Physiologie Humaine
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Physiologie Humaine I] Introduction La physiologie humaine se rapproche beaucoup de la médecine. Elle est basé sur 3 systèmes indispensables : • Système hormonal : Contrôler, surveiller, la croissance des tissus, réguler la production de substances... • Système nerveux : transmission de messages, assurer une relation entre les organes, être informé sur l'environnement, élaborer des comportements • Système immunitaire : reconnaître les pathogènes extérieur, et lutter contre eux On utilisera plusieurs unité, comme la mole, l'osmole, et l'équivalent. L'osmole Unité de mesure qui détermine le nombre de mole d'un composé qui contribue à la pression osmotique d'une solution. Pour une substance dissoute (particule), sa concentration détermine la pression osmotique 1 mmole/ L dissoute =1mosmole / L L'équivalent La concentration ionique d'une solution est le nombre de charges présente dans la solution. [ X ]eq=[ X ]×nombre de charges (même si elles se compensent → mole de molécule chargée) La pression osmotique Elle se définit comme la pression minimum qu'il faut exercer pour empêcher le passage d'un solvant d'une solution moins concentrée à une solution plus concentrée aux travers d'une membrane semi perméable. L'osmose Mouvement d'eau à travers une membrane semi-perméable, du compartiment le moins concentré au compartiment le plus concentré. La molarité La molarité est la concentration exprimée en mole par litre de solution L'osmolarité L'osmolarité d'une solution est le nombre de moles de particules en solutions (osmole) dans un litre de solution. ex :10mM de NaCl 20miliosmolecar dissociation Molalité et osmolalité La molalité est la concentration en fonction de la masse du solvant, et non plus son volume. L'osmolalité est l'équivalent massique de l'osmolarité. II] L'homéostasie C'est le maintient de la constance du milieu intérieur. Quelques organes régulateurs : • Rein : eau et sels • Peau : température • • Poumon : pression partielle des gaz Foie et Pancréas : glycémie 1) Le milieu intérieur Il a pour rôle d'amortir l'impact des variations extérieurs. Il s'interpose entre les cellules et le milieu extérieur. Chez les pluricellulaires, le milieu intérieur est divisé en trois compartiments : • Plasmatique (liquide et contient des protéines qui , chargées négativement, retiennent les sodium, d'où sa plus grande concentration) • Interstitiel (entre les cellules) • Lymphatique (fait la lymphe avec le compartiment interstitiel, par ultrafiltration du plasma au niveau des capillaires, et a un aspect gélifié) Les liquides extra-cellulaires sont neutres (sodium et chlore dissouts majoritaires), et le mouvement des ions du à l'osmose et aux charges protéines est appelé équilibre de Donnan Le milieu intra-cellulaire est lui plus riche en potassium. 60% du corps est composé d'eau : • 20% pour le milieu extra-cellulaire (15% lymphe, 5% plasma) • 40% dans le milieu intra-cellulaire Pour déterminer ces valeurs, on utilise la méthode des dilutions, qui utilise un traceurs spécifique au compartiment à étudier (non toxique, non métabolisée, qui se se diffuse pas...) puis on compare sa concentration après un certains temps avec la concentration initiale. III] L'échange entre les compartiments L'eau se diffuse entre les compartiments extra et intra-cellulaires librement par osmose. De là découle la notion de turgescence et plasmolyse des cellules (ou organites) Les échanges d'eau à travers la paroi capillaire résulte à la fois de la pression hydrostatique dans les deux sens (liée au pompage cardiaque), et la pression osmotique des protéines (ou pression oncotique) seulement du milieu plasmatique au milieu interstitiel. Par ces mécanismes, 20 litre d'eau sortent des capillaires, 18 y retournent, et les 2 litres restant vont dans les vaisseaux lymphatiques pour revenir au flux sanguin. Une accumulation d'eau dans le milieu interstitiel engendre des œdèmes (donc pouvant être due à un défaut de protéine par exemple...) IV] Le transport membranaire Des protéines (transporteur, linker, récepteurs, enzymes) permettent le transport à travers la membrane de molécules, ou de signaux chimiques... Ainsi, toutes les molécules polaire, ou trop grosse pour se diffuser à travers la bicouche ont besoin de ces protéines pour traverser. Ces transports peuvent être actifs (avec nécessité d'énergie), ou passifs (grâce au gradient de concentration). Le transport en symport se fait en utilisant le gradient d'une molécule, et l'énergie est utilisé pour aller contre celui d'une autre, de même pour l'antiport. Ainsi, par diffusion, ou transport passif, on ne peut pas avoir de saturation. IV] Les voies de communication entre les cellules, introduction à l'endocrinologie Contrairement au système nerveux (neurones, et infos rapides), le système endocrinien se base sur des messages de nature chimique envoyés dans le sang (hormone), qui donne une information soutenue. Hormone : substance chimique élaborée par une cellule qui agit spécifiquement sur une autre cellule. Il y a deux types d'hormones : • Locales : autocrine (sécrète pour elle même) paracrine (sécrète autour pour les cellules avoisinantes) • Circulante : endocrine qui utilise le sang pour se déployer dans le corps Il existe des glandes exocrines qui sécrètent dans le milieu « extérieur »(sudoripare, sébacée, vésicule biliaire, digestive et intestin) qui utilisent souvent des acini, et des glandes endocrines (Sécrètent dans le sang). Ce système endocrinien est impliqué dans une grande majorité des fonctions physiologiques (reproduction, homéostasie, croissance...). Au niveau du cerveau, l'hypophyse et l'hypothalamus sont impliqué dans le contrôle de la production hormonale des autres glandes. Lors de la réception d'une hormone stéroïde ou thyroïdienne,au niveau d'un récepteur hormonal, ce dernier est transloqué dans la cellule, et va activer l'expression de gènes spécifiques pour synthétiser les protéines requises par l'organisme. Les hormones peptidiques sont reconnues par des récepteurs membranaires. Ces dernier vont synthétiser un transducteur, qui va activer un autre intermédiaire avant d'obtenir la réaction souhaitée. V] Homéostasie acido-basique C'est la régulation de l'équilibre acido-basique, qui permet donc de réguler la quantité de substances acides et basiques dans l'organisme. Le pH sanguin (plasmatique) doit être maintenu dans des limites très étroites pour la survie de l'organisme. (Le milieu intra cellulaire à un pH de 7, contre un pH de 7,4 pour le milieu extra-cellulaire). En effet, beaucoup de réactions dépendent du pH, car celui-ci peut être un catalyseur de réaction, dégradé une enzyme, perturber la coagulation ou l'intégrité d'une cellule... Le milieu intracellulaire est régulé par le pouvoir tampon de ce dernier, et par des transporteurs membranaires actifs qui peuvent pomper des protons contre le gradient électrochimique. Le pH plasmatique est régulé par le pouvoir tampon du plasma, l'ajustement de la PCO2 sanguine par l'action des poumons, l'ajustement de l'excrétion acide (ou réabsorption) on niveau du rein Quelques valeurs de pH : • Suc gastrique : 1 à 1,5 • Salive : 6,3 • • urine : 4 à 8 Plasma : 7,4 (si moins : coma et arrêt cardiaque, si plus : tétanie, convulsions, voire mort) L'organisme est toujours confronté à un excès d'acidité, d'où l'importance de l'homéostasie. Elle vient de 2 sources : • Volatils : métabolisme oxydatif cellulaire, respiration cellulaire, oxydation des nutriments... • Fixe : vient du catabolisme des aliments, et de l'activité musculaire, et éliminé par le rein. Les tampons : • Bicarbonate/carbonate • • • • • HCO−3 /H 2 CO 3 Hémoglobinates/hémoglobine Hb− / HbH 2− Oxyhémoglobinate/oxyhémoglobine HbO 2 / HbO 2 H Protéinate/protéine Prot − /ProtH − Phosphate bibasique/phosphate monobasique HPO 4 / H 2 PO 4 Acide organiques faibles dissociés RCOO − / RCOOH Pour diagnostiquer une anomalie acido-basique, on peut se baser sur les concentrations sanguines de ces éléments, ainsi que sur la PCO2 et le pH plasmatique directement (éventuellement complété par un ionogramme plasmatique et pH urinaire) Ainsi on parle d'acidose (pH trop bas) ou alcalose (pH trop haut) quand le pH est modifié de façon pathologique. VI] Rôle du rein dans l'homéostasie Le rein est constitué de sous-unité qui font son rôle : les néphrons. La formation de l'urine se fait en trois étapes : • Filtration du plasma au niveau du glomérule • Réabsorption tubulaire des molécules d'intérêt • Sécrétion tubulaire qui termine le travail du glomérule Au niveau de l'anse, l'eau retourne dans le sang par osmose et pressions oncotique. En fonction du milieu (présence ou non d'eau), l'anse est plus ou moins grande (et donc l'osmolarité). Ainsi, moins il y a d'eau dans le milieu, plus les anses sont longues, le gradient élevé, et donc les pertes d'eaux limitées. Après ces étapes, l'urine est excrétée. Par jour, le plasma est épurée 60 fois (soit 180 litres filtrés par jour). Sur les 180 litres, seuls 1,5 litres sont excrétés, donc 99% de l'eau est réabsorbé. Seul le rein est capable de contrôler l'excrétions d'eau (la sueur les selles, et la respiration consistent une perte constante d'eau). Le rein est aussi impliqué dans la détoxification, (élimination des déchets endogènes et exogènes), il a également une fonction endocrinienne, il peut effectuer de la néoglucogénèse, et transforme la vitamine D en sa forme active.
