Fiche de révision : Homéostasie et cascade de l’O2

📋 Plan du Cours

1. Principes cellulaires de l’homéostasie
2. Compartiments liquidiens de l’organisme
3. Régulation du milieu intérieur
4. Système nerveux autonome
5. Pression partielle et transport de l’O2
6. Étapes de la cascade de l’O2
7. Hémoglobine et échanges gazeux
8. Modifications de la cascade de l’O2

📖 1. Principes cellulaires de l’homéostasie

🔑 Notions clés & Définitions

• Homéostasie : Claude Bernard — Maintien relativement stable de la composition du milieu intérieur, nécessaire au fonctionnement des cellules.

★ À maîtriser

• Les cellules consomment de l’O2 et des nutriments, et produisent du CO2, de l’ATP par phosphorylation oxydative, de la chaleur et des déchets.

Compléments

• Toutes les cellules de l’organisme proviennent d’une même cellule mère, puis se différencient en cellules ayant des fonctions différentes.

• Les nutriments cellulaires directement assimilables comprennent:

  • les acides gras libres
  • les corps cétoniques
  • le glucose

• Les principaux déchets cellulaires ont les origines suivantes:

  • urée : dégradation des acides aminés
  • acide urique : dégradation des bases puriques
  • créatinine : dégradation de la phosphocréatine musculaire
  • bilirubine : dégradation de l’hémoglobine

💡 Astuce mémo

Variations du milieu → adaptations → maintien du fonctionnement cellulaire

📖 2. Compartiments liquidiens de l’organisme

★ À maîtriser

• L’eau corporelle totale est d’environ 42 L, soit 60 % du poids corporel.

• Les deux tiers de l’eau corporelle se trouvent dans le compartiment intracellulaire, riche en K+, Mg2+, phosphates et protéines.

• Le liquide extracellulaire représente un tiers de l’eau corporelle et comprend le liquide intravasculaire et le liquide interstitiel.

• Les échanges entre le liquide intravasculaire, le liquide interstitiel et les cellules se font par diffusion simple ou facilitée selon le gradient de concentration.

Compléments

• La distance moyenne entre une cellule et un capillaire est inférieure à 50 μm.

💡 Astuce mémo

Intracellulaire riche en K+ ; extracellulaire riche en Na+

📖 3. Régulation du milieu intérieur

📝 Points essentiels

• Le système cardiovasculaire homogénéise le milieu intérieur en faisant circuler le liquide intravasculaire dans l’organisme entre une et six fois par minute.

📌 La circulation générale apporte l’O2 et les nutriments aux organes et évacue le CO2 et les déchets, tandis que la circulation pulmonaire élimine le CO2 du sang et le recharge en O2.

• Les reins filtrent le sang arrivant par les artères rénales et éliminent dans l’urine l’urée, l’acide urique et la créatinine.

• La digestion transforme les glucides, les lipides et les protéines en hydrates de carbone, acides gras et acides aminés, puis le foie les transforme en glucose, acides gras libres et corps cétoniques.

• L’appareil respiratoire régule les apports en O2 et l’élimination du CO2, le système cardiovasculaire assure la circulation, l’appareil digestif fournit les nutriments et l’appareil urinaire élimine les déchets et régule le volume liquidien et les électrolytes.

💡 Astuce mémo

Circuler → échanger → filtrer → absorber

📖 4. Système nerveux autonome

🔑 Notions clés & Définitions

• Système nerveux autonome : Système effecteur involontaire qui régule l’activité des viscères afin de maintenir l’homéostasie.

★ À maîtriser

📌 Le système parasympathique est trophotrope, restaurateur d’énergie et dominant en condition basale, tandis que le système sympathique est ergotrope, dépensier en énergie et dominant en situation de stress.

• Une rupture de l’homéostasie est détectée par des intérocepteurs, transmise au système nerveux central par des nerfs afférents, puis corrigée par le système nerveux autonome via des nerfs efférents et des effecteurs selon un rétrocontrôle négatif.

Compléments

• Le système parasympathique favorise:

  • les sécrétions
  • la diminution de la fréquence cardiaque
  • la digestion
  • la mise en réserve des substrats énergétiques
  • l’élimination de l’urine

• Le système sympathique favorise:

  • l’acuité visuelle
  • le tonus musculaire
  • le débit cardiaque
  • le débit respiratoire
  • l’utilisation des substrats énergétiques

💡 Astuce mémo

Parasympathique : économie d’énergie ; sympathique : dépense d’énergie

📖 5. Pression partielle et transport de l’O2

🔑 Notions clés & Définitions

• Pression partielle : Pression qu’exercerait ce gaz s’il était seul dans le mélange gazeux.

★ À maîtriser

📐 Formule — Selon la loi de Dalton, la pression partielle d’un gaz vérifie $Pp = Pt \times Fi$.

• Au niveau de la mer, la pression totale est de 760 mmHg et la fraction inspirée d’O2 est de 20,93 %, donnant une PpO2 d’environ 159 mmHg.

Compléments

• À l’Everest, la pression totale est de 240 mmHg et la fraction d’O2 reste de 20,93 %, donnant une PpO2 d’environ 50 mmHg.

📐 Formule — La concentration d’un gaz dissous vérifie $C = \alpha \times Pp$, où α est le coefficient de solubilité du gaz.

📖 6. Étapes de la cascade de l’O2

📝 Points essentiels

• 🔄 La cascade de l’O2 comprend six étapes:

  1. air ambiant vers les voies aériennes
  2. voies aériennes vers les alvéoles
  3. alvéoles vers les capillaires pulmonaires
  4. capillaires pulmonaires vers les capillaires systémiques
  5. capillaires systémiques vers les cellules
  6. cytoplasme vers les mitochondries

• Le gradient de pression partielle d’O2 est la force motrice de la cascade et existe parce que les mitochondries consomment l’O2.

📐 Formule — À chaque interface, le débit d’O2 vérifie $VO2 = \text{gradient de Pp} \times \text{conductance}$.

• Les principales valeurs de PpO2 de la cascade sont:
  • 160 mmHg dans l’air ambiant
  • 140 mmHg dans les voies aériennes
  • 100 mmHg dans les alvéoles
  • 95 mmHg dans les capillaires pulmonaires
  • 45 mmHg dans les capillaires systémiques
  • inférieure à 5 mmHg dans les mitochondries

📌 La convection transporte l’O2 avec un fluide, comme l’air ou le sang, tandis que la diffusion déplace l’O2 selon son gradient de concentration à travers une interface.

💡 Astuce mémo

Air → bronches → alvéoles → sang → cellule → mitochondrie

📖 7. Hémoglobine et échanges gazeux

★ À maîtriser

• Dans le sang, plus de 95 % de l’O2 est combiné à l’hémoglobine et moins de 5 % est dissous.

• Une molécule d’hémoglobine peut fixer jusqu’à quatre molécules d’O2 grâce à ses quatre groupements hème.

📐 Formule — La saturation de l’hémoglobine vérifie $\text{Saturation Hb} = \frac{\text{Hb combinée à l’O2}}{\text{Hb totale}}$.

• Quand la PpO2 est élevée, l’affinité de l’hémoglobine pour l’O2 augmente et le stockage est favorisé, tandis que quand la PpO2 diminue, l’affinité baisse et l’O2 est libéré aux cellules.

Compléments

• Le CO2 est transporté à 35 % dans les hématies et à 65 % dans le plasma, sous forme dissoute ou combinée notamment aux ions et aux protéines.

💡 Astuce mémo

O2 dissous : diffusion ; O2 combiné : stockage

📖 8. Modifications de la cascade de l’O2

★ À maîtriser

📌 Le cyanure inhibe l’activité mitochondriale, ce qui supprime la consommation d’O2, égalise les fractions inspirée et expirée d’O2 à 21 % et rend le VO2 nul.

• En cas d’hypoxie, les reins produisent de l’érythropoïétine, qui stimule la moelle osseuse rouge, augmente la production de globules rouges et accroît les réserves sanguines d’O2.

📌 Le dopage à l’EPO augmente artificiellement le nombre de globules rouges et la quantité d’hémoglobine, ce qui augmente la capacitance cardiovasculaire, l’apport d’O2 aux tissus et les performances à l’effort.

Compléments

• Lors d’une activité physique, la consommation d’O2 par les cellules musculaires augmente, ce qui augmente le débit VO2 dans l’ensemble de la cascade de l’O2.

💡 Astuce mémo

Cyanure → arrêt mitochondrial ; EPO → globules rouges → réserves d’O2

📊 Tableaux de synthèse

Fonctions des systèmes homéostatiques