Références bibliographiques

Références bibliographiques

1. Physiologie animale

Auteurs: Raymond Gilles

SNV4/0072 (bib. FSNV)

2. Physiologie animale: mécanismes et adaptations

Auteurs: Roger Eckert, …

SNV4/0024 (bib. FSNV) **

3. Physiologie animale Tome 2: les grandes fonctions

S8/50898 (bib. centrale)

DEFINITIONS Anatomie : étude de la forme et de la structure du corps et de ses parties et des relations qu'elles ont les unes avec les autres. Physiologie : étude du fonctionnement du corps et de ses parties, c'est-à-dire de la façon dont celles-ci jouent leur rôle et permettent le maintien de la vie. Organisation du corps

- organisme extrêmement complexe qui comporte des milliards de cellules associées pour former:

. des tissus

. des organes

. des appareils ou systèmes - un mécanisme évolué d’organisation et de fonctionnement.

Les systèmes du corps (organisme)

Système circulatoire

cœur, sang, vaisseaux

sanguins

Système digestif:

Cavité buccale,

pharynx,

l’œsophage,

l’estomac,

l’intestin grêle, le

gros intestin

glandes salivaires,

pancréas exocrine,

foie, vésicule biliaire

Système respiratoire:

Nez, pharynx, larynx,

trachée, bronches,

poumons

Système urinaire

Reins, uretères,

vessie, urètre

Système squelettique

Os, cartilage

Système

musculaire

muscles

squelettiques

Les systèmes du corps (organisme)

Système tégumentaire

Peau, cheveux, ongles

Système immunitaire

Ganglions lymphatiques,

thymus, moelle osseuse,

amygdales, rate,

• Mucosa-associated

lymphoid tissue (MALT)

. Nodules lymphoïdes

associés au tractus digestif

• Nodules lymphoïdes

agrégés (plaques de Payer

et appendice) .

Système nerveux

Cerveau, moelle

épinière; nerfs

périphériques, et

organes des ses

spéciaux

Système endocrinien

Tous les tissus sécrétant

des hormones:

hypothalamus, hypophyse,

thyroïde glandes

surrénales, pancréas

endocrine, gonades, reins,

thymus, parathyoïdes,

intestin, cœur et peau

Système reproducteur

Mâle: testicules, pénis,

prostate, vésicules séminales,

glandes bulbo-uréthrales et

canaux associés.

Femelle: ovaires, oviductes,

utérus, vagin, seins.

CHAPITRE I MILIEU INTERIEUR ET COMPARTIMENTS LIQUIDIENS

DE L’ORGANISME

1ère Partie I.Compartiments liquidiens I.1. Notion de milieu intérieur et d’homéostasie I.2. Mesure des volume des compartiments liquidiens I.3. Composition des compartiments liquidiens

I. Compartiments liquidiens I.1. Notion de milieu intérieur et d’homéostasie

Rôles du milieu intérieur

Un organisme unicellulaire comme une amibe, se procure directement les

nutriments et l’O2 dans son environnement immédiat et y rejette ses déchets.

Les êtres vivants ont ensuite évolué vers des métazoaires de plus en plus

complexes ayant envahi les différents milieux aquatiques et terrestres.

Les premières formes de vie sont apparues dans les

l’eau sous forme d’unicellulaires.



Chez les métazoaires, la plupart des cellules sont trop profondes pour échanger

directement avec l’environnement.

Les échanges se font grâce à un liquide intermédiaire : le milieu intérieur.

Chez les organismes pluricellulaires, les cellules baignent dans un environnement

liquide, s’interposant entre le milieu extérieur proprement dit et le milieu

intracellulaire.

Le milieu intérieur de l’organisme est un liquide extracellulaire (LEC ou FEC), représenté

chez les vertébrés par le plasma du sang et le liquide interstitiel, dans lequel baignent les

cellules.

Les nutriments et l’O2, sont délivrés au liquide interstitiel qui entoure les cellules.

Les membranes des cellules assurent les échanges ultimes avec le cytoplasme, plus précisément

le liquide intracellulaire (LIC ou FIC).

FEC: fluide extracellulaire

FIC: Fluide intracellulaire

LEC LEC

LEC LIC



Il y a pour l'animal deux milieux :

. un milieu extérieur dans lequel est placé

l'organisme, et

. un milieu intérieur dans lequel vivent les

éléments des tissus.

- Claude Bernard (1865) dans son livre « Introduction à l’étude de la médecine expérimentale », suggère que: « La fixité du milieu intérieur est la condition d'une vie libre et indépendante ».

- Cannon Walter Bradford (1871-1945), physiologiste américain, propose l’expression d’homéostasie; du grec « homoios » (égal, semblable à), et « stasis » (état, position). Cela signifie une condition qui peut varier, mais qui est relativement constante ».

Cannon Walter

Bradford

Claude Bernard


L'homéostasie représente les conditions relativement stables du milieu intérieur, qui résultent des réponses compensatrices produites par les systèmes de régulation homéostatiques.

L'homéostasie ne correspond pas vraiment à un état statique ou sans changement.

Il s'agit plutôt d'un état d'équilibre dynamique dans lequel les conditions internes varient, mais toujours dans des limites relativement étroites.

Exemples d'équilibres qui doivent être conservés, sous peine de troubles graves, voire mortels:

- Equilibre hydro-électrolytique, concernant l’eau (déshydratation et rétention hydrique) et les électrolytes, dont les ions essentiels suivants :

. sodium (natrémie) (hypo ou hypernatrémie),

. calcium (calcémie) (hypo ou hypercalcémie),

. potassium (kaléimie), (hypo ou hyperkaliémie).

- Equilibre acido-basique: pH (acidose ou alcalose),

- Le CO2 (capnie) (hypo ou hypercapnie),

- Osmolarité: (hypo ou hyperosmolarité).

- Equilibre glycémique : hypo ou hyperglycémie.

- La température corporelle : homéothermie (hypo ou hyperthermie)

- La pression artérielle (hypo ou hypertension)

- Taux sanguin de glucose (glycémie)



Un stimulus est un changement décelable du milieu intérieur ou de l'environnement (= milieu extérieur).

Un récepteur : c'est un capteur qui détecte le changement dans le milieu intérieur ou l'environnement et réagit à ce stimulus, en envoyant des informations (= entrée) au centre de régulation (= centre d'intégration).

Le centre de régulation fixe la valeur de référence (niveau ou intervalle) où la variable doit être maintenue. Il analyse aussi les données qu'il reçoit et détermine la réaction appropriée. La réaction résultante (sortie) du centre de régulation est transmise à l'effecteur via la voie efférente.

Quel que soit le facteur contrôlé (= la variable), tous les mécanismes de régulation comportent au moins 3 éléments: un récepteur, un centre de régulation et un effecteur.

L'effecteur : il permet la réponse du centre de régulation (= sortie) vis-à-vis du stimulus. La réponse produit une rétroaction sur le stimulus pouvant être de 2 types : • Soit une rétro-inhibition qui a pour effet de le réduire de sorte que le mécanisme de régulation cesse son activité. • Soit une rétro-activation qui a pour effet de le renforcer de sorte que la réaction se poursuit avec une intensité croissante.


L'effecteur : agit pour modifier le stimulus de départ par rétroaction. La réponse de l'effecteur correspond à un changement de son activité. La réponse pouvant être de 2 types : - soit une rétroaction négative (ou rétro-inhibition) - soit une rétroaction positive (ou rétro-activation).

Rétro-inhibition:

la valeur de la variable physiologique se modifie dans le

sens opposé au changement initial, avec retour à une valeur

considérée comme « normale » par le centre de contrôle.

Régulation de la glycémie Régulation du pH

Régulation de la température Régulation de la calcémie

Régulation de la pression artérielle Régulation de la natrémie

…

Rétro-activation:

la valeur de la variable physiologique se modifie dans le même sens que le stimulus initial, et l’amplifie entraînant

une augmentation de l’activité.

Coagulation sanguine Contractions utérines Processus de lactation

Exemple de l’homéostasie de l’eau totale

Régulation par la soif et le rein


Protéines et substances apparentées 18%

Minéraux 7%

Graisses 15%

Eau 60% 20% de liquide extracellulaire

15% de liquide interstitiel

40% de LIC 4% plasma 1% liquide transcellulaire

I. Compartiments liquidiens I.1. Notion de milieu intérieur et d’homéostasie Distribution des liquides de l’organisme

%: pourcent du poids corporel

L’eau constitue 60% de la masse corporelle soit 42L chez un adulte de 70 Kg.

Le contenu corporel en eau varie en fonction de l’âge et du sexe

Tranche d’âge Pourcentage (%) du poids corporel

0 - 6 mois ♂ 75

♀ 60

12 - 18 ans ♂ 59

♀ 56

18 - 50 ans ♂ 59

♀ 50

+ 50 ans ♂ 56

♀ 47

60% 50%

75%

Mâle adulte Femelle adulte

Nouveau-né

I. Compartiments liquidiens I.1. Notion de milieu intérieur et d’homéostasie Distribution des liquides corporels

La teneur en eau est + élevée dans tissus mous: 70%; + faible dans tissus durs (os, cartilage) . 75% d’eau dans le muscle . 10% d’eau dans le tissu adipeux

Les liquides transcellulaires (1,5 L)


Distribution des liquides de l’organisme

- Les liquides articulaires

- Liquide céphalo-rachidien (LCR)

- Liquides de l’oreille interne

- Liquide de la chambre antérieure de l’œil

- Cavité péricardique et cavité pleurale

Ces liquides ne faisant pas partie du « milieu

intérieur » échappent donc aux régulations

homéostasiques.

- Les sécrétions des glandes salivaires, de l'estomac, du pancréas, du foie, de la vésicule

biliaire, de l’intestin, de la glande thyroïde, des gonades, du mucus respiratoire.

Principe: dilution d’un indicateur dans un espace de distribution.

Les indicateurs sont toujours administrés à partir d’un secteur vasculaire.

Mesure indirecte par la dilution d’une quantité connue d’un marqueur (ex: un colorant: le bleu Evans).

Volume du compartiment (V) = Quantité du marqueur (Q) (mg)

Concentration du marqueur (C) (mg/ml)

Propriétés du marqueur:

- Distribution homogène dans le compartiment d’intérêt

- Pas de diffusion dans les autres compartiments

- Pas de métabolisme ou de synthèse

- Pas de toxicité

- Dosage rapide, facile et reproductible

I. Compartiments liquidiens I.2. Mesure des volume des compartiments liquidiens Méthode de dilution d’un traceur (marqueur)

Compartiments Marqueurs non isotopiques

Marqueurs isotopiques

Eau corporelle totale (ECT)

Ethanol Urée

Eau tritiée 3H2O

Liquide Extracellulaire (LEC)

Inuline Mannitol

24 Na

36Cl

Liquide plasmatique

Bleu Evans (colorant) Albumine marquée à 125I ou 131I

Liquide intracellulaire (LIC) = ECT – LEC Liquide interstitiel = LEC - Liquide plasmatique

me

suré

s C

alcu

lés

I. Compartiments liquidiens I.2. Mesure des volume des compartiments liquidiens Marqueurs utilisés pour déterminer les volumes des différents compartiments

Volume sanguin total = volume plasmatique 1 – Hématocrite

Hématocrite (Ht) = 45%

I. Compartiments liquidiens I.2. Mesure des volume des compartiments liquidiens Mesure du volume sanguin total

Exercice d’application

Un homme âgé de 30 ans et pesant 70 kg reçoit une injection de 10 ml d’une solution de 1% (poids/volume) de Bleu Evans (colorant).

Dans un échantillon sanguin prélevé 10 minutes plus tard, l’hématocrite est de 45% et la concentration de colorant dans le surnageant est de 0,035 mg/ml.

Quels sont les volumes plasmatique et sanguin de cet homme?

I. Compartiments liquidiens I.3. Composition des compartiments liquidiens Les solutés des liquides corporels

Les électrolytes : 95% des solutés

Cations: Na+, K+, Ca2+, Mg2+, H+

Anions: Cl-, HCO3-, PO4

2-, protéines, SO42-

Les non-électrolytes

Les non-électrolytes

Electrolytes : composés chimiques qui, dissous dans un solvant tel que l’eau, ont la propriété de se dissocier

en ions de charges électriques opposées.

L’Urée (CH4N2O)

I. Compartiments liquidiens I.3. Composition des compartiments liquidiens Les solutés des liquides corporels - Electrolytes

Soluté + solvant = solution

• Tous les solutés physiologiques ne sont pas capables de dissociation :

ex. glucose, urée,

• On trouve donc en solution, des molécules ionisées et des molécules non

ionisées.

• Les ions sont de 2 types : anions et cations

Ils migrent différemment dans un champ électrique :

- les cations chargés positivement

migrent vers la cathode (électrode négative) :

ex: Na+, K+, Ca++ ou Mg++

- les anions chargés négativement

migrent vers l’anode (électrode positive):

ex: Cl-, HCO3-

Le LIC est caractérisé par sa richesse en potassium, en phosphate et en protéines.

Le LEC est riche en sodium en chlore et en bicarbonate.

Le liquide LEC est toujours plus riche que le liquide intracellulaire en éléments nutritifs.

I. Compartiments liquidiens I.3. Composition des compartiments liquidiens Composition électrolytique des différents compartiments

mEq/L = mg/L x Valence

Poids de l’ion-gramme (g) (PM)

Pour le Ca2+: 80 mg/L x 2 = 4 mEq/L

40

I. Compartiments liquidiens I.3. Composition des compartiments liquidiens Les solutés des liquides corporels – l’ionogramme

L’ionogramme plasmatique est le dosage des différents électrolytes présents

dans le plasma (ionogramme plasmatique) ou dans les urines (ionogramme

urinaire).

L’ionogramme courant utilisé en biologie clinique, sauf cas particulier, ne

comporte que les ions les plus importants quantitativement: Cl-, HCO3-,

protéines, Na+, K+, plus parfois PO42- et Ca2+.

Ces données permettent d’apprécier la concentration de ces ions et l’existence ou l’absence de l’équilibre anions-cations.

La différence des électrolytes positifs et négatifs dosés dans l’ionogramme est

une constante appelée trou anionique (TA) :

TA = (Na+ + K+) – (Cl- + HCO3-)

I. Compartiments liquidiens I.3. Composition des compartiments liquidiens

Les solutés des liquides corporels – Neutralité électrique

La neutralité électrique

Dans tous les liquides physiologiques, la neutralité électrique doit être

maintenue : le nombre total de charges positives portées par les cations doit

donc être équilibré par un nombre égal de charges négatives portées par les

anions.

L’organisme arrive à cette neutralité électrique en empruntant l’un ou l’autre des

mécanismes suivants:

1. Un électrolyte qui pénètre dans un liquide est accompagné d’un électrolyte

de signe opposé.

2. Un électrolyte qui pénètre dans un liquide déplace un électrolyte de même

signe dans la direction opposée.

. Molarité, (exprimée en moles/L)

- L’expression en concentration molaire traduit le nombre de molécules-grammes (ou moles) de soluté par litre de solution.

- Une solution qui contient une mole par litre est une solution molaire 1 M (= 1 molaire) = 1 mol/L.

- La molarité est la quantité d’une substance relative à son poids moléculaire (PM).

Ex 1. Le poids moléculaire du glucose est de 180 g/mole. Si 1 L d’eau contient 1 g de glucose, la molarité de cette solution de glucose serait:

Ex 2. Une solution contenant 58,5 g de NaCl soit une mole de NaCl par litre est une solution molaire de chlorure de sodium.

NaCl = 23 (Na) + 35,5 (Cl) = 58,5 g/L.

I. Compartiments liquidiens I.3. Composition des compartiments liquidiens Les solutés des liquides corporels – Expression des concentrations

Molarité (mmole/L)

9 g de NaCl

72 g de glucose

22,2 g de CaCl2

3 g d’urée

8,4 g NaHCO3

Exercice

Calculez la molarité d’un litre de solution contenant les solutés suivants:

Réponses:


Poids

atomique/

moléculaire

Osmolalité des liquides corporels

. L’osmose

Solution saline à 3%

Membrane semi -perméable

Eau distillée Eau

La solution Saline monte

La solution saline cesse de monter lorsque le poids de la colonne égalise la pression osmotique

L’osmose: phénomène de diffusion entre deux solutions à travers

une membrane semi-perméable, de la moins concentrée vers la plus

concentrée.

Lorsque le fond d’un entonnoir fermé par une membrane semi-perméable est rempli de solution salée à 3% et mis dans un bécher contenant de l’eau, l’eau se déplace dans l’entonnoir, ce phénomène s’appelle l’osmose. L’osmose fait monter le niveau de la solution saline et la solution saline arrête de monter lorsque le poids de la colonne est égal à la pression osmotique.

I. Compartiments liquidiens I.3. Composition des compartiments liquidiens Les solutés des liquides corporels – osmose et pression osmotique

membrane semi-perméable = perméable à l’eau

imperméable aux solutés

Notion de pression osmotique

Définitions :

• Osmose = phénomène de diffusion entre deux solutions à

travers une membrane semi-perméable, de la moins concentrée

vers la plus concentrée.

• Pression osmotique

La pression osmotique est la pression exercée par les particules

en solution, et responsable de l’osmose.

La concentration des solutés présents dans un secteur liquidien

contribue à créer une pression osmotique qui gouverne les

transferts d’eau entre les secteurs.

Ainsi, toute augmentation de concentration d’un soluté entraine

pour la solution : une augmentation de la pression osmotique.

• Pression osmotique = pression empêchant un solvant de

passer au travers d'une membrane semi-perméable.

I. Compartiments liquidiens I.3. Composition des compartiments liquidiens Les solutés des liquides corporels – osmose et pression osmotique

*Membrane semi-perméable = perméable à

l’eau imperméable aux solutés. Les osmolytes, ou substances osmotiquement actives, sont celles qui permettent d’augmenter la pression osmotique.

Les particules ionisées sont celles qui ont le plus fort pouvoir osmotique.


L’osmolarité (osmole/L ou osmol.L-1)

L’osmolarité d’une solution est le nombre de moles de particules en solution dans 1

litre de solution.

1 osmole (osm) correspond à une mole de particules.

Pour un composé qui ne se dissocie pas (glucose, urée, saccharose), le nombre

de particules osmotiquement actives est égal au nombre de molécules.

Ex: calcul de l’osmolarité d’une solution de 10 mM de saccharose

10 mM = 0,01 mol/L = 10 mmol/L.

saccharose = soluble dans l’eau (en solution : ne se dissocie pas)

1 molécule de sacharose en solution donne 1 particule en solution.

10 millimoles de saccharose → 10 milliosmoles de saccharose.

Les osmolytes, ou substances osmotiquement actives, sont celles qui permettent d’augmenter la pression osmotique.

Les particules ionisées sont celles qui ont le plus fort pouvoir osmotique.


L’osmolarité

L’osmolarité concentration des particules osmotiquement actives par litre de solution

(osm/L ou osm.L-1).

1 osmole (osm) correspond à une mole de particules.

Pour un composé qui se dissocie en plus d’une particule, le nombre de mosm

correspond au nombre de mmol multiplié par le nombre d’entités ioniques résultant de la

dissociation complète de la molécule.

Ex: calcul de l’osmolarité d’une solution de 10 mM de NaCl

10 mM = 0,01 mol/L

En solution le NaCl se dissocie en Na+ et Cl-

1 molécule de NaCl en solution ≅ 2 particules en solution (1Na+ + 1Cl-)

10 millimoles de NaCl → ≅ 20 milliosmoles de NaCl

L’osmolarité d’un soluté = molarité x nombre de particules

L’osmolarité d’un mélange de solutés = Ʃ osmolarité de chaque soluté


La concentration équivalente ou ionique La concentration de solutés, qui normalement se dissocient en plus d’une particule quand ils

sont dissouts en solution (ex: le NaCl), est habituellement exprimée en termes d’équivalents/L

de solution (Eq/L ou mEq/L).

Définition

La concentration équivalente Ceq : C'est le nombre d‘équivalents par litre de solution (Eq/L)

Neq désigne le nombre d‘équivalents dans la solution et,

V désigne le volume de la solution.

Relation entre concentration équivalente et molarité :


La concentration équivalente ou ionique

Pour les molécules avec ions monovalents :

Concentration équivalente = 1 x concentration molaire

Pour les molécules avec ions bivalents:


Pour les molécules non ionisées:


Pour une solution contenant plusieurs espèces ioniques, la concentration équivalente totale est

la somme des concentrations équivalentes de toutes les espèces ioniques.


La concentration équivalente ou ionique


Substances Moles Osmoles Equivalents

Glucose 1 1 0

Na+ 1 1 1

NaCl (Na+, Cl-) 1 2 1 + 1

CaCl2 (Ca2+, 2Cl-) 1 3 2 + 2

I. Compartiments liquidiens I.3. Composition des compartiments liquidiens Les solutés des liquides corporels – Osmose et tonicité

Notion de tonicité: basée sur le comportement d’une cellule,

lorsqu’elle est immergée dans une solution.

• Pas de modification du volume de la cellule: milieux

intracellulaire et extracellulaire isotoniques.

• Le volume cellulaire augmente (entrée de liquide): solution

(milieu extracellulaire) hypotonique par rapport au milieu

intracellulaire.

• Le volume cellulaire diminue (sortie de liquide): solution (milieu

extracellulaire) hypertonique par rapport au milieu intracellulaire.

Exercice 1.

Dans un récipient contenant 1 litre d’eau, on ajoute :

5,85 g de NaCl (M=58,5)

3,28 g de PO4Na3 (M=164)

9 g de glucose (M=180)

0,6 g d’urée (M=60)

Calculer la molarité, l’osmolarité et la concentration équivalente de la solution obtenue.

Exercice 2.

Une solution aqueuse contient 25g par litre d’urée dont la masse molaire est 60. Quel

est le nombre d’osmoles contenues dans cette solution ?

Indiquez les différentes expressions de la concentration de l’urée.

Quelle est l’osmolarité d’une solution de KCl qui contient 25g de sel par litre ?

On donne K= 39 et C l= 35,4

Références bibliographiques

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