COMPARTIMENTS LIQUIDIENS ET ECHANGES DU MILIEU INTERIEUR

COMPARTIMENTS LIQUIDIENS

L’eau diffuse librement à travers toutes les membranes de l’organisme.

Après ingestion ou injection d’eau, l’eau est contenue dans le plasma à l’intérieur des vaisseaux sanguins. Les échanges se font au niveau des capillaires, dont les membranes très fines (une seule couche de cellule) laissent passer l’eau et les substances dissoutes. L’eau passe alors dans les interstices entre les cellules = l’interstitum ou le secteur intertitiel.

Du secteur intertitiel, l’eau diffuse dans les cellules à travers la membrane cellulaire.

en bleuté : eau intra cellulaire, en rosé, eau plasmatique, en jaune, eau interstitielle

En rouge, la membrane capillaire, en bleu la membrane cellulaire Capture d’écran 2017-02-15 à 11.50.27

Les flèches figurent les mouvements d’eau : attention, pas de passage direct du plasma vers les cellules

Donc, l’eau totale est contenue dans deux grands compartiments liquidiens séparés par la membrane cellulaire (figure) :

-       le milieu intra cellulaire, à l’intérieur  des cellules

-       le milieu extra cellulaire, à l’extérieur des cellules.

Leur composition est très différente, du fait des propriétés de la membrane cellulaire, qui, à l’aide de pompes gardent préférentiellement certains ions à l’extérieur (le sodium par exemple) et d’autres à l’intérieur (le potassium, les phosphates…..).

Le compartiment extra cellulaire est divisé en deux compartiments : le plasma et l’eau interstitielle séparés par la membrane capillaire.

On peut schématiser l’eau de l’organisme par trois grands compartiments séparés par deux membranes :

Capture d’écran 2017-02-15 à 11.51.43

Membrane Capillaire                 Membrane Cellulaire

LE COMPARTIMENT EXTRA CELLULAIRE

a)    généralités

Il s’agit du milieu intérieur de l’organisme, dans lequel baignent les cellules.

  • Il contient surtout de l’eau et du sodium.

Le milieu extra cellulaire est lui même séparé en deux compartiments par la membrane capillaire :

  • le secteur vasculaire, dans les vaisseaux, qui inclut les hématies et le plasma. Il représente 4% du poids corporel environ. le plasma contient de grosses molécules, les protéines, qui ne traversent pas la membrane capillaire. Ces grosses molécules exercent une force d’attraction sur les molécules d’eau (elles se comportent comme des éponges) = la pression oncotique.
  • le secteur interstitiel à l’extérieur des vaisseaux, dans lequel baignent les cellules et qui représente environ 16% du poids corporel.

Entre ces deux secteurs, la membrane capillaire est perméable à l’eau et aux substances dissoutes et imperméable aux grosses molécules (protéines).  La membrane capillaire est perméable aux petites molécules, les compositions respectives de ces deux secteurs en petites molécules est quasi identique avec une prédominance de sodium, de chlore et de bicarbonate.

La perméabilité de la membrane capillaire explique que toute modification d’un des compartiments du secteur extra cellulaire soit  répercutée sur l’autre :

(par exemple une perte de sang du secteur vasculaire (hémorragie) va être compensé très rapidement par un passage d’eau du secteur interstitiel vers le plasma : Au total, la perte liquidienne va être répartie sur les deux secteurs : le secteur plasmatique va être abaissé (= hypovolémie et baisse de la TA) et le secteur interstitiel va être abaissé).

LE COMPARTIMENT INTRA CELLULAIRE

L’eau intra cellulaire représente 40% du poids total du corps.

D’une façon générale, les cellules sont riches en potassium, en phosphates, en magnésium et en protéines. La composition du milieu intra cellulaire est très différente du milieu extra cellulaire. Cette composition très différente est rendue possible par :

  • La membrane cellulaire perméable à l’eau et aux substances dissoutes, mais pas aux protéines qui ne peuvent pas quitter la cellule
  • Des systèmes actifs de pompes inclus dans la membrane qui s’opposent aux effets de la diffusion de l’eau et des substances dissoutes. La plus importante étant la pompe Na/K qui expulse le sodium à l’extérieur de la cellule et fait entrer du potassium.

LES ECHANGES

Toutes les membranes de l’organisme sont perméables à l’eau, aux petites molécules et aux substances dissoutes.

ECHANGES DE MOLECULES

Les petites molécules (ions, glucose, …..) et les substances dissoutes circulent librement entre les différents compartiments, de façon passive, selon le gradient de concentration jusqu’à ce qu’il y ait une concentration équivalente de part et d’autre de la membrane :

ECHANGES D’EAU

Généralités

Les échanges d’eau entre les compartiments hydriques sont régis par des différences de pression.

1)   Les différences de pression hydrostatiques (filtration) :

La pression hydrostatique est la pression exercée par une colonne d’eau sur une surface donnée.

Elle dépend donc du poids de l’eau, donc de la gravité, et de la surface sur laquelle s’exerce cette force, donc du volume du contenant (la pression hydrostatique exercée par l’eau intra cellulaire ou par l’eau interstitielle est quasi nulle car cette pression s’exerce sur une surface infinie).

L’eau se déplace des zones de hautes pressions vers les zones de pressions plus basses

  • Par exemple : le sang dans les veines et les capillaires a une pression hydrostatique supérieure à la pression ambiante : quand on ouvre une veine le sang coule du vaisseau (pression la plus élevée) vers l’extérieur

            2 ) Les différences de pression osmotique (diffusion)

La pression osmotique est une pression d’attraction, exercée sur les molécules d’eau par des particules en solution. Autrement dit, à travers une membrane, l’eau est attirée vers le secteur ou la concentration en molécules est la plus grande et tend à diluer cet excès de concentration jusqu’à ce que les concentrations de part et d’autre de la membrane (= les pressions osmotiques) s’équilibrent, c’est-à-dire que l’eau va du milieu le moins concentré vers le milieu le plus concentré en particules.

La pression osmotique générée par un soluté est proportionnelle au nombre de particule de soluté et non pas à la taille ou au poids du soluté. L’unité de mesure de la pression osmotique est l’osmole. Une osmole est définie comme une mole (molécule gramme) de toute substance indissociable

Exemple :

1 mmol de glucose = 1 mosmole

1 mmol de NaCl = 2 mosmoles (molécule dissociée en Na+ et Cl-)

La pression oncotique est le nom donné à la pression osmotique exercée par les grosses molécules. Les grosses molécules (les protéines) se comportent comme des éponges qui attirent l’eau et la retiennent. Dans le plasma, les protéines ne peuvent traverser la membrane capillaire et attirent l’eau du secteur interstitiel.

Capture d’écran 2017-02-15 à 11.56.10

Dans la pratique, la pression oncotique exercée par les protéines du plasma est contre balancée par la pression hydrostatique exercée du plasma vers l’interstitium

Capture d’écran 2017-02-15 à 11.57.28

 

La pression oncotique exercée par les protéines cellulaires est contre balancée par la différence de pression osmotique maintenue par les pompe membranaires

 Capture d’écran 2017-02-15 à 11.58.39 

Répartition de l’eau dans l’organisme :

En situation physiologique, la répartition de l’eau entre les différents secteurs vasculaire, interstitiel et intra cellulaire est principalement régie par les différences de pressions osmotiques générées, au dela des équilibres précédemment décrits.

Puisque toutes les membranes sont perméables à l’eau, la distribution de l’eau entre les différents secteurs à l’état d’équilibre (c’est-à-dire après les mouvements transitoires liés à une perturbation d’un des secteurs), et donc leurs volumes, est déterminée par la pression osmotique que chacun des secteurs exerce sur les membranes qui le délimitent.

Chaque compartiment contient une molécule dont la concentration est le déterminant principal de la pression osmotique efficace du secteur, c’est-à-dire générant une différence de pression osmotique de part et d’autre de la membrane capable de générer des mouvements d’eau (les autres osmoles du secteur soit ne jouent aucun rôle car leur concentration est la même de part et d’autre de la membrane, soit jouent un rôle très minime car leur concentration est très faible) : Il s’agit des protéines dans le plasma, du sodium dans l’interstitium et du potassium dans les cellules  (figure).

Par exemple : le sodium est présent en quantité identique dans les secteurs vasculaires et interstitiel. Il contribue donc à l’osmolarité de chacun de ces secteurs mais ne génère pas de pression osmotique efficace (qui serait liée à une différence d’osmolarité entre ces deux secteurs). La pression osmotique du plasma est liée aux protéines, qui ne traversent pas la membrane.  Par contre, le sodium est maintenu dans le secteur interstitiel par les pompes des membranes cellulaires, générant donc une différence de pression osmotique entre l’interstitium et la cellule : le sodium exerce une pression osmotique sur la cellule à travers la membrane cellulaire.  Il contribue à la pression osmotique exercée sur la membrane cellulaire

Echanges  à travers la membrane capillaire, entre le secteur vasculaire et le secteur interstitiel

L’équilibre de part et d’autre de la membrane capillaire est déterminé par:

  • la pression oncotique des protéines du plasma qui retient l’eau dans le plasma
    • La pression hydrostatique qui tend à faire sortir l’eau

Cet équilibre peut être rompu par :

  • Une baisse de la pression oncotique :

par exemple, en cas de dénutrition avec baisse de concentration des protéines plasmatiques qui ne sont plus fabriquées, l’eau sort du plasma pour aller dans le secteur interstitiel : il y a œdèmes

  • Une augmentation de la pression hydrostatique : diffusion d’eau suivant la concentration en sodium

en cas de garrot, le sang ne s’écoule vers l’aval alors qu’il continue d’arriver par l’amont : le volume de sang augmente dans le capillaire qui ne peut pas se dilater. La pression hydrostatique augmente et le plasma est filtré vers le secteur interstitiel où la pression hydrostatique est quasi nulle car le secteur n’est pas clos : il y a formation d’œdèmes

en cas de saignement, la pression hydrostatique baisse dans le secteur vasculaire et le liquide interstitiel afflue

  • Une augmentation de l’osmolarité plasmatique

En cas de prise de sel (NaCl): la concentration en sodium dans le plasma augmente (hypernatrémie) et  augmente la pression osmotique du plasma, ce qui provoque une arrivée d’eau du secteur interstitiel et un équilibre entre les osmolarité plasmatique et interstitielle.  L’augmentation du volume plasmatique provoque une réaction rénale et une augmentation de la diurèse. L’augmentation de l’osmolarité (liée à l’augmentation de la quantité de sodium) dans le secteur extra cellulaire entraine également une sortie d’eau des cellules vers l’interstitium et une deshydratation intra cellulaire, donc la soif (voir plus bas).

En cas d’hyperglycémie importante, l’hyperosmolarité plasmatique qui en découle provoque une entrée d’eau de l’intertitium vers le plasma, une hypervolémie et une polyurie. L’augmentation de l’osmolarité dans le secteur extra cellulaire par perte d’eau  et par augmentation de la quantité de glucose) dans le secteur extra cellulaire entraine également une sortie d’eau des cellules vers l’interstitium et une deshydratation intra cellulaire, donc la soif (polydipsie).

Osmolarité plasmatique normale = 2 natrémie + urée + glycémie

Normale entre 280 et 290 mmosm/l

Habituellement, le glucose (environ 6 mmol/l et l’urée autour de 3 à 5 mmol/l ne comptent pas par rapport aux 135 mmol/l de la natrémie, mais peuvent devenir significatifs en cas d’hyperglycémie majeure (acido cétose diabétique) ou d’insuffisance rénale

Echanges entre le secteur interstitiel et le secteur intra cellulaire

En temps normal, il existe une différence de composition entre l’intérieur de la cellule et l’extérieur qui est entretenue par l’action de pompes actives.  Ces pompes s’opposent à l’entrée du sodium dans les cellules (le sodium entre puis est expulsé activement) : on peut considérer la membrane cellulaire comme imperméable au sodium du secteur extra cellulaire.

Le contenu important des cellules en protéines exerce une pression oncotique, mais parallèlement, la pompe à sodium expulse du sodium et crée une pression osmotique qui attire l’eau hors de la cellule. Ce mécanisme est associé à une entrée de potassium, ce qui explique qu’il y ait plus de potassium dans la cellule que dans le milieu extra cellulaire.

Par contre, la membrane cellulaire étant considérée comme imperméable au sodium et perméable à l’eau, toute modification de la concentration en sodium dans le secteur interstitiel entraine une modification de l’osmolarité de ce secteur et les mouvements d’eau qui vont avec : autrement dit, les mouvements d’eau à travers la membrane cellulaire dépendent de la concentration en sodium du secteur extra cellulaire donc de la natrémie.

  • L’hypernatrémie provoque une sortie d’eau des cellules (car la pression osmotique interstitielle augmente), une deshydratation intra cellulaire (et la sensation de soif).
  • L’hyponatrémie provoque une entrée d’eau dans les cellules (car la pression osmotique interstitielle diminue), une hyperhydratation intra cellulaire (et un œdème cérébral avec un coma).

Le rôle du rein dans la régulation des volumes corporels

En situation d’augmentation du volume plasmatique (hypervolémie), le débit sanguin rénal augmente et la diurèse comme la natriurèse augmentent pour éliminer la volémie en excès (pertes d’eau et de sel).

En cas d’ingestion d’un plat très salé : le sel absorbé par le tube digestif passe dans le sang : la natrémie augmente transitoirement et provoque un passage d’eau vers le plasma  et une hypervolémie qui induit une augmentation de la diurèse et de la natriurèse  et l’élimination d’eau et de sel.

Le sodium diffuse de part et d’autre de la membrane capillaire et se « distribue » dans tout le secteur extra cellulaire. L’augmentation du sodium extra cellulaire (reflété par l’augmentation de la natrémie) provoque une sortie d’eau des cellules vers l’interstitium : On a alors une deshydratation intra cellulaire, qui provoque la soif et donc l’ingestion d’eau. Cette arrivée d’eau dans le sang, diminue la natrémie et favorise le retour de l’eau dans les cellules et le retour à la normale (la soif persiste tant que le volume intra cellulaire n’est pas redevenu normal).———————————————-L’eau ingérée entretient l’augmentation du volume plasmatique, l’ hyperdiurèse / hypernatriurèse et l’élimination de l’eau (que l’on vient de boire) et du sel (que l’on a ingéré initialemen

Les variations des volumes extra cellulaires en situations normales et pathologiques

1)   Situations physiologiques :

  1. En cas de variations des apports en sel et en eau, les volumes varient peu grâce à l’ajustement rénal.

Les apports en eau sans sodium provoquent une baisse de la pression oncotique et une augmentation de la pression hydrostatique, donc un passage d’eau du plasma vers l’interstitium qui sert alors de réservoir. Cela s’accompagne également d’une baisse de l’osmolarité extra cellulaire et d’une entrée d’eau dans les cellules jusqu’à équilibration des pressions osmotiques : Il y a hyponatrémie, hyperhydratation extra cellulaire et hyper hydratation  intra cellulaire : la charge en eau s’est répartie entre les différents secteurs au prorata des volumes respectifs. L’augmentation de la volémie et la baisse de l’osmolarité plasmatique  (minimes et transitoires) activent la régulation rénale et l’élimination de l’excès d’eau.

L’ingestion de sodium sans eau provoque une augmentation de la natrémie et de l’osmolarité extra cellulaire avec un mouvement d’eau de la cellule vers le secteur extra cellulaire : Il y a hypernatrémie, augmentation du volume extra cellulaire et diminution équivalente du volume intra cellulaire. L’adaptation rénale est provoquée par l’hypernatrémie qui provoque une élimination d’eau et de sel. La deshydratation intra cellulaire provoque la soif et l’ingestion d’eau (sans sel).

La diminution des apports en eau et/ou en sel provoquent des mouvements liquidiens inverses.

En cas d’apports iso osmolaire en eau et en sel, il ne se produit aucun mouvement entre les cellules et le secteur extra cellulaire car les osmolarités ne varient pas. Seul le secteur extra cellulaire voir son volume augmenté, de façon transitoire jusqu’à élimination de l’excès d’eau et de sel par les reins.

2)   Situation pathologiques :

Les oedèmes sont une manifestions cliniques évidente d’une augmentation du secteur interstitiel. Cela se produit quand :

-       les reins dysfonctionnent et sont incapables d’éliminer une charge en eau et/ou en sel : Dans cette situation, les apports d’eau et de sel diluent le plasma et induisent une baisse de la pression oncotique et augmentant la pression hydrostatique d’où un passage d’eau vers le secteur interstitiel.

-       la pression oncotique est très basse (dénutrition cirrhose…) provoquant une fuite d’eau plasmatique vers le secteur interstitiel. De plus, la baisse de la pression hydrostatique entraine une réponse du rein qui retient l’eau et le sel et aggrave la baisse de la pression oncotique et diluant le plasma

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8 Réponses à “COMPARTIMENTS LIQUIDIENS ET ECHANGES DU MILIEU INTERIEUR”

  1. Lucie
    27 mars 2020 à 9 h 47 min #

    Merci! Très clair et très bien expliqué !

    • infirmierderea
      11 avril 2020 à 22 h 14 min #

      merci lucie, l’objectif initial est donc atteint
      et rien ne pouvait me faire plus plaisir ;)

  2. Quentin.c
    15 février 2020 à 11 h 35 min #

    Dans quel compartiments liquidiens de l’organisme va successivement diffuser le glucose? s’il vous plaît.

  3. amri
    14 septembre 2019 à 20 h 57 min #

    merci c’est précis, parfaitement expliquée

  4. Rafael Ribeiro
    9 mai 2019 à 17 h 03 min #

    dans quels compartiments liquidiens de l’organisme va le glucose ingéré stp

    • infirmierderea
      12 mai 2019 à 22 h 33 min #

      dans tout les compartiments….en commencant par le milieu extra cellulaire.

  5. Olivia C.
    18 janvier 2019 à 19 h 47 min #

    Merci pour cet exposé très clair.

    • infirmierderea
      12 mai 2019 à 23 h 04 min #

      merci olivia pour avoir pris le tps , de me mettre un petit message d’encouragement
      c’est tjrs appréciable :)

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