Fiche de révision : Compartiments liquidiens et équilibres

📋 Plan du Cours

1. Milieu intérieur et compartiments liquidiens
2. Répartition de l’eau corporelle
3. Mesure des volumes liquidiens
4. Composition des liquides et osmolarité
5. Équilibres transmembranaires et transports
6. Échanges capillaires et loi de Starling
7. Bilan hydrique corporel
8. Fonction rénale et néphron
9. Réabsorption le long du néphron
10. Régulation neuro-hormonale rénale

📖 1. Milieu intérieur et compartiments liquidiens

🔑 Notions clés & Définitions

• Milieu intérieur : Environnement liquide constant et équilibré, maintenu par des organes spécialisés pour assurer l’homéostasie.
• Compartiment : Espace délimité par une membrane ou une structure semi-perméable qui abrite un milieu liquidien.

★ À maîtriser

• Claude Bernard énonce en 1878 dans ses Leçons sur les phénomènes de la vie communs aux animaux et aux végétaux : « La fixité du milieu intérieur est la condition d'une vie libre et indépendante ». - Introduction à la médecine expérimentale, 1865

• Le LEC comprend :

  • le plasma sanguin
  • le liquide interstitiel
  • la lymphe

Compléments

• Le milieu intérieur est séparé du milieu extérieur par le tissu cutané, c’est-à-dire la peau.

• Ses caractéristiques physicochimiques comprennent : la concentration en solutés mesurée par molarité, l’osmolarité, l’osmolalité, la tonicité, la pression osmotique, la température, l’acidité ou le pH

📖 2. Répartition de l’eau corporelle

★ À maîtriser

• Chez l’adulte, l’eau corporelle totale (ECT) représente en moyenne 60 % du poids corporel, mais sa proportion varie selon l’âge et le sexe.

• La proportion d’eau corporelle est de 74 % à 6 mois, d’environ 60 % de 6 mois à 12 ans, puis respectivement chez l’homme et la femme de 59 % et 56 % de 12 à 18 ans, de 59 % et 50 % de 19 à 50 ans, et de 56 % et 47 % après 50 ans.

• Le compartiment intracellulaire (LIC) représente les deux tiers de l’ECT, soit 40 % du poids corporel, tandis que le compartiment extracellulaire (LEC) représente un tiers de l’ECT, soit 20 % du poids corporel.

• Le LEC se répartit en secteur interstitiel, qui représente 75 % du LEC et 15 % du poids corporel, et secteur vasculaire ou plasmatique, qui représente 25 % du LEC et 5 % du poids corporel.

Compléments

• La teneur en eau des tissus indiquée est de 94 % pour la lymphe, 90,7 % pour le sang complet, 90 % pour les poumons et le plasma, 82 % pour la peau, 80,5 % pour le cerveau (70 % sur une diapositive simplifiée), 75 % pour les muscles, 71,5 % pour le foie, 68,7 % pour les globules rouges, 55 % pour le cartilage, 22 % pour le squelette, 13 % pour les os et 10 % pour les dents.

💡 Astuce mémo

LIC : deux tiers ; LEC : un tiers

📖 3. Mesure des volumes liquidiens

★ À maîtriser

📐 Formule - L’impédance est définie par $Z = \frac{U}{I}$ et diminue lorsque le volume d’eau augmente.

• En impédancemétrie, la basse fréquence estime le LEC, la haute fréquence estime l’ECT et le volume du LIC est calculé par la différence ECT − LEC.

📐 Formule - La dilution d’un traceur permet de calculer le volume de distribution selon $V = \frac{Q}{C}$, où Q est la quantité injectée et C sa concentration mesurée.

• Les marqueurs sont :
  • pour l’ECT : l’éthanol, l’urée et l’eau tritiée HTO
  • pour le LEC : l’inuline, le mannitol, le Sodium 24 et le Chlore 36
  • pour le volume plasmatique : le bleu d’Evans et l’albumine marquée 125I ou 131I

📐 Formule - Le volume sanguin se calcule selon $\text{Volume sanguin} = \frac{\text{Volume plasmatique}}{1 - \text{Ht}}$, où Ht est la proportion de globules rouges.

Compléments

• L’impédancemétrie envoie un courant alternatif de faible intensité au moyen de quatre électrodes posées sur les poignets et les chevilles pour estimer les volumes liquidiens.

• Un marqueur valide doit :

  • se distribuer de façon homogène
  • ne pas diffuser ailleurs
  • être non toxique
  • ne pas être métabolisé
  • ne pas être synthétisé
  • pouvoir être dosé de manière reproductible

• Avec 10 ml de bleu d’Evans à 1 % (100 mg) et une concentration mesurée de 0,037 mg/mL, le volume plasmatique calculé est de 2 700 ml, soit 2,7 L ; avec un hématocrite de 45 %, le volume sanguin calculé est de 4,9 L.

• Le volume sanguin total est d’environ 5 L et le volume plasmatique d’environ 3 L, pour un hématocrite d’environ 40 %.

📖 4. Composition des liquides et osmolarité

🔑 Notions clés & Définitions

• Électrolyte : Minéral qui se dissocie en cations positifs et anions négatifs dans les liquides corporels.
• Tonicité : Effet osmotique d’un milieu sur une cellule : un milieu hypotonique fait entrer l’eau dans la cellule, tandis qu’un milieu hypertonique fait sortir l’eau.
• Non-électrolyte : Molécule à liaison covalente, comme le glucose, l’urée, la créatinine ou les acides gras libres.

★ À maîtriser

• L’électroneutralité implique que la quantité d’anions est égale à celle des cations.

📌 La molarité compte les moles de soluté par litre, tandis que l’osmolarité compte les osmoles par litre : 1 M de NaCl donne 2 osmoles/L, CaCl2 donne 3 osmoles/L et le glucose reste à 1 osmole/L.

• L’osmolalité plasmatique normale est maintenue entre 285 et 295 mOsmol/kg et dépend majoritairement de la natrémie, le Na+ représentant 95 % des cations du LEC.

📌 Une hyponatrémie sévère inférieure à 120 mmol/L provoque une entrée d’eau dans les cellules et une hyperhydratation intracellulaire, pouvant entraîner un œdème cérébral majeur, des douleurs, une confusion, un coma et la mort.

Compléments

• Dans le plasma, les concentrations indiquées sont de 142 mEq/L de Na+ (ou 135–150), 4 mEq/L de K+, 108 mEq/L de Cl−, 28 mEq/L de HCO3−, 15 mEq/L de protéines (70 g/L) et 1 mEq/L de phosphate.

• Les concentrations interstitielles indiquées sont :

  • 139 mEq/L de Na+
  • 4 mEq/L de K+
  • 110 mEq/L de Cl−
  • 30 mEq/L de HCO3−
  • 0 mEq/L de protéines (ou 0 à 2 g/L)

• Le liquide interstitiel est très proche du plasma, car le capillaire laisse passer les substances sauf les grosses protéines.

📐 Formule - L’osmolarité plasmatique peut être estimée par $2 \times \text{natrémie}$, soit environ 280 mOsm/L, ou calculée plus précisément par $2[Na^{+}] + [\text{glucose}] + [\text{urée}]$, les non-électrolytes contribuant chacun à environ 5 mOsm/L pour atteindre 290 mOsm/L.

• En milieu hypotonique, une cellule animale peut subir une lyse et une cellule végétale devient turgescente ; en milieu hypertonique, une cellule animale devient crénelée et une cellule végétale plasmolysée.

• Une correction thérapeutique trop rapide de l’hyponatrémie peut entraîner une démyélinisation osmotique pontine ou extrapontine.

• L’hypernatrémie entraîne une déshydratation intracellulaire par sortie d’eau des cellules.

• Une hyperkaliémie sévère supérieure à 6,5 mmol/L dépolarise les membranes, peut diminuer l’excitabilité nerveuse et cardiaque par inactivation des canaux sodiques et expose à un arrêt cardiaque.

• La calcémie normale indiquée est de 2,2 à 2,6 mmol/L, et comme le calcium se fixe majoritairement aux protéines sanguines, son dosage nécessite d’évaluer aussi les protides et l’albumine.

💡 Astuce mémo

Le sodium domine le LEC ; le potassium domine le LIC

📖 5. Équilibres transmembranaires et transports

🔑 Notions clés & Définitions

• Effet Gibbs-Donnan : Phénomène apparaissant lorsqu’une membrane semi-perméable empêche la diffusion de particules chargées, telles que les grosses protéines négatives séquestrées dans la cellule.

★ À maîtriser

• Les protéines intracellulaires négatives attirent les cations diffusibles, comme K+, et repoussent les anions, comme Cl−, afin de maintenir l’électroneutralité intracellulaire.

• L’effet Gibbs-Donnan modifie la répartition ionique entre les capillaires et l’interstitium, contribue au potentiel de repos rendant l’intérieur cellulaire négatif et crée un excès osmotique intracellulaire, avec une osmolarité indiquée dans l’exemple de 266 mOsm/L dans le LIC contre 132 mOsm/L dans le LEC.

• La pompe Na+/K+-ATPase limite l’entrée osmotique d’eau liée à l’effet Gibbs-Donnan en expulsant trois Na+ et en faisant entrer deux K+ par molécule d’ATP consommée, transformée en ADP et phosphate.

Compléments

• Le potentiel de repos dépend des gradients ioniques et de la perméabilité membranaire, qui est 100 fois plus élevée pour K+ que pour Na+ ; une augmentation du K+ extracellulaire diminue fortement ce potentiel.

• Les transports membranaires comprennent : les transports passifs par diffusion simple, les transports passifs par canaux aqueux, la diffusion facilitée sans énergie, les transports actifs primaires utilisant l’ATP, les transports actifs secondaires de type symport ou antiport utilisant le gradient d’un autre ion, le transport vésiculaire

• La pompe Na+/K+-ATPase est un transporteur transmembranaire hétérotétramère.

💡 Astuce mémo

Protéines intracellulaires → attraction des cations diffusibles et rejet des anions

📖 6. Échanges capillaires et loi de Starling

★ À maîtriser

📐 Formule - Le flux volumique transcapillaire vérifie $Jv = Kj \times (\Delta PH - \Delta\Pi)$.

📌 La pression hydrostatique, générée par le cœur, pousse l’eau hors du capillaire, tandis que la pression oncotique exercée par les protéines intravasculaires attire et retient l’eau dans le capillaire.

• Au pôle artériel, la pression hydrostatique de 30–35 mmHg dépasse la pression oncotique de 26 mmHg ; avec PHi = 5 mmHg et Πi = 1 mmHg, la pression nette de filtration est de +10 mmHg et le liquide sort du vaisseau.

• Au pôle veineux, la pression hydrostatique tombe à 14 mmHg tandis que la pression oncotique reste à 26 mmHg ; la pression nette de filtration devient −8 mmHg et entraîne la réabsorption du liquide vers le sang.

Compléments

• La réabsorption veineuse récupère 90 % du liquide filtré, tandis que les 10 % restants gagnent les capillaires lymphatiques puis rejoignent la circulation par le canal thoracique et la veine sous-clavière gauche.

💡 Astuce mémo

La pression hydrostatique pousse l’eau dehors ; la pression oncotique la retient dedans.

📖 7. Bilan hydrique corporel

★ À maîtriser

📌 Le volume et l’osmolalité corporels sont maintenus lorsque le bilan hydrique est nul, c’est-à-dire lorsque les entrées égalent les sorties.

• Les entrées hydriques quotidiennes totalisent 2000–2500 mL et proviennent des boissons (1000–1500 mL), des aliments (700 mL) et de l’eau métabolique (300 mL/jour).

• Les sorties hydriques quotidiennes totalisent 2000–2500 mL et comprennent l’urine (1000–1500 mL), les selles (100 mL) et les pertes insensibles (900 mL).

Compléments

• Les pertes insensibles comprennent 400 mL par la respiration pulmonaire et 500 mL par la transpiration cutanée.

📖 8. Fonction rénale et néphron

🔑 Notions clés & Définitions

• Néphron : Unité fonctionnelle du rein, constituée du glomérule entouré par la capsule de Bowman, du tubule contourné proximal, de l’anse de Henlé, du tubule contourné distal et du canal collecteur médullaire.

★ À maîtriser

• Le rein maintient la composition et le volume du liquide extracellulaire en régulant notamment le sodium, l’eau, le potassium et le pH sanguin.

📐 Formule - La quantité excrétée dans l’urine vérifie $\text{Quantité excrétée} = \text{quantité filtrée} - \text{quantité réabsorbée} + \text{quantité sécrétée}$.

Compléments

• La filtration glomérulaire, mécanique et peu sélective, produit 180 L de filtrat par jour.

• Le rein réabsorbe 99 % du filtrat, soit environ 178,5 L, et excrète environ 1 % sous forme d’urine définitive, soit 1,5 L.

• Le glucose et les acides aminés sont réabsorbés à 100 % dans l’exemple présenté, tandis que la créatinine n’est pas réabsorbée.

📖 9. Réabsorption le long du néphron

★ À maîtriser

• Le tubule contourné proximal réabsorbe immédiatement 65 % de l’eau, du Na+ et du K+, ainsi que 100 % du glucose et 90 % des bicarbonates.

• Dans le tubule contourné proximal, la pompe Na+/K+ ATPase basolatérale expulse le sodium vers l’interstitium, ce qui crée un gradient osmotique entraînant la réabsorption de l’eau.

📌 La branche descendante fine de l’anse de Henlé est perméable à l’eau et imperméable au NaCl, tandis que la branche ascendante large est imperméable à l’eau et permet le passage du sel.

📌 Dans le TCD et le tube collecteur, la réabsorption d’eau et de sodium est variable et hormonodépendante ; en l’absence de signal hormonal, ces substances restantes sont excrétées dans l’urine.

Compléments

📌 Dans le tubule contourné proximal, la réabsorption d’eau est obligatoire et iso-osmotique, tandis que la réabsorption distale est variable et dépend des hormones.

• La branche descendante fine réabsorbe 15 % de l’eau totale et concentre le liquide tubulaire jusqu’à 1200 mOsm/L au fond de l’anse.

• La branche ascendante large expulse 25 % du Na+, du K+ et du Cl− vers l’interstitium, ce qui dilue le liquide tubulaire jusqu’à 100 mOsm/L à la sortie de l’anse.

💡 Astuce mémo

TCP → anse de Henlé → TCD et tube collecteur.

📖 10. Régulation neuro-hormonale rénale

★ À maîtriser

• Le sodium représente 90 à 95 % des solutés du liquide extracellulaire et exerce une pression osmotique déterminante.

• Lorsque les osmorécepteurs détectent un sang trop concentré, l’hypophyse sécrète l’ADH, qui augmente la perméabilité à l’eau du tube collecteur par insertion d’aquaporines et favorise la réabsorption d’eau pure.

• Lorsque l’appareil juxtaglomérulaire détecte une baisse de perfusion rénale, la rénine transforme l’angiotensinogène en angiotensine I, l’ECA pulmonaire produit l’angiotensine II, puis celle-ci stimule la sécrétion d’aldostérone par le cortex surrénalien.

📌 L’aldostérone augmente la réabsorption active de Na+ et d’eau dans le TCD et le tube collecteur et favorise l’excrétion de K+, ce qui augmente la volémie et la pression artérielle.

• Lorsque l’hypervolémie étire les oreillettes, celles-ci sécrètent l’ANF, qui inhibe la rénine et l’aldostérone, relâche les vaisseaux et augmente l’excrétion urinaire de sodium et d’eau.

Compléments

• L’angiotensine II est un puissant vasoconstricteur.

• Les œstrogènes peuvent mimer l’effet de l’aldostérone et provoquer une rétention d’eau et de sodium.

💡 Astuce mémo

ADH retient l’eau ; aldostérone retient le sodium ; ANF favorise leur excrétion.