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Page 1: Eau totale

Eau totale

eau intracellulaireeau extracellulaire

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Eau : solvant de l’organisme

• Solubilisation des molécules:– Interaction moléculaire lors des réactions

métaboliques– Mouvements ioniques à l’intérieur et de part

et d’autre de la cellule

• Déterminant du volume des différents compartiments

• Adulte: 60% du poids Homme: 42 lFemme: 30 l

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Sectorisation de l’eau (1) Eau intracellulaire / Eau extracellulaire

Barrière physiqueMembrane cellulaire semiperméable

Présence de canaux hydriques: aquaporines

PressionPression osmotique efficace (tonicité)

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Tonicité / Osmolalité

• Tonicité d’une solution:– nombre de molécules non

diffusibles dissoutes dans un kilogramme d’eau.

– Par rapport à une solution d’eau pure, création d’une pression hydrostatique de 20 mm Hg par mole dissoute.

– Secteur intracellulaire:• potassium• phosphate organique.

– Secteur extracellulaire: • sodium • La concentration de

sodium (natrémie) est un reflet de la tonicité du secteur extracellulaire.

• Osmolalité d’une solution:– nombre des molécules,

diffusibles ou non, dissoutes dans un kilogramme d’eau.

– Urée & glucose:• diffusent facilement en

situation physiologique, • participent à l’osmolalité

des différents secteurs• n’entrent pas dans le calcul

de la tonicité de ces mêmes secteurs.

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Sectorisation de l’eau (2) Eau plasmatique / Eau interstitielle

Barrière physiqueParoi vasculaire

PressionsPression hydrostatique: pression artérielle (sortie

d’eau du capillaire)Pression oncotique: protéines plasmatiques

(entrée d’eau dans le capillaire)

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Eau extracellulaire

• 35 à 45% de l’eau totale

• Dépend du nombre d’osmoles extracellulaires (Na) qui est variable

• En équilibre avec le secteur intracellulaire de part la pression osmotique efficace

• Déterminant du volume plasmatique et de la pression artérielle

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Eau intracellulaire

• 55 à 65% de l’eau totale

• Dépend du nombre d’osmoles intracellulaires (55 à 65% du nombre total d’osmoles) considéré comme fixe chez adulte sain

• Déterminant principal d’une grandeur régulée: le volume cellulaire

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Echanges avec extérieur

• Secteur intracellulaire: ouvert sur secteur extracellulaire

• Secteur extracellulaire :seul secteur ouvert sur monde extérieur

• Tout échange impliquant le secteur intracellulaire nécessite d’abord une modification du secteur extracellulaire puis une modification du secteur intracellulaire

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Rappel de physiologie

• Régulation ensemble des fonctions qui visent à assurer, par

une boucle homéostasique, la constance d’une grandeur du milieu intérieur.

• Boucle homéostasique

Grandeur régulée CapteursEffecteurs

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Boucle régulatrice

• Grandeur régulée: volume cellulaire

• Déterminant: volume d’eau intracellulaire

• Capteurs: osmorécepteurs

• Effecteurs: ADHCentre de la soif

• Résultante: Réabsorption rénale d’eauIngestion d’eau

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Osm H2O

Osmoles H2O

Osm

NKCC

NKCC

Osm

NCT

OsmAQP2

Osm

H2O

Osm

OsmolesH2O

H2O Glu,Urée

NaKOsmoR

ADH

Volume Cellulaire

= Osmoles

H2O

SOIF

280mOsm/Kg

295mOsm/Kg

Oropharynx

Rc V2

H2O

H2O

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Les Osmorécepteurs

• Localisées dans l’hypothalamus antérieur• Détectent des modifications de tonicité de 1%. • Activation cellulaire effectuée par le biais de canaux

sensibles au stress mécanique. – Augmentation de la tonicité dépolarisation cellulaire – Diminution de la tonicité hyperpolarisation cellulaire.

• Persistance des modifications de la polarisation tant que le volume cellulaire n’a pas été normalisé.

• Action sur les cellules sécrétrices d’ADH et sur le centre de la soif

• Seuil de stimulation – sécrétion d’ADH: 280 mosmol/kg H2O

– Soif: 295 mosm/kg H2O

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Le centre de la soif

• Permet de modifier les apports hydriques de l’organisme.

• Bases anatomiques et physiologiques de la soif mal connues.

• Stimulé par:– afférences des osmorécepteurs: hypertonicité – afférences des barorécepteurs: diminution importante de

la pression artérielle – Angiotensine II

• Inhibé par:– afférences oropharyngées inhibitrices. – permettent d’arrêter l’apport hydrique avant que l’eau ne

soit absorbée dans l’intestin, ce qui évite les variations brutales de tonicité plasmatique.

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L’hormone antidiurétique (ADH, AVP)

• noyaux supraoptiques et paraventriculaires

• polypeptide de 9 acides aminés

• gène localisé sur le chromosome 20

• synthèse d’une préhormone: peptide signal + ADH + neurophysine II + glycopeptide

• Clivage lors du cheminement des granules de sécrétion le long des axones vers la post-hypophyse.

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Modulations

• Tonicité:– libération rapide des granules de sécrétion dans la

circulation sanguine – augmentation de la synthèse de l’hormone. – effet transcriptionnel maintenu après la normalisation

de la tonicité plasmatique, tant que les granules de sécrétion d’ADH ne sont pas reconstitués

• Modulation indépendante de la tonicité– Activation

• Hypovolémie importante• Catécholamines, nausées, douleur, hypoglycémie profonde,

nicotine, morphine à haute dose, prostaglandines, nombreux médicaments

– Inhibition: • Hypervolémie • Glucocorticoides, antagonistes dopaminergiques, morphine à

faible dose et alcool

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Mutations génétiques

• Mutations dans le gène de l’ADH diabètes insipides centraux

• L’une des mutation les plus étudiées, située dans l’exon 2: apparition d’un codon stop et synthèse d’une protéine tronquée qui ne peut être sécrétée

• Rat Brattleboro

• Souris Knock-In

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Souris mutation ADH

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Bilan de l’eau et des osmolesRôle du Rein

• Réabsorption du filtrat glomérulaire (180L)– Tube proximal– Associé à la réabsorption d’osmoles

• Régulation du bilan– Néphron distal– Dissociation de la réabsorption de l’eau et des

osmoles– Cible de l’ADH– Nombreux acteurs:

• Coopération de plusieurs structures tubulaires • Intervention de différentes molécules

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Les aquaporines

• Aquaporines: – molécules de 30 kD en moyenne, – 6 domaines transmembranaires – sous forme de tétramère dans la membrane

plasmique

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Localisation rénale

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Réabsorption du filtrat glomérulaire

• Réabsorption des osmoles:– Système de transport +/- dépendant du sodium

• Réabsorption de l’eau: Rôle de l’AQP1– Localisation:

• membranes apicales et basolatérales des cellules tubulaires proximales, de l’anse descendante de Henle, de cellules endothéliales,

• cellules épithéliales choroïdes, oculaires ou biliaires • Erythrocytes: antigène Colton

– souris invalidées AQP1-/-: • défaut majeur de réabsorption proximale d’eau• Apparition hypertonicité lors d’une restriction hydrique.

– patients Colton -/- :• pas de désordres du bilan hydrique.

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Régulation du bilan de l’eauDissociation de la réabsorption de l’eau et des osmoles

dilution / concentration

• Segment du dilution– Rétention d’osmoles / Elimination d’eau– Phylogénie: Passage de l’eau salée à l’eau douce– Tube contourné distal

• Segment de concentration– Elimination d’osmoles / Rétention d’eau– Phylogénie:

• Alimentation protéique formation d’urée• Passage de la vie aquatique à la vie terrestre

– Collaboration entre plusieurs structures du néphron• Canal collecteur médullaire / Anse de Henle / Vasa

recta

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Segment de dilution

• Réabsorption de NaCl sans réabsorption d’eau

• Segment imperméable à l’eau

• Réabsorption de NaCl– Anse large ascendante de Henle: NKCC2– Tube contourné distal: NCT

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Segment de dilution

Anse de Henlé

Na

K

Tube contourné distal

K

Cl

ClNa

K Na Cl

NCTROMK

ClC5

NKCC

Furosémide Thiazidique

Na

K

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Segment de concentration

• Concentration des osmoles– NaCL:

• Anse de Henle, • Acteurs moléculaires: NKCC, ClC5, ROMK

– Urée: • Canal collecteur et anse de Henle• Acteur moléculaire: UTA et UTB

– Echanges et multiplications par contre-courant

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AQP1

285

285

285

285

285

285

285

285

285

285

285

285

285

285

285

285

285

285

185

185

185

185

185

185

385

385

385

385

385

385

385

385

385

385

385

385

285

285

285

385

385

385

185

185

185

385

385

385

135

135

135

285

285

285

335

335

335

485

485

485

335

335

335

485

485

485

135

135

285

285

485

485

285

285

335

335

485

485

Concentration osmolaires (1): NaCL & création du gradient osmolaire

Anse de Henlé

Na

K

K

Cl

ClNa

K

ROMK

ClC5

NKCC

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Concentration Osmolaires (2): Recyclage de l’urée

Canal collecteur médullaire

Na

K

UTA1

Urée

UTA3-4 Urée

H20

Urée

UTA2

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vasa recta et préservation du gradient

285

350

425

575

725

875

1025

325

475

635

775

925

1075

1200

1200

300

375

450

600

750

1050

1200

Vasa recta descendant

Vasa recta ascendant

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Le gradient corticopapillaireVision d’ensemble

NaK

2Cl

AQP2

Urée

AQP1ADH

NaClUrée

NaCl

NaCl

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Réabsorption d’eau

• Segment du néphron cible de l’ADH– Présence de récepteur à l’ADH– Présence de canaux hydriques

• Gradient chimique– Gradient osmolaire corticopapillaire

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Récepteurs ADH• Deux types de récepteurs V1 & V2• Famille des récepteurs à 7 domaines transmembranaires

• Récepteur V1: – localisé sur les cellules endothéliales et musculaires lisses

vasculaires– Activation de la phospholipase C et augmentation du calcium

intracellulaire vasoconstriction majeure. – utilisation de cet effet vasoconstricteur dans le traitement des

hémoptysies ou des syndromes hépatorénaux.

• Récepteur V2:– situé sur les cellules du canal collecteur et les cellules

endothéliales– couplé à l’adénylate cyclase – activation de la cascade AMP cyclique / protéines kinase A

(PKA). dans les cellules du canal collecteur augmentation de l’expression apicale d’AQP2

– dans les cellules endothéliales libération de facteur von Willebrand

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Action de l’ADH dans la cellule principale

ADH

H2O

H2O

Page 34: Eau totale

Mutations génétiquesDiabète insipide néphrogénique

Récepteur V2 AQP2

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Modèles animaux

• Souris UTA -/-

• Souris AVPR2 -/-

• Souris AQP2 -/-

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Souris UTA-/-

• Délétion de 3 kb (exon 10) du gène UT-A

• Perte de l’expression dans le CCM de UT-A1 et UT-A3

• Absence de transport d’urée sensible à l’ADH

20%

4%

Composition moléculaire de la médullaire

Elimination de l’eau selon le régime protéique

Page 37: Eau totale

Souris AVP R2-/-• Knock-In mutation (Glu242stop) observée chez l’homme• Souris normales à 2–3 jours mais décès rapide par

deshydratation majeure• Femelle hétérozygotes: croissance normale mais phénotype de

diabète insipide néphrogénique • Pas de modifications de l’expression basale de AQP2 mais pas

de réponse à ADH

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Les souris AQP2-/-

• Knock-In mutation AQP2-T126M observée chez l’homme• Souris normales à 2–3 jours mais décès rapide par

deshydratation majeure• AQP2 mutante retenue dans le réticulum endoplasmique

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300600

900

1200

300

60

0

2

4

6

8

10

12

14

16

Bilan des osmoles / bilan de l ’eauConcentration / dilution

Elim

inat

ion

d ’e

au (

L)

Elimination osmolaire (mOsm/j) U

osm

(mO

sm/L

)