Fiche de révision : Eau et éléments minéraux

📋 Plan du Cours

1. Teneur et bilan hydrique
2. Compartiments hydriques corporels
3. Structure et états de l’eau
4. Rôles biologiques de l’eau
5. Minéraux et homéostasie ionique
6. Oligo-éléments essentiels

📖 1. Teneur et bilan hydrique

★ À maîtriser

• L’eau est le constituant fondamental des organismes vivants et aucune vie n’est possible sans elle.

• Chez l’humain, la teneur globale en eau est de 58 à 66 % selon l’adiposité, avec environ 97 % chez l’embryon de quelques jours, 94 % chez le fœtus de trois mois, 66 % à la naissance et 63 % chez l’adulte d’adiposité normale.

• Le besoin quotidien d’eau d’un adulte est de 35 g/kg, soit environ 2,5 L par jour pour un homme de 70 kg, tandis que le nourrisson a un besoin 2 à 5 fois plus important.

• Les pertes hydriques quotidiennes sont:

  • 0,8 à 1,5 L par l’urine
  • 0,1 L par les matières fécales
  • 1 à 1,5 L par la respiration et la transpiration
  • 0,4 à 0,7 L par la perspiration

• Quand l’osmolarité plasmatique augmente ou que la volémie ou la pression artérielle diminue, l’ADH libérée par la post-hypophyse agit sur les cellules du canal collecteur, augmente les aquaporines et accroît la réabsorption facultative de l’eau.

Compléments

• Les végétaux verts contiennent environ 75 % d’eau, les fruits plus de 85 %, les champignons jusqu’à 95 %, tandis que les graines et les spores en contiennent environ 10 %.

• Les apports hydriques quotidiens comprennent 2 à 2,5 L provenant des boissons et des aliments et 0,3 à 0,5 L provenant de l’oxydation des composés hydrogénés.

💡 Astuce mémo

Pertes d’eau → soif et régulation rénale → équilibre hydrique

📖 2. Compartiments hydriques corporels

★ À maîtriser

• La teneur en eau est de 96 à 99 % dans les liquides de l’organisme hors sang, 80 % dans le sang, 75 % dans le tissu musculaire, 22 % dans le tissu osseux et 0,2 % dans l’émail dentaire.

📌 La membrane plasmique sépare le secteur intracellulaire du secteur extracellulaire, puis la paroi vasculaire sépare le secteur extracellulaire en secteurs intravasculaire plasmatique et interstitiel ou lymphatique.

Compléments

• L’organisme comprend environ 40 % de solides et 60 % de liquides, dont 40 % de liquides intracellulaires et 20 % de liquides extracellulaires.

💡 Astuce mémo

Intracellulaire ≠ extracellulaire : deux secteurs séparés par des barrières

📖 3. Structure et états de l’eau

🔑 Notions clés & Définitions

• Molécule polaire : une molécule polaire ou dipôle permanent car l’oxygène porte une charge partielle négative et les hydrogènes une charge partielle positive
• Liaison hydrogène : une interaction électrostatique entre l’hydrogène d’une molécule d’eau et l’oxygène d’une autre molécule d’eau

📝 Points essentiels

• La molécule d’eau a pour formule chimique $H_2O$ et possède un angle entre les liaisons de covalence de 104°5.

📌 À l’état de vapeur, les molécules d’eau sont presque indépendantes ; à l’état liquide, les liaisons hydrogène se rompent et se reforment ; à l’état solide, elles forment un réseau cristallin tétraédrique.

💡 Astuce mémo

Vapeur → liquide → glace : agitation décroissante et organisation croissante

📖 4. Rôles biologiques de l’eau

🔑 Notions clés & Définitions

• Pouvoir solvant : élevé pour les substances ioniques et polarisées, car elle hydrate les ions et forme des liaisons hydrogène avec les macromolécules hydrophiles

★ À maîtriser

• L’hydrolyse est une réaction de coupure faisant intervenir une molécule d’eau, comme dans la transformation du saccharose en glucose et fructose.

• L’eau constitue le principal composant du sang, participe au transport des substances dissoutes, à la thermorégulation par la circulation et la sudation, et à la protection par la lubrification et les liquides céphalorachidien et amniotique.

Compléments

• En solution, Na+ est associé à 7 à 9 molécules d’eau et Cl− à 3 à 4 molécules d’eau lors de la solvatation.

📖 5. Minéraux et homéostasie ionique

★ À maîtriser

• Le phosphate tricalcique $Ca_3(PO_4)_2$ représente 70 % de la masse sèche du squelette, tandis que l’émail dentaire contient 85 % de minéraux.

• Les six macroéléments principalement ionisés sont:

  • Calcium
  • Chlore
  • Magnésium
  • Phosphore
  • Potassium
  • Sodium

• Le potassium est le principal cation intracellulaire, tandis que le sodium est le principal cation extracellulaire et participe aux potentiels transmembranaires.

• En cas de diminution de la volémie, de la natrémie, de la kaliémie ou de la pression dans l’artère rénale, la rénine transforme l’angiotensinogène en angiotensine I, puis l’ECA transforme celle-ci en angiotensine II, qui stimule la sécrétion d’aldostérone.

Compléments

• La rétention de sodium entraîne une rétention d’eau intercellulaire responsable d’œdèmes et l’excès de sodium est corrélé à l’hypertension artérielle, tandis qu’une perte de sodium peut provoquer une déshydratation cellulaire et une fatigabilité musculaire.

• Le rapport idéal entre le calcium et le phosphore est voisin de 1,7 ; le calcium constitue 25 % de l’os sec et son absorption dépend de la vitamine D.

💡 Astuce mémo

Rénine → angiotensine I → angiotensine II → aldostérone

📖 6. Oligo-éléments essentiels

🔑 Notions clés & Définitions

• Oligo-éléments : des éléments minéraux indispensables absorbés en très faible quantité, de l’ordre du milligramme ou d’une fraction de milligramme, représentant 0,01 % des atomes et moins de 50 g de la masse corporelle

★ À maîtriser

• Le fer entre dans la constitution de l’hémoglobine, de la myoglobine et de nombreux systèmes enzymatiques ; sa carence provoque une anémie ferriprive et concerne particulièrement les enfants, les femmes en âge de procréer et les femmes enceintes.

• Le fer héminique des viandes et des poissons a une biodisponibilité de 20 à 30 %, tandis que le fer non héminique des céréales, légumes, fruits et produits laitiers dépend des acides organiques et de l’acide ascorbique qui le favorisent, ainsi que des tannins, phytates et certaines fibres qui la compromettent.

• Le zinc intervient dans le métabolisme des acides nucléiques, des protéines, des glucides et des lipides ; sa carence peut provoquer un retard de croissance, des troubles gustatifs, une perturbation de l’immunité et un retard de cicatrisation.

• Le chrome est nécessaire au métabolisme normal des glucides et sa fonction biologique est liée à celle de l’insuline, tandis que l’iode est nécessaire à la synthèse des hormones thyroïdiennes et qu’une carence peut provoquer un goitre et des troubles du développement physique et mental.

Compléments

• Le cuivre entre dans la constitution de nombreuses métallo-enzymes, principalement des oxydases, et les aliments les plus riches sont le foie, les crustacés et les huîtres.

• Le sélénium entre dans la glutathion peroxydase, qui protège les membranes cellulaires contre l’oxydation, et contribue à l’intégrité des muscles squelettiques et cardiaques ainsi qu’au métabolisme hépatique des xénobiotiques.

📊 Tableaux de synthèse

Principaux ions minéraux