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L’HOMÉOSTASIE

Dr J.F. VINCENTIFSI 1ere année08 octobre 2010

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Le milieu intérieur

(1813 - 1878)Claude Bernard

Le milieu intérieur est défini comme l’ensembledes paramètres régulés pour assurer la survie

Chaque paramètre (par exemple, la natrémie, la glycémie etc…) est régulé dans une zone devaleurs idéales, limites inférieure et supérieurede la normale

L’homéostasie vient du concept de milieu intérieur défini par Claude Bernard

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INTRODUCTION

Stabilité du milieu intérieur Stabilité du milieu intérieur ((homéostasiehoméostasie)) est une condition essentielle est une condition essentielle à la vie, grâce à :à la vie, grâce à :

équilibre hydriqueéquilibre hydrique équilibre électrolytiqueéquilibre électrolytique équilibre acido-basiqueéquilibre acido-basique ThermorégulationThermorégulation Équilibre hormonal…Équilibre hormonal…

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1. Contrôle de la glycémie

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Valeurs normales de glycémie

• A jeun: 0.7 à 1.10 g/l

• Post-prandial (2h après le repas): < 1,40 g/l

• 1 g/l = 5,5 mmol/l

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Contrôle de la glycémie

Le glucose : combustible énergétique indispensable au métabolisme cellulaire.

Il entre dans les cellules : soit de manière « libre » : tissus non insulino-

dépendants (cerveau, rein, globules rouges) soit uniquement grâce à l’insuline : tissus insulino-

dépendants (foie, muscles, tissu adipeux)

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La glycémie est stable dans le sang grâce - au glucose apporté par l’alimentation en

phase de digestion- au glucose produit par le foie en phase de

jeûne

Elle est maintenue stable (0.8 à 1.2 g/l) par un système hormonal qui assure une régulation fine

Contrôle de la glycémie

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Le pancréas sécrète deux hormones:

- l’insuline = c’est la seule hormone hypoglycémiante

- le glucagon = c’est une hormone hyperglycémiante

Régulation hormonale de la glycémie

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Cellules sécrétant l’insuline (cellules β pancréatiques)

Cellules sécrétant le glucagon(cellules pancréatiques)

Ilot de langerhans

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INSULINE

L’ Insuline hormone anabolisante (synthèse musculaire) agit en se liant à son récepteur, situé sur les membranes

cellulaires des tissus insulino-dépendants permet l’entrée du glucose dans la cellule.

Seule hormone hypoglycémiante, elle diminue le taux de glucose dans le sang en assurant:

o Son stockage dans le foie et les muscles sous forme de glycogène : glycogénèse

o Son utilisation par la cellule : glycolyse Elle inhibe

o La lipolyse (libération d’acides gras par le tissu adipeux)o La libération de glucose à partir du glycogène du foie et

des muscles (glycogénolyse)

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GLUCAGON

Le glucagon: hormone hyperglycémiante- stimule la glycogénolyse- stimule la néoglucogénèse dans le foie

- augmente la production endogène de glucose- inhibe la glycolyse- Il favorise donc la sortie du glucose dans le flux

sanguin et empêche sa dégradation.

Il existe d’autres hormones hyperglycémiantes: cortisol, catécholamines, hormones thyroïdiennes, hormone de croissance...

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Foie

Organe +++ de contrôle de la glycémie

Réserve de glucose de l’organisme

Libère plus ou moins du glucose selon les besoins

Libère du glucose lors du jeûne(pour éviter l’hypoglycémie)

Stocke du glucose lors des repas

(pour éviter l’hyperglycémie)

L’insuline et le glucagon agissent surtout au niveau du foie

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Insuline basseGlucagon élevé

Glycémie minimale stableCerveau

GRrein

A jeun: il faut éviter l’hypoglycémieLa glycémie se stabilise à 0,8 g/l

Le muscle ne consomme pas de glucose

Glucose libéré

Tissus adipeux

Glycogène

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Acides gras

Insuline élevéeGlucagon diminué

Le foie stocke une grande partie desglucides alimentaires

Le muscle stocke les glucides alimentairesIl oxyde moins de lipides

Le tissu adipeuxrefait ses réserves de lipides

Lors du repasLe corps refait ses réserves de glucides et de lipides

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L’INSULINE

Sécrétion physiologique d’insuline

Au moment des repas, les pics d'insuline provoquent la mise en réserve, dans le foie et les muscles, du sucre apporté par les aliments.Permet également de faire entrer le glucose dans les cellules

En dehors des repas et la nuit, la baisse de l'insuline permet la libération du sucre qui a été mis en réserve dans le foie à la suite des repas.

InsulineInsuline : : seule hormone seule hormone

hypoglycémiantehypoglycémiante

Sécrétion d’insuline en réponse à une augmentation de la concentration sanguine de glucose

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Que se passe-t-il si on ne peut plus sécréter d’insuline ?

C’est la cause du diabète de type 1

insuline = 0

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Hyperglycémie chronique

sécrétion diminuée d’insuline et/ou diminution de son efficacité

DNID ou de type 2:

Insulinorésistance +insulinopénie

DID ou de type 1:

Destruction auto-immune des cellules des îlots de

Langherans

- Carence en insuline majeure

- Début clinique brutal

- Glycémie reste normale tant que les cellules sont capables de faire face aux besoins en insuline

- Début insidieux

DIABÈTES

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2. Hormones thyroïdiennes

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L’énergie et sa régulation

Comment réguler les réserves : régulation des oxydations

L’activité physique participe à la régulation des oxydations

Les hormones thyroïdiennes sont capitales pour réguler les oxydations des glucides et des lipides

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Glande thyroïde= 2 lobes + un isthme

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Un rôle important des hormones thyroïdiennes

Les 2 hormones:

-FT3

-FT4 (majoritaire)

favorisent l’oxydation des réserves du corps.

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Régulation du fonctionnement thyroïdien

Les 2 hormones:

-FT3

-FT4 (majoritaire)

Sont dosées en permanence par le cerveau (hypothalamus) qui détecte les écarts des valeurs normales.

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L’hypothalamus est une zone du cerveau qui dose en permanence leshormones produites par les glandes endocrines. C’est également le centre qui contrôle le poids et la soif.L’hypothalamus est reliée à l’hypophyse.

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Régulation du fonctionnement thyroïdien

Les 2 hormones:

-FT3

-FT4 (majoritaire)

Sont dosées en permanence par le cerveau (hypothalamus) qui détecteles écarts des valeurs normales. L’hypothalamus avertit l’hypophysequi elle-même va agir sur la thyroïde par une hormone hypophysaire: la TSH

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Régulation du fonctionnement thyroïdien

hypothalamus

hypophyse

TSH

thyroïde FT3, FT4

Boucle de régulationendocrinienne

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3. Contrôle de la température ou thermorégulation

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La thermorégulation

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La thermogénèse

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La thermolyse

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La régulation de la température

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Dérèglement de la température

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Dérèglement de la température

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4. Équilibre phospho-calcique

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Rôle du Ca et du Ph

Tissu osseux contient : 99% masse calcique totale 90% du phosphore total

Masse calcique autre que le squelette (1 %) importance physiologique qualitative

Ca = élément essentiel de la physiologie membranaire (canaux Ca) des infrastructures cellulaires et des protéines porteuses l’activité enzymatique la coagulation

Phosphore extra osseux Importance +++ dans les processus

énergétiques : ATP, ADP, AMPc

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Répartition du calcium dans le compartiment extra-cellulaire

Ca plasmatique : 2.25 à 2.62 mmol/ 2 formes

Calcium libre ou ionisé : 55% Calcium lié aux protéines : 45%

Albumine : 30% Globulines : 10%

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Si calcémie PTH Diminution de lacalciurie

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Augmentation De la phosphaturie

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5. Équilibre acido-basique

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Acides et bases

Un acide : Molécule qui donne des ions H+ pH : entre 0 et 7

Une base Molécule qui capte des ions H+ pH entre 7 et 14

Soude caustique

Eau pure

Liquide gastrique

Café noirCafé noir

TomatesTomates

VinVin

Jus de citronJus de citron

sangsangneutreneutre

bbaassee

aacciiddee

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Bases physiologiques

Qu’est-ce que le pH ? Proton H+ : potentiel énergétique Électrode à pH : mesure le potentiel

énergétique = activité de H+ Le pH : log 1/[H+] Exemples

pH=1 [H+] = 1/10 moles/l pH=2 [H+] = 1/10x10 moles/l pH=3 [H+} = 1/103 moles/l

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Physiologie

pH sanguin stable pH= 7.4 log 1/[H+]

[H+]= 10-7.4

40 nmol/l

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pH

pH maintenu à 7.4 En dépit d’une production en grande

quantité d’acides sous 2 formes 1 acide volatil

Acide carbonique (H2CO3) venant du CO2

Des acides non volatils À partir de l’alimentation Des métabolismes

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Systèmes tampons

Définition Un tampon est une substance qui capte les

ions H+ pour limiter les variations de pH

Exemple H+ + HCO3- H2CO3Le système H2CO3/HCO3- est un système

tampon

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Systèmes tampons

Tampons extracellulaires HCO3-/H2CO3 = 99% Protéinates, AA soufrés, phosphates

Tampons intracellulaires Protéines

Dans le GR : hémoglobine Os : phosphates Autres cellules : protéinates et phospates

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Rôle du poumon

cellules

CO2 : 13 000 à 20 000 mmol/j

CO2 + H2O H2CO3 HCO3- + H+

Réaction rapide du poumon pour éliminer les acides

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Rôle des reins

Régulation du taux de HCO3- Réabsorption tubulaire Régénération tubulaire Réaction lente

Sang : H+

Urines: NH4+, H2PO4

-

H+

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6. Équilibre hydro-electrolytique

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INTRODUCTION

OsmolesOsmoles :: molécules osmotiquement actives dans une molécules osmotiquement actives dans une solution, càd, qui exercent un pouvoir d’attraction des solution, càd, qui exercent un pouvoir d’attraction des molécules d’eaumolécules d’eau (pression osmotique)(pression osmotique) 5 mmol de glucose dans 1 l d’eau = 5 mosm/L5 mmol de glucose dans 1 l d’eau = 5 mosm/L 5 mmol de NaCl dans 1 l d’eau = 5 mmol de NaCl dans 1 l d’eau =

5 mosm de Na5 mosm de Na++ + 5 mosm de Cl + 5 mosm de Cl-- = 10 mosm/L = 10 mosm/L

Osmolarité plasmatiqueOsmolarité plasmatique :: quantité d’osmoles par litre quantité d’osmoles par litre de plasma (eau plasmatique + protides + lipides)de plasma (eau plasmatique + protides + lipides) (mOsm/L)(mOsm/L)

Osmolalité plasmatique :Osmolalité plasmatique : quantité d’osmoles par litre quantité d’osmoles par litre d’eau plasmatiqued’eau plasmatique (mOsm/kg)(mOsm/kg) = 290 mOsm/kg= 290 mOsm/kg

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L’EAU : Répartition

Eau totale Eau totale 60% du poids corporel , 60% du poids corporel , répartie dansrépartie dans Compartiment intra-cellulaireCompartiment intra-cellulaire

40%40% du poids du corps du poids du corps Compartiment extra-cellulaireCompartiment extra-cellulaire

20%20% du poids du corps du poids du corps eau plasmatiqueeau plasmatique 5%5%

(eau contenue à l’intérieur des vaisseaux)(eau contenue à l’intérieur des vaisseaux) eau interstitielleeau interstitielle 15% 15%

(au contact des membranes cellulaires, (au contact des membranes cellulaires,

séparée de l’eau plasmatique séparée de l’eau plasmatique

par un endothélium)par un endothélium)

Eau

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L’EAU : Répartition

Eau totale Eau totale 60% du poids corporel , répartie 60% du poids corporel , répartie dansdans Compartiment intra-cellulaire Compartiment intra-cellulaire Compartiment extra-cellulaire Compartiment extra-cellulaire Compartiment trans-cellulaireCompartiment trans-cellulaire 1,5% (transport 1,5% (transport

actif de liquide extra-cellulaire séparée de l’eau actif de liquide extra-cellulaire séparée de l’eau plasmatique par un épithélium : sécrétions du tube plasmatique par un épithélium : sécrétions du tube digestif et de ses annexes, lymphe, LCR). digestif et de ses annexes, lymphe, LCR).

Peut constituer un Peut constituer un "troisième secteur""troisième secteur" : ascite  : ascite (insuffisance hépatique, occlusion intestinale, (insuffisance hépatique, occlusion intestinale, péritonite, pancréatite), pleurésie...péritonite, pancréatite), pleurésie...

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L’EAU : MouvementL’EAU : Mouvement

L’eau diffuse librement entre les compartiments extra- et L’eau diffuse librement entre les compartiments extra- et intra-cellulaires selon la loi de l’osmose = transfert passif du intra-cellulaires selon la loi de l’osmose = transfert passif du compartiment à faible concentration d’osmoles vers celui à compartiment à faible concentration d’osmoles vers celui à forte concentration d’osmolesforte concentration d’osmoles

La pression osmotique est principalement assuréeLa pression osmotique est principalement assurée par le potassium (Kpar le potassium (K++) en intra-cellulaire) en intra-cellulaire par le sodium (Napar le sodium (Na++) en extra-cellulaire) en extra-cellulaire

K+

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L’EAU : MouvementL’EAU : Mouvement

Dans des conditions physiologiques, l’osmolalité des Dans des conditions physiologiques, l’osmolalité des liquides extra-cellulaires est égale à l’osmolalité des liquides extra-cellulaires est égale à l’osmolalité des liquides intra-cellulairesliquides intra-cellulaires

Toute modification de l’osmolalité extra-cellulaire va Toute modification de l’osmolalité extra-cellulaire va entraîner des mouvements d’eau pour rétablir l’équilibre entraîner des mouvements d’eau pour rétablir l’équilibre hors des cellules quand l’Osm plasm augmentehors des cellules quand l’Osm plasm augmente = =

déshydratation intra-cellulairedéshydratation intra-cellulaire vers les cellules quand l’Osm plasm diminuevers les cellules quand l’Osm plasm diminue= =

hyperhydratation intra-cellulairehyperhydratation intra-cellulaire

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L’EAUL’EAU : : bilan Entrée/Sortie bilan Entrée/Sortie

Entrées :Entrées : boissons et alimentation = 2000 ml / 24hboissons et alimentation = 2000 ml / 24h eau endogène issue de l’oxydation des eau endogène issue de l’oxydation des

glucides/lipides/protides = 300 ml / 24hglucides/lipides/protides = 300 ml / 24h Sorties :Sorties :

digestive (fécès), pulmonaire (vapeur d’eau digestive (fécès), pulmonaire (vapeur d’eau expirée), cutanée (perspiration, sudation)expirée), cutanée (perspiration, sudation)

rénale (diurèse) : ajustable (phénomène de rénale (diurèse) : ajustable (phénomène de concentration ou dilution des urines), de concentration ou dilution des urines), de façon à obtenir un bilan hydrique nul, façon à obtenir un bilan hydrique nul, assurant une osmolalité plasmatique assurant une osmolalité plasmatique constanteconstante

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L’EAU : régulation Entrée/SortieL’EAU : régulation Entrée/Sortie

Entrées : la soifEntrées : la soif Récepteurs sensibles à une augmentation de Récepteurs sensibles à une augmentation de

l’osmolalité plasmatique au niveau de l’hypothalamusl’osmolalité plasmatique au niveau de l’hypothalamus Sorties : l’hormone anti-diurétique Sorties : l’hormone anti-diurétique (ou(ou

vasopressine)vasopressine) Produite par l’hypothalamus et sécrétée par la Produite par l’hypothalamus et sécrétée par la

post-hypophyse, en réponsepost-hypophyse, en réponse À une augmentation de l’osmolalité plasmatique À une augmentation de l’osmolalité plasmatique

(mise en jeu d’osmorécepteurs hypothalamiques)(mise en jeu d’osmorécepteurs hypothalamiques) À une diminution du volume plasmatique (mise en À une diminution du volume plasmatique (mise en

jeu de volorécepteurs de l’oreillette gauche)jeu de volorécepteurs de l’oreillette gauche) En présence d’ADHEn présence d’ADH réabsorption de l’eau et réabsorption de l’eau et

concentration des urinesconcentration des urines En absence d’ADHEn absence d’ADH excrétion d’eau et dilution des excrétion d’eau et dilution des

urinesurines

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LE SODIUM (NaLE SODIUM (Na++))

Principal cation du compartiment extra-cellulaire. Principal cation du compartiment extra-cellulaire. Concentration plasmatique (natrémie) = Concentration plasmatique (natrémie) = 140 140 ±± 5 5 mmol/Lmmol/L

Importance +++ du NaImportance +++ du Na++ dans le maintien de dans le maintien de l’osmolalité plasmatique l’osmolalité plasmatique influe sur les phénomènes influe sur les phénomènes de contraction-inflation du volume cellulairede contraction-inflation du volume cellulaire

Si hyponatrémie Si hyponatrémie hypo-osmolalité plasmatique hypo-osmolalité plasmatique diffusion de l’eau vers diffusion de l’eau vers le secteur interstitiel le secteur interstitiel

œdème des tissusœdème des tissus le secteur intra-cellulaire le secteur intra-cellulaire œdème cérébral = danger de mort !œdème cérébral = danger de mort !

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OEDEME CEREBRALScanner

normal œdème cérébral

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Bilan Entrée/Sortie du sodiumBilan Entrée/Sortie du sodium

Entrées :Entrées : boissons et alimentation : variable boissons et alimentation : variable

selon les habitudes alimentairesselon les habitudes alimentaires Sorties :Sorties :

digestive (fécès), cutanée (sudation)digestive (fécès), cutanée (sudation) rénale (natriurèse) : rénale (natriurèse) : adaptable via adaptable via

l’excrétion de Nal’excrétion de Na++ dans les urines de façon dans les urines de façon à obtenir un bilan sodé nul, assurant une à obtenir un bilan sodé nul, assurant une osmolalité plasmatique constanteosmolalité plasmatique constante

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Régulation Entrée/Sortie du Na+Régulation Entrée/Sortie du Na+

Entrées : pas de régulation des entrées chez l’homme

Sorties : 2 facteurs hormonaux règlent la natriurèse En la diminuant (qd hyponatrémie): l’aldostérone

Hormone minéralocorticoïde sécrétée par la corticosurrénale Agit au niveau du rein en favorisant la réabsorption du Na+

vers le plasma (couplée à une sécrétion de K+ dans les urines) En l’augmentant (qd hynernatrémie) : le facteur

natriurétique auriculaire (FNA) Hormone sécrétée par le cerveau et l’oreillette gauche Inhibe la sécrétion d’aldostérone et augmente le débit de

filtration glomérulaire (et donc de la perte en Na+)

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Le POTASSIUM (KLe POTASSIUM (K++))

Cation intracellulaireCation intracellulaire majoritaire majoritaire  déterminant du déterminant du pouvoir osmotique intra-cellulaire et donc du volume pouvoir osmotique intra-cellulaire et donc du volume intra-cellulaire.intra-cellulaire.

Répartition :Répartition : - 98 % intracellulaire 98 % intracellulaire KalicytieKalicytie = 100 – 150 = 100 – 150

mmol/l (muscle +++, foie, hématies) mmol/l (muscle +++, foie, hématies) - 2% extra-cellulaire : liquides interstitiels et 2% extra-cellulaire : liquides interstitiels et

plasma plasma KaliémieKaliémie = 3,5 – 5 mmol/l= 3,5 – 5 mmol/l- ! Prélèvement sanguin : pas de stase veineuse ! Prélèvement sanguin : pas de stase veineuse

importante avec garrot, pas d’agitation brutale importante avec garrot, pas d’agitation brutale des tubes, sinon fausse hyperkaliémiedes tubes, sinon fausse hyperkaliémie

Dyskaliémie importante = Urgence vitale +++Dyskaliémie importante = Urgence vitale +++