Fiche de révision : Régulation énergétique et jeûne

📋 Plan du Cours

1. Cavités et régions du tronc
2. Eau et compartiments de l’organisme
3. Diffusion et échanges membranaires
4. Osmose et flux liquidien
5. Transports ioniques et fluides
6. Applications de la loi de Pascal
7. Dynamique des fluides parfaits
8. Causes d’hyperviscosité sanguine
9. Osmose et loi de Van’t Hoff
10. Régulation glycémique et diabète
11. Rôles et évolution du sommeil
12. Muscles et mobilité thoraciques
13. Voies aériennes et échanges gazeux
14. Mécanique ventilatoire
15. Musculeuse et motricité digestive
16. Fonctions de l’appareil digestif
17. Métabolisme à l’état nourri
18. Métabolisme à l’état de jeûne

📖 1. Cavités et régions du tronc

🔑 Notions clés & Définitions

• Séreuse : Constituée d’un feuillet viscéral interne appliqué sur l’organe et d’un feuillet pariétal externe, séparés par un espace physiologiquement virtuel qui peut contenir du liquide ou de l’air en contexte pathologique.
• Aponévrose : Tissu fibreux qui enveloppe les muscles abdominaux et les solidarise.

★ À maîtriser

📌 La cavité abdominale comprend la cavité péritonéale antérieure, tapissée par le péritoine, la région rétropéritonéale postérieure, dépourvue de séreuse, et la région pelvienne sous-péritonéale.

• Les deux cavités pleurales abritent les poumons et leur hile pulmonaire, tandis que le médiastin contient notamment le cœur, la trachée, l’œsophage, l’aorte, les veines caves supérieure et inférieure, le thymus, des nerfs et des nœuds lymphatiques.

📌 Le plan sagittal divise le corps en parties droite et gauche, le plan frontal en parties antérieure et postérieure, et le plan axial ou transversal en parties supérieure et inférieure.

• La cavité péritonéale est divisée en neuf compartiments par une ligne subcostale, une ligne interépineuse et deux lignes médioclaviculaires.

• La région rétropéritonéale contient :

  • les reins
  • les glandes surrénales
  • les uretères
  • l’aorte abdominale
  • les vaisseaux iliaques

Compléments

• Les muscles larges de la paroi abdominale comprennent le transverse, l’oblique interne et l’oblique externe ; les grands droits sont antérieurs, tandis que le carré des lombes et le psoas sont postérieurs.

• Une éventration correspond au passage de l’intestin contenu dans la cavité péritonéale à travers les muscles de la paroi abdominale, jusqu’à se retrouver sous la peau.

• La plèvre entoure les poumons, le péricarde entoure le cœur et le péritoine entoure les intestins.

• La position anatomique de référence décrit un sujet debout, pieds joints, bras le long du corps, paumes tournées vers l’avant et regard horizontal.

• Lors d’une coupe axiale observée par le bas, la droite du patient apparaît à gauche de l’observateur et inversement.

• L’ombilic correspond au niveau L4 et le processus xiphoïde au niveau T10.

• Les ovaires sont les seuls organes intra-péritonéaux purs, tandis que les vaisseaux se trouvent dans la région rétropéritonéale.

📌 Une perforation peut provoquer un pneumothorax dans la cavité pleurale ou une péritonite dans la cavité péritonéale ; un saignement peut provoquer un hémothorax ou un hémopéritoine, et une infection peut provoquer une pleurésie ou une ascite.

💡 Astuce mémo

Une main enfoncée dans un ballon figure l’organe entouré par les deux feuillets d’une séreuse.

📖 2. Eau et compartiments de l’organisme

🔑 Notions clés & Définitions

• Solution : Mélange homogène d’au moins deux substances, qui ne sont pas nécessairement liquides.

★ À maîtriser

• L’eau représente environ 60 % du poids corporel, la graisse environ 10 %, les sels minéraux environ 10 % et les protéines et autres composés environ 20 %.

• Le compartiment intracellulaire contient environ 40 % du poids corporel et représente environ les deux tiers de l’eau de l’organisme.

• Le secteur interstitiel représente environ 10 % du poids corporel et baigne directement les cellules et les tissus.

• Le secteur plasmatique représente environ 5 % du poids corporel et 58 % du volume sanguin, les 42 % restants correspondant aux hématies.

📌 L’eau est un bon solvant des molécules polaires et des ions, mais un mauvais solvant des molécules non polaires comme les lipides.

• La chaleur massique de l’eau est de 1 calorie/g/K, soit 4,18 J/g/K ou 4180 J/kg/K.

Compléments

• Après 60 ans, l’eau représente environ 50 % du poids corporel chez les hommes et 45 % chez les femmes.

• La proportion d’eau corporelle varie en sens inverse de la proportion de graisse et diminue notamment chez les personnes obèses.

• L’eau contribue à la régulation thermique et au transport des métabolites et des substrats entre les secteurs de l’organisme, notamment par la circulation sanguine.

• Les liquides transcellulaires représentent environ 1 à 3 % du poids corporel et comprennent les sécrétions digestives, le liquide céphalorachidien et les liquides des séreuses.

• Le renouvellement hydrique quotidien est d’environ 2,5 L, avec une alimentation comme source majeure d’entrées et l’urine comme sortie principale.

• La molécule d’eau H₂O, de masse moléculaire 18, est polaire et possède deux liaisons covalentes entre ses atomes d’hydrogène et son atome d’oxygène.

• La densité de l’eau liquide est supérieure à celle de l’eau solide, ce qui explique que la glace flotte sur l’eau liquide.

• La chaleur latente de vaporisation de l’eau est de 2250 J/g et contribue à la dissipation de chaleur par la transpiration et l’expiration.

📌 Dans une solution, le solvant est la substance la plus concentrée et les solutés sont les autres substances qu’elle contient.

💡 Astuce mémo

L’eau est majoritairement intracellulaire ; le plasma et l’interstitium sont extracellulaires.

📖 3. Diffusion et échanges membranaires

🔑 Notions clés & Définitions

• Diffusion : Transport d’un soluté ou d’un solvant lié à une différence de concentration et aboutissant à l’homogénéisation des concentrations.
• Ultrafiltration : Situation où le soluté traverse moins bien la membrane que le solvant, ce qui entraîne une concentration plus faible en soluté dans le deuxième compartiment.

★ À maîtriser

📐 Formule - La première loi de Fick exprime le débit massique diffusif selon $\frac{dm}{dt}=-D S\frac{dC}{dx}$, où D est le coefficient de diffusion, S la surface de section et $\frac{dC}{dx}$ le gradient de concentration.

📐 Formule - La deuxième loi de Fick décrit la variation temporelle de la concentration selon $\frac{dC}{dt}=D\frac{d^2C}{dx^2}$.

📐 Formule - Le coefficient de diffusion est donné par $D=\frac{KT}{f}$, où K est la constante de Boltzmann, T la température absolue et f le coefficient de friction.

📌 La diffusion à travers une membrane requiert une membrane poreuse, neutre et passive.

• Les traitements d’épuration extrarénale cités sont :

  • l’hémodialyse
  • l’hémofiltration
  • la dialyse péritonéale

• En hémodialyse, les déchets, Na⁺, K⁺ et H⁺ diffusent du sang vers le dialysat, tandis que la pression du dialysat inférieure à celle du sang entraîne une ultrafiltration de l’eau et des ions vers le dialysat.

Compléments

• En milieu libre, le moteur de la diffusion est l’agitation thermique spontanée des molécules, et cette diffusion isolée ne se produit pas dans l’organisme où interviennent aussi des mouvements mécaniques et de convection.

• Selon la première loi de Fick, le flux dépend du gradient de concentration, de la surface de diffusion et du coefficient de diffusion du soluté dans la solution considérée.

• Le coefficient de diffusion est proportionnel à la température et inversement proportionnel au coefficient de friction, qui dépend notamment de la masse et du volume du soluté. - A. Einstein, 1905

• La diffusion en milieu liquide se produit principalement au sein des cellules, car la membrane cytoplasmique est peu perméable aux solutés.

• Une macromolécule diffuse à environ 0,2 μm/ms et peut traverser une cellule d’environ 10 μm en 50 ms.

📌 La perméabilité diffusive est le rapport du coefficient de diffusion à l’épaisseur de la membrane, et le flux diffusif dépend de la différence de concentration entre ses deux côtés.

• L’insuffisance rénale peut entraîner une accumulation de :

  • urée
  • créatinine
  • acide urique
  • eau
  • Na⁺
  • K⁺
  • H⁺

• En hémodialyse, la membrane laisse passer les petites molécules, mais pas les protéines ni les hématies.

💡 Astuce mémo

Un gradient de concentration entraîne un flux diffusif vers l’homogénéisation.

📖 4. Osmose et flux liquidien

🔑 Notions clés & Définitions

• Osmose : Flux de solvant à travers une membrane imperméable à un ou plusieurs solutés, associant diffusion et filtration en sens opposés.
• Pression osmotique : Différence de pression nécessaire et suffisante pour que la filtration compense exactement la diffusion du solvant à travers une membrane imperméable au soluté.
• Pression oncotique : Pression osmotique liée à l’imperméabilité de la membrane capillaire aux protéines.
• Phénomène de Starling : Description des flux liquidiens entre le sang et l’interstitium, qui apportent des substrats aux cellules et éliminent leurs déchets métaboliques.
• Œdème : Surcharge hydrique de l’interstitium pouvant résulter d’une surcharge hydrique générale ou d’un déséquilibre des flux à travers la barrière capillaire.

📝 Points essentiels

• La dialyse péritonéale traite les formes chroniques à domicile, coûte moins cher et s’adapte plus facilement à la vie quotidienne que l’hémodialyse.

• En dialyse péritonéale, le dialysat de concentration physiologique est injecté dans la cavité péritonéale, dont les parois des vaisseaux constituent la membrane dialysante.

• En dialyse péritonéale, l’excès de glucose dans le dialysat attire l’eau excédentaire par osmose.

• Dans l’osmose, la diffusion du solvant non compensée par celle du soluté crée un gradient de pression hydrostatique, qui entraîne une filtration inverse jusqu’à l’équilibre dynamique des deux flux.

📐 Formule - La pression osmotique suit la relation de Van’t Hoff $\pi=CRT$, vérifiée pour des solutions très diluées et idéales, sans interaction intermoléculaire.

• L’osmolarité du plasma et des hématies est approximativement de 0,3 mol/L, ce qui permet leur équilibre osmotique.

📌 Un plasma hypotonique, de concentration inférieure à 0,3 mol/L, fait entrer de l’eau dans les hématies et provoque leur turgescence, tandis qu’un plasma hypertonique, de concentration supérieure à 0,3 mol/L, augmente la pression osmotique plasmatique.

📌 Les perfusions intraveineuses doivent utiliser des solutions isotoniques au plasma, comme le NaCl à 9 ‰ (9 g/L) ou le glucosé à 5 % (50 g/L).

• Dans les capillaires, la pression hydrostatique du sang entraîne une filtration vers l’interstitium, compensée par un flux osmotique inverse lié aux protéines sanguines non diffusibles.

• Le gradient de pression hydrostatique génère un flux vers l’interstitium, plus important au pôle artériel du capillaire (environ 20 mmHg) qu’au pôle veineux (environ 10 mmHg).

• Une augmentation de la pression hydrostatique capillaire favorise les œdèmes, notamment en cas d’obstacle veineux par compression ou thrombose, ou d’insuffisance cardiaque avec stase veineuse périphérique ou pulmonaire.

💡 Astuce mémo

Soluté non diffusible → pression osmotique → déplacement du solvant.

📖 5. Transports ioniques et fluides

🔑 Notions clés & Définitions

• Mobilité ionique : Capacité à se déplacer sous l’action d’un champ électrique dans un milieu de viscosité donnée.
• Potentiel d’équilibre : Différence de potentiel pour laquelle le courant transporté par cet ion est nul.
• Équilibre de Donnan : Équilibre osmotique où un ion non diffusible entraîne une répartition inégale des ions diffusibles de part et d’autre d’une membrane.
• Fluide : Matière déformable qui peut s’écouler ; les liquides et les gaz sont des fluides, contrairement aux solides.

★ À maîtriser

• Sous l’action d’un champ électrique, un cation se déplace vers la borne négative et un anion vers la borne positive.

📐 Formule - La mobilité ionique vérifie $u=\frac{Ze}{f}\approx\frac{Ze}{6\pi\eta r}$ et la vitesse est donnée par $\vec v=u\vec E$, où $\eta$ est la viscosité et $r$ le rayon ionique.

• En électrophorèse des protéines plasmatiques, l’albumine migre le plus loin, possède la mobilité électrique la plus importante et est la seule protéine facilement identifiable individuellement sur le tracé.

• Dans l’équilibre de Donnan capillaire, les protéines plasmatiques négatives non diffusibles repoussent les anions vers l’interstitium et favorisent la présence des cations dans le plasma.

• Au repos, la face externe de la membrane cellulaire est positive et la face interne est négative.

• Lors de la dépolarisation, les canaux sodiques s’ouvrent, le sodium entre dans la cellule et la différence de potentiel membranaire disparaît.

📐 Formule - En statique des liquides, la loi de Pascal s’écrit $P+\rho gz=\text{constante}$, où $P$ est la pression, $\rho$ la masse volumique, $g$ l’accélération de la pesanteur et $z$ la hauteur.

Compléments

📐 Formule - À l’équilibre des forces électrique et de frottement visqueux, la vitesse ionique vérifie $v=\frac{Ze}{f}E$, où $Z$ est la valence, $e$ la charge élémentaire, $f$ le coefficient de friction et $E$ le champ électrique.

• Les protéines plasmatiques sont chargées négativement, ont une valence moyenne d’environ 16 et migrent vers la borne positive lors d’une électrophorèse.

📐 Formule - Pour un cation, la loi de Nernst s’écrit $V_2-V_1=\frac{RT}{zF}\ln\left(\frac{m_1}{m_2}\right)$, où $m_1$ et $m_2$ sont les molalités des compartiments et $z$ la valence de l’ion.

📐 Formule - Pour un anion, la loi de Nernst s’écrit $V_2-V_1=\frac{RT}{zF}\ln\left(\frac{m_2}{m_1}\right)$, avec les molalités des compartiments 1 et 2 notées $m_1$ et $m_2$.

• La membrane capillaire est imperméable aux protéines, dont la rétention contribue à maintenir la volémie par la pression osmotique.

📖 6. Applications de la loi de Pascal

★ À maîtriser

• Le baromètre de Torricelli mesure la pression atmosphérique par l’équilibre d’une colonne de mercure, avec P₁ = P_atm, P₂ = 0 et P_atm = ρg(z₂ − z₁).

• Avec g = 9,8 m·s⁻², une hauteur de mercure de 0,76 m et ρ_mercurе = 13,6 × 10³ kg·m⁻³, la pression atmosphérique vaut 1,013 × 10⁵ Pa.

📐 Formule - Dans un manomètre à liquide, lorsque les points 1 et 2 sont à la même hauteur, la pression du fluide mesuré vérifie $P_1=P_{atm}+\rho gh$, où h est la hauteur de liquide dans le tube.

📌 Chez un sujet debout, la pression hydrostatique est identique à même altitude, inférieure plus haut et supérieure plus bas ; chez un sujet couché, les pressions sont égales à ces différents niveaux.

• La pression absolue et la pression relative sont liées par $P_a=P_r+P_{atm}$ et $P_r=P_a-P_{atm}$.

Compléments

• 760 mmHg = 1,013 × 10⁵ Pa et 1 mmHg = 133 Pa.

• Chez un sujet debout, les valeurs données sont 100 mmHg à la sortie du cœur, 60 mmHg au niveau jugulaire, 200 mmHg aux pieds, 0 mmHg à l’entrée du cœur et −40 mmHg dans les veines jugulaires.

• En médecine, les pressions sont exprimées en pression relative, c’est-à-dire par rapport à la pression atmosphérique.

• Pour un pneu à plat, la pression relative est nulle et la pression absolue vaut environ 1 atm, soit 1 bar ou 10⁵ Pa.

📌 La loi de Pascal s’applique à un fluide en équilibre ; il faut vérifier ses conditions de validité, la signification des symboles et l’emploi des unités du S.I.

💡 Astuce mémo

À même hauteur, même pression ; plus bas, pression plus élevée.

📖 7. Dynamique des fluides parfaits

★ À maîtriser

📐 Formule - Pour un fluide incompressible, le débit est conservé entre deux sections : $Q=S_1v_1=S_2v_2$.

📌 À débit constant, une augmentation de la section diminue la vitesse du fluide, tandis qu’une diminution de la section l’augmente.

📐 Formule - Pour un fluide parfait en mouvement, la charge vérifie $E=P+\rho gz+\frac{1}{2}\rho v^2=\text{constante}$.

• Dans un tube de Venturi horizontal, la continuité implique v₂ = (S₁/S₂)v₁ ; si S₁ > S₂, alors v₂ > v₁ et P₁ > P₂.

📌 Le sang est un liquide non newtonien, dont la viscosité dépend de la vitesse appliquée.

• Les globules rouges, aussi appelés érythrocytes ou hématies, transportent l’oxygène et sont présents à environ 5 × 10⁶ par mm³.

📌 Le sérum est le plasma privé de ses facteurs de coagulation, tandis que le plasma contient de l’eau, des ions et des macromolécules comme les glucides, les lipides et les protéines.

• Le volume sanguin moyen est de 5 L et l’hématocrite, part du volume sanguin occupée par les globules rouges, est en moyenne de 45 %.

Compléments

📌 Lorsque le fluide est immobile, v = 0 et l’équation de Bernoulli se réduit à la loi de Pascal, $P+\rho gz=\text{constante}$.

📐 Formule - Dans un tube de Venturi horizontal circulaire, la différence de pression peut s’écrire $P_1-P_2=\frac{1}{2}\rho v_1^2\left[\left(\frac{r_1}{r_2}\right)^4-1\right]$.

• L’arbre vasculaire est complexe et ses parois sont élastiques.

• Les globules blancs, aussi appelés leucocytes, assurent la défense immunitaire et sont présents à environ 5 000 par mm³.

• Les plaquettes, aussi appelées thrombocytes, participent à la formation des caillots de pré-coagulation et sont présentes à environ 300 000 par mm³.

📌 Le plasma est plus visqueux que le sérum à cause des facteurs de coagulation, mais moins visqueux que le sang, qui contient aussi les éléments figurés.

• Après centrifugation du sang, les éléments figurés se déposent au fond du tube et le surnageant correspond au plasma.

• Le volume globulaire moyen, c’est-à-dire le volume d’une hématie, est de 80 à 100 μm³.

💡 Astuce mémo

Section réduite → vitesse accrue → pression diminuée.

📖 8. Causes d’hyperviscosité sanguine

★ À maîtriser

• La viscosité dépend de la température : elle vaut 1 × 10⁻³ Pa·s pour l’eau à 20 °C, 0,7 × 10⁻³ Pa·s pour l’eau à 37 °C, 1 × 10⁻³ Pa·s pour le sérum, 1,4 × 10⁻³ Pa·s pour le plasma et 6 × 10⁻³ Pa·s pour le sang.

📌 La viscosité du sang augmente avec l’hématocrite ; une polyglobulie augmente l’hématocrite, tandis qu’une anémie peut le réduire.

• Quand la vitesse du sang augmente, les éléments figurés se concentrent au centre du vaisseau et le plasma forme un manchon périphérique, ce qui réduit les frottements contre la paroi et diminue la viscosité.

• L’effet Fåhræus-Lindqvist correspond à la diminution de la viscosité lorsque le diamètre du vaisseau diminue, car l’importance relative du manchon plasmatique augmente.

• L’hématocrite peut augmenter par : polyglobulie primitive, notamment la maladie de Vaquez, polyglobulie secondaire liée à l’hypoxie en altitude, polyglobulie secondaire liée à une tumeur rénale produisant trop d’EPO, hémoconcentration par baisse du plasma, déshydratation

• La dissolution de l’obstruction par la fibrinolyse restitue la fonction du vaisseau et permet à nouveau la circulation sanguine.

• La fibrinolyse met en jeu la plasmine pour dégrader la fibrine insoluble du thrombus.

• La finalité de l’hémostase est d’arrêter l’hémorragie, de réparer le vaisseau et de lui permettre de reprendre sa fonction en dissolvant le caillot sanguin.

• Les trois processus de l’hémostase s’enclenchent au même moment, même si leurs finalités diffèrent dans le temps.

📌 Un caillot se forme lors de l’hémostase en dehors d’un organisme ou d’un vaisseau vivant, tandis qu’un thrombus se forme à l’intérieur d’un vaisseau vivant.

Compléments

• Pour un hématocrite de 30 %, comme dans l’exemple de l’anémie, la viscosité sanguine est de 4,6 × 10⁻³ Pa·s.

📌 Lorsque le diamètre du vaisseau devient inférieur à 3 μm, l’effet Fåhræus-Lindqvist peut s’inverser : la viscosité augmente, car le manchon plasmatique disparaît et les hématies passent difficilement.

• La déformabilité des hématies permet leur passage dans des vaisseaux de très petit diamètre ; dans la drépanocytose, leur rigidité peut les coincer.

📌 Une viscosité sanguine accrue gêne la circulation et peut favoriser la formation de thrombus.

• L’augmentation pathologique de la viscosité peut résulter d’une hausse des protéines plasmatiques par augmentation de la fibrinémie en cas d’inflammation ou des immunoglobulines, comme dans le myélome.

• La diminution de la déformabilité globulaire, notamment dans la drépanocytose due à une hémoglobine anormale, augmente les frottements des globules rouges dans les capillaires et peut accroître la viscosité sanguine.

💡 Astuce mémo

Le thrombus rouge obstrue ; la fibrinolyse dissout la fibrine.

📖 9. Osmose et loi de Van’t Hoff

🔑 Notions clés & Définitions

• Osmose : Passage de l’eau selon le gradient de solutés à travers une membrane imperméable à un ou plusieurs solutés non diffusibles.

★ À maîtriser

• 🔄 L’hémostase primaire se déroule en trois temps :

  1. Adhésion plaquettaire
  2. Activation plaquettaire
  3. Agrégation plaquettaire

• Le collagène de type IV du sous-endothélium devient accessible aux plaquettes lorsque le vaisseau est lésé et permet leur adhésion.

• Le facteur de von Willebrand relie les plaquettes au collagène de type IV et, fixé au collagène, adopte une conformation permettant l’interaction avec les plaquettes.

• La plaquette activée libère de l’ADP, qui se fixe sur les récepteurs P2Y12 ou P2Y1 d’autres plaquettes et contribue à leur recrutement.

• Le métabolisme plaquettaire de l’acide arachidonique produit du thromboxane A2, qui provoque une vasoconstriction et participe à l’activation des plaquettes.

• Deux GP IIb-IIIa de plaquettes activées fixent une molécule de fibrinogène, qui forme un pont entre les plaquettes et est stabilisé par la thrombospondine 1 en présence de calcium.

• L’agrégation plaquettaire forme un thrombus blanc instable, que l’hémostase secondaire doit ensuite renforcer.

• Dans la deuxième loi de Fick, la variation de concentration au cours du temps dépend du coefficient de diffusion et de la variation du gradient de concentration.

📌 La dialyse est une diffusion passive à travers une membrane, tandis que la filtration est un passage transmembranaire provoqué par une différence de pression.

• La pression osmotique s’exprime en pascals et dépend de la température et de la concentration en soluté non diffusible.

• En situation normale, les pressions osmotiques de l’hématie et du plasma sont équilibrées et la pression osmotique de l’hématie est d’environ 0,3 mol/L.

• Quand la pression osmotique de l’hématie dépasse celle du plasma, l’eau entre dans l’hématie, qui gonfle (turgescence) et peut finir par subir une hémolyse.

• Quand le plasma est hypertonique, sa pression osmotique dépasse celle de l’hématie, l’eau quitte l’hématie et celle-ci se rétrécit (plasmolyse), pouvant évoluer vers une hémolyse.

Compléments

• Le récepteur plaquettaire GP Ib-IX-V intervient dans l’adhésion médiée par le facteur de von Willebrand, notamment lorsque les forces de cisaillement sont élevées.

• L’osmose associe la diffusion de solutés ou du solvant à l’effet d’une pression osmotique liée aux solutés non diffusibles.

📖 10. Régulation glycémique et diabète

🔑 Notions clés & Définitions

• Homéostasie : Walter Bradford Cannon - État d’équilibre dynamique du milieu intérieur, maintenu dans des limites étroites grâce à un apport permanent d’énergie et à des systèmes de contrôle.
• Normoglycémie : La normoglycémie correspond à une concentration sanguine de glucose comprise entre 0,7 et 1,25 g/L, soit entre 3,5 et 7,5 mmol/L.
• Diabète : Le diabète est un état d’hyperglycémie chronique, définie par une glycémie à jeun supérieure à 1,25 g/L.
• Hypoglycémie : L’hypoglycémie est une glycémie inférieure à 2,5 mmol/L, soit 0,5 g/L, pouvant notamment être due à un surdosage d’insuline ou à un défaut d’approvisionnement en sucre.

★ À maîtriser

• Le milieu intérieur comprend principalement le plasma sanguin, la lymphe et le liquide interstitiel.

• Un système homéostatique comprend trois éléments :

  • un capteur sensible à un stimulus
  • un centre de régulation qui compare l’information à une valeur de référence
  • un effecteur qui produit une réponse

📌 Le rétrocontrôle négatif corrige une perturbation en ramenant la variable vers sa plage cible, tandis que le rétrocontrôle positif amplifie la réponse jusqu’à un point final qui arrête la boucle.

📌 L’insuline, sécrétée par les cellules β du pancréas, est hypoglycémiante, tandis que le glucagon, sécrété par les cellules α, est hyperglycémiant.

• Dans les cellules β, l’augmentation du glucose intracellulaire élève l’ATP, ferme les canaux K+-ATP et dépolarise la cellule, ce qui ouvre les canaux calciques et déclenche l’exocytose d’insuline.

• L’insuline favorise le stockage du glucose sous forme de glycogène dans le foie et les muscles squelettiques, et sous forme de lipides dans le tissu adipeux.

• Le glucagon agit principalement sur le foie en stimulant la néoglucogenèse, la glycogénolyse et la lipolyse, ce qui augmente la glycémie.

📌 Le diabète de type 1, représentant 10 % des cas, résulte d’une production insuffisante d’insuline liée à la destruction des îlots de Langerhans, tandis que le type 2, représentant 80 % des cas, implique une résistance des cellules effectrices à l’insuline.

Compléments

• Chez un adulte de 70 kg, l’eau représente environ 60 % du poids corporel, soit 42 L, répartis entre 28 L de liquide intracellulaire et 14 L de liquide extracellulaire.

• Le liquide extracellulaire comprend environ 11 L de liquide interstitiel, soit 80 % de son volume, et 3 L de plasma, soit 20 %.

• L’organisation de l’organisme suit l’ordre :

  • cellules
  • tissus
  • organes
  • systèmes
  • individu entier

📌 Le système nerveux transmet des signaux très rapidement, à l’échelle de la seconde, tandis que le système hormonal agit plus lentement, à l’échelle de la minute ou de l’heure.

💡 Astuce mémo

Insuline fait baisser, glucagon fait monter la glycémie

📖 11. Rôles et évolution du sommeil

🔑 Notions clés & Définitions

• Sommeil : Le sommeil est un état récurrent de perte de conscience du monde extérieur sans perte de la perception sensitive, accompagné d’une diminution progressive du tonus musculaire et interrompu par un réveil possible après stimulation.

★ À maîtriser

📌 Les rythmes ultradiens ont une période inférieure à 24 heures, les rythmes circadiens une période d’environ 24 heures et les rythmes infradiens une période supérieure à 24 heures.

• Le noyau suprachiasmatique de l’hypothalamus constitue l’horloge interne qui synchronise les rythmes circadiens.

• Le sommeil humain dure environ 8 heures et l’éveil environ 16 heures par cycle de 24 heures, avec des variations interindividuelles.

• Le sommeil consomme généralement moins de glucose et d’oxygène que l’éveil, mais le cerveau reste actif pendant le sommeil.

• Le sommeil contribuerait à la consolidation de la mémoire en triant les informations et en conservant les plus importantes.

• Chez le nouveau-né, un cycle de sommeil dure 3 heures et le sommeil représente 12 à 16 heures par jour.

• Chez l’adulte, la durée du sommeil nocturne diminue avec l’âge jusqu’à environ 6 à 7 heures, mais la durée totale sur 24 heures reste assez stable grâce aux siestes des personnes âgées.

• Le cycle du sommeil comprend cinq phases successives : la phase 1 correspond à l’endormissement et à la somnolence, la phase 2 correspond au sommeil lent léger, les phases 3 et 4 correspondent au sommeil lent profond, la phase 5 correspond au sommeil paradoxal

• Une nuit comprend généralement 3 à 5 cycles ultradiens d’environ 90 minutes chacun.

• Les six parois du ventricule droit sont :

  • antérieure ou sternale
  • inférieure ou diaphragmatique
  • droite ou atrio-ventriculaire
  • gauche
  • postérieure ou septale
  • supérieure, centrée par l’anneau fibreux de l’artère pulmonaire

• Les sillons cardiaques marquent les séparations entre les cavités : le sillon atrio-ventriculaire sépare un atrium d’un ventricule, le sillon interventriculaire sépare les deux ventricules et le sillon inter-atrial sépare les deux atriums, chacun pouvant être antérieur ou postérieur.

Compléments

• En l’absence de synchronisateurs externes, le rythme de vigilance humain dure environ 25 ± 2 heures, alors que le rapport veille-sommeil reste proche de deux tiers de veille et un tiers de sommeil.

• La photopériode est un synchronisateur externe qui ajuste les rythmes circadiens à une durée de 24 heures.

• Le sommeil augmente la sécrétion de certaines hormones, notamment :

  • l’aldostérone
  • la testostérone
  • la prolactine
  • l’insuline
  • l’hormone de croissance durant l’enfance

• Le sommeil permet la prolifération de cellules immunitaires.

📖 12. Muscles et mobilité thoraciques

★ À maîtriser

📐 Formule - La loi de Dalton s’écrit $P_x = F_x \cdot P_b$ pour un gaz en phase gazeuse sèche.

📐 Formule - La loi de Henry s’écrit $C_x = \alpha_x \cdot P_x$ : la concentration d’un gaz dissous dépend de sa solubilité et de sa pression partielle.

📐 Formule - La loi de Boyle-Mariotte s’écrit $P \cdot V = \text{constante}$ : lorsque la pression augmente, le volume diminue, et inversement.

• Le diaphragme est le principal muscle inspiratoire et sépare le thorax de l’abdomen.

• Les muscles inspiratoires accessoires sont :

  • les muscles sterno-cléido-mastoïdiens
  • les muscles scalènes
  • les muscles intercostaux externes
  • les muscles parasternaux

• Les muscles expiratoires comprennent :

  • les intercostaux internes
  • le grand droit
  • les transverses
  • les obliques internes et externes

• À l’inspiration, la contraction du diaphragme augmente les diamètres vertical et antéro-postérieur du thorax et horizontalise les côtes.

• Les voies aériennes supérieures comprennent :

  • le nez
  • les fosses nasales
  • la bouche
  • le pharynx
  • le larynx

Compléments

📐 Formule - Dans un air humidifié, la pression partielle d’un gaz est $P_x = F_x \cdot (P_b - P_{H_2O})$.

• À 37 °C, la pression partielle de vapeur d’eau vaut 47 mmHg, soit 63 hPa.

📐 Formule - La loi des gaz parfaits s’écrit $P \cdot V = n \cdot R \cdot T$, où T est la température en kelvins.

• Les conditions conventionnelles des volumes gazeux sont :

  • ATPS, conditions de mesure
  • BTPS, conditions intrapulmonaires
  • STPD, norme internationale pour un gaz sec à 760 mmHg et 0 °C

• Au repos, la ventilation mobilise principalement le diaphragme ; les muscles inspiratoires accessoires interviennent lorsque la respiration devient difficile.

• Une trachéotomie permet de respirer par une canule trachéale en court-circuitant la filière nasopharyngée.

• Après une trachéotomie, l’air est moins réchauffé et humidifié et la réduction du filtrage par le nez et la bouche augmente le risque d’infection.

📖 13. Voies aériennes et échanges gazeux

🔑 Notions clés & Définitions

• Espace mort anatomique : L’espace mort anatomique correspond aux voies aériennes de conduction dépourvues d’alvéoles, qui ne participent donc pas aux échanges gazeux et contiennent environ 150 ml d’air.
• Zone respiratoire : La zone respiratoire est la région alvéolée où se produisent les échanges gazeux ; elle comprend les bronchioles respiratoires, les canaux alvéolaires et les sacs alvéolaires, et représente un volume de 2,5-3L.
• Plèvre : La plèvre est la séreuse des poumons qui facilite leur coulissement sur le thorax pendant la respiration.
• Acinus : L’acinus est l’unité anatomique située au-delà d’une bronchiole terminale.

★ À maîtriser

📌 La bronche souche droite est davantage dans l’axe de la trachée que la bronche souche gauche, ce qui facilite l’entrée d’un corps étranger dans la bronche droite.

• Les voies aériennes conduisent l’air, le réchauffent et le saturent en vapeur d’eau, puis contribuent à son épuration, notamment grâce aux cils vibratiles de la filière nasale.

📌 Le système parasympathique cholinergique, par l’acétylcholine, provoque une bronchoconstriction, tandis que le système sympathique adrénergique provoque une bronchodilatation.

• Le poumon droit comporte trois lobes et deux scissures, tandis que le poumon gauche comporte deux lobes et une scissure.

• Chaque poumon contient environ 300 millions d’alvéoles, entourées de tissu conjonctif et tapissées de capillaires.

📌 Les pneumocytes de type 1 constituent la paroi alvéolaire, tandis que les pneumocytes de type 2 produisent le surfactant pulmonaire.

• La paroi alvéolo-capillaire mesure 0,5 μm et comprend la membrane alvéolaire, le liquide interstitiel et la membrane capillaire.

• La plèvre comprend un feuillet viscéral au contact du poumon et un feuillet pariétal au contact de la paroi thoracique, séparés par une cavité pleurale virtuelle contenant du liquide pleural.

• À la fin d’une expiration calme, le système thoraco-pulmonaire se trouve en position de relaxation, où les forces de rappel élastique du poumon et du thorax s’équilibrent.

📌 L’inspiration est active grâce à la contraction du diaphragme, tandis que l’expiration calme est passive et résulte principalement du rappel élastique pulmonaire.

• Lors d’un pneumothorax, l’air pénètre dans la cavité pleurale pour rapprocher sa pression de la pression atmosphérique, décolle le poumon du thorax et le laisse se rétracter vers son hile.

Compléments

• La trachée, située en avant de l’œsophage, est maintenue ouverte par des anneaux cartilagineux, tandis que l’œsophage est une cavité virtuelle qui s’ouvre lors du passage du bol alimentaire.

💡 Astuce mémo

Conduction sans alvéoles, zone respiratoire avec échanges

📖 14. Mécanique ventilatoire

🔑 Notions clés & Définitions

• Mécanique ventilatoire : La mécanique ventilatoire est l’ensemble des forces mécaniques responsables de l’entrée et de la sortie des flux gazeux du thorax, ainsi que des résistances qu’elles combattent.
• Compliance pulmonaire : La compliance pulmonaire, notée CL, mesure la capacité du poumon à se distendre et correspond au rapport $C_L=\frac{\Delta V}{\Delta P}$.

★ À maîtriser

• La pression pleurale, notée Ppl, s’exerce sur les structures intrathoraciques sauf les alvéoles et vaut environ −5 cmH2O avant l’inspiration en conditions normales.

📌 Lorsque le débit entre la bouche et les alvéoles est nul, la pression alvéolaire égale la pression atmosphérique ; à l’inspiration, elle devient inférieure à celle-ci, et à l’expiration, elle devient supérieure.

📐 Formule - La pression transpulmonaire est $P_{tp}=P_{pl}-P_{alv}$ ; la pression pleurale tend à comprimer les poumons et la pression alvéolaire tend à les gonfler.

• La compliance pulmonaire normale vaut environ 200 mL/cmH2O, tandis que l’élastance pulmonaire moyenne, inverse de la compliance, vaut 5 cmH2O/L.

• L’élasticité pulmonaire dépend de l’élastine du tissu pulmonaire et du surfactant sécrété par les pneumocytes de type II.

• Le surfactant diminue la tension superficielle alvéolaire et limite ainsi le collapsus des alvéoles ainsi que la vidange des petites alvéoles dans les grandes.

📌 L’écoulement est davantage laminaire dans les bronches périphériques et davantage turbulent dans la trachée et les grosses bronches, sans transition brutale entre les deux régimes.

• Les résistances se situent surtout dans les voies aériennes supérieures, la trachée et les grosses bronches jusqu’à la 7ème génération ; seules 20% des résistances concernent les bronches périphériques.

Compléments

• Le volume courant inspiré ou expiré est d’environ 0,5 L, et la pression alvéolaire varie approximativement de −2 à +2 cmH2O.

📐 Formule - La pression transthoracique est $P_{tth}=P_{pl}-P_{B}$, où $P_B$ est la pression barométrique.

📐 Formule - Selon la loi de Laplace, $P=\frac{2T_s}{r}$ ; pour deux alvéoles de même tension superficielle, la plus petite présente une pression supérieure et risque de se vider dans la plus grande.

📐 Formule - Les compliances du poumon et de la paroi thoracique valent chacune 200 mL/cmH2O ; la compliance totale vérifie $\frac{1}{C_{TOT}}=\frac{1}{C_L}+\frac{1}{C_W}$ et vaut 100 mL/cmH2O.

📐 Formule - En régime laminaire, la relation entre différence de pression, résistance et débit est $\Delta P=R\,\dot V$.

📐 Formule - En régime turbulent, la différence de pression est proportionnelle au carré du débit, selon $\Delta P=R\,\dot V^2$.

📖 15. Musculeuse et motricité digestive

🔑 Notions clés & Définitions

• Plexus myentérique : Réseau de fibres nerveuses situé entre les deux couches musculaires et contrôlant intrinsèquement l’activité intestinale.

★ À maîtriser

• La musculeuse digestive comprend une couche circulaire interne et une couche longitudinale externe.

• La contraction de la couche circulaire interne réduit localement le diamètre du tube digestif et participe à la formation des sphincters, notamment ceux de l’œsophage et le sphincter pylorique.

• La contraction de la couche longitudinale externe raccourcit localement le tube digestif et entraîne la progression du bol alimentaire de proche en proche par péristaltisme.

📌 Le péritoine viscéral entoure les viscères, tandis que le péritoine pariétal recouvre la paroi de l’abdomen.

• Le péritoine produit le liquide péritonéal aqueux, qui lubrifie et facilite le glissement entre les organes digestifs et les organes voisins.

Compléments

• La musculeuse produit des mouvements de brassage et de péristaltisme.

• Le mésentère rattache un organe à une paroi.

• Le péritoine pariétal et le péritoine viscéral délimitent la cavité péritonéale, qui est virtuelle en l’absence de liquide.

• Les reins sont des organes rétropéritonéaux, situés derrière le péritoine pariétal postérieur.

💡 Astuce mémo

CILE : circulaire interne, longitudinale externe

📖 16. Fonctions de l’appareil digestif

🔑 Notions clés & Définitions

• Insuline : Hormone polypeptidique sécrétée par les cellules bêta du pancréas.
• Glucagon : Protéine linéaire produite par les cellules alpha des îlots pancréatiques et par le tractus gastro-intestinal.

📝 Points essentiels

• Les quatre grandes fonctions de l’appareil digestif sont :
  • la motricité
  • la sécrétion
  • la digestion
  • l’absorption

📌 Le contenu de la lumière digestive reste techniquement à l’extérieur de l’organisme, tandis que les substances absorbées passent dans le milieu intérieur.

📌 Les mouvements de propulsion font avancer le bol alimentaire, tandis que les mouvements de brassage le mélangent aux sécrétions et le mettent en contact avec la surface intestinale absorbante.

• À partir de 4,6 mmol/L, l’insuline n’est plus sécrétée et la sécrétion de glucagon augmente.

• À partir de 3,1 mmol/L, un comportement de défense pousse à rechercher de la nourriture.

• Sous 3,1 mmol/L, des altérations cognitives et un coma peuvent survenir.

📌 Les effets rapides de l’insuline, en secondes, augmentent l’entrée du glucose, des acides aminés et du potassium dans les cellules ; les effets intermédiaires, en minutes, favorisent la glycolyse, la synthèse protéique et la glycogenèse ; les effets tardifs, en heures, agissent sur l’ARNm des enzymes de la lipogenèse.

• L’insuline favorise le stockage du glycogène dans le muscle, tandis que le glycogène musculaire n’est pas libéré lors d’une hypoglycémie.

📌 L’insuline inhibe la glycogénolyse, la néoglucogenèse, la cétogenèse et la lipolyse, tandis que le glucagon et l’épinéphrine stimulent ces processus.

• Le glucagon se lie à son récepteur membranaire hépatique, stimule l’adénylcyclase qui produit l’AMPc à partir de l’ATP, puis l’AMPc active la PKA, qui phosphoryle des enzymes favorisant la dégradation du glycogène et la libération de glucose par le foie.

📌 L’adrénaline agit rapidement lors de l’hypoglycémie, tandis que le cortisol intervient plus tardivement lors d’une hypoglycémie prolongée.

• Les signes adrénergiques apparaissent plus tôt que les signes de neuroglucopénie lors d’une baisse de la glycémie.

📌 Les causes exogènes d’hypoglycémie hors diabète comprennent certains médicaments chez les personnes âgées et l’alcool éthylique, qui inhibe la glycogénolyse hépatique surtout lors d’une alcoolisation aiguë ; les causes endogènes comprennent les insuffisances hépatique, rénale, surrénalienne ou corticotrope, les tumeurs comme l’insulinome ou une tumeur mésenchymateuse, la malnutrition et la chirurgie de bypass intestinale.

📌 Une hypoglycémie détectée par glycémie capillaire doit être vérifiée par une glycémie veineuse, car la mesure capillaire peut sous-estimer la glycémie.

💡 Astuce mémo

Motricité → sécrétion → digestion → absorption

📖 17. Métabolisme à l’état nourri

★ À maîtriser

• L’état nourri est une période anabolique durant jusqu’à 4 heures après le repas, caractérisée par un rapport insuline/glucagon élevé et la disponibilité immédiate de substrats circulants.

• À l’état nourri, le foie et le muscle augmentent leurs réserves de glycogène, le muscle renouvelle ses protéines, et le tissu adipeux synthétise des triacylglycérols à partir du glucose.

• Le cerveau ne constitue pas de réserves de glycogène et dépend du flux de glucose qui lui est fourni.

📌 Au repos, le métabolisme du muscle squelettique est surtout oxydatif, tandis que l’exercice physique fait appel aux métabolismes aérobie et anaérobie dans des proportions dépendant notamment de son intensité et de sa durée.

• Le glycogène du muscle squelettique sert à son propre métabolisme et n’est pas un substrat destiné aux autres tissus.

Compléments

• Les principaux substrats énergétiques de l’état nourri sont les acides aminés, le glucose et les triacylglycérols transportés dans les chylomicrons produits par les entérocytes.

• Dans le foie, GLUT2 permet un flux de glucose non sensible à l’insuline ; la glucokinase phosphoryle le glucose en G6P, qui peut être stocké sous forme de glycogène.

• Dans le foie nourri, le glucose fournit du pyruvate puis de l’acétyl-CoA, qui sert au cycle de Krebs ou à la synthèse de triacylglycérols ; la majorité des acides gras hépatiques synthétisés provient du glucose.

• Les triacylglycérols synthétisés par le foie sont transportés dans la circulation par les VLDL.

• Les adipocytes expriment GLUT4 sensible à l’insuline, ce qui favorise l’entrée du glucose et la synthèse de triacylglycérols à l’état nourri.

• Le muscle cardiaque fonctionne de façon continue et uniquement par métabolisme aérobie, tandis que le muscle squelettique peut se contracter de façon intermittente.

• Le muscle squelettique est le principal site de dégradation de la leucine, de l’isoleucine et de la valine, qui ne sont pas métabolisées par le foie.

• Le cerveau représente environ 2 % du poids corporel et consomme environ 20 % de l’oxygène.

• À l’état nourri, le glucose traverse la barrière hémato-encéphalique et constitue un substrat énergétique du cerveau.

• Les acides gras libres liés à l’albumine ne constituent pas une source d’énergie cérébrale décrite, car l’albumine ne traverse pas nécessairement la barrière hémato-encéphalique.

📖 18. Métabolisme à l’état de jeûne

★ À maîtriser

• Le jeûne commence à partir de 4 heures après le repas et s’accompagne d’une baisse de la glycémie, d’une augmentation du glucagon et d’un rapport glucagon/insuline élevé.

📌 Après environ 4 heures de jeûne, la glycogénolyse est activée et les réserves de glycogène sont épuisées après 10 à 18 heures ; la néoglucogenèse prend ensuite le relais pour maintenir la glycémie.

• Le foie fournit du glucose aux autres tissus par glycogénolyse lors du jeûne court, puis la néoglucogenèse augmente lorsque le jeûne se prolonge.

• Le foie est le seul organe capable de produire des corps cétoniques, principalement du bêta-hydroxybutyrate, et ne les utilise pas pour son propre métabolisme.

• Lors du jeûne, le muscle squelettique ne fabrique pas de glucose ; il fournit notamment des acides aminés glucoformateurs utilisés pour la néoglucogenèse.

• Au repos pendant le jeûne, le muscle utilise surtout les acides gras issus du tissu adipeux ; pendant l’activité physique, il utilise surtout le glucose libéré par glycogénolyse.

• Pendant les premiers jours de jeûne, le cerveau utilise le glucose comme seule source énergétique, alimentée par la néoglucogenèse hépatique à partir d’acides aminés glucoformateurs et de glycérol.

• Après deux ou trois semaines sans alimentation, les corps cétoniques peuvent remplacer le glucose comme source énergétique cérébrale et réduire le catabolisme des protéines, contribuant à préserver la masse musculaire.

• Lors d’un jeûne de plusieurs semaines, environ 50 % de la néoglucogenèse se déroule dans les reins, qui utilisent aussi une partie du glucose produit pour leur propre métabolisme.

Compléments

• Les hormones participant au maintien de la glycémie lors du jeûne prolongé sont :

  • le glucagon
  • l’épinéphrine
  • le cortisol
  • l’hormone de croissance

• La lipolyse des acides gras produit de l’acétyl-CoA ; lorsque sa production dépasse la capacité du cycle de Krebs, l’acétyl-CoA est orientée vers la synthèse de corps cétoniques.

• Les acides aminés glucoformateurs cités pour la néoglucogenèse sont :

  • l’alanine
  • la phénylalanine
  • la thréonine

• Les principaux acides aminés glucoformateurs musculaires cités pour le jeûne sont l’alanine et la glutamine, produites lors de la dégradation des acides aminés ramifiés.

• Le muscle ne possède pas de récepteur au glucagon, contrairement aux cellules hépatiques ; la chute de l’insuline initie la protéolyse décrite dans le foie.

• En cas d’acidose métabolique, les reins contribuent à dégrader des acides aminés issus du cycle de l’urée et à excréter l’ammoniac, participant ainsi au maintien de l’équilibre acido-basique.

• Si la protéolyse devient très importante pendant un jeûne prolongé, l’augmentation de l’ammoniémie peut dépasser les capacités rénales et s’accompagner d’une acidose métabolique.

💡 Astuce mémo

Glycogénolyse d’abord, néoglucogenèse ensuite, corps cétoniques si le jeûne se prolonge.

📊 Tableaux de synthèse

Manifestations dans les séreuses

Étapes de l’hémostase