,928 : 10 moles de NaCl dans l’eau 9 moles de Na, 9 moles de Cl et 1 NaCl. il faut 8,33 / 0,928 : 9 g / l pour obtenir le sérum physiologique iso osmotique. 3. Déterminants de l’osmolalité dans LEC : NaCl, bicarbonates : NaHCO3, glucose, urée, protéines dans le tissu interstitiel : comme pour le LEC LIC : sels de potassium principalement. Déterminants de l’osmolalité efficace Physiologie rénale P1 8 LEC : sels de Na Plasma : protéines : les autres éléments traversent la paroi du capillaire. LIC : sels de K. paroi capillaire LIC LEC K+ Na+ Pr membrane plasmique osmolalité plasmatique = 2 x [Na+] + [glucose] + [urée] (2 x [Na+] car le sodium est toujours accompagné d’un anion) Posm efficace du plasma 2 x [Na+] (par rapport au LIC) L’osmolalité efficace correspond à la pression osmotique : les osmoles exercent une pression à l’origine du passage d’eau du compartiment à l’osmolalité la plus faible vers celui où l’osmolalité est la plus élevée. Ce passage correspond aux effets d’une pression hydrostatique qui serait exercée au niveau du compartiment ayant la plus faible osmolalité. seule les protéines exercent une pression osmotique : pression oncotique du plasma. Elle est peu importante en valeur absolue, mais joue un rôle important dans les échanges d’eau entre le plasma et le liquide interstitiel. Mise en évidence : osmomètre de Dutrochet p =gh 1 2 1 2 en 1 : eau distillée en 2 saccharose. la membrane, hémiperméable, ne laisse pas passer le saccharose. la pression osmotique p = gh. Le même dispositif concernant le plasma : en 1 : eau en 2 : solution proche en protéines ce celle du plasma, 42 g albumine, 28 g de globulines hauteur de 185 mm : = 14 mm Hg. Pression hydrostatique qui serait exercée à la surface de l’eau. Si on remplit le tube avec du plasma et le récipient avec du NaCl à 9 g / l : la hauteur d’eau sera de 270 mm d’eau : pression oncotique de 20 mm Hg. La différence est due à l’équilibre de Gibbs Donnan. Physiologie rénale P1 9 La pression oncotique des protéines plasmatiques est faible malgré leur concentration élevée du fait de leur masse moléculaire élevée : pression oncotique de 20 mm Hg (0,8 à 1 mosmol / l). Pour l’ensemble des substances dissoutes 1 mosmol génère 17 mm Hg pour NaCl : 280 mosmol génèrent 4800 mm Hg protéines : 70 g : 1 mosmol génère 17 mm Hg mais du fait de l’équilibre de GD, elles génèrent 20 mm Hg. constituantsdu plasma NaCl Urée glucose protéines concentration 140 mEq/l 0,3 g/l 1 g/l 72 g/l osmolalité 280 mosmol/l 5 mosmol/l 5,5 mosmol/l 1 mosmol.l pression osmotique 4800 mm Hg 85 mm Hg 94 mm Hg 20 mm Hg l’urée et le glucose n’exercent pratiquement pas d’osmolalité efficace car ils exercent une activité faible et qu’ils vont entrer dans la cellule : n’exercent une activité que quand ils sont à l’extérieur de la cellule. 4. Aspects pratiques a) préparation d’une solution isotonique il faut établir une correspondance entre la quantité d’ions et les moles que cela représente : 1g Na HCO3 KCl NH4Cl NaCl mmol 12 13 19 17 adjonction de NaCl, eau ou soluté salé au LEC : que se passe-t-il ? adjonction de NaCl isotonique : NaCl 9 ‰ : diffuse dans l’ensemble du LEC - pas de variation de l’osmolarité du LEC : volume du LEC, pas d’effet sur le LIC. Si on perfuse 2 l, le LEC de 2 l : ¼ pour le secteur plasmatique et ¾ pour le secteur interstitiel. osmolalité +2l LIC LEC K+ Na+ volum e adjonction de NaCl : de l’osmolalité du LEC car NaCl reste confiné dans le LEC passage d’eau du LIC vers le LEC jusqu’à égalisation du gradient osmotique au dépend du Physiologie rénale P1 D. 10 volume des cellules du volume du LEC - volume LIC : osmolalité du LEC et du LIC. Le rein va adapter rapidement, ainsi que le SNC soif : comportement dipsique. prise de boisson : eau : l’eau diffuse dans le LEC dont l’osmolalité . Le gradient devient favorable au passage d’eau du LEC LIC : osmolalité du LIC et LEC : l’eau va se répartir en fonction du volume du LEC et du LIC : pour 3 l, 1 l dans LEC et 2 l dans LIC. Applications thérapeutiques réhydratation globale post opératoire : prise de boisson impossible par voie orale : on va utiliserdu glucose isotonique, à 5 %. (si hypotonique : hémolyse). Le glucose permet de faire face à la phase de catabolisme. L’eau va se répartir entre les 2 compartiments intra et extra cellulaires. si on veut remplir plutôt le LEC : on utilise du NaCl isotonique qui va aller pour ¼ dans le plasma et pour ¾ dans le secteur interstitiel. si on veut remplir le secteur sanguin : on utilise le sang complet ou solutions macromoléculaire pour LIC : pas de solution spécifique : il faut remplir LIC et LEC. DISTRIBUTION DES IONS Les ions dans un secteur sont répartis de manière égale, du fait de mouvements Browniens. L’existence de barrières (membranes, paroi capillaires) de perméabilité variable font que les concentrations sont variables : membrane cellulaire sélective paroi capillaire : ne bloque que les protéines distribution inégale dans les secteurs. LEC : riche en Na LIC riche en K ceci est dû à l’existence de la pompe membranaire NaK ATPase qui fait entrer les ions K dans la cellule et expulse le Na. Natrémie : 142 mmmol/l : 142 mEq/l kaliémie : 4,5 Mmol/l : 4,5 mEq/l. L’anion protéinate : les protéines sont des composés amphotères : leur charge dépend du pH du milieu. Le plasma contient des ions H+ pH = 7,40 : neutralité correspond à un pH légèrement alcalin les protéines sont chargées négativement (1 g : 0,208 mEq).72 g / l de protéines correspondent à 16 mEq / l qui correspondent à l’équilibre Gibbs Donnan. Dans chaque compartiment : la somme des anions diffusibles est égale à la somme des cations diffusibles. L’équilibre tient compte du fait qu’il existe dans le secteurs plasmatique des anions protéinates non diffusibles qui vont créer un déséquilibre entre le plasma et le secteur interstitiel. Pour un compartiment donné, la somme des anions est égale à la somme des cations. Entre 2 compartiments A et B, la somme des ions diffusibles dans A est égale à la somme des ions diffusibles dans B. si on applique ces 2 lois au plasma et au LI séparés par la paroi du capillaire : totalité des ions plasma : 155 mEq / l de charges – (anions) 155 mEq / l de charges + (cations) LI : 147 mEq / l de charges – (anions) 147 mEq / l de charges + (cations) Physiologie rénale P1 11 dans le plasma, la somme des anions et des cations est plus importante que dans le LI. Ions diffusibles : plasma : 155 + 139 = 294 LI : 147 + 147 = 294. Les déséquilibres des ions totaux entre plasma et LI est dû à l’effet Gibbs Donnan :. Cations diffusibles x anions diffusibles du plasma = anions diffusibles x cations diffusibles du LI. (cette loi s’applique aussi au cas du LIC par rapport au LI). Le déséquilibre est dû à la présence de protéines non diffusibles dans le secteur plasmatique (ions protéinates). Soient 2 solutions séparées par un membrane imperméable aux protéines. au départ : autant d’ions Na+ et Cl-. Si on rajoute des protéines dans un compartiment, elles ne passent pas la membrane des ions Cl- vont passer dans l’autre compartiment pour que la somme des anions soit égale à la somme des cations. A l’équilibre, il y a moins de Cl- du côté où on a rajouté des protéines, en quantité équivalente au nombre d’anions protéinate. 1 2 Na + Na + Cl - Cl - Prot 2 1 Cl - Cl - Conséquences de l’effet Gibbs Donnan : plus d’anions diffusibles dans le LI que dans le plasma. moins de cations diffusibles dans le LI que dans le plasma Les anions diffusibles sont les ions ClLa somme des concentrations de l’anion protéinate et des ions Cl est de 117 mEq / l (plasma). Si [Prot]PLASMA [Cl]LI et [Cl]PLASMA Si [Prot]PLASMA [Cl]LI et [Cl]PLASMA Répartition des anions dans les différents secteurs plasma Cl 103 HCO327 PO42- 2 2 SO4 1 Protéines 72 g / l : 16 mEq / l total 155 LI 117 27 2 1 0 147 cellule 5 variable 100 20 ++ : 55 mEq / l variable Il y a très peu d’ions chlorures dans la cellule : l’intérieur de la cellule est électronégatif : l’ion Cl- va être expulsé. 1 g de protéines correspond à 0,208 mEq / l 72 g correspondent à 16 mEq / l. Les protéines sont très abondantes dans la cellule (55 mEq /l) : le déséquilibre Gibbs Donnan est plus important entre LI et LIC qu’entre LI et plasma. La somme des anions diffusibles et non diffusibles est plus importante dans le plasma que dans le LI. Dans le liquide cellulaire, la somme des ions diffusibles est nettement plus importante que dans le plasma ou le LI. Physiologie rénale P1 12 Cations : Na plasma 142 mEq / l LI 135 K Ca Mg total 5 5 3 155 5 5 2 147 LIC faible : 12 à 35 (action de Na-K ATPase) 135 – 150 très variable 40 variable La kaliémie (K du plasma) joue un rôle important : c’est ce qui est régulé au niveau de l’organisme. toute variation de la kaliémie va provoquer une modification de l’excitabilité des cellules. La somme des cation du plasma est supérieure à celle des cations du LI (GD) Il y a beaucoup plus de cations dans le LIC que dans le LI. Ionogramme sanguin étudie la répartition des ions dans le plasma. toute variation de concentration des ions du LI et du plasma va avoir des répercussions fonctionnelles sur l’activité électrique à la surface des cellules : K, Ca, Mg sont importants dans la neuro excitabilité. Le principal déterminant de l’osmolarité efficace dans le secteur extra cellulaire est Na, accompagné de Cl et du bicarbonate. Toute variation de l’osmolarité d’un secteur va provoquer une modification de son hydratation. osmolalité plasmatique passage d’eau du LI vers le plasma et secondairement du LIC vers le plasma qui va P artérielle. la natrémie est reliée à la volémie. On recommande aux hypertendus de réduire la consommation de Na. E. REPARTITION DES IONS ENTRE LEC ET LIC. Elle dépend de la perméabilité de la membrane cellulaire aux ions. Les ions peuvent diffuser, emprunter des canaux ioniques. Il existe aussi des systèmes de pompes à la surface de la membrane, qui déterminent des flux directionnels. La pompe la plus importante est la pompe Na-K ATPase. La membrane cellulaire est très perméable à l’ion K+ et Cl-, un peu moins à l’ion Na+. Normalement, le K+ qui se trouve à l’intérieur de la cellule va sortir plus facilement que le Na va entrer. La pompe expulse le Na et fait entrer le K. Le Na entre moins bien dans la cellule que le K en sort : la pompe sera moins efficace sur le K que sur le Na. (3.Na pour 2 K). Chaque fois que la pompe fait entrer un K, il a tendance a ressortir. Le Na entre beaucoup moins que le K en sort. déséquilibre entre la répartition du Na et du K. Dans la cellule : nombreux anions protéinates. Par analogie on devrait avoir un accumulation de cations dans le LIC, mais ce n’est pas le cas du fait de la présence de la pompe Na – K ATPase qui contre care l’effet Gibbs Donnan suffisamment pour qu’il n’y ait pas d’accumulation de trop de cations dans le LIC. Le rôle de la pompe Na – K ATPase est mis en évidence en inhibant son activité par la Ouabaïne. on observe l’effet Gibbs Donnan seul : la concentration des cations intracellulaire , il se produit un gradient osmotique en faveur de l’entrée d’eau dans la cellule qui gonfle. rôle capital de la pompe Na – K ATPase pour l’équilibre osmotique entre LIC et secteur interstitiel : elle va expulser les cations qui se seraient trouvés en trop grande quantité dans la cellule. Bien que la somme des anions et des cations soit plus importante dans la cellule que dans le LEC, il n’y a pas de déséquilibre osmotique entre LIC et LEC, du fait qu’une partie des ions se trouve liée aux Physiologie rénale P1 13 structures cellulaires : protéines et phospho-lipides. Les ions ne sont pas à l’état libre et l’activité osmotique de la cellule est identique à celle du LEC. Il y a un déséquilibre ionique des charges entre LIC et LEC en particulier en ce qui concerne le Na et le K : la cellule est électronégative et les ions Cl- sont expulsés de la cellule. [Cl-] est beaucoup plus basse à l’intérieur de la cellule qu’à l’extérieur. F. LES ECHANGES ENTRE LES DIFFERENTS SECTEURS L’équilibre est dynamique : un déséquilibre permanent provoque des corrections permanentes. entre le secteur intracellulaire et LI entre LI et plasma. Les échanges sont bidirectionnels. Ils concernent les gaz : CO2 et O2, l’eau et les solutés : glucose, urée et ions. 1. Echanges entre LIC et LEC a) eau en fonction d’un gradient sodique : le passage de l’eau a été considéré pendant longtemps comme un simple passage par diffusion. En fait, on sait aujourd’hui qu’il existe au niveau de certaines cellules des canaux permettant le passage de l’eau à travers la membrane cellulaire. Il existe des pompes à eau (canal collecteur du rein). b) gaz diffusent en fonction d’un gradient de pression. c) ions diffusion transports actifs : pompes canaux ioniques d) grosses molécules : Imperméabilité membranaire les protéines synthétisées par la cellule restent à l’intérieur sauf dans le cas des hépatocytes, qui fabriquent les protéines circulantes. Il existe des mécanismes d’entrée des protéines dans la cellule (picnocytose). Echanges plasma – secteur interstitiel 2. Intérêt clinique ++ Ils se font au niveau de la paroi des capillaires. Du fait de sa perméabilité importante, les échanges de soluté et d’eau sont beaucoup plus rapides et beaucoup plus importants. a) Modalités d’échanges Ils se font essentiellement par simple diffusion, en fonction de gradients de pression osmotique. Plusieurs litres par heure s’échangent dans les 2 sens. Une petite fraction de ces échanges sont sous le contrôle de 2 facteurs principaux : la pression hydrostatique des capillaires la pression oncotique plasmatique : due aux protéines du plasma Physiologie rénale P1 14 Ces échanges sont quantitativement moins importants que les échanges par simple diffusion, mais leur importance fonctionnelle est grande. La diffusion correspond à un échange de 120 l / min. Or le LEC est de 15 à 20 l : sa totalité est échangée entre le secteur interstitiel et le plasma en 20 secondes. La diffusion ne peut pas concerner les protéines : l’effet osmotique des protéines est responsable de l’osmolalité efficace ; elle provoque un appel d’eau du LI vers le plasma : c’est une réabsorption. Une partie de l’eau diffusant du plasma vers le LI va être réabsorbée du fait de la pression oncotique. La filtration forcée, deuxième type d’échange entre plasma et LI, est due à l’activité de la pompe cardiaque. Elle provoque une sortie d’eau du plasma vers le LI. Les 2 forces, pression oncotique et pression hydrostatique agissent en sens opposé. Elles permettent la répartition de l’eau entre les 2 secteurs, plasma et LI. b) Modèle de Starling C’est une représentation schématique des échanges d’eau entre plasma et LI au niveau des capillaires. 4 forces de Starling : Pc : pression hydrostatique des capillaires PLI : pression hydrostatique du LI opposée à Pc c : pression oncotique due aux protéines, tendant à faire entrer l’eau dans le capillaire. LI : opposée à la précédente, négligeable, sauf dans certains territoires comme au niveau du foie. Le pôle artériel du capillaire reçoit du sang qui perd de l’O2 et se charge en CO2, devient veineux et est pris en charge par le système veineux. Il existe des sphincters pré-capillaires artériolaires, dont le rôle est de protéger les capillaires des variations de pression systémique. Pc : pression hydrostatique des capillaires : 29 mm Hg c : 20 mm Hg Tout au long du capillaire, la pression hydrostatique diminue progressivement, passant de 29 mm Hg au pôle artériel à 14 mm au pôle veineux. La pression oncotique est constante. au pôle artériel, la pression hydrostatique est supérieure à la pression oncotique, c’est la pression forcée. en position intermédiaire, la pression hydrostatique est égale à la pression oncotique au pôle veineux, la pression oncotique est supérieure à la pression hydrostatique réabsorption d’eau. au niveau de l’organisme entier : filtration : 20 l / j réabsorption : 18 l / j tout ce qui est filtré n’est pas réabsorbé. Les 2 l restants sont pris en charge par le système lymphatique. Selon les territoires, la réabsorption peut être supérieure à la filtration en inversement. L’existence des sphincters pré-capillaires protège les mécanismes d’échange des variations de la pression artérielle. Dans les zones où le LI contient beaucoup de protéines, le gradient de pression oncotique est effacé : il y a peu de réabsorption et beaucoup de filtration dans ces territoires. c) Application : formation des oedèmes i Définition Le volume du LEC ne doit pas varier. Physiologie rénale P1 15 Son augmentation s’accompagne en général d’une augmentation du volume plasmatique de la P sanguine (c’est rare : en général l’ de TA est due à une vasoconstriction). LI : oedèmes : rétention d’eau plasmatique dans le LI. L’accumulation d’eau dans le LI équivaut à une filtration supérieure à la réabsorption, avec dépassement du pouvoir de réabsorption des lymphatique. gonflement : œdème généralisé si une grande partie de l’organisme est concerné, facilement mis en évidence par le signe du godet (dépression causée par la pression des doigts sur les téguments). Il existe des oedèmes localisés (piqûres d’insectes). ii Mécanisme de la formation des oedèmes ( pas les causes, les mécanismes !) P veineuse exemples : grossesse : le fœtus appuie sur la veine cave et gêne le retour veineux (effet mécanique) plâtre trop serré : fait un garrot qui bloque le retour veineux P hydrodynamique en amont dans le capillaire. ascite : P veineuse hépatique accumulation d’eau Insuffisance cardiaque congestive. PA La PA a peu d’effets : le capillaire est protégé par les sphincters pré-capillaires : pas d’oedèmes dans l’HTA. P oncotique La teneur en protéine du plasma La filtration se produit, mais pas la réabsorption. fuite d’albumine au niveau rénal (syndrome néphrotique) insuffisance hépatique synthèse des protéines Perméabilité capillaire En général elle est à l’origine d’oedèmes localisés : piqûres d’insectes, brûlures, réactions allergiques. inflammation et libération d’histamine dans le LI à partir des mastocytes de la perméabilité du capillaire. les protéines vont pourvoir sortir du capillaire, les pressions oncotiques s’égalisent. Obstructions lymphatiques d’origine chirurgicale : après mastectomie élargie (autrefois) ou curage ganglionnaire lymphatique, envahissement ganglionnaire malin gonflement du membre supérieur. parasites : filariose. le rôle du circuit lymphatique ne s’exerce plus : lymphoedèmes Peuvent se voir au niveau, des membres inférieur, du scrotum (éléphantiasis).
