Fiche de révision : Compartiments hydriques et osmose

📋 Plan du Cours

1. Eau et déshydratation
2. Solutés et concentrations électrolytiques
3. Pressions et compliance
4. Osmose et tonicité
5. Répartition de l’eau corporelle
6. Compartiment extracellulaire
7. Compartiment intracellulaire et échanges
8. Échanges hydriques rapides
9. Déshydratation par perte d’eau
10. Troubles hydriques et compartiments
11. Récupération après sudation
12. Pertes et apports hyperosmotiques
13. Lecture clinique de la natrémie
14. Soif et osmorécepteurs
15. Déshydratation et régulation rénale
16. Osmorégulation et synthèse hydrique

📖 1. Eau et déshydratation

🔑 Notions clés & Définitions

• Homéostasie : Stabilité du volume, de la composition et des propriétés physico-chimiques des compartiments liquidiens.
• Déshydratation : Manque d’eau souvent associé à une altération de la composition en sels minéraux de l’organisme.

★ À maîtriser

• L’eau représente près de 60 % du poids corporel, soit environ 45 litres chez un homme de 75 kg.

• Une perte d’eau représentant 2 % à 4 % du poids corporel, soit environ 1,5 L chez un sujet de 70 kg, diminue de 20 % l’efficacité neuromusculaire et élève la température interne.

• La natrémie normale est d’environ 140 mM et une hyponatrémie sévère inférieure à 120 mM peut provoquer un gonflement cellulaire cérébral, une confusion, un coma ou la mort.

Compléments

• La kaliémie normale est d’environ 4,5 mM et une hyperkaliémie sévère supérieure à 5 mM augmente l’excitabilité nerveuse et cardiaque avec un risque d’arythmies graves.

💡 Astuce mémo

KINE : K⁺ en IC, Na⁺ en EC

📖 2. Solutés et concentrations électrolytiques

🔑 Notions clés & Définitions

• Valence ionique : La valence d’un ion correspond au nombre de charges positives ou négatives qu’il porte, avec une valence de 1 pour Na⁺ et Cl⁻ et de 2 pour Ca²⁺.
• Eau amphotère : Capable de capter des protons comme une base ou de céder des protons comme un acide.

★ À maîtriser

📐 Formule — La concentration électrolytique vérifie $C_{électrolytique}=C_{molaire}\times |valence|$.

Compléments

📌 La molarité exprime une quantité par mètre cube tandis que la molalité exprime une quantité par kilogramme de solution.

• Un litre d’eau pure à 25 °C contient environ 55,5 moles d’eau.

📖 3. Pressions et compliance

🔑 Notions clés & Définitions

• Compliance : Variation de volume d’une structure déformable par unité de variation de pression transmurale.

★ À maîtriser

📌 La pression dynamique est générée par une pompe, la pression hydrostatique dépend notamment de la posture et la pression osmotique dépend de la perméabilité des membranes.

📐 Formule — La pression hydrostatique vérifie $P=\frac{poids}{surface}=h\rho g$ avec $g=9{,}81\ m\cdot s^{-2}$.

📐 Formule — La compliance vérifie $C=\frac{\Delta V}{\Delta P}$.

📌 Les veines ont une compliance beaucoup plus élevée que les artères, car elles forment un réseau capacitif tandis que les artères forment un réseau résistif.

Compléments

• La pression atmosphérique au niveau de la mer est de 1013 hPa et la pression à 10 mètres de profondeur dans l’eau est de 2026 hPa.

💡 Astuce mémo

Veines compliantes et capacitives, artères résistives

📖 4. Osmose et tonicité

🔑 Notions clés & Définitions

• Pression oncotique : Pression osmotique exercée par les protéines du plasma sanguin.

★ À maîtriser

📌 L’osmolarité correspond au nombre de particules osmotiquement actives par litre de solution, tandis que l’osmolalité correspond à ce nombre par kilogramme de solution.

📌 L’eau se déplace d’un milieu hypo-osmolaire vers un milieu hyperosmolaire, c’est-à-dire du milieu le moins concentré vers le plus concentré en osmoles.

📐 Formule — L’osmolarité vérifie $O=C\times i$, avec $i=1+\alpha(p-1)$. — Jacobus Henricus van't Hoff

• L’osmolarité plasmatique de référence est d’environ 290 mOsm/L.

📌 Une solution hypertonique diminue le volume cellulaire, tandis qu’une solution hypotonique fait gonfler la cellule par turgescence.

Compléments

📐 Formule — La pression osmotique vérifie $\Pi=R\times T\times i\times M$. — Jacobus Henricus van't Hoff

💡 Astuce mémo

Hypo-osmolaire → hyperosmolaire : l’eau suit les osmoles

📖 5. Répartition de l’eau corporelle

★ À maîtriser

📌 L’eau corporelle totale est répartie à environ 55 % dans le compartiment intracellulaire et 45 % dans le compartiment extracellulaire.

Compléments

📐 Formule — L’indice de masse corporelle vérifie $IMC=\frac{poids}{taille^2}$ avec le poids en kilogrammes et la taille en mètres.

• La masse maigre contient environ 75 % d’eau, tandis que le tissu adipeux contient très peu d’eau.

• La mesure d’un compartiment hydrique par traceur repose sur un marqueur qui traverse les membranes concernées, se diffuse homogènement et n’est ni métabolisé ni synthétisé.

📐 Formule — Le volume d’un compartiment vérifie $V=\frac{quantité\ de\ marqueur\ injecté}{concentration\ finale\ du\ marqueur}$.

• Chez un homme de 85 kg contenant 20 kg de masse grasse, la masse maigre est de 65 kg et la teneur en eau estimée est de 49 kg.

• L’os contient environ 22 % d’eau.

💡 Astuce mémo

IC majoritaire, EC minoritaire

📖 6. Compartiment extracellulaire

★ À maîtriser

• Le compartiment extracellulaire représente 45 % de l’eau totale, soit 27 % du poids corporel et environ 20 litres chez un homme de 75 kg.

📌 Le compartiment extracellulaire comprend le secteur plasmatique et le secteur interstitiel.

• Le volume plasmatique représente environ 3 litres, soit 4,5 % du poids corporel et 7,5 % de l’eau totale.

• L’hématocrite correspond au pourcentage du volume sanguin occupé par les hématies et vaut normalement 40 à 45 %.

📐 Formule — L’hématocrite vérifie $Hct=\frac{V_{GR}}{V_{sang}}$ et le volume plasmatique vérifie $V_{plasma}=V_{sang}(1-Hct)$.

📌 Le plasma est obtenu avant coagulation et contient les facteurs de coagulation, tandis que le sérum est le surnageant obtenu après coagulation spontanée.

• Le plasma contient environ 92 % d’eau et son osmolarité est proche de 290 mOsm/L, avec notamment 140 mmol/L de sodium.

📐 Formule — L’osmolarité plasmatique peut être estimée par $O=2\times natrémie+glycémie+urée$, et l’osmolarité efficace par $O_{eff}=2\times natrémie+10\ mOsm/kg$.

• Le volume interstitiel représente environ 17 litres, soit 23 % du poids corporel et 37,5 % de l’eau totale.

• Le liquide interstitiel est proche d’un ultrafiltrat plasmatique contenant environ 2 g/L de protéines, et il peut absorber 30 % d’eau supplémentaire avant l’apparition d’œdèmes.

Compléments

• Le volume sanguin est égal à la somme du volume plasmatique et du volume cellulaire, et vaut environ un treizième de la masse corporelle chez un sujet mince.

• Lorsque le volume plasmatique diminue par déshydratation, l’hématocrite et la protidémie augmentent.

📌 Une perte de 140 mmol de sodium entraîne la perte d’environ 1 litre de liquide extracellulaire, tandis qu’un excès de sel augmente la volémie pour maintenir l’osmolarité.

• Le liquide interstitiel comprend:
  • La lymphe non canalisée
  • La lymphe canalisée
  • Les liquides transcellulaires : LCR, liquides de l’œil et de l’oreille interne, liquides des séreuses

💡 Astuce mémo

Filtration capillaire → liquide interstitiel → drainage lymphatique

📖 7. Compartiment intracellulaire et échanges

★ À maîtriser

• Le compartiment intracellulaire représente environ 33 % du poids corporel, 55 % de l’eau totale et 25 litres.

📌 Les principaux anions intracellulaires sont les phosphates et les protéines, tandis que les principaux cations intracellulaires sont K⁺ et Mg²⁺.

• Chez le nourrisson, l’eau totale représente environ 80 % du poids et le volume interstitiel environ 40 % du poids, ce qui augmente le risque de déshydratation rapide.

• Les échanges hydriques s’effectuent successivement entre le compartiment intracellulaire, le liquide interstitiel et le plasma.

📌 L’eau est transportée passivement à travers la bicouche lipidique ou par les aquaporines, et ne passe pas par les canaux ioniques.

📌 Un bilan hydrique négatif avec un bilan sodé nul provoque une hypernatrémie, tandis qu’un bilan hydrique positif avec un bilan sodé nul provoque une hyponatrémie.

• La loi de Starling permet une filtration d’eau et de petites molécules du plasma vers l’interstitium, suivie d’une réabsorption partielle puis d’un drainage lymphatique du reliquat.

• La filtration capillaire est d’environ 15 mL/min, la réabsorption d’environ 13,5 mL/min et le drainage lymphatique du reliquat d’environ 1,5 mL/min, soit 2 à 4 L par jour.

📌 La pression hydrostatique capillaire favorise la sortie d’eau vers les tissus, tandis que la pression oncotique plasmatique attire l’eau vers le compartiment vasculaire.

Compléments

• L’osmolarité intracellulaire est légèrement supérieure à celle du milieu extracellulaire, autour de 295 mOsm/kg, en raison de la forte concentration en protéines.

• Chez la femme enceinte, la prise de poids moyenne est de 12 kg ± 10 %, dont environ 8 litres de rétention hydrique et 1000 mmol de sodium.

• Chez un sujet sédentaire en climat tempéré, les entrées et sorties d’eau sont équilibrées à environ 2,4 L par 24 heures.

• Le bilan hydrique quotidien comprend environ 0,9 L provenant des aliments, 1,1 L des boissons et 0,4 L d’eau endogène, contre 0,4 L de perspiration, 0,4 L de transpiration, 0,3 L d’air expiré, 0,1 L de selles et 1,2 L d’urines.

• Les aquaporines sont des protéines tétramériques dont le goulot mesure 2,8 Å, une largeur permettant le passage d’une seule molécule d’eau.

💡 Astuce mémo

K⁺ et phosphates en IC, Na⁺ et Cl⁻ en EC

📖 8. Échanges hydriques rapides

★ À maîtriser

📌 Lors d’un gain de liquide isotonique, les volumes plasmatique et interstitiel augmentent sans modification du volume intracellulaire.

📌 Un gain de liquide isotonique provoque une hypervolémie, une hyperhydratation extracellulaire, une prise de poids et parfois un œdème ou une hypertension artérielle.

Compléments

• Le sérum physiologique a une osmolarité proche de 290 mOsm/L et contient environ 9 g de chlorure de sodium par litre.

• L’absorption excessive d’eau peut provoquer des nausées et une sensation de dégoût de l’eau avant l’élimination rénale de l’eau libre.

💡 Astuce mémo

Plasma → interstitium → cellules

📖 9. Déshydratation par perte d’eau

📝 Points essentiels

• La sueur a une osmolarité d’environ 150 mOsm/L et est donc hypo-osmolaire par rapport au plasma.

📌 Une perte d’eau supérieure à celle de sel diminue le volume plasmatique, augmente l’osmolarité extracellulaire et entraîne un déplacement d’eau de l’interstitium vers le plasma puis des cellules vers le milieu extracellulaire.

💡 Astuce mémo

Perte d’eau libre → hyperosmolarité → sortie d’eau cellulaire

📖 10. Troubles hydriques et compartiments

★ À maîtriser

📌 Une absorption d’eau supérieure à celle de sel, comme lors de la consommation d’eau pure ou hypo-osmotique, provoque une hyperhydratation globale des compartiments extracellulaire et intracellulaire, une hypo-osmolarité dans ces deux compartiments et une élimination d’eau libre par les reins.

• Une perte d’eau supérieure à celle de sel entraîne d’abord une diminution du volume plasmatique et une augmentation de l’osmolarité extracellulaire, puis un déplacement d’eau de l’interstitium vers le plasma et de l’intracellulaire vers l’extracellulaire.

📌 Après une perte d’eau supérieure au sel, la diminution des pertes urinaires et l’activation de la soif contribuent à corriger le trouble, mais les compartiments extracellulaire et intracellulaire restent déshydratés lorsque l’osmolarité est redevenue presque normale.

Compléments

• La sueur est hypo-osmolaire par rapport au plasma, avec une osmolarité d’environ 150 mOsm/L.

💡 Astuce mémo

Absorption d’eau > sel : hyperhydratation ; perte d’eau > sel : déshydratation

📖 11. Récupération après sudation

★ À maîtriser

• Après sudation, boire de l’eau pure normalise l’osmolarité avant de restaurer les volumes, car les osmoles perdues par la sueur ne sont pas immédiatement remplacées.

Compléments

• Après une perte de 10 L de sueur à 150 mOsm/L chez un sujet initialement à 50 L et 290 mOsm/L, le volume est de 40 L et l’osmolarité de 325 mOsm/L.

• Après la perte de 10 L de sueur décrite, boire 1 L d’eau donne un volume de 41 L et une osmolarité de 317 mOsm/L, tandis que boire 5 L donne un volume de 45 L et une osmolarité de 290 mOsm/L.

📌 Une hydratation normale après sudation nécessite une consommation supplémentaire de sels et d’eau pure, ce qui explique l’utilisation de boissons isotoniques contenant des sels minéraux et du glucose.

💡 Astuce mémo

Osmolarité d’abord, volumes ensuite

📖 12. Pertes et apports hyperosmotiques

★ À maîtriser

• Une perte de sel supérieure à la perte d’eau entraîne une diminution de l’eau totale, du poids et de la volémie, une déshydratation extracellulaire avec chute de la pression sanguine et une hyperhydratation intracellulaire avec hypo-osmolarité dans les compartiments extracellulaire et intracellulaire.

• Un apport de sel supérieur à l’eau par voie digestive attire l’eau du plasma, du milieu interstitiel et du compartiment intracellulaire vers la lumière intestinale, ce qui diminue les volumes extracellulaire et intracellulaire et augmente leur osmolarité.

• Un apport de sel supérieur à l’eau par voie parentérale augmente le volume et l’osmolarité plasmatiques, attire l’eau du milieu interstitiel et du compartiment intracellulaire vers le compartiment extracellulaire, et provoque une hyperhydratation extracellulaire, une déshydratation intracellulaire, des œdèmes et une hypertension artérielle.

Compléments

• L’eau de mer contient environ 30 g/L de NaCl, soit environ 1100 mOsm/L, et son ingestion provoque une déshydratation globale, une hyperosmolarité extracellulaire et intracellulaire ainsi qu’une diarrhée.

📌 Une purge saline utilise des médicaments hyper-osmolaires qui attirent l’eau vers le tube digestif afin de favoriser l’élimination des fèces en cas de constipation.

💡 Astuce mémo

Sel dominant → osmolarité EC modifiée → déplacements d’eau entre EC et IC

📖 13. Lecture clinique de la natrémie

📝 Points essentiels

• Une perturbation du volume extracellulaire sans modification de la pression osmotique, comme une perfusion de soluté isotonique, ne provoque pas de déplacement d’eau entre les compartiments extracellulaire et intracellulaire.

• Une perturbation de la pression osmotique extracellulaire entraîne un déplacement d’eau du secteur où la pression osmotique est la plus basse vers celui où elle est la plus élevée.

• La natrémie peut refléter les variations du volume intracellulaire, mais elle ne renseigne pas directement sur l’état d’hydratation extracellulaire, car une hyponatrémie peut résulter soit d’un déficit sodé à volémie normale, soit d’un excès d’eau avec hypervolémie.

• L’hydratation extracellulaire dépend du bilan sodé : un bilan sodé positif provoque une hyperhydratation extracellulaire, tandis qu’un bilan sodé négatif provoque une déshydratation extracellulaire.

• Une hypo-osmolarité extracellulaire provoque une hyperhydratation intracellulaire, tandis qu’une hyperosmolarité extracellulaire provoque une déshydratation intracellulaire.

💡 Astuce mémo

Bilan sodé → volume EC ; osmolarité EC → volume IC

📖 14. Soif et osmorécepteurs

🔑 Notions clés & Définitions

• Soif : Réponse à une augmentation de l’osmolarité plasmatique, notamment lors d’une balance négative d’eau.

★ À maîtriser

• Une perte hydrique diminue le volume plasmatique, réduit la salivation, augmente l’osmolarité plasmatique et la pression artérielle diminue, puis les capteurs transmettent ces informations aux centres nerveux qui activent la soif et l’ingestion d’eau.

Compléments

📌 L’ingestion d’eau humidifie la bouche, diminue l’osmolarité et augmente la pression sanguine, ce qui exerce une rétro-inhibition sur les capteurs.

• Les capteurs buccaux sont les plus rapides, si bien que l’humidification de la bouche sans ingestion d’eau supprime temporairement la sensation de soif.

💡 Astuce mémo

Osmolarité plasmatique augmentée → osmorécepteurs activés → soif et ingestion d’eau

📖 15. Déshydratation et régulation rénale

🔑 Notions clés & Définitions

• Osmorécepteurs : Canaux membranaires de certains neurones sensibles aux variations de tension ou de volume cellulaire provoquées par l’osmolarité.

★ À maîtriser

• Un stimulus hypertonique diminue le volume intracellulaire du neurone, ouvre les osmorécepteurs, fait entrer des charges positives, dépolarise la cellule et augmente la fréquence des potentiels d’action.

• Les osmorécepteurs sont présents dans le cerveau, notamment dans l’OVLT, et en périphérie, notamment au niveau du tube digestif.

• En cas d’hyperosmolarité, la vasopressine est libérée et diminue la fuite d’eau, tandis qu’en cas d’hypo-osmolarité sa sécrétion diminue et le volume urinaire augmente.

• La déshydratation intracellulaire se manifeste notamment par un syndrome confusionnel, une soif et une sécheresse des muqueuses, tandis que la déshydratation extracellulaire se manifeste notamment par une hypotension, une hypotension orthostatique, une perte de poids, une hypotonie des globes oculaires et des urines concentrées.

• Une déshydratation grave correspond à une diminution du poids supérieure à 5 % du poids total, et au-delà de 10 % le fonctionnement des organes vitaux peut être compromis.

Compléments

📌 En cas d’hyperosmolarité, l’élimination sodée et la natriurèse augmentent avec une diminution de l’appétit pour le sodium, tandis qu’en cas d’hypo-osmolarité la natriurèse diminue, le sodium est retenu et l’envie de sel augmente.

• Les premiers signes de déshydratation comprennent une perte de poids inférieure à 5 % du poids corporel, la soif, des lèvres sèches, une fatigue anormale et une perte de force.

💡 Astuce mémo

Déshydratation IC : signes neurologiques ; déshydratation EC : signes circulatoires

📖 16. Osmorégulation et synthèse hydrique

🔑 Notions clés & Définitions

• Osmose : Diffusion du solvant à travers une membrane semi-perméable séparant deux liquides de concentration différente en soluté, la membrane étant imperméable à certaines espèces et laissant généralement passer l’eau.

★ À maîtriser

📌 Les osmorégulateurs contrôlent leur osmolarité malgré les variations du milieu extérieur, tandis que l’osmolarité des osmoconformateurs dépend du milieu extérieur.

• L’eau représente environ 60 % du poids du corps, avec environ 20 % d’eau dans les tissus adipeux et 75 % dans les tissus maigres.

• Le compartiment extracellulaire comprend:

  • le plasma
  • la lymphe canalaire
  • la lymphe interstitielle

📐 Formule — L’osmolarité plasmatique est d’environ 290 mmol/L et son approximation efficace est donnée par $(2 \times \text{natrémie}) + 10\ \text{mOsm/kg}$.

Compléments

• Chez le nourrisson, l’eau représente environ 80 % du poids corporel, principalement au profit du volume interstitiel, tandis que chez la femme enceinte une hypervolémie et une hyperhydratation globale s’accompagnent d’une diminution de l’osmolarité d’environ 10 mOsm/kg.

📌 Les échanges entre le plasma et le milieu interstitiel s’effectuent exclusivement à travers les capillaires selon la loi de Starling.

📊 Tableaux de synthèse

Répartition des compartiments hydriques

Effets des perturbations hydriques