Justine Guérin et Camille Cochet

Justine Guérin et Camille Cochet
25/10/10
Biochimie – Electrolytes et ionogramme, C. Bendavid
Diaporama bientôt disponible sur le réseau pédagogique (en attendant, l’ancien diaporama est disponible : électrolytes
et gaz du sang du Pr. N. Collet)
Electrolytes et ionogramme (1)
I- Les objectifs
A- Définir les électrolytes
1- Définition
Les électrolytes sont des composés chimiques qui, dissout dans un solvant tel que l’eau, ont la
propriété de se dissocier en ions de charge électrique opposées. Tous les solutés physiologiques ne
sont pas capables de dissociation : glucose, urée… Ils ne dégagent pas de charge. On trouve donc
en solution des molécules ionisées et non ionisées.
2- Terminologie
Solution = soluté + solvant
3- Leur dissociation donne naissance à des groupements :
Simple : NaCl = Na+ + ClComplexe : PO4HNa2 = PO4H2- + 2 Na+
4- Il y a 2 types d’électrolytes
a- Les électrolytes forts
Ils se dissocient complètement dans leur solvant. Ce sont des acides forts (HCl), des bases fortes
(NaOH), et leurs sels (chlorure de sodium NaCl : Na+ + Cl- )
b- les électrolytes faibles
Ils ne se dissocient que partiellement. Par exemple, la plupart des acides organiques : acide
acétique, acide aspartique…
→ Une même molécule coexiste à la fois sous forme dissociée (ion) et sous forme non dissociée
→ Le rapport du nombre de molécule dissociées / nombre total de molécules est appelé le
coefficient de dissociation α du soluté.
→ (1- α) est la fraction de molécule non dissociée.
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5- Les ions sont de 2 types : anions et cations
La charge globale de l’organisme est neutre.
a- Ils migrent différemment dans un champ électrique
→ Les cations : ils sont chargés positivement et migrent vers la cathode (-)
Exemple : ion monovalent Na+, K+ et divalent Ca++ou Mg++
→ Les anions : ils sont chargés négativement et migrent vers l’anode (+)
Exemple : Cl-, CO3H-
b- Dans tous les liquides physiologiques, la neutralité électrique
doit être maintenue :
Le nombre total de charges portées par les cations doit donc être équilibrée par un nombre égal de
charges portées par les anions.
Exception lors de la conduction nerveuse ou les échanges de charge sont déséquilibrés.
B-Expressions des résultats :
1-Unités de concentration :
a- Le système international d’unités (SI)
Système légal en France depuis 1961, il est appliqué à la biologie française depuis 1978.
→ Dans le SI, l’unité de matière s’exprime en mol ( sous multiples : mmol, μmol , nmol et
pmol…)
→ Les unités molaires correspondent au nombre de moles par litre de solution.
→ Ce choix se justifie par le fait que dans les processus biologiques, les réactions biochimiques se
déroulent entre entités moléculaires.
→ Exemple du Chlorure de Sodium ClNa : une molécule-gramme (une mole) = 58,5g
( Na :23 et Cl :35,5) . Une solution molaire de ClNa (une mole/L ou 1M) = 58,5g
b-Les unités pondérales (g/L) sont donc aujourd’hui obsolètes
Exception : dans le cas où la masse molaire M d’une substance n’est pas connue précisément
(mélange de protéines) , on l’exprime encore en g/L (mg/L, μg/L)
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2-Les unités de charge électrique :
a- S’expriment en « équivalents » (Eq) ou en milliéquivalents
(mEq)
Cela correspond au nombre de charges présentes dans la solution.
b-Mesurent l’activité chimique d’un électrolyte donné :
Qui, elle-même, est fonction de la valence des ions.
→ Lorsqu’il s’agit d’un électrolyte monovalent : Na+
- activité en mEq est égale au nombre de mmol
- dans le plasma, la concentration normale en Na+ (natrémie) est de 142 mmol/L ou 142
mEq/L
→ Lorsqu’il s’agit d’un électrolyte bivalent : Ca2+
- l’activité en mEq est égale au nombre de moles × 2
- dans le plasma, la concentration normale en calcium (calcémie) est de 2,5 mmol/L ou 5
mEq/L
C- Les compartiments hydriques de l’organisme :
1- Le métabolisme des électrolytes est intiment lié à celui de
l’eau :
Les mouvements de l’eau entre chaque compartiment sont liés principalement aux mouvements des
électrolytes.
a- L’eau est le solvant dans lequel les électrolytes sont dissous
b- L’eau totale = 60% du poids du corps (variations 50-70%)
→ Variations physiologiques :
- Les tissus à teneur la plus importante en eau sont les tissus mous : 70%
Les tissus les plus pauvres en eau sont les tissus durs : cartilage, os.
-
Le pourcentage de masse maigre ou de masse grasse :
* 75% d’eau dans le muscle (athlète : 72%)
* 10% d’eau dans le tissu adipeux (obèse : 40%)
-
le sexe : Homme : 60% / Femme : 50%
-
l’âge : nourrisson : 75% / vieillard : <50%
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On jugera donc différemment la déshydratation selon que l’on a à faire à un enfant ou à un
vieillard.
→ Variations pathologiques : toute variation rapide du poids du corps doit faire suspecter une
rétention ou une perte d’eau.
2- L’organisme comprend deux grands secteurs hydriques :
a- Le secteur (liquide) extracellulaire (LEC) :
-20% du poids (milieu intérieur)
-Subdivisé en deux parties :
→Plasma sanguin (secteur vasculaire)
Eau plasmatique = 5% du poids corporel
Les solutés existent sous forme dissociée (électrolytes) et non dissociée (glucose, urée…)
→Liquide interstitiel et la lymphe :
15% du poids du corps
Sa composition est celle d’un ultra-filtrat de plasma sanguin ( pauvre en protéines)
b- Le secteur (liquide) intracellulaire (LIC) :
-40 à 50% du poids du corps
- composition assez variable d’un tissu à l’autre, mais à noter :
Sa pauvreté en Na et Cl
Sa richesse en K et Phosphates
-L’inverse s’applique dans le LEC
La tendance spontanée de l’organisme est à l’homogénéisation, or il tend à maintenir ces
différences.
3- Les échanges entre LEC et LIC
aLes membranes plasmiques se comportent comme des membranes semi-perméables. Elles laissent
passer dans un sens et pas dans l’autre et sont plus perméables à l’eau qu’aux solutés.
b- Mise en évidence du pouvoir osmotique
Voir schéma sur poly
La solution la plus concentrée attire l’eau. La différence de niveau est liée à la différence de
pression osmotique.
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c- La direction du flux de l’eau libre
dépend du gradient de pression osmotique entre LIC et LEC. L’eau va du milieu le moins
concentré (hypotonique) vers le plus concentré (hypertonique).
c- La pression osmotique (ou osmolarité)
Est proportionnelle au nombre de particules en solution = somme de toutes les unités (osmoles) de
la solution.
d- L’osmolarité se mesure en osmoles (Osm) ou milliosmoles
(mOsm)
1 osm est la pression osmotique exercée par une molécule-gramme de soluté dissout dans 1L
d’eau.
→ Cas du glucose (molécule non dissociée, M= 180g)
Une solution contenant 180g de glucose/L d’eau développe une pression osmotique de 1 osm.
→ Cas de ClNa (dissociée, M=58,5g)
Une solution contenant 58,5 g de ClNa/L d’eau développe une pression osmotique de 2 osm.
→ Cas du plasma sanguin : 2 modes d’expression
*L’osmolarité dépend du nombre d’osmoles contenues dans 1L de solution. Elle est
d’environ 300 mosm.
*L’osmolalité correspond au nombre d’osmoles contenues dans 1 kg de solvant (on se
réfère au litre d’eau pure).
Cette nuance est importante pour le plasma qui ne contient que 93% d’eau (volume restant :
essentiellement protéines et lipides). L’osmolalité dans le cas du plasma est donc supérieure à
l’osmolarité d’un facteur 100/93.
On se base plus sur l’osmolarité, cependant il faut faire extremement attention lors de la pose de
perfusion à ce qu’elle ne soit pas trop ou pas assez concentrée.
e- Mesure du pouvoir osmotique
Méthode directe par osmométrie
=mesure de la force à appliquer à l’aide d’un piston pour maintenir le volume de la solution.
Cette méthode n’est cependant pas applicable.
Mesure de l’abaissement du point de congélation de la solution (Δ cryoscopique)
On sait que ce point s’abaisse quand l’osmolarité croit. Il est de -1,86°C pour une solution
contenant 1osm/kg d’eau.
→Cas du plasma sanguin : son point de congélation est à -0,56°C normalement. On peut alors
calculer son osmolarité par le rapport 0,56/1,86 # 0,300 osm ou 300 mosm.
Méthode indirecte : calcul approché à partir des concentrations des principaux solutés du
plasma
→ 2(Na+ + K+) + 10 si urée et glucose plasmatique sont en concentration normale (5mmol /L).
L’osmolarité du plasma normal est d’environ 300 à 310 mosm (variation possible entre 280 et 400
mosm)
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→en pathologie, ajouter 1 mosm par mmol /L supplémentaire de glucose ou d’urée.
Exemple : en cas d’insuffisance rénale, l’urée augmente : on ajoute alors le niveau d’urée au calcul
(de même avec l’augmentation de glucose en cas de diabète …)
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