PHYSIOLOGIE:Lescompartimentsdel’organisme

I. Définitions

1) LabiologieLabiologieestlasciencequiétudielaviesoustoutessesformes.Elleenglobetouteslessciencesayantpourobjetl’étudedetouslesêtresvivants.

2) LavieEstvivant,toutsystèmedélimitésurleplanspatialparunemembranesemi-perméabledesaproprefabricationetcapablede s’auto-entretenir, ainsi quede se reproduireen fabriquant sespropres constituants àpartir d’énergieet/ouàpartird’élémentsextérieurs.Êtrevivant(ouorganisme):estvivant,toutsystèmecapabledesenourriretdesereproduiredefaçonautonomeàpartird’élémentsextérieurs.Toutêtrevivantcomporteaumoinsunecellule=unitédebasedelavie.

3) LasantéLasantéestunétatdecompletbienêtrephysique,mentaletsocial,etneconsistepasseulementenuneabsencedemaladieoud’infirmité.

4) LapathologieEst la science qui a pour objet l’étude desmaladies et notamment leurs causes (étiologie) et leurs mécanismes(physiopathologie).Lamaladieestunealtérationdesfonctionsd’unorganismevivant.

5) LasémiologieC’estpourlamédecinequecetermeaétéinventéparHippocrate(Pèredelamédecine).Lasémiologieestlapartiede lamédecinequiétudie lessymptômesetsigneset la façonde les releveretde lesprésenterafindeposerundiagnostic.

6) L’anatomieAnatomieprovientdugrec«couper,découper».L’anatomie est la science qui décrit la forme et la structure des organismes vivants à l’œil nu et de leurs parties(organes, tissus). On dit que cette science est descriptive (description des organes: structure, disposition),topographique(rapportdesorganesentreeux)etfonctionnelle(fonctionélémentairedesorganes).Ils’agitd’unevisionstatique.

Objectifs:- lesdéfinitionsimpliquéeàlaphysiologie- lesdifférentssystèmesducorpshumain- notiond’équilibredynamique(d’équilibreenmouvement)- régulation,rétrocontrôle:lesvoiesimpliquées- définitiondumilieuintérieur,l’eaudansl’organisme:lesdifférentscompartimentsetleurrôle- notiondetransportetdeperméabilitéàtraverslamembraneplasmique

gradientchimiqueetélectriquedesions(concentrationmolaireetpotentieldemembrane)implicationdeprotéinesspécifiquesmembranaires:lestransporteurs(transportsactifetpassif)

- lesionsdansl’organisme:déséquilibreioniquedepartetd’autredelamembraneplasmique(moteurdetoussystèmesdetransportdanslesorganes)

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7) LaphysiologieProvientdugrec:«phusis»=natureet«logos»=étude.Il s’agit de la science qui étudie le rôle, le fonctionnement d’un organisme vivant et ses interactions avec sonenvironnement(ex:régulationdelaglycémie).Ils’agitd’unevisiondynamique.

II. Lesprincipesdebasesetlesniveauxd’organisationstructurale:Corpshumain=systèmeouvertavecunmilieuinterne.Le corps humain doit se protéger des perturbations de l’environnement (température,𝑂!, nutriments, déchets,toxiques…)Lecorpshumaincomprenddifférentsniveauxd’organisationstructuralereliésdedifférentesfaçons.

1) Leniveauchimique:C’estleniveauleplusélémentairedel’organisation:onétudielesatomesetlesmoléculesessentielsaumaintiendela vie (C, H, O, N, P, Ca, K, Na). Les combinaisons d’atomes forment des molécules (protéines, glucides, lipides,vitamines…)quipeuventprovenirdedeuxsourcesdifférents:lebolalimentaireetl’auto-production.

2) Leniveaucellulaire:A ce niveau, le regroupement de molécules forment des cellules = unités structurales et fonctionnelles d’unorganismes(cellulessanguines,musculaires,nerveuses…)Lescellulescontiennentdesstructuresspécialisées(organites)quiremplissentunefonctiondéterminée:

- noyau=contientleprogrammegénétique- mitochondrie=respirationcellulaire- vésicule- réticulumendoplasmiquegranuleux/lisse

3) Leniveautissulaire

Leregroupementdescellulessemblables=tissus.Ilexiste4typesfondamentauxdetissusducorps:

- tissu épithélial: tissu de revêtement et glandulaire constitué de cellules jointives reposant sur une lamebasale.

- tissu musculaire: tissu rattaché aux pièces osseuses, responsable du mouvement des ose et de certainsorganes.

- tissuconjonctif:tissudesoutienetremplissage(ex:lecollagènequiestuneélastine).- tissunerveux:tissuimpliquédansletransportdumessagenerveux(neurones,cellulesgliales).

4) leniveauorganique:

Unorganeestunensemblededifférentstypestissuscapablederempliruneouplusieursfonctionsdéfiniesetdeformereconnaissable.

5) leniveausystémique:Un système (ou appareil) est un ensemble d’organes réunis pour une fonction définie (ex: app digestif, apprespiratoire,applocomoteur…)

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III. LesdifférentssystèmesducorpshumainOn appelle communément «système) un ensemble d’organes qui travaillent ensemble pour fournir une fonctioncommune.Il y a 12 systèmes majeurs dans le corps humain. Tous sont aussi nécessaires les uns que les autres pour quel’organismefonctionnenormalement.Systèmenerveux=cerveau+moelleépinière+nerfspériphériquesIlpermetderelayerdessignauxélectriquesàtraverslecorps.Ildirigelecomportementetlesmouvementsaveclesystèmeendocrine.Ilalecontrôledel’ensembledesfonctions.Systèmemusculaire=musclesquelettique+musclelisseMusclesquelettique=ilpermetaucoursdesemouvoiretdeproduiredelachaleur(conscient).Musclelisse=ilpermetlemouvementdesubstancesàtraverslesorganesetlesvaisseaux(inconscient).Systèmecardio-vasculaire=cœur+vaisseaux+artères+veinesCe système est impliqué dans le transport des gaz (𝑂!,𝐶𝑂!), des nutriments et des déchets via le sang dans latotalitédel’organisme.Lesangoxygénéestéjectéparlecœurvial’aortepourêtretransportéverslescapillairessystémiques(organes),lesang devient pauvre en𝑂!et riche en𝐶𝑂!. Il remonte vers le cœur en passant par la veine cave inférieure etsupérieure. Afin de se charger de nouveau en𝑂!, le cœur envoie le sang vers les poumons en utilisant l’artèrepulmonaire.Finalement,lesangrevientaucœurvialesveinespulmonairespouraprèsrepartirverslesorganes,laboucleestalorsbouclée.Systèmerespiratoire=bouche+nez+poumonsIl s’agit d’une interface d’échange de gaz entre le sang et l’environnement extérieur. Il permet d’évacuer le𝐶𝑂!produitparlesorganesetd’enrichirlesangen𝑂!vialescapillairespulmonairesetlapressiondesgazextérieurs.Systèmeendocrinien=glandesLesystèmeendocrinienestresponsabledesécrétiond’hormones:

- contrôledelaglycémie- contrôledelareproduction- contrôledelacroissance…

Systèmeosseux=osIlpermetlesoutienetlaprotectiondesorganes(ex:boîtecrânienne,cagethoracique)maisestaussilacharpentesurlaquelleagissentlesmuscles.Enplusdurôledesoutient,lesystèmeosseuxestàl’originedeérythropoïèse(synthèsedescellulessanguinesdanslamoelleosseuse).Systèmetégumentaire=cheveux+peau+ongles(origineectoblastique)Protectiondestissusinternes.Systèmelymphatiqueetimmunitaire=vaisseaux+ganglionsResponsable de la défense de l’organisme contre l’agression des agents pathogènes. Le système immunitairereconnaît lesoi (cequiappartientà l’organisme)et lenon-soi (cequin’appartientpasà l’organisme). Ilévolueenfonctiondescontactsqu’ilaavecl’extérieur(virus,bactériesetparasites)etestautonome.Asavoirquel’appareilcirculatoiresertàvéhiculerlesangmaisaussilalymphe.Systèmedigestif=estomac+duodénum+intestingrêle+colon…Ilestà l’originede ladégradationdesaliments, il approvisionne le sang (transportauxorganes)ennutrimentsetéliminelesdéchets.Systèmeurinaire=rein+vessieÉliminationdesdéchetsazotésetrégulationdel’équilibrehydrique(eneau),électrolytique(électrolyse/électrolyte)etacido-basique(pH).

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Systèmegénitalmâle/femelleIl s’agitde l’appareil reproducteur, ilcomprend lessystèmesgénitauxmâleet femellemaiségalement lesglandesmammaireschezlafemme.

IV. Lesprocessusvitaux

1) LemétabolismeLemétabolismeestlasommedetouslesprocessuschimiquesquis’effectuentdanslecorps,ilsedécomposeen2phénomènes:

- lecatabolisme:dégradationdemolécules=fournitdel’énergie- l’anabolisme:synthèsedemolécules=utilisedel’énergie(sourcecatabolisme)

Ex:lemétabolismedesprotéines.

2) LafacultéderéponseLafacultéderéponseesttrèsimportantepuisqu’ils’agitdel’aptitudeàdétecteretàréagirauxmilieuxexternesetinternes.Pourcela,l’organismeamisenplacedessystèmesdecommunication:

- propagationdessignauxintercellulaires.- Cellulesspécifiquesavecdesprotéinesspécifiques(capteurs,récepteurs,senseurs).

Ex:Pancréas

3) LemouvementL’organismeestdansunedynamiqueconstante, ilestcontinuellemententraindes’adapteretderééquilibrer lesconstantes:

- lecorps:contractionmusculaire(permetledéplacementducorps).- lesorganes:mouvementspéristaltiques(permetl’avancerdubolalimentairelelongdusystèmedigestif).- lescellulesisolées:déplacementdesglobulesblancsdanslesang.- lesorganitescellulaires:déplacementdesmitochondriespourproduiredel’énergieoùilyenabesoin.

4) Lacroissancecellulaire

Lacroissancecellulaireestfaiteàpartirdeladivisioncellulaire(mitose).L’hyperplasieestuneaugmentationdevolumed’untissuoud’unorganeàcaused’uneaugmentationdunombredecellules.L’hypertrophieestuneaugmentationduvolumedescellulesquiestlacausedel’augmentationdevolumedutissuoudel’organe.

5) LadifférenciationcellulaireChangementparlequellescellulesnonspécialiséesdeviennentspécialiséesetspécifiques.Totipotence:caractéristiqued’unecellulequivaêtrecapablededonnertous lestypesdecellulesde l’organisme,ainsiquedesannexesembryonnairesetduplacenta.Pluripotence: caractéristique d’une cellule qui va être capable de donner toutes les cellules de l’organisme àl’exceptiondesannexesembryonnairesetduplacenta.Multipotence:caractéristiqued’unecellulequivaêtrecapabledesedifférencierenunnombre limitédecellulesdansundestroisfeuilletsdelagastrulation(ectoblaste,mésoblaste,endoblaste).Unipotence: caractéristiqued’une celluledansunprocessusdedifférenciationavancé–ellenedonneraquedescellulesd’unseultissu.Ex:lalignéeérythroïde

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6) LareproductionLa reproduction est l’ensemble des processus par lesquels une espèce se perpétue, en suscitant la naissance denouveauxorganismes,laproductiond’unêtrenouveau.

V. Laphysiologiedesrégulations

1) HoméostasieetsystèmederégulationProvientdugrec«homoios»=similaireet«stasis»=stabilité.L’homéostasie est l’état d’équilibre dynamique qui nous maintien en vie: les paramètres physico-chimiques del’organisme doivent rester relativement constant (glycémie, température, concentration ionique, pH, pressionpartielledesgaz…)Lesdeuxprincipauxsystèmesderégulationsont:

- lesystèmenerveux- lesystèmehormonal

2) interactionetintégrationsentrelessystèmes

Laphysiologie:laphysiologieestlerésultatdumaintiendelaconstancedumilieuintérieur.«lafixitédumilieuintérieurestlaconditiondelavielibreetindépendant»«c’estdanslemécanismedelavieconstanteetlibrequelesréactionétroitesentrelemilieuintérieuretl’extérieurmontredansleurpeineévidence»Introductionàl’étudedelamédecineexpérimentale(1865)«les relationsphysiologiquesmaintiennent leséquilibresdynamiquesducorpssont si complexeset siparticulièresqu’unenouvelledésignationestsuggérée:l’homéostasie»WalterBradforCannonTheWisdomoftheBody(1932).L’homéostasieimplique:

- unecommunicationmilieuinterne/externe- l’acquisitiondedonnées:analyse- unebouclederégulationtrèsdynamique

Régulateurenconstanteourétroactionnégative:systèmed’asservissement(stabiliséetamélioré)parhoméostasie,quimaintienlesignalàunevaleurconsigne(ex:régulationdelaglycémieglucagon-insuline).

Régulateurentendanceourétroactionpositive:elleaugmenteouamplifielestimulus,c’estassociéàunproblème(ex:drogues,maladies).

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Le seul phénomène physiologique qui soit régulé par un rétrocontrôle positive est l’accouchement: l’oxytocinestimulelescontractionsutérinesquipoussentlefœtusverslecol,lecolperçoitlapousseetenvoieunmessageaucerveau,cedernierdonnantl’ordreàl’hypophysedeproduireencoreplusd’oxytocine.

3) Maintiendelastabilitédel’organismeLastabilitédel’organismeestmaintenupar:

- lesystèmeimmunitaire:fonctiondeluttecontrelesinvasionsmicrobiennesetvirales.- lessystèmeshoméostatiques:fonctionderégulationdesparamètresphysico-chimiquesdumilieuintérieur.

Lesvariablesphysico-chimiquesdumilieuintérieursont:

- température- pH- compositionionique- pressionhydrostatique- pressionosmotique- concentrationennutriments(glycémie…)- volémie- 𝑃𝑂!,𝑃𝐶𝑂!

Touscesparamètresphysiologiquessedoiventd’êtrestabilisés.

4) SystèmeshoméostatiquesMécanismede régulation: les systèmesde communication«Lesorganesparlentauxorganes, les cellulesparlentauxcellules…».>Comment?Le système nerveux: transmet des messages nerveux, assure une relation entre les organes, informe surl’environnementetélaboredescomportements.Le système hormonal: contrôle, surveille la croissance de certains tissus, régule la production de substancesnécessairesàl’organisme.

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Constituantsdessystèmesréflexesderégulationhoméostatique:

Organesimpliquésdansdesrégulations:Reins:régulel’eauetselsminérauxPeau:réguletempératureducorpsFoieetpancréas:régulelaglycémiePoumon:pressionpartielledesgaz

VI. Lescompartimentsdel’organisme

Chez les organismes pluricellulaires, les cellules baignent dans un environnement liquide, s’interposant entre lemilieuextérieurproprementditetlemilieuintracellulaire.«Laconstancedumilieuintérieurestlaconditiond’unevielibre»ClaudeBernard(1872).

Chezlesprotozoairesunicellulaire:milieuextérieur=milieuambiant=environnement.Chez les métazoaires pluricellulaires: milieu intérieur = milieu ambiant = environnement cellulaire = milieuextracellulaire.PremièreconséquencepourlesmétazoairesLes organismes vont être moins sensibles aux conditions d’ambiance. Ce milieu intérieur s’interpose entre lescellulesetl’environnementhostile.Amortissementdesvariationsdumilieuextérieur.Doncattention,lemilieuintérieurn’estpaslemilieuintracellulaire,ils’agitdumilieuextracellulairequicomprendlecompartimentplasmatiqueetlecompartimentlymphatique.

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VII. L’eau:répartitionLesvaleursdonnéessontdesvaleursstandardpourunindividuvirtuel(hommeoufemme):

- taille:1m60- poids:70kg

Pourunhommeadulte,levolumed’eautotalestalorsde42L.Compartimentintracellulaire:40%dupoidscorporel=2/3duvolumed’eautotal=28L.Compartimentextracellulaire:20%dupoidscorporel=1/3duvolumed’eautotal=14L.

Eauplasmatique=5%=3,5LEauinterstitielle=12%=10,5L

Compartimenttranscellulaire:regroupetouslesliquidesprésentsenpetitequantité(1L),ilssontsituésàdesendroits stratégiquesne contenantpasdeplasma.Cependant, ces liquides restentnégligeablephysiologiquementmaisontuntrèsgrandimpactpathologiquement.Ex: LCR, volume intra-oculaire, cavités séreuses (pleurale + péritonéale), synovial(liquidesetrouvantdanslesarticulations).

Lepotassium𝐾!estlecationdominantdanslecorpshumain.Lephosphateetlesprotéinessontlesanionsdominantsdanslecorpshumain.Lesvariationsphysiologiquesquipeuventimpactersurlesdifférentesvaleurssont:

- lestissus:teneur+élevéedanslestissusmous(70%)teneur+faibledanslestissusdurs(os,cartilage)

- le%demassemaigreoudemassegrasse75%d’eaudanslemuscle10%d’eaudansletissuadipeux

- lesexe:H=60%etF=50%- l’âge:nourrisson=75%etvieillard<50%

Homme:60%dupoidscorporelFemme:50%dupoidscorporel(car+detissusgraisseux)Nourrisson:75%(carmétabolisme+actif)Vieillard:<50%(desséchementdestissusavecl’âge)

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VIII. LamesuredesvolumescorporelsLesvolumesliquidiensetaérienssontmesurablesavecdestraceursmoléculairesquisediluedanslecompartimentétudié. Lamesuredes volumes corporels se fait avecunemesure indirectepar ladilutiond’unequantité connued’unmarqueur.Cesmarqueurssontspécifiquesd’uncompartiment(plasma,poumons…).Ilspermettentdecalculerunvolumededistribution:

𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒 𝑑𝑢 𝑐𝑜𝑚𝑝𝑎𝑟𝑡𝑖𝑚𝑒𝑛𝑡 =𝑞𝑢𝑎𝑛𝑡𝑖𝑡é 𝑑𝑢 𝑚𝑎𝑟𝑞𝑢𝑒𝑢𝑟 𝑖𝑛𝑗𝑒𝑐𝑡é𝑒𝑐𝑜𝑛𝑐𝑒𝑛𝑡𝑟𝑎𝑡𝑖𝑜𝑛 𝑑𝑢 𝑚𝑎𝑟𝑞𝑢𝑒𝑢𝑟

𝑉 = 𝑄𝐶

Lesmarqueursdoiventavoirdespropriétésspécifiquespournepasfausserlesrésultats:

- distributionhomogènedanslecompartimentd’intérêt- pasdediffusiondanslesautrescompartiments- pasdemétabolismeoudesynthèse- pasdetoxicité- dosagerapide,facileetreproductible

Compartiment Marqueurnonisotopique Marqueurisotopique

MesuréEaucorporelle Ethanol+urée EautritiéeLiquideextracellulaire Inuline+manitol Sodium24+chlore36Liquideplasmatique Bleud’evans Albuminemarquée

CalculéLiquideintracellulaire=ECT–LEC

Liquideinterstitiel=LEC–LiquideplasmatiqueCommentsedéroulelamanipulationexpérimentale?Dans tous les cas, on injecte directement un marqueur dans le compartiment concerné. Une fois la dilutioneffectuée,onprélèveavecuneprisedesangpuisonregardelaconcentrationdumarqueurdanslesang.Situationn°1:letraceurn’estpaséliminéOnobtient:

1) Unephasededistributioninitialeàpartirdumomentoùl’oninjecteletraceur.2) Unephased’équilibreoùlaconcentrationdutraceureststable.3) Oncalculalorslevolumededistribution𝑉!.

𝑉! =𝑄𝑢𝑎𝑛𝑡𝑖𝑡é 𝑖𝑛𝑗𝑒𝑐𝑡é𝑒 (𝑚𝑜𝑙)

𝐶!

Situationn°2:letraceurestéliminérégulièrement(àvitesseconstante)Découpageartificiel(modélisationmathématique)en2phases:

1) Phasededistribution2) Phased’élimination

Enréalité,ces2phasessontsimultanées:l’éliminationcommenceenmêmetempsqueladistribution.Lacourbeconcentration-tempsprendlaformed’uneexponentielle.

3) Oncalculalorslevolumededistribution.

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𝑉! =𝑄𝑢𝑎𝑛𝑡𝑖𝑡é 𝑖𝑛𝑗𝑒𝑐𝑡é𝑒 (𝑚𝑜𝑙)

𝐶!

𝐶!estunpointd’extrapolation,on trouve𝐶!enpoursuivant ladroitede l’élimination.Celanouspermetdoncdecalculerlevolumegrâceàlaconcentration𝐶!etledébitQ.!!! Les résultats obtenus ne correspondent pas idéalement à l’individu standard. En physiologie, nous étudionsl’organismequiestdynamique,lesvaleurspeuventdoncvarierd’unindividuàunautrepuisqu’ilsubitdesvariations.

1) Levolumeplasmatique:Pourmesurer le volumeplasmatique,on injecte lemarqueurbleuevansnouspermettantdemarquer l’albumine(protéineplasmatique=spécifiqueauplasma),onmesurelaconcentrationàl’équilibre(Situationn°1).Levolumeplasmatiquereprésentealors3,5L(50ml/KGdupoidscorporel)chezl’hommeadultestandard.

2) Levolumesanguin:On calcul le volume sanguin à partir du volume plasmatique et de l’hématocrite. L’hématocrite représente laquantitédeGRprésententdanslesang.

𝐻é𝑚𝑎𝑡𝑜𝑐𝑟𝑖𝑡𝑒 =𝑉!"#$%"&'()𝑉!"#$%&#

= 0,45

𝑉!"#$%&# =𝑉!"#$%#&'()*

1 − 𝐻é𝑚𝑎𝑡𝑜𝑐𝑟𝑖𝑡𝑒

ECT=eaucorporelletotaleLEC=liquideextracellulaire

IX. L’eau:mouvements

1) Lanotiond’osmole:Une osmole est une molécule osmotiquement active dans une solution, elle a le pouvoir d’attraction sur lesmoléculesd’eau.Dansunesolution,lesosmoless’additionnententreelles.Osmolarité=concentrationosmolaire

5mmoldeglucosedans1ld’eau=5mosm/L

5mmoldeNaCldans1Ld’eau=5mosmdeNa++5mosmdeCl-=10mosm/LpHd’unesolution:lesionsH+nesontpasdesparticulesosmotiquementactives.Lesdiversespaceshydriquesontlamêmeosmolarité.

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Toute modification de l’osmolarité d’un secteur hydrique provoque un mouvement d’eau pour rétablir l’iso-osmolaritéallantdusecteurleplushypotonique(pauvreenosmoles)verslesecteurleplushypertonique(richeenosmoles).

2) Hydratationcellulaire:l’osmoseHydratationintracellulaire:l’osmoseDanslesecteurextracellulaire:loideStarling

L’eau diffuse librement entre les compartiments extra et intracellulaire selon la loi de l’osmose. Le transfert estpassifducompartimentlemoinsconcentréenosmolesversleplusconcentréenosmoles.Lapressionosmotiqueestprincipalementassuréepar:

- lepotassium(K+)enintracellulaire- lesodium(Na-)enextracellulaire

Dans des conditions physiologiques, l’osmolarité des liquides extracellulaires est égale à l’osmolarité des liquidesintracellulaires,c’est-à-direquelaconcentrationenosmolesdumilieuextérieurinfluencelaconcentrationdumilieuintérieur.

3) L’osmose:hydratationintracellulaireLes membranes plasmiques se comportent en partie comme des membranes semi-perméables. Elles sont plusperméables à l’eau qu’aux solutés. Pour cela, nous avons une mise en évidence expérimentale du pouvoirosmotique:ladirectiondel’osmosedépenduniquementdeladifférencedanslaconcentrationtotaledusolutédepartetd’autredelamembraneetnondelanaturedusoluté.

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Exemple:Lesglobulesrouges(GR)

ChezlesGR,ilvayavoirunevariationduvolumedelacellule.Dans une solution iso-osmotique, les échanges d’eau entre lemilieu intra et extracellulaire seront à l’équilibre, laconcentrationenosmolesestlamêmedanslesdeuxcompartiments.Dansunesolutionhypo-tonique, leséchangesseront inégaux, laconcentrationenosmolesétanttrèsfaibledans lecompartimentextracellulaire,leGRvaabsorberl’eauafind’essayerderétablirunéquilibreentrelesdeuxmilieux.LeGRsemetalorsàgonfler(forcedeturgescence)etàéclatercarilyatropd’eauquiestentréedanslacellule.Dans une solution hyper-tonique, c’est l’effet inverse de la solution hypo-tonique, lemilieu extracellulaire est trèsconcentré, les GR vont donc faire un transfert d’eau vers le milieu extérieur afin de diluer le compartimentextracellulaire.Lescellulessedessèchentetinduisentuneplasmolyse.

4) Leséchangesd’eauentreplasmaetliquidesinterstitielsLeséchangesentreplasmaetleliquideinterstitielsrèglentl’hydratationdusecteurextracellulaire.Lamembranedescapillairesest:

- librementperméableauxsubstancesdiffusiblesélectrolytiques- beaucoupmoinsperméableauxprotéines,plusabondantesdansleplasmaquedansleliquideinterstitiel.

Lesprotéinesexercentdans les capillairesunpouvoirosmotiques faiblemais il rend comptedes fluxd’eauentreliquidesinterstitielsetplasma:c’estlapressiononcotique(PO).Leséchangesentreleplasmaetlesecteurinterstitielsontrégisparlerapportentrelapressionhydrostatique(PH)etlapressiononcotique(PO)danslescapillairessanguins.Lespressionsimpliquéessontdonc:

- lapressionhydrostatique=PH- lapressiononcotique=PO

>Comments’effectuentleséchanges?QuandPH>PO,ilyasortied’eaudanslemilieuinterstitielquientraineavecelledesgazdissous(O2),desselsminérauxetdiversesmoléculesorganiques.QuandPH<PO,ilyarappeld’eau(entréed’eau)danslecapillaire,entraînantparlamêmeoccasiondesgazdissous(CO2)etdesdéchetsmétaboliques.Danslecorpshumain,lafiltrationd’eauestde20L/jouralorsquelaréabsorptiond’eauestde17L/jour.Onpeut

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alorsconstaterqu’ilyaunécartde3Lentrecequiestévacueretcequiestréabsorber.Cetécartestcombléparl’hydratationalimentaire.L’eaufiltréeenexcèsestévacuéeparlesvaisseauxlymphatiquesetrevientfinalementverslecompartimentvasculaire.Enpathologie,toutevariationrapidedupoidscorporeldoitfairesuspecterunerétentiond’eauouuneperted’eau.Exemple:lesoedèmesLesoedèmessontsigned’unerupturedel’équilibreentrelesforcesquirégissentleséchangesentre:

- lescompartimentsplasmatiques- lescompartimentsinterstitiels

ilssontfacilementdétectablesparlamanifestationvisibleet/oupalpabledel’accumulationdefluidesdanslecompartimentsinterstitieldestissusetorganes.>Commentlesoedèmesapparaissent-ils?Actionsurlapressionhydrostatique:

- augmentationdelapressionartérielle:hypertension- augmentationdelapressionveineuse:insuffisancecardiaque

Actionsurlapressiononcotique(diminutiondelaPO):- malnutrition:régimepauvreenprotéine- hypo-albuminurie:carenced’apportazoté,défautdesynthèsehépatique- perted’albumine(rénale,digestive,cutanée)- augmentationdelaperméabilitédelaparoicapillaireauxprotéines

Lebilanhydriqueestnormalementéquilibré,laquantitéquisortestlamêmequecellequientre:entrées=sorties.Letempsderenouvellementcompletdel’eaudel’organismeestcomprisentre13et20jours,soit5à7,7%parjour.

5) LadissociationdesélectrolytesElectrolytes:composéschimiquesqui,dissousdansunsolvanttelquel’eau,ontlapropriétédesedissocierenionsdechargesélectriquesopposées.Terminologie:

- soluté+solvant+solution- touslessolutésphysiologiquesnesontpascapablesdedissociation(ex:glucose,urée…)- ontrouvedoncensolutiondesmoléculesioniséesetdesmoléculesnonionisées.

Danstouslesliquidesphysiologiques,laneutralitéélectriquedoitêtremaintenue:lenombretotaldechargespositivesportéesparlescationsdoitdoncêtreégaleaunombredechargesnégativesportéesparlesanionsdonc:

nbd’anions=nbdecationsLadissociationdonnenaissanceàdesgroupements:

- simples:NaCl=>𝑁𝑎!+𝐶𝑙!- complexes:𝐻𝑃𝑂!!! + 2𝑁𝑎!

Laconcentrationionique(équivalents,chargesélectriques)Ex:𝑁𝑎𝐶𝑙 = 𝑁𝑎! + 𝐶𝑙! = 2 𝐸𝑞/𝐿𝐶𝑎𝐶𝑙! = 𝐶𝑎!! + 2𝐶𝑙! = 4 𝐸𝑞/𝐿𝐺𝑙𝑢𝑐𝑜𝑠𝑒 𝑛𝑜𝑛 é𝑙𝑒𝑐𝑡𝑟𝑜𝑙𝑦𝑡𝑒 = 0 𝐸𝑞/𝐿

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X. MembraneplasmiqueetmouvementsdesfluidesLesfluidespeuventpasserautraversdelamembraneplasmiquegrâceàdifférentsprocessus:

- lestransportsactifs- lesgradientsdepotentielsdeconcentrations- lapressionosmotique

Lanotiondeperméabilitémembranaireestétroitementliéeàlanotiondetransport.Demanièregénérale,plusilya de transports plus il y a d’échanges entre le compartiment intracellulaire et le compartiment extracellulaire.Cependant,ilnefautpasoublierquelescellulespeuventaussiéchangerdesfluidesoudesmoléculesentreelles.Cestransportssontpossiblesgrâceauxprotéinesquisesituentdanslamembraneplasmique:

- lestransporteurs:canauxioniques,transport(glucose,AA…),pompes.- Lesprotéinesdeliaison:intégrines.- Lesrécepteurs:facteursdecroissance,hormones,paramètresphysiologiques. - lesenzymes:adénylatecyclase,phospholipase,tyrosinekinase.

Laperméabilitémembranaire:- petitesmoléculesapolairesdiffusentlibrementetrapidement(O2,N2)- petitesmoléculespolairesnonchargéesdiffusentpluslentement(H2O,urée)- lesionsetlesgrossesmoléculeschargésounonnediffusentpas

1) ladiffusionsimple

Lesacteursprincipauxquirégulentladiffusionsimplesont

- Laliposolubilité,c’estlefacteurdéterminant.- Lepoidsmoléculaire:lamembraneplasmiqueestpratiquementimperméableauxmoléculesayantunpoids

moléculairesupérieurà1000Da.- L’ionisation: la bicouche lipidique de la membrane plasmique est imperméable aux molécules chargées

(caractère hydrophobe). Une molécule pouvant exister sous une forme ionisée ou non ionisée, elle nediffuserapasoutrèspeulorsqu’elleestsousformeionisée.

- L’épaisseurdelamembrane:elleestsensiblementconstantepourl’ensembledescellules.

2) DiffusionfacilitéeElles’appliqueautransportmembranairedediversesmoléculespolaires(oses,nucléosides)etcertainsions.Danscecas,lamoléculeoùl’ionsontprisenchargeparuneprotéinestransporteuse(=transporteurs)cequiévitelecontactaveclabicouchelipidiquelorsdesontransfertversl’autrefacedelamembrane.Lefluxnetestdictéparlegradientdeconcentration,commedanslecasdeladiffusionsimple,etaussiparlepotentielélectriqueautraversdelamembranepourlesmoléculesélectriquementchargées(ions).Ladiffusionfacilitéeestunmécanismesaturablecontrairementàladiffusionsimple.Lavitessedetransportatteintunmaximum(Vmax)lorsqueletransporteurestsaturé.Ladiffusionfacilitéeestassuréepardestransporteursetdesprotéinescanal(=canaux).

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3) TransportàtraverslesmembranesIlexistedetypedetransports:passifetactif.Letransportpassif:Diffusionsimple:sansprotéinesdetransportetenfonctiondugradientdeconcentration.Osmose:notiondepressionosmotique.Diffusion facilitée:avecprotéinesdetransport(transporteuroucanal), lanotiondesitedetransport,degradientdeconcentrationetdegradientélectrique.Letransportactif:Danscettecatégorie,onadeuxtypesdetransport:actifprimaireetactifsecondaire.Cesdeuxtypesdetransportsont pour caractéristique l’utilisation d’ATP pour fonctionner. Le transport actif n’obéit pas au gradient deconcentration, il va à l’encontre de ce dernier, c’est pourquoi il a besoin d’énergie pour contrer le gradient deconcentration.

Exemplesdetransporteursactifs:

- transportactifprimaire:

- transportactifsecondaire:

Laprésencedetransporteursestdoncnécessaireafindepermettreauxmoléculesetauxionsdetraverserlamembraneplasmique.Lestransporteurspeuventfonctionnerde3manières:

- uniport:letransporteurfaitpasserunemoléculedansunsens.- symport:letransporteurfaitpasser2moléculesenmêmetempsdansunsens(laprésencedes2molécules

estobligatoire).

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- antiport:letransporteurfaitpasser2moléculesensensinverse(làaussi,laprésencedes2moléculesestobligatoireaufonctionnementdutransporteur).

XI. Lesionsdansl’organisme:undéséquilibreioniqueCompositionioniquecomparée:liquideintracellulaireetplasma

- plasma:K+estfaibleenconcentrationNa+estleprincipalcation

- milieuintracellulaire:Na+etCl-sontenfaibleconcentrationK+estleprincipalcation

1) Sensdufluxdetransportdesionsdepartetd’autred’unemembranecellulaire(forcechimique)

Laforcechimique=potentielchimique.

Lorsquel’onprendexpérimentalementunecellulebaignéedansunmilieuextracellulaireetqu’onprendencompteuniquementlepotentielchimique,onremarqueunerépartitioninégaledesions.Cependant,onconstatequechaqueion(individuellement)chercheàrétablirl’équilibredesaconcentrationdanschacundescompartiments:

- leNA+vaverslemilieuintracellulaire- leK+vaverslemilieuextracellulaire- leCl-vaverslemilieuintracellulaire

Lavaleurdelaforcechimiqueestdonnéeparl’équationdeNernst=potentield’équilibre:

Eion(Volts)=58log[C+]2/[C+]1Eioncorrespondàlavaleurdelaforcechimiqued’union.Généralité: si laperméabilitéde lamembranecytoplasmiquepouruneespèce ioniqueaugmente, lepotentieldemembraneserapprocheaupotentield’équilibredecetion.

2) Sensdufluxdetransportdesionsdepartetd’autred’unemembranecellulaire(forceélectrique):Lorsquel’onprendexpérimentalementunecellulebaignéedansunmilieuextracellulaireetqu’onprendencompteuniquementlarépartitionélectriquedescharges,onconstatequelesionssedéplacentenfonctiondeleurcharge:

- Lescationsauronttendanceàallerdanslecompartimentintracellulaire- Lesanionsauronttendanceàallerdanslecompartimentextracellulaire.

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Biologiquement,lamembraneaunpotentielélectriquede-70mV.

3) Lepotentielélectrochimique

Jion=potentielmembranaire–potentielchimique

Jion=(Vm–Eion)

4) Sensdufluxdetransportnetdesionsdepartetd’autred’unemembranecellulaire

Fluxnet:forceélectrochimiqueJion=(Vm–Eion)

Lefluxnetd’uneespèceioniqueautraversdesesproprescanauxestproportionnelàsongradientélectrochimique.Exemple:transportactif=laNa,K-ATPase=pompeàsodium/potassiumCetransportactifconsommedel’énergie(ATP),iladoncuneactiondetransportinverseaugradientchimique.LapompeNa/Kestélectrogénique3Na+pour2K+.ilexistedoncunfluxnetdecharge.Cettepompeparticipeaumaintiendupotentieldemembrane.Elleestàl’originedumaintiendel’inégalitéderépartitiondeNa+etK+entrelescompartiments.