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Transports et équilibres microscopiques.
Cas des ions.ATTENTION :
Ce diaporama correspond au cours du Professeur TALBOT qui a été enseigné à la faculté de St Antoine jusqu'en 2004.
Suite à l'harmonisation des programmes avec la faculté Pitié-Salpêtrière, ce cours n'est plus enseigné en P1 à la faculté St Antoine.
Il reste cependant au programme de l'enseignement de P1 à la faculté Louis Pasteur, Ile Maurice.
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Equilibre des ions 2
Cas 1 diffusion Condition d’équilibre : Ci = 0
° ° ° °
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…
…
…
…
…
membrane dialysante
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Equilibre des ions 3
Cas 2 osmose,Condition d’équilibre : eff = 0éventuellement par variation de volume
° ° ° °
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… …
…
…
…
membrane imperméable aux solutés (hémiperméable) mobile
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Equilibre des ions 4
Cas 3 osmose eff = 0 impossible condition d’équilibre :
exercer une surpression
= RT eff
° ° ° °
° °
°
°
°
° °
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O O ^
^
…
O
…
…
O
membrane dialysante
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Equilibre des ions 5
Cas 4, état initial
Eau pure O-
membrane dialysante
O-
O-
O-
O-
O-
Eau pure
O-
U
O-
O-
O-
O-
O-
Equilibre
O+ O+
O+
O+
O+
O+
O+
O+
O+
O+
O+
O+
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Equilibre des ions 6
Cas 5, Equilibre de Donnan
O-
O+
membrane dialysante
O-
O-
O-
O-
O-
O+
O+
O+
O-
O-
O-
O-
O- O-
Etat final
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
U
Etat initial
O+
O+
O+
O+
O+
O+
O+
O+
O+
O+ O+
O+
O+
O+
O+
O+
O+
O+
O+
O+
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Equilibre des ions 7
Electroneutralité de chaque solution
Non égalité des concentrations de chaque ion diffusible de part et d’autre de la membrane
Pression osmotique augmentée par rapport à RT de la macromolécule neutre
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Equilibre des ions 8
Différence de potentiel de part et d’autre de la membrane :
Plus il est différent de 1, plus l’effet Donnan est marqué.
V2 – V1 = - RT ln [ ]i2
ziF [ ]i1
où zi et [ ] i : charge en e et activité de chaque ion diffusible Exemple : Si Na+ Cl- et Naz R
- NazR zNa+ + RZ-
On a : V2 – V1 = - RT ln [Na+]2 = RT ln [Cl-]2
F [Na+]1 F [Cl-]1
d’où [Na]1 = [Cl]2 1 rapport de Donnan.
[Na]2 [Cl]1
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Equilibre des ions 9
Le macro ion « repousse » les ions de son signe de l’autre côté de la membrane
Le potentiel de Donnan V2 – V1 est tel que le côté de la
membrane où est présent le macroion non diffusible se charge de son signe
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Equilibre des ions 10
Concentration des ions dans le secteur extracellulaire
Valeurs moyennes chez l’homme pour un rapport de Donnan = 0,95
Plasma Liquide interstitiel
Molarité (mmol/L)
Molalité (mmol/kg) (mmol/L ou mmol/kg)
Na+ 142 153 145 K+ 4 4,3 4
Ca++ 2,5 2,7 1,3
dont environ la moitié liée aux protéines :
non dialysable
Cl- 103 110 116 HCO-
3 24 26 27
Prot- 1 1 0
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Equilibre des ions 11
Eau de l’organisme en 3 secteurs Extérieur
Intérieur
Extracellulaire
Intracellulaire
30 L
K+
Protéines
Protéines
Pression
Rein
Membrane cellulaire
10 L
Tubedigestif
Petits ions négatifs Peau(poumon)
Na+
Cl-
Petits ions négatifs
Membrane capillaire(dialysante)
3 L
Plasmatique Interstitiel
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Equilibre des ions 12
Flux d’eau entre secteur plasmatique et secteur interstitiel, au niveau de la
membrane des capillaires
Des pressions s’opposent :
– Pression hydrostatique• Le cœur exerce pour le sang le rôle d’une (double)
pompe : la circulation sanguine se fait le long d’un gradient de pression depuis la sortie d’un ventricule jusqu’au retour dans l’oreillette du côté opposé (VG OD = grande circulation, VD OG : petite circulation) (Harvey 17ème siècle)
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Equilibre des ions 13Grande circulation
OD
0,4
10
13
17
VG
Pression (kPa)
0,1
OGVD
1,5
Petite circulation
Pression (kPa)
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Equilibre des ions 14
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Equilibre des ions 15
Mesure clinique de la pression artérielle (« TA »)
Sujet allongé au repos
PSPD
Bruit
Méthode du brassard
Pression exercée par le brassard
Artère ouverte Artère collabée
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Equilibre des ions 16
Rappels d’hydrodynamique (cf cours de physique)
– Régime d’écoulement : R = V r viscosité en Pa. s (= 10-3 eau) 4.10-3 sang
Si R 1 200 régime laminaire Si R 5 000 turbulent « bruits »
– En régime laminaire, la pression chute en fonction du débit Q selon la loi de Poiseuille :
Q = r4 E perte de charge (=P si conduit horizontal) 8 l
Au repos, même dans l’aorte, le régime d’écoulement est laminaire : V = 0,25 à 0,3 m/s,V limite pour régime laminaire 0,5 m/s bruits auscultatoires si effort, sténose, anémie …
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Equilibre des ions 17
– Osmose + Donnan : pression oncotique• Il existe des ions non diffusibles (protéinates) dans
le secteur vasculaire tout se passe comme si une quantité de petits ions était elle aussi devenue non diffusible pression oncotique () du plasma qui est supérieure à la pression osmotique des protéines
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Equilibre des ions 18
Phénomène de Starling :
Intracellulaire
interstitiel
plasma
artériole veinule
Différence de pression hydrostatique :P = P sang - P interstitiel
: pression oncotique des protéines.Ordre de grandeur (circulation systémique) :Artériole P 5 k Pa.Veinule P 2 k Pa.Pression oncotique 3,5 k Pa.
P P
La pression du sang diminue du fait de la résistance à l’écoulement, du capillaire artériel vers le capillaire veineux.
capillaire
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Equilibre des ions 19
Pathologie : oedèmes
Avec hypervolémie (hyper hydratation extracellulaire globale)
– Excès d’apport hydrosodé
– Insuffisance d’élimination : IR oligoanurique
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Equilibre des ions 20
Avec hypovolémie (diminution du volume plasmatique)
– Augmentation de la pression veineuse (obstacle, compression, thrombose de la veine cave).
– Insuffisance cardiaque
• D = oedèmes des membres …
• G = OAP
– Diminution de la pression oncotique :
• Hypoprotidémie (carence d’apport, insuffisance hépatique, protéinurie)
• Paroi capillaire anormalement perméable aux protéines : maladies inflammatoires, toxiques
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Equilibre des ions 21
L’augmentation de volume du secteur interstitiel va entraîner une augmentation de la pression hydrostatique dans ce secteur, d’où une diminution de la différence de pression hydrostatique entre sang et liquide interstitiel et un ralentissement de l’expansion du liquide interstitiel. La prise de poids peut cependant être supérieure à 10 kg chez l’adulte.
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Equilibre des ions 22
Régulation : échanges hydrosodés au niveau du rein
L’unité fonctionnelle du rein est le néphron La filtration glomérulaire
– Glomérule = membrane dialysante.– L’ultrafiltration du plasma (c’est-à-dire transport
microscopique avec P plus sélectivité de la membrane) donne naissance à l’urine primitive qui ne contient pas de protéines. Les ions y seraient presque à même osmolalité que dans l’eau du plasma mais l’effet Donnan joue : Na = 153 mmol/L ou kg d’eau contre natrémie : 142 mmol/L de plasma.
– Le volume d’urine primitive est très important : 170 L/j.
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Equilibre des ions 23
Remaniement au niveau des tubules par réabsorption d’eau, excrétion ou réabsorption de solutés– Celui qui joue un rôle majeur pour les volumes des
compartiments liquidiens et le mouvement d’eau est Na+.
– Il y a régulation par le rein du capital hydrosodé extracellulaire (donc de l’organisme).
Cette régulation fait intervenir deux hormones :– L’aldostérone, hormone stéroïde produite par la
corticosurrénale qui favorise la réabsorption du sodium et donc le maintien de la volémie
– L’hormone antidiurétique ou ADH, hormone peptidique produite par la posthypophyse qui réduit le volume des urines en rendant le tube collecteur perméable à l’eau.
300 300 100
250
600 600 400
650
900 700
950
1200
1200
Glomérule
TCP TCD
Anse de Henlé
Tube collecteur
Flux d’eau
Diffusion passive de Na
Transport actif de Na
Flux d’eau facilité par ADH
200
300
Aldostérone
ADH
ADH
Régulation par une hormone
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