Sommaire abrégé

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Atlas de poche de physiologie

1" édition française 1985V tirage 19863e tirage 19874° tirage 19885e tirage 1989(f tirage 19902e édition française 19922' tirage 19983° tirage 19994e tirage 20003e édition française 20012e tirage 2002

Médecine-SciencesFlammarion

4, rue Casimir-Delavigne, 75006 Pans

Dans la même collection

Atlas de poche de génétique, par E. PassargeAtlas de poche d'histologie, parW KuhnelAtlas de poche d'embryologie, par A DrewsAtlas de poche de biochimie, par J Koolman et K H. Rdhm . > , (Atlas de poche de physiopathologie, par S Silbernagi et F. LangAtlas de poche de pharmacologie, par H Lullmann, K. Mohr et A. Ziegler ,Atlas de poche de mit robiologie, par T Hart et P ShearsAtlas de poche de m\iologie, parG Midgley,Y Clayton et R.J. HayAtlas de poche d'hématologie, par H ThemiAtlas en couleurs de pathologie infectieuse, par N.J Beeching et RJ. NyeAtlas de poche d'anatomie

- tome 1 Appareil locomoteur, par W Platzer- tome 2 Viscères, par H Fritsch, W Kuhnel et H. Leonhardt- tome t Système nerveux et organes des sens, par M Frotscher et W. Kanle

Atlas de poche d'anatomie en coupes sériées TDM-IRM, par T.B. Moller et E. ReifAtlas de poche de cardiologie, par A Tnnmis et S BreckerAtlas de poche des méthodes d'analyse, par G SchwedtAtlas de poche des maladies sexuellement transmissibles, par A. Wisdom et D.A. Hawkins

Stefan Silbernagi, professeur, directeur de l'Institut de Physiologie de l'Université de Wiirzburg,Allemagne.

Agamemnon Despopoulos, professeur, Institut de Physiologie de l'Université de NewMexico, Albuquerque - USA, conseiller scientifique de la société CIBA-GEIGY, Baie.

Illustrations : Atelier Gay et Rothenburger, Sternenfels, Allemagne.

Cet ouvrage est paru en langue allemande sous te titre -Taschenatlas der Physiologieet en langue anglaise sous le titre :Color Atlas of Physiology81979, 1991,2001 Georg Thieme Verlag, Rudigerstrasse 14, D-70469 Stuttgart, Allemagne.

Pour recevoir le catalogue Flammanon Médecine-Sciences,il suffit d'envoyer vos nom et adresse à

Ftammarion Médecine-Sciences4, rue Casimir-Delavigne

75006 PARIS

ISBN 225713439-70 1985, 1992, 2001 by Flammanon

Pnnted in France

Préface de la cinquième édition

Depuis les dernières éditions, les connaissances en physiologie se sont largement développées etapprofondies dans un bon nombre de ses domaines L'avance rapide, en particulier dans le domainedu génome humain et de la connaissance des produits de ses gènes, a apporté une compréhensiontoute nouvelle de la fonction et de la communication de la cellule II devint donc nécessaire de rema-nier et, en partie, d'élargir notablement le chapitre «Principes de base et physiologie cellulaire» etles parties concernant la neurotransmission, tout comme celles réservées aux mécanismes de latransmission intracellulaire des signaux, de la défense immunitaire et de la réception des stimuh sen-soriels Pour permettre une orientation plus rapide, l'appendice a été complété par une liste desnormes physiologiques usuelles et par un regroupement des formules importantes en physiologie.L'incontournable index termmologique sert, maintenant, également d'index des abréviations utili-sées dans le texte

Ce qui a dû être réduit et, en partie, imprimé en petits caractères concerne les remarques patho-physiologiques qui sont révélatrices de la connaissance des dysfonctionnements observés chez lespatients D'ailleurs, pour les raisons déjà évoquées ci-dessus, le savoir dans ce domaine s'est consi-dérablement développé Nous en avons tenu compte en adjoignant récemment a notre Atlas de Phy-siologie, largement éprouvé, un «Atlas de Poche de Physiopathologie» (S Silbernagi, F Lang,Thieme Verlag)

Une fois encore, je suis très reconnaissant pour les suggestions précieuses de lecteurs attentifs(incluant notre fils Jacob), ainsi que pour les critiques bien à propos de mes collègues, en particulierle Prof Dr H Antoni, Freiburg, le Prof C v Campenhausen, Mainz, le Prof Dr W Moll, Regens-burg, le Prof K -H Plattig, Erlangen et le Dr Ch Walther, Marburg, comme pour celles de mes col-lègues et collaborateurs à l'Institut de Wurzburg Pour le remaniement de presque toutes les figureset la réalisation graphique des nombreuses nouvelles planches colorées. J'ai eu le plaisir particulierde pouvoir disposer, une fois encore, de la collaboration émmente et éprouvée de Monsieur RudigerGay et de Madame Astned Rothenburger Leur profond engagement et leur professionnalismeexceptionnel ont contribué de façon déterminante a la réalisation de cette nouvelle édition Je leurdois un cordial remerciement Je voudrais aussi remercier, chez l'Éditeur, Madame Marianne Mauchpour sa très haute compétence et son enthousiasme dans son rôle de rédactrice. Monsieur le Dr Jur-gen Luthje pour son assistance prévenante, et Madame Eisbeth Elwmg pour son travail précieux lorsde la réalisation Je tiens aussi à remercier Madame Kathanna Volker pour son aide toujours préve-nante et minutieuse dans l'élaboration de l'index

J'espère que cet Atlas sera utile, permettant à l'étudiant de comprendre les connexions de la phy-siologie, et offrant au médecin praticien et au scientifique un rappel des connaissances déjà acquiseset des connaissances nouvelles

Wiirtzburg, septembre 2000Stefan Silbernagi

Préface de la première édition

Nous nous proposons dans cet ouvrage de faire une description claire des données physiolo-giques, donc essentiellement fonctionnelles, en nous appuyant sur le principe bien connu de l'atlastel qu'il est appliqué en médecine.

Nous nous sommes attachés, en guise d'introduction, à décrire les systèmes de mesure (unités SI)ainsi que les principes essentiels de la physiologie. L'ouvrage proprement dit se compose de cha-pitres comprenant deux parties (texte-illustrations) destinées à faciliter la lecture et l'étude des diverssujets traités. Des renvois aux illustrations ou à d'autres parties sont indiqués chaque fois que celaest nécessaire. Le premier couple texte-tableau illustré d'un chapitre constitue une introduction auchapitre et à l'appareil concerné. Les thèmes particulièrement complexes nous ont paru justifier ledéveloppement de ce type d'introduction d'où la succession de plusieurs pages texte-tableau decomplexité croissante.

Cet atlas de poche n'a pas pour vocation d'exposer en détail et de façon exhaustive toute la phy-siologie. C'est pourquoi nous avons essayé de présenter sous une forme claire les aspects essentielsde cette discipline et de montrer ses liens avec la physiopathologie. De ce point de vue, touteremarque critique ou suggestion seront les bienvenues.

Cet ouvrage s'adresse aux étudiants en médecine et en biologie désireux d'acquérir les connais-sances de base en physiologie humaine. Il les aidera par la suite dans la préparation de leurs examenset servira d'aide-mémoire aux médecins hospitaliers, aux biologistes et aux professeurs de biologiepour se remémorer les connaissances déjà acquises. Un important index alphabétique en fin d'ou-vrage facilitera ce travail.

Ce livre sera aussi une aide précieuse dans la formation du personnel infirmier ainsi que pour lesprofessions technico-médicales ou touchant à la pédagogie sportive et thérapeutique. Dans le but defaciliter le travail de ces derniers lecteurs, la typographie du texte avec la succession de gros et petitscaractères permet une distinction immédiate entre les passages essentiels et les passages particuliersou complémentaires.

Enfin, les auteurs souhaitent exposer la physiologie du corps humain aux étudiants des écolessupérieures travaillant sur la biologie ainsi qu'aux profanes qui s'intéressent à la biologie et à lamédecine. C'est pourquoi les termes techniques ont été le plus souvent traduits en langage courantou explicités.

Cet ouvrage n'aurait pu voir le jour sans un étroite collaboration entre Monsieur Wolf-RiidigerGay et Madame Barbara Gay qui se sont chargés des illustrations. Qu'ils en soient remerciés ici demême que les collaborateurs de l'éditeur qui ont très aimablement répondu à notre attente et à nossouhaits. Nous voudrions également remercier Monsieur le Professeur Horst Seller et Monsieur Rai-ner Greger, maître de conférences, qui ont revu certains chapitres avec un esprit critique.

Madame Inès Inama, Mademoiselle Sarah Jones et Madame Gertraud Vetter, qui nous ont beau-coup aidés lors de la rédaction du manuscrit, ainsi que Madame Heidi Silbemagi, dont les sugges-tions nous ont été très précieuses lors de la relecture.

Innsbruck et Baie, août 1978Stefan Silbemagi

Agamemnon Despopoulos

Préface de la deuxième édition

Le 2 novembre 1979, alors que la première édi-tion de cet ouvrage était déjà en cours d'impres-sion, Agamemnon Despopoulos et sa femmeSarah Jones-Despopoulos appareillaient à bordde leur voilier et quittaient Bizerte (Tunisie) avecl'intention de traverser l'Atlantique. Ils ontdepuis lors disparu et il n'y a plus guère d'espoirde les retrouver vivants un Jour.Cet atlas n'aurait guère pu voir le jour sans l'en-thousiasme et le talent créatif d'AgamemnonDespopoulos. Il ne fut donc pas facile de pour-suivre seul la rédaction de cet ouvrage. Tout enrespectant son esprit que nous avions définiensemble dès le début et qui a reçu un accueiltrès favorable, j'ai dû remanier considérable-ment le texte afin de rendre compte des progrèsde la physiologie et de répondre aux suggestionsdes lecteurs.

Wurtzbourg, été 1983Stefan Silbemagi

Dr. Agamemnon Despopoulos

né en 1924 à New-York, il fut jusqu'en 1971 Profes-seur de Physiologie à l'Université de New Mexico,Albuquerque, USA, puis Conseiller scientifique deCiba-Geigy, Baie.

Préface de la première édition française

L'extraordinaire somme de connaissances acquises et reconnues en physiologie, qui est disperséedans des traités ou transmise par l'enseignant à partir des faits expérimentaux, oblige l'étudiant à unlong et difficile travail de synthèse de ses lectures et notes de cours.

L'expérience nous montre, lors des contrôles et examens, la difficulté qu'éprouve l'étudiant,d'une pan, à identifier, par une pensée clairement exprimée, la mise en place des rouages essentielsdes fonctions physiologiques, c'est-à-dire les supports biologiques et l'enchaînement des élémentsconstitutifs des systèmes, et, d'autre part, à en comprendre les dispositifs de contrôle et de régula-tion.

L'aide-mémoire, de conception très originale par la richesse de son illustration, qu'ont réalisé lesProfesseurs SILBERNAGL de Wurzbourg et DESPOPOULOS de Baie, facilitera très certainement l'étudede la physiologie. En effet, cet Atlas de poche a su offrir à la fois une analyse élémentaire desconcepts physiologiques et une synthèse hiérarchisée, démarches qui sont toutes deux indispen-sables pour mémoriser utilement les fonctions physiologiques surtout dans la perspective de com-préhension des perturbations pathologiques. La gamme étendue des couleurs choisies par lesillustrateurs de cet ouvrage, en relation directe avec un inventaire concis des faits reconnus et deleurs corrélations, assure une dynamique de réflexion grâce au couplage texte-figure. Le recours àl'index, permettant de nombreux renvois à des rubriques distinctes, apporte sa consistance à l'aide-mémoire.

Pour l'enseignant, cet atlas matérialise la réussite du pari pédagogique des auteurs L'étudianttirera profit d'une fréquente consultation de cet atlas s'il veut fixer dans sa mémoire les enseigne-ments reçus et les lectures des textes et des traités qu'il a consultés au cours de ses études.

Dr. Daniel LAURENTProfesseur à l'Université

Pans - Val de MarneFaculté de Médecine

de Créteil (Physiologie)

Sommaire

Le corps humain : un système ouvert avec un milieu interne (tableau 1.1)... 2Contrôle et régulation (tableaux 1.2-3) ... 4La cellule (tableaux 1.4-7)... 8Transport dans, à travers et entre cellules (tableaux 1.8-9)... 16Transport passif par diffusion (tableaux 1.10-11)... 20Osmose, filtration et convection (tableau 1.12)... 24Transport actif (tableaux 1.1 3-15D) ... 26Migration cellulaire (tableau 1.15E) ... 30Potentiel électrique membranaire et canaux ioniques (tableaux 1.16-17)... 32Rôle des ions Ça2* dans la régulation cellulaire (tableau 1.18)... 36Transformation de l'énergie (tableau 1.19)... 38

Constitution et fonctionnement de la cellule (tableau 2.1) ... 42Potentiel membranaire de repos (tableau 2.2)... 44Potentiel d'action (tableau 2.3) ... 46Conduction du potentiel d'action dans la fibre nerveuse (tableau 2.4)... 48Stimulation artificielle des cellules excitables ... 50Transmission synaptique (tableau 2.5-8) ... 50Plaque motrice (tableau 2.9) ... 56Motilité et types de muscles (tableau 2.10) ... 58Unité motrice du muscle squelettique ... 58Appareil contractile de la fibre musculaire striée squelettique (tableau 2.11)... 60Contraction de la fibre musculaire striée squelettique (tableau 2.12-13)... 62Propriétés mécaniques du muscle squelettique (tableaux 2.14-15)... 66Musculature lisse (tableau 2.16) ... 70Sources d'énergie de la contraction musculaire (tableau 2.17)... 72L'organisme lors de l'exercice musculaire (tableau 2.18)... 74Capacités physiques de l'organisme, entraînement (tableau 2.19)... 76

Organisation du système nerveux végétatif (tableaux 3.1-3) ... 78Acétylcholine et transmission cholinergique dans le SNV (tableau 3.4)... 82Catécholamines, transmission adrénergique et adrénorécepteurs (tableaux 3.5-6)... 84Médullosurrénale (MSR) ... 86Transmetteurs non cholinergique et non adrénergique du SNV ... 86

composition et fonctions au sang (taDieau •4.1; ... wMétabolisme du fer. Erythropolèse (tableau 4.2)... 90Propriétés hémodynamiques (tableau 4.3A)... 92Plasma sanguin, distribution ionique (tableau 4.3B,C)... 92Défense immunitaire (tableaux 4.4-6) ... 94Réactions de sensibilisation (allergies) (tableaux 4.7A, B) ... 100Groupes sanguins (tableaux 4.7 C, D) ... 102Fibnnolyse, inhibition de la coagulation (tableau 4.9)... 104

Fonction pulmonaire, ventilation (tableau 5.1) ... 106Mécanique respiratoire (tableau 5.2)... 108Épuration de l'air ambiant ... 110Respiration artificielle (tableau 5.3A) ... 110Pneumothorax (tableau 5.3B) ... 110Volumes pulmonaires et leur mesure (tableau 5.4) ... 112Espace mort et volume résiduel (tableau 5.5)... 114Relation pression/volume des poumons et du thorax. Travail ventilatoire (tableau 5.6).Tension superficielle des alvéoles (tableau 5.7A) ... 118Tests respiratoires dynamiques (tableaux 5.7B, C) ... 118Échanges gazeux dans les poumons (tableau 5.8) ... 120Circulation pulmonaire, rapport ventilation-perfusion (tableau 5.9)... 122Transport du CO, dans le sang (tableau 5.10) ... 124Liaison du CO, dans le sang (tableau 5.11A) ... 126CO^ dans le liquide céphalorachidien (tableau 5.11 B) ... 126Liaison et transport de l'O, dans le sang (tableau 5.12)... 128Respiration tissulaire, hypoxie (tableau 5.1 3) ... 1ÎORégulation de la respiration, (tableau 5.14)... 132Respiration lors de la plongée (tableau 5.15) ... 134Respiration en haute altitude (tableau 5.16) ... 136Intoxication par l'oxygène ... 136

pH, tampon, équilibre acido-basique (tableau 6.1)... 138Le tampon bicarbonate-dioxyde de carbone (tableau 6.2)... 140Acidoses et alcaloses (tableaux 6.3-4) ... 142Détermination des rapports acide-base dans le sang (tableau 6.5) ... 146

Structure et fonctions du rein (tableau 7.1) ... 148Circulation rénale (tableau 7.2) ... 150Filtration glomérulaire, clairance (tableau 7.3) ... 152Mécanismes de transport dans le néphron (tableaux 7.4-5)... 154Réabsorption des substances organiques (tableau 7.6)... 158

Excrétion des matières organiques (tableau 7.7) ... 160Réabsorption du Na+ et du Cl- (tableau 7.8) ... 162Réabsorption de l'eau et concentration de l'urine (tableaux 7,9-10)... 164Équilibre hydrique de l'organisme (tableau 7.11) ... 168Régulation de l'équilibre hydro-électrolytique (tableau 7.12)... 170Diurèse et diurétiques (tableau 7.1 3A) ... 172Perturbations de l'équilibre hydro-électrolytique (tableau 7.13B)... 172Rein et équilibre acido-basique (tableaux 7.14-15) ... 174Réabsorption et excrétion des phosphates, du Ça2* et du Mg^ (tableau 7.16) ... 178Équilibre du potassium (tableaux 7.1 7-18) ... 180Rétrocontrôle tubuloglomérulaire, système rénine-angiotensine (tableau 7.19)... 184

Vue d'ensemble (tableau 8.1)... 186Réseau vasculaire et débit sanguin (tableau 8.2) ... 188Phases du fonctionnement cardiaque : cycle cardiaque (tableau 8.3)... 190Électrophysiologie cardiaque (tableaux 8.4-5) ... 192Électrocardiogramme, ECG (tableaux 8.6-7) ... 196Stimulation cardiaque lors de déséquilibres en électrolytes ... 198Troubles du rythme cardiaque (tableau 8.8)... 200Relations pressions-volumes ventriculaires (tableau 8.9)... 202Travail du cœur... 202Adaptation du cœur aux modifications du remplissage (tableau 8.10A)... 204Retour veineux (tableau 8.10B) ... 204Pression artérielle (tableau 8.11) ... 206Echanges au niveau de l'endothélium (tableau 8.12)... 208Apports en 0^ du myocarde (tableau 8.13) ... 210Régulation cardiocirculatoire (tableaux 8.14-16) ... 212Choc cardiocirculatoire (tableau 8.17)... 218Circulation chez le fœtus (tableau 8.18) ... 220

Bilan des échanges thermiques (tableau 9.1)... 222Thermorégulation (tableau 9.2) ... 224

Nutrition (tableau 10.1)... 226Transformation de l'énergie et calorimétne (tableau 10.2)... 228Homéostasie énergétique, poids corporel (tableau 10.3) ... 230Tractus gastro-intestinal : vue d'ensemble, défense immunitaire, circulation(tableau 10.4) ... 232Intégration nerveuse et hormonale (tableau 10.5)... 234Salive (tableau 10.6)... 236Déglutition (tableaux 10.7A, B)... 238Vomissement (tableau 10.7C) ... 238Estomac : structure et motilité (tableau 10.8)... 240Suc gastrique (tableau 10.9)... 242Intestin grêle : structure et motilité (tableau 10.10)... 244

Pancréas (tableau 10.11)... 246Bile (tableau 10.12)... 248Fonction d'excrétion du foie, bilirubine (tableau 10.13)... 250Digestion des lipides (tableau 10.14) ... 252Répartition des lipides (tableaux 10.15-16) ... 254Digestion et absorption des hydrates de carbone et des protéines (tableau 10.17)... 258Absorption des vitamines (tableau 10.18) ... 260Absorption de l'eau et des substances minérales (tableau 10.19)... 262Côlon, rectum, défécation, fèces (tableau 10.20) ... 264

Système d'intégration de l'organisme (tableau 11.1)... 266Les hormones (tableaux 11.2-3) ... 268Signaux humoraux : régulation et actions (tableau 11.4) ... 272Transmission cellulaire du message hormonal (tableaux 11.5-7) ... 274Système hypothalamo-hypophysaire (tableau 11.8) ... 280Métabolisme des hydrates de carbone, hormones pancréatiques (tableaux 11.9-10) ... 212Hormones thyroïdiennes (tableaux 10.11-12) ... 286Régulation du calcium et du phosphate (tableaux 11.13-14) ... 290Biosynthèse des hormones stéroidiennes (tableau 11.15) ... 294Corticosurrénales : glucocorticostéroides (tableau 11.16) ... 296Ovogenèse, cycle menstruel (tableau 11.17) ... 298Régulation hormonale du cycle menstruel (tableau 11.18)... 300Œstrogènes ... 302Progestérone ... 303Prolactine, ocytocine ... 303Régulation hormonale de la grossesse et de l'accouchement (tableau 11.19)... 304Androgènes, fonction testiculaire (tableau 11.20) ... 306Réflexes sexuels, rapport sexuel, fécondation (tableau 11.21)... 308

Structure du système nerveux central (tableaux 12.1A, C-E) ... 310Liquide céphalorachidien (tableau 12.1B)... 310Perception et traitement des stimulations (tableau 12.2)... 312Récepteurs cutanés (tableau 12.3) ... 314Sensibilité profonde, réflexes proprioceptifs (tableau 12.4)... 316Douleur (tableau 12.5)... 318Réflexe polysynaptique (tableau 12.6A) ... 320Inhibition de la transmission synaptique (tableaux 12.6B, C)... 322Transmission centrale des stimulations sensorielles (tableau 12.7)... 322Senso-motricité (tableaux 12.8-10) ... 324Hypothalamus, système limbique (tableau 12.11) ... 330Organisation corticale, EEG (tableau 12.12) ... 332Comportement veille-sommeil, rythme circadien (tableau 12.13)... 334Conscience, langage, mémoire (tableau 12.14) ... 336Glie (tableaux 12.15A, B)... 338Olfaction (tableaux 12.15C-E)... 338Gustation (tableau 12.16) ... 340

Équilibration (tableau 12.17) ... 342Structure de l'œil, sécrétion lacrymale, humeur aqueuse (tableau 12.18)... 344Appareil optique de l'œil (tableau 12.19) ... 346Acuité visuelle, photorécepteurs (tableaux 12.20-21)... 348Adaptation de l'œil à des niveaux d'éclairement différents (tableau 12.22) ... 352Traitement rétinien des stimulations visuelles (tableau 12.23) ... 354Vision des couleurs (tableau 12.24) ... 356Champ visuel, voies optiques et traitement du signal visuel dans le SNC (tableau12.25) ... 358Mouvements oculaires, perception de la profondeur et du relief (tableau 12.26)... 360Physique de l'acoustique, stimulus sonore et perception auditive (tableau 12.27) ... 362Transmission des sons et récepteurs auditifs (tableaux 12.28-29)... 364Traitement des signaux auditifs dans le SNC (tableau 12.30)... 368Voix et parole (tableau 12.31)... 370

Unités et mesures en physiologie et en médecine ... 372Puissances et logarithmes... 380Représentation graphique des mesures ... 381L'alphabet grec ... 384Valeurs normales en physiologie ... 384Principales formules en physiologie ... 388

«... Si l'on décompose l'organisme vivant en isolant ses diverses parties, ce n 'est que pour la faci-lité de l'analyse expérimentale, et non point pour les concevoir séparément. En e f f e t , quand on veutdonner à une propriété physiologique sa valeur et sa véritable signification, il faut toujours la rap-porter à l'ensemble et ne tirer de conclusion définitive que relativement à ses e f f e t s dans cetensemble. »

Claude Bernard (1865)

Le corps humain, un systèmeouvert avec un milieu interne

La vie dans sa plus simple expression est parfai-tement illustrée par l'exemple d'un organismeunicellulaire. Afin de survivre, l'organisme,même le plus rudimentaire, doit faire face à desexigences apparemment opposées. D'une part,il doit se protéger des perturbations de l'envi-ronnement, d'autre part comme tout «systèmeouvert » (p. 40) il est dépendant des échanges dechaleur, d'oxygène, de nutriments, de déchets etd'information avec son environnement.

Le rôle de défense est principalement dévoluà la membrane cellulaire, dont les propriétéshydrophobes empêchent le mélange létal desconstituants hydrophiles du milieu intracellu-laire avec ceux du milieu extracellulaire. La per-méabilité de la barrière membranaire à certainessubstances est assurée soit par l'intermédiairede pores (canaux), soit par des molécules pro-téiques de la membrane cellulaire appeléestransporteurs (p. 26 et ss.). Ces éléments sonttrès sélectifs pour certaines substances et leuractivité est en majorité bien régulée. La perméa-bilité de la membrane cellulaire aux moléculeshydrophobes (par ex. les gaz) est relativementbonne. Bien que ce soit un avantage pour leséchanges vitaux d'O^ et de CO,, ou l'absorptionde substances lipophiles, cela signifie aussi quela cellule est à la merci d'une intoxicationgazeuse (par ex. par le CO) ou par des agentslipophiles comme les solvants organiques pré-sents dans le milieu externe, cela représentealors une menace à la survie cellulaire. Pourpercevoir les signaux de l'environnement, lamembrane cellulaire dispose de certaines pro-téines agissant comme récepteurs et qui trans-mettent l'information à l'intérieur de la cellule(transduction du signal). Seules les substanceslipophiles comme les enzymes peuvent traverserla membrane sans cet intermédiaire et se combi-ner avec leurs récepteurs spécifiques intracellu-laires.

Un organisme cellulaire, dans l'environne-ment aquatique originel (A), ne peut être envi-sagé que si ce milieu est plus ou moins constant.L'extraction des nutriments et le rejet des sub-stances habituelles de déchets ne provoquent

pas de modifications appréciables dans la com-position de l'environnement cellulaire. Néan-moins, même cet organisme est capable deréagir à des modifications du milieu, par ex. àdes changements de concentration en nutri-ments; il se déplace pour cela à l'aide d'unpseudopode ou d'un flagelle.

L'évolution d'un être unicellulaire vers unanimal multicellulaire, la spécialisation desgroupes cellulaires en organes, le développe-ment d'êtres hétérosexués et possédant une cer-taine forme de vie sociale, le passage de la vieaquatique à la vie terrestre, amènent une aug-mentation de l'efficacité, des chances de survie,du rayon d'activité et d'indépendance de l'orga-nisme. Ceci ne peut être réalisé que par le déve-loppement simultané de structures complexes àl'intérieur de l'organisme. Pour survivre et assu-rer ses fonctions, les cellules individuelles del'organisme requièrent un milieu interne decomposition proche de celle du milieu aqua-tique originel. Le milieu est maintenant assurépar le liquide extracellulaire (B), mais sonvolume n'est pas comparativement aussi grand,il est même plus petit que le volume intracellu-laire (p. 168). En raison de leur activité métabo-lique, les cellules doivent extraire l'oxygène etles substances nutritives de ce liquide et y reje-ter les déchets ; l'espace extracellulaire va êtreinondé de ces substances si l'organisme n'a pasdéveloppé d'organes spécialisés, entre autreschoses, pour prélever, métaboliser, transformer,stocker les nutriments, extraire l'oxygène dumilieu et évacuer les déchets du métabolismepar les selles et l 'urine; ces organes assurentdonc le maintien (homéostasie) du «milieuintérieur». Grâce à la circulation sanguine cesorganes sont reliés à toutes les régions de l'or-ganisme, ce qui permet les échanges entre lesang et l'espace intercellulaire (insterstitium) etpermet une constance du milieu dans lequel setrouvent les cellules. Le tractus digestif et lefoie sont impliqué dans l'absorption et la prépa-ration des substances alimentaires, ainsi quedans le métabolisme et la distribution dans l'or-ganisme. Les poumons permettent les échangesgazeux (absorption d'Op rejet du CO ), le foieet les reins servent à l'excrétion des déchetset des substances étrangères et la peau pour

l'émission de chaleur. La régulation du «milieuintérieur» est assurée par les reins (contenuhydrique, osmolalité, concentration ionique,pH) et les poumons (pression d'O^ et de COypH) qui ont donc un rôle essentiel (B).

Une telle spécialisation des cellules et desorganes pour des fonctions particulières requiertune intégration. Celle-ci est assurée parconvection, sur de longues distances, au moyend'informations humorales (hormones) trans-mises par le système circulatoire et de signauxélectriques par le système nerveux. De plus,pour assurer l'apport nutritif et l'évacuation desdéchets et contribuer ainsi au maintien du«milieu intérieur» même dans les situationsd'urgence, les mêmes mécanismes contrôlent etrégulent les fonctions nécessaires à la survie ausens large du terme, par ex. la survie de l'es-pèce. Ceci comprend non seulement le dévelop-pement opportun des organes reproducteurs etla disponibilité des cellules sexuelles matures aumoment de la puberté, mais aussi le contrôle del'érection, de l'éjaculation, de la fertilisation etde la nidification, la coordination des fonctionsdes organismes maternel et fœtal durant la gros-sesse, et la régulation des mécanismes interve-nant lors de la parturition et de la période delactation.

Le système nerveux central traite d'une partles signaux provenant des récepteurs périphé-riques, des cellules sensorielles et des organessensoriels, active d'autre part les effecteurscomme les muscles squelettiques et influenceles glandes endocrines ; il joue aussi un rôledécisif lorsque la conduite ou la penséehumaine sont engagées dans une discussion. Ilest impliqué non seulement dans la recherche denourriture et d'eau, la lutte contre le froid et lechaud, le choix d'un partenaire, les soins àapporter à ses descendants même longtempsaprès leur naissance, et leur intégration dans lavie sociale, mais aussi dans la recherche del'origine des mots, des expressions et leur asso-ciation avec certains termes comme le désir,l'absence de désir, la curiosité, la joie, la colère,la crainte et l'envie aussi bien que dans la créa-tivité, la découverte de soi et la responsabilité.Cependant cet aspect dépasse les limites de laphysiologie au sens strict du terme commescience des fonctions de l'individu, laquelle estle sujet de cet ouvrage. L'éthologie, la sociolo-gie et la psychologie sont quelques unes desdisciplines qui avoisinent la physiologie, bienque des liens certains entre ces matières et laphysiologie aient été établis dans des cas excep-tionnels.

Contrôle et régulation

Les organes spécialisés de l'organisme ne peu-vent coopérer judicieusement que si leurs fonc-tions peuvent être accordées à chaque besoin,c'est-à-dire qu'ils doivent être contrôlables etréglables. On entend par contrôle le fait qu'unegrandeur, par ex. la pression artérielle, puisseêtre modifiée de manière précise par des chan-gements de fréquence cardiaque (par ex.p. 218). Du fait des nombreux facteurs qui agis-sent sur la pression artérielle et la fréquence car-diaque, cet objectif ne peut réellement êtreatteint que si la pression artérielle est enregis-trée et comparée en permanence à la valeursouhaitée et que les écarts éventuels soient cor-rigés. Si par ex. la pression artérielle diminue,consécutivement à un lever brutal, la fréquencecardiaque s'élève jusqu'à ce que la pressionartérielle soit normalisée. Dès lors, la fréquencese stabilise et si la pression artérielle a dépasséla valeur requise, la fréquence s'abaisse à nou-veau. Une commande possédant un tel rétro-contrôle négatif est appelée boucle de régulation.Une boucle de régulation (Cl) nécessite un sys-tème réglé, qui prend en considération la gran-deur de consigne (valeur théorique) et dont lafonction (action du régulateur) est d'atteindreet de maintenir cet objectif. La boucle comporteau départ des capteurs chargés de mesurer lavaleur effective (valeur réelle) de la grandeur etse termine à la fin par le système réglé, lieu oùla valeur effective est comparée à la valeur théo-rique et à partir duquel la régulation s'effectue,lorsque des facteurs perturbants ont modifié lagrandeur réelle. La boucle de régulation sedéroule, soit dans l'organe lui-même (autorégu-lation), soit par l'intermédiaire d'un centre decontrôle supérieur (système nerveux central,glandes endocrines). Par comparaison avec lecontrôle proprement dit, les différentes compo-santes de la régulation peuvent agir de manièrerelativement imprécise, c'est-à-dire sans que lavaleur de contrôle soit indiquée (au moins lamoyenne). En outre, des perturbations inatten-dues (par ex. une perte de sang, lors de la régu-lation de la pression artérielle (C2)) peuventêtre prises en considération par les mécanismesde régulation.

Un système réglé qui maintient une grandeurconstante porte le nom de système réglé desoutien. Grâce à ces systèmes, les perturbationsqui engendrent des variations de grandeurmesurée par rapport à la valeur de contrôle (D2)sont corrigées. Dans l'organisme, une valeurcontrôle est rarement une constante immuable,mais elle peut «changer» de valeur lorsque des

besoins supérieurs l'exigent. Dans ce cas, lechangement de la valeur contrôle provoquel'apparition d'une différence entre valeur réelleet valeur de contrôle et active de ce fait le sys-tème régulateur (D3). Il s'ensuit une régulationde la grandeur de consigne (et non de la pertur-bation) si bien que l'on parle de régulation éla-borée ou de servorégulation. On peut citercomme exemples la fièvre (p. 224) ou les modi-fications de la longueur de repos du muscle parle moyen des fuseaux neuromusculaires et dumotoneurone y (p. 316).

Les grandeurs régulées de l'organisme nesont pas seulement celles relativement simplescomme la pression artérielle, le pH cellulaire, lalongueur du muscle, la masse corporelle ou laglycémie mais aussi - et plus précisément - desphénomènes aussi complexes que la féconda-tion, la grossesse, la croissance, la différencia-tion des organes, ou encore l'élaboration desstimulus sensoriels ou l'activité motrice desmuscles squelettiques, que ce soit pour le main-tien de l'équilibre postural lors de la stationdebout ou pendant la course. Les processus derégulation peuvent ne durer que quelques milli-secondes (par ex. un mouvement volontaire) oubien se prolonger sur plusieurs années commec'est le cas pour la croissance.

D'après les indications ci-dessus concernantla boucle de régulation, une grandeur à réguler,relativement constante, peut de manière plus oumoins importante subir des variations de natureondulatoire. L'apparition soudaine d'une pertur-bation provoque alors des variations plus impor-tantes, qui doivent être corrigées rapidement parun système de régulation performant (E, enre-gistrement 1). Dans d'autres situations, cesoscillations, de quelques pour cent seulement,peuvent néanmoins être considérables. Ainsi,après les repas, la glycémie varie approximati-vement d'un facteur 2. Il est évident que nonseulement les valeurs extrêmes (hypo- ou hyper-glycémie) mais également les modificationschroniques doivent être évitées. Si un tel sys-tème doit, au sens strict du terme, réaliser cetobjectif, sa régulation doit être particulièrementsensible (facteur d'amplification élevé). Celaallonge toutefois la durée du processus de régu-lation (E, enregistrement 3) et rend la régulationinstable dans les situations extrêmes, ce quisignifie que la valeur à réguler (valeur réelle) vaosciller dans un sens et dans l'autre entre desvaleurs limites (oscillation par rapport à lanorme ; E, enregistrement 4).

Les oscillations de la valeur réelle consécu-tives à l'arrivée d'une perturbation peuvent êtreamorties de la manière suivante : (a) plus lecapteur du signal est puissant, plus la différence

entre la valeur réelle et la valeur de consignedisparaît rapidement (qualité différentielle ducapteur, p. 312 et ss.) et (b) selon toute vraisem-blance, plus une perturbation est importanteplus elle est perçue rapidement par le systèmeréglé (prise en compte rapide des fortes pertur-bations). Enfin, grâce aux récepteurs cutanés aufroid, les mécanismes correcteurs de la thermo-régulation se déclenchent avant même que latempérature effective (température du noyaucentral) n'ait varié (p. 224). L'inconvénient descapteurs-D des barorécepteurs artériels du sys-tème de retrocontrôle peut être illustré au coursde la régulation à court terme de la pressionartérielle : des modifications très lentes maiscontinues comme celles que l'on rencontrentdans l'évolution de l'hypertension artérielleprovoquent une adaptation des récepteurs qui vaà rencontre de la régulation, et même les dimi-nutions tensionnelles brutales chez les patientshypertendus se traduisent par un rétablissementde la pression. Dans la régulation à long termede la pression artérielle, d'autres circuits derégulation interviennent également.

La cellule

La cellule est la plus petite unité de l'être vivantautrement dit la cellule (et aucune autre unitéplus petite) est en mesure de remplir toutes lesfonctions de l'organisme telles que le métabo-lisme, la croissance, le mouvement, la reproduc-tion et la transmission héréditaire (W. Roux)(p. 4). Croissance, multiplication et transmis-sion héréditaire ne sont possibles que grâce à ladivision cellulaire.

Les différentes parties de la cellule sont lamembrane cellulaire, le cytowl ou cytoplasme(env. 50% du vol.) et les structures subcellu-laires, ou organites cellulaires eux-mêmesentourés d'une membrane (A, B). Les organitescellulaires des cellules eucaryotes sont haute-ment spécialisés. Leur matériel génétique parex. est concentre dans le nucleus, les enzymes« digestives » dans les lysosomes et la produc-tion oxydative de l'ATP s'effectue dans lesmitochondnes.

Le noyau cellulaire comprend le sucnucléaire (nucléoplasme), les corps nucléaires(nucléole',) et la chromatine qui referme lecontenu de l'information génétique, l'acidedésoxyribonucléique (ADN). Deux chaînesd'ADN (double hélice; jusqu'à 7 cm de long)sont entourées et pliées pour constituer les chro-mosomes qui ont 10 um de longueur. L'hommepossède 46 chromosomes : 22 paires d'auto-somes et 2 chromosomes X (femme) ou 1 chro-mosome X et 1 Y (homme). L'ADN est unelongue chaîne moléculaire formée de trois par-ties, les nucléotides, comprenant un pentose (ledésoxyribose), un phosphate et une base : auniveau de la chaîne formée de sucres et d'acidesphosphoriques (.. .désoxyribose-phosphate-désoxyribose...) viennent s'insérer quatre basesdifférentes. La séquence d'arrangement ou deregroupement des bases puriques constitue lecode génétique à partir duquel une cellule don-née est à même de synthétiser durant sa vie,environ 100000 protéines différentes (expres-sion des gènes). Les deux chaînes d'ADN for-mant une double hélice sont reliées entre ellespar bases appariées, sachant que l'adénine (A)ne se lie qu'à la thymine (T) et la guanine (G)seulement à la cytosine (C). L'arrangement desbases d'une chaîne d'ADN (E) détermine dèslors la «structure» de l'autre, si bien qu'unechaîne peut servir de matrice pour la synthèsed'une nouvelle chaîne complémentaire conte-nant la même information, ce qui est particuliè-rement important lors de la division cellulaire

pour la duplication de l'information héréditaire(réplication).

La transmission du code génétique del'ADN du noyau (séquence des bases) nécessiteles acides nbonucléiques : ARNm (Cl) pour lasynthèse des protéines cytosoliques. Ces acides,fabriqués dans le noyau cellulaire, se distinguentde l'ADN en ce sens que le nbose remplace ledésoxyribose et que l'uracile (V) remplace lathymine. À partir d'une chaîne d'ADN, chaqueacide aminé (par ex. le glutamate, E) impliquédans la synthèse ultérieure d'une protéine estcodé par trois bases (triplet de bases, dans cetex. : C-T-C) ; c'est le codogène. Par transcrip-tion de l'ADN, le triplet complémentaire debase (dans cet ex. : G-A-G), ou codon complé-mentaire est fabriqué pour servir d'ARNm (E).La transcription du codon dans les ribosomes(C2) s'effectue (relativement assez rapidement)grâce à l'ARNt (transfert) qui va transformer cecodon par arrangement d'un triplet de basescomplémentaires (dans cet ex. : C-U-C) en unaniicodon (E).

La synthèse d'ARN dans le noyau cellu-laire est contrôlée par des ARN-polymérases(type I-III), dont l'action est normalement inhi-bée par une protéine répressive située surl'ADN. Si l'agent répresseur est inhibé (déré-pression) les facteurs généraux de la transcrip-tion peuvent se lier à la séquence promotrice del'ADN (par ex. T-A-T-A dans le cas de l'ARNpolymérase II) et ainsi phosphoryler la polymé-rase. Activée de cette façon, celle-ci permet auxdeux chaînes d'ADN de s'apparier en unendroit donné, si bien que le code peut être lu etcodé sous la forme d'une chaîne d'ARNm(transcription, Cla, D). Cet ARNnh (ARNnucléaire hétérogène) synthétisé à partir de lapolymérase est pourvu d'une coiffe sur sa ter-minaison 5' et d'une queue de polyadénine sursa terminaison 3' (D), et tout de suite aprèsemballé dans une enveloppe de protéines,constituant ainsi le hnRNPs (heterogenousnuclear ribonucleoprotein particles). Cet ARNprimaire ou préARNm n'est pas seulementconstitué des séquences de bases servant decodes à la fabrication des protéines à partir desacides aminés (exons) mais également deséquences n'ayant à proprement parler aucunefonction spécifique dans la codification (mirons).Les introns, qui peuvent contenir de 100 jusqu'à10000 nucléotides, sont épissés (séparés) etdégradés à partir des chaînes d'ARNm (épis-sage, Cib, D), les introns eux-mêmes servantde signal d'information sur la place exacte del'épissage. L'épissage est ATP-dépendant et

aboutit, grâce au concours de nombreuses pro-téines, à la formation d'un complexe ribonu-cléoprotéique (épissome ou séquence d'intronépissé). Les introns forment de façon habituellela part importante du pré-ARNm. Les 25 intronscontenus dans le facteur VIII de la coagulationconstituent 95 % de la chaîne de nucléotides.Dans le cadre de cette modification post-trans-criptionnelle, l 'ARNm peut finalement êtreencore modifié (par ex. méthylé).

L'ARN quitte alors le noyau à travers lespores nucléaires (env. 4000/cellule) et gagnentle cytoplasme (Clé). Au niveau de l'enveloppenucléaire, ce sont des complexes protéiques dehaute densité moléculaire (125 MDa) qui per-mettent le transport sélectif des grosses molé-cules dans le noyau (par ex. les facteurs detranscription, l'ARN-polymérase, les récepteurscytoplasmiques des hormones stéroldes) ou horsdu noyau (par ex. l'ARNm, l'ARNt) ou dans lesdeux sens (par ex. les protéines ribosomales).Pour le transfert (ATP-dépendant) d'une molé-cule au niveau du noyau, dans un sens ou dansl'autre, un signal spécifique est indispensable,grâce auquel la molécule sera transformée auniveau des pores. La structure de la coiffe enposition 5' (voir ci-dessus) est nécessaire pourpermettre la sortie d'ARNm du noyau, une oudeux séquence(s) détermmée(s) de quelquesacides aminés (la plupart basique) sont indis-pensables pour l'entrée de protéines dans lenoyau, enfin la partie de la chaîne peptidiqued'une telle protéine nucléaire est formée d'uneboucle de protéines provenant de la partie pro-téique superficielle. Ce signal de localisationnucléaire est, pour les récepteurs cytoplas-miques aux glucocorticoïdes par ex. (p. 278),masqué en l'absence de glucocorticoïdes, parune protéine chaperon (hsp90 = heat shock pro-tein 90), laquelle sera libérée en premier lorsquel'hormone s'y fixera ce qui permettra à hsp90de se délier du récepteur. Un tel récepteur«activé» parvient alors dans le noyau cellulaireou il se lie à une séquence spécifique d'ADNpour permettre la régulation de la transcriptiondes gènes.

L'enveloppe nucléaire est composée de deuxmembranes phospholipidiques, qui se confon-dent l'une l'autre au niveau des pores. Ces deuxmembranes ont toutes deux la même composi-tion, mais la membrane externe se trouve encontinuité avec la membrane du réticulum endo-plasmique (RE ; voir ci-dessous, F).

L'ARNm exporté du noyau atteint les ribo-somes (Cl) que l'on rencontre alternativement

sous forme libre dans le cytosol ou bien sur lapartie cytosolique du RE (voir ci-dessous).Chaque ribosome comprend une douzaine deprotéines associées à de nombreuses structuresmoléculaires de l'ARN (ARN ribosomal). Lesdeux sous-unités du ribosome sont transcritesdans le noyau à partir de nombreux gènes del'ARNr et quittent séparément le noyau cellu-laire à travers les pores. Dès qu'elles se réunis-sent pour former les nbosomes, elles sont lesiège de la «machinerie» biochimique respon-sable de la synthèse protéique (translation)(C2). Pour fabriquer les chaînes peptidiques, unARNt, spécifique à chacun des 21 acides ami-nés constituant les protéines, est indispensable,lesquels se fixent sur la terminaison C-C-A(identique pour tous les ARNts) de son acideaminé spécifique, associant ainsi au niveau dechaque terminaison l'anticodon correspondantau codon reconnu sur la molécule d'ARNm (E).(Le ribosome comporte deux sites de liaisons àl'ARNt, à savoir un pour l'acide aminé inclusen dernier lieu, l'autre pour l'acide aminé incor-poré à son côté ; non représenté en E.) La pre-mière étape de la synthèse commence par lalecture d'un codon de départ et se termine aveccelle d'un codon stop. Le ribosome se dissociealors en ses deux sous-unités et se détache del'ARNm (C2). La synthèse ribosomale s'ac-complit à raison d'env. 10-20 acides aminés/s.À vrai dire, le filament d'ARNm est lu simulta-nément (à des endroits distincts) par de nom-breux ribosomes (poiyribosomes), si bien que lasynthèse d'une protéine est plus rapide que cellede son ARNm. Dans la moelle osseuse par ex.,environ 5 • 10'4 copies de molécule d'hémoglo-bine (constituée chacune de 574 acides aminés)sont réalisées par seconde.

Le réticulum endoplasmique (RE ; C, F)joue un rôle fondamental dans la synthèse pro-téolipidique de la cellule et intervient par l'in-termédiaire du réservoir intracellulaire de Ça2*(p. 17, A). Il est constitué d'une sorte de réseaulabyrinthique ramifié en canalicules et de vési-cules aplaties, dont les cavités (citernes; env.10% du volume cellulaire) sont reliées entreelles, et d'une membrane qui peut représenterjusqu'à 70% de la masse membranaire de lacellule. Sur la face externe d'une partie du REsont fixés les ribosomes (RE rugueux ou gra-nulaire) qui synthétisent les protéines trans-membranaires (G) nécessaires à la membraneplasmique, au RE, à l'appareil de Golgi, auxlysosomes, etc. La début de la synthèse d'uneprotéine (démarre à la terminaison aminée) parle moyen d'un ribosome (d'abord non libre)nécessite une initiation de la séquence du

signal, qui amène la formation dans le cyto-plasme d'un SRP (signal-recognition-particle).Celui-ci entraîne (a) la synthèse transitoireconvenable et (b) la liaison d'un ribosome (parl'entremise d'un SRP et d'un récepteur de SRP)à un récepteur de ribosome de la membrane duRE. La synthèse peut alors se poursuivre. Pourla synthèse des protéines solubles, la chaînepeptidique est transférée après la fin de la syn-thèse protéique, dans les citernes, grâce à uneprotéine. Pour la synthèse des protéines mem-branaires, la synthèse est interrompue plusieursfois en fonction du nombre de domaines trans-membranaire (G2), par fermeture de la protéinetranslocatnce et les séquences peptidiques cor-respondantes (hydrophobes) sont incorporéeslatéralement dans la membrane phospholipi-dique. Un RE sans nbosomes est appelé RElisse. C'est à son niveau que se fait surtout lasynthèse des lipides (comme par ex. les lipopro-téines, p. 254 et ss.). Les lipoprotéines qui sontfabriquées à partir du RE formant les protéinessont destinées à la formation de la membrane(de lipides) entourant les vésicules de transportqui assurent les transferts vers l'appareil deGolgi.

L'appareil de Golgi ou complexe de Golgi(F) est constitué de compartiments fonctionnelsempilés les uns sur les autres, dans lesquels lesproduits du RE sont transformés. Il comprendune partie appelée ciî-Golgi (face d'entrée,adjacente au RE) faite de saccules aplatis(entrepôt golgien) et aussi une partie appeléetrans-Golgi (face de sortie). Il• synthétise les polysacchandes,• modifie les protéines (modification post-translalioniiellei par ex. la glycosylation desprotéines membranaires sur des acides aminésdéterminés (se produisant en partie dans le RE),qui ultérieurement seront placés sur le côtéextérieur de la cellule pour former le glycocalix(p. 14) ou v-carboxylés en résidus glutamates(p.102),• phosphoryle les sucres à partir des glycopro-téines (par ex. en mannose-6-phosphate, voir ci-dessous) et• empaquette différentes protéines devant êtreexportées dans des vésicules secrétaires (gra-nules de sécrétion) lesquelles sont exocytéesdans l'espace extracellulaire (par ex. p. 246).

L'appareil de Golgi fonctionne donc commeun centre de transformation, de tri et de dis-tribution des protéines et lipides reçus du RE.

La régulation de l'expression des gèness'effectue grâce aux étapes de la transcription(Cla), de la modification de l'ARN (Cib), de

l'exportation d'ARNm (Cic), de la dégradationde l'ARN (Cid), de la translation (Clé), de lamodification et du tri (Ff) et de la dégradationdes protéines (Fg).

Les mitochondries (A, B, et p. 17 B) sontessentiellement le lieu de l'oxydation deshydrates de carbone et des lipides en CO^, etH,0 avec consommation d'Oy Le cycle del'acide citrique (cycle de Krebs), la chaîne res-piratoire et donc la formation de liaisons àl'ATP qui en découlent se font également à leurniveau. Les cellules ayant un métabolisme oudes fonctions de transport importantes, par ex.les cellules hépatiques, les cellules intestinalesou les cellules épithéliales du rein, sont richesen mitochondries. Les mitochondries sont limi-tées par une membrane externe continue dou-blée d'une membrane interne qui s'invagineperpendiculairement à la surface (crêtes) et pos-sède des fonctions de transport (p. 17 B). Àl'origine, les mitochondries seraient des bacté-ries intracellulaires qui auraient vécu en sym-biose avec la cellule (hypothèse symbiotique).Les ADN (bactériens) et la double membranedes mitochondries en sont des vestiges. Ellespossèdent aussi des ribosomes capables de syn-thétiser des protéines.

Les lysosomes sont des vésicules (F) quiproviennent du RE (via l'appareil de Golgi) ;elles servent à la «digestion» intracellulairedes macromolécules qui ont été captées dans lacellule par endocytose (par ex. l'albumine auniveau du tubule rénal, p. 158) ou par phagocy-tose (par ex. les bactéries via les macrophages,p. 94 et ss.) ; la digestion des organites cellu-laires (autophagie, par ex. des mitochondries)s'effectue dans des autophagosomes (B, F). Desportions de la membrane peuvent être endocy-tées et recyclées à nouveau dans la membranecellulaire (par ex. recyclage des récepteurs parendocytose par l'intermédiaire de récepteurs,p. 28). Les endosomes précoces et tardifs sontles stations intermédiaires de ce trafic de vési-cules. Les endosomes précoces et les lysosomesrenferment des hydrolases acides (comme lesprotéases, les nucléases, les lipases, les glucosi-dases, les phosphatases qui sont actives enmilieu acide uniquement), la membrane endoso-male renferme une H^-ATPase qui acidifie l'in-térieur des lysosomes (pH 5), de même quediverses protéines de transport qui a) libèrentles produits de la «digestion» dans le cyto-plasme (par ex. les acides aminés) et b) pour-voient à la charge de compensation pourl'entrée des ions H* (canal CL). Ce transfertd'enzymes et de protéines de transport vers les

lysosomes primaires s'effectue via l'appareil deGolgi. L'« adressage» s'effectue par le moyendu mannose-6-phosphate (M6P) ; celui-ci sefixe à des récepteurs au M6P de la membrane deGolgi qui, de même que l'endocytose par l'in-termédiaire de récepteurs (p. 28), nécessitel'aide simultanée de puits de clathrine. Enmilieu acide, la protéine se sépare de son récep-teur et le M6P est déphosphorylé. Le récepteur-M6P est ensuite recyclé (F). La protéinedéphosphorylée du M6P ne peut être reconnuepar le récepteur-MôP car les protéines sont ren-voyées vers l'appareil de Golgi.

Les peroxysomes renferment (grâce à l'im-portation d'une séquence de signal) desenzymes (R-Hy peroxyde d'H,) grâce aux-quelles certaines molécules organiques, par ex.des acides aminés-D et des acides gras sontoxydés : R-H, + 0; -• R + H^Oy Dans les per-oxysomes, des catalases peuvent égalementtransformer 2 tijO^ en 0, + H^O et oxyder destoxines comme par ex. l'alcool.

Alors que les membranes des organites ser-vent à la compartimentation intracellulaire, lamembrane cellulaire (G) sert à protéger l'inté-rieur de la cellule de l'espace extracellulaire(p. 2). Elle est constituée d'une double couchelipidique (Gl) et est lisse ou invaginée (par ex.bordure en brosse et région basale du laby-rinthe ; B). Elle comporte, selon le type de cel-lules, différentes parties de phospholipides(phosphatidylcholine (G3), -serine et -éthanola-mine de même que de la sphingomyéline), de lacholeiténne (= cholestérol) et des glycolipides(par ex. le cérébroside) dont les pôles hydro-phobes se font face alors que les pôles hydro-philes qui aiment l'eau sont tournés vers lemilieu aqueux c'est-à-dire le liquide extracellu-laire ou le cytosol (G4). La composition lipi-dique des deux feuillets membranaires est trèsdifférente ; les glycolipides se trouvent seule-ment dans la couche externe (voir ci-dessous).La cholesténne (dans les deux couches) dimi-nue la fluidité membranaire et la perméabilitéaux substances polarisées. Dans cette doublemembrane lipidique fluide se trouvent des pro-téines qui, selon le type de membrane, consti-tuent de 25 (membrane myélinisée) à 75%(membrane mitochondriale interne) de la massemembranaire et parmi celles-ci, certaines traver-sent entièrement une fois (Gl) ou plusieurs fois(G2) la double couche lipidique (protéinestransmembranaires) et jouent par ex. le rôle decanaux ioniques, de transporteurs ou de récep-teurs hormonaux. Les protéines sont fixées auxrésidus aminoacides lipophiles ou au moyen defixations à d'autres protéines disponibles.

Quelques unes d<s protéines membranaires sontlibres et mobile, dans la membrane, d'autressont ancrées au cytosquelette, par ex. les échan-geurs d'anions des érythrocytes. La partiesuperficielle de a cellule est recouverte par leglycoialix, lequd est formé de sucres ramifiésliés aux glycoprdéilies et aux glycolipides de lamembrane celluan-e (Gl, 4), de même qu'àceux de la matriie vxtracellulaire. Le glycoca-lix intervient dans les interactions entre cellules(signalisation superficielle, épaississement cel-lulaire etc.). Les ̂ électines sont par ex. des pro-téines membranures de l'endothélium qui selient aux compOiants du glycoialix des leuco-cytes (p.94).

Le cytosquelette permet à la cellule deprendre diverses formes (également lors de ladivision cellulaie) ; il assure aussi les mouve-ments (migration cils) et les transports intracel-lulaires (vésicub, mitose). Il comprend desfilaments d'actin;, des microtubules qui partentdu centrosome e des filaments intermédiairesayant différents ioms : filaments de vimentine,de desmine, de bratine et neurofilaments.

Transport dans, par etentre cellulesLe milieu intracellulaire est protégé du liquideextracellulaire, dont la composition est très dif-férente, grâce à la membrane cellulaire lipophile(p. 2). Ainsi, grâce à l'énergie fournie par lemétabolisme, il est possible de maintenirconstante la composition du milieu intérieurpour assurer la vie et la survie cellulaire. Lespores, les transporteurs, les pompes ioniques(p. 26 et ss.) et les mécanismes de cytose (p. 28)rendent possible le transport traiisnieillbra-naire des substances spécifiques, que ce soitl'absorption des substrats nécessaires au méta-bolisme cellulaire, le rejet des produits dumétabolisme intermédiaire ou terminal, ou letransport dirigé des ions, lesquels permettentl'établissement du potentiel cellulaire (p. 32)qui est à la base de l'excitabilité des cellulesnerveuses et musculaires. Les conséquences del'entrée ou de la sortie de substances pour les-quelles la membrane cellulaire n'est pas unebarrière efficace, par ex. l'eau et le COp peu-vent être contrecarrées ou au moins amoindriespar le transport d'autres substances. Une régula-tion de ce type empêche les variations indési-rables du volume cellulaire et assure la stabilitédu pH intracellulaire.

Processus de transport intracellulaire

Comme l'intérieur de la cellule est entièrementdivisé en compartiments par les diverses mem-branes des organites cellulaires, il existe égale-ment une grande richesse de systèmes spécifiquesde transport. On peut citer comme exemples :• l'ARN de transfert et la protéine de transportà travers les pores nucléaires de l'enveloppenucléaire (p. 11 C),• la protéine de transport du RER vers l'appa-reil de Golgi (p. 13F),• le transport axonal dans les fibres nerveusessur des distances allant jusqu'à 1 m (p. 42). Cestransport s'effectuent en grande partie le longdes filaments du cytosquelette. Le transportorienté de vésicules est assuré le long desmicrotubules avec consommation d'ATP; lesdynémes assurent le transport vers une extré-mité, les kinésines vers l'autre (p. 13 F).

Le transport intracellulaire transmembra-naire s'effectue• dans les lywwmes : absorption d'ions tï* ducytosol et livraison de métabolites, par ex.d'acides aminés, dans le cytosol (p. 12) ;• dans le RE par translocation de protéine(p. 10) et aussi par deux sortes de protéines de

transport des ions Ça2* (A) : grâce à une Ca2*-ATPase le Ca^ peut être pompé du cytosol etpar l'intermédiaire d'un canal Ça2* en être rejetéet devenir un signal (p. 36) ;• dans les mitochondries. Leur membraneexterne comporte de gros pores (porine ; per-méable aux molécules < 5 kDa) et leur mem-brane interne des transporteurs spécifiques etdes enzymes en grande quantité (B). Les com-plexes enzymatiques de la chaîne respiratoirefont passer les électrons (e~) d'un haut niveaud'énergie vers un niveau inférieur et pompentparallèlement des ions H+ de l'espace matricieldans l'espace intermembranaire (Bl). Ainsis'établit dans la matrice un gradient direction-nel des ions H*. Celui-ci favorise non seulementl'ATP-synthétase (production d'ATP; B2), maiségalement l'entrée de pyruvate" et de phosphateinorganique, P' (symport; B2b, c et p. 28).Dans le muscle, les ions Ça2* qui régulent l'ac-tion de l'enzyme mitochondriale sensible auÇa2*, peuvent être, grâce à l'ATP, pompés del'espace matriciel (B2) ; ainsi les mitochondriesreprésentent d'une certaine façon un espacetampon dans l'éventualité où la concentrationintracellulaire en Ca2^ serait trop élevée. Lepotentiel membranaire intérieur négatif (dû à lasortie d'ions W) conduit à l'entrée d'ADP3'échangés contre de VATP4' (transport contre unpotentiel ; B2a et p. 22).

Transport entre cellules voisines

Dans l'organisme le transport s'effectue entrecellules voisines, soit par diffusion à traversl'espace extracellulaire (par ex. action de l'hor-mone paracrine) ou sous forme de canaux situésentre cellules adjacentes (connexons) dans cer-taines zones de la surface membranaire (gapjonctions = nexus = jonctions ouvertes ; C).Un connexon (Cl) est un demi-canal formé de 6molécules de connexine (C2) ; lorsqu'unconnexon se situe à proximité d'un autre éma-nant d'une cellule voisine, ils forment ensembleun canal complet à travers lequel les substancesdont le poids moléculaire est inférieur à 1 kDapeuvent passer. Les ions (par ex. Ca^) de mêmeque de nombreuses substances organiques (parex. l'ATP) peuvent également utiliser cette voie,ces cellules étant d'un point de vue électrique etmétabolique étroitement associées (syncitium).On peut citer comme ex. les cellules des épithé-lium, du muscle lisse du système digestif, del'utérus (à la fin de la grossesse), du foie, dumyocarde, enfin les cellules gliales du SNC. Lecouplage électrique par ex. permet à l'excitationdes cellules musculaires de s'étendre aux cel-lules voisines, ce qui crée une vague d'excita-

tion se propageant à l'organe tout entier (esto-mac, intestin, canalicules biliaires, utérus, ure-tère, oreillettes, ventricules, etc.; voir aussip. 70). Certains neurones de la rétine et du SNCcommuniquent ainsi (synapse électrique). Laprésence de gap junctions permet égalementaux cellules gliales et épithéliales d'assurerensemble et harmonieusement leurs fonctionsde transport et de barrage (voir ci-dessous). Sicependant la concentration en Ça1'' ou celle desions H+ augmente dans l'un des constituantscellulaires (comme par ex. dans le cas extrêmed'un trou membranaire), alors les connexons seferment (C3); ainsi, pour assurer les autresfonctions des cellules associées, chaque celluleest autorisée à combattre ses propres problèmes.

Transport entre cellules de même fonction

Chez les organismes multicellulaires, le rôle dela membrane cellulaire en tant que protection oubarrière entre «l'intérieur» et «l'extérieur» estsouvent assuré par le regroupement de cellulesde même fonction : les épithéliums (de la peau,de l'appareil digestif, du tractus urogénital, del'appareil respiratoire, etc.), 1' endothélium desvaisseaux sanguins et les cellules glmles duSNC constituent des ensembles protecteurs dece type. Ils séparent le compartiment extracellu-laire d'autres milieux de composition différenteformant l'environnement naturel de l'organismecomme l'air (épithélium cutané et bronchique),les contenus de l'appareil digestif (estomac,intestin), les espaces contenant l'urine ou la bile(tabules rénaux, vessie, vésicule biliaire), l'hu-meur aqueuse des yeux, le milieu sanguin(endothélium), le liquide cérébrospinal (barrièreentre le sang et le liquide céphalorachidien) et lemilieu extracellulaire du SNC (barrière cérébro-méningée). Néanmoins certaines substancesdoivent être transportées à travers ces barrières ;ce déplacement s'effectue par transport trans-cellulaire, l'entrée d'un ion ou d'un composédans la cellule est alors combinée au mouve-ment d'un autre composé en sens inverse. Plu-sieurs autres cellules (par ex. les globulesrouges) dont la membrane plasmique présentedes propriétés uniformes le long de sa circonfé-rence, comme les cellules épi- ou endothéliales,sont concernées par ces mécanismes (p. 9 A,B) : ce sont des cellules polarisées. Ainsi, pourle transport des protéines, la membrane apicole(sur son côté externe) d'une cellule épithélialese comporte différemment de la membraneba&olatérale, située sur le côté sanguin. Lemélange des deux types de membrane à traversla cellule entrave les jonctions serrées (voir ci-dessous) au niveau desquelles les couches lipi-

diques externes de la membrane servent de pro-tection (D2).

Le transport de substances peut se faire nonseulement à travers la membrane des celtulesmais également entre cellules : on parle alors detransport paracellulaire ou transépithélial.Quelques épithéliums (par ex. celui de l'intestingrêle et celui du tubule rénal proximal) sont à cetégard relativement perméables ou totalement per-méables («voie d'eau») aux petites moléculesalors que d'autres le sont moins (par ex. auniveau du tubule distal ou du côlon). Cette plusou moins grande perméabilité dépend de l'étatdes jonctions serrées (tight junctions, wnulaoccludens ; D) par lesquelles les cellules adhèrentles unes aux autres. La bordure cellulaire et sondegré de perméabilité, qui peut par ex. être spéci-fique aux cations, sont des éléments fonctionnelsimportants de l'épithélium. Les macromoléculespeuvent traverser la barrière endothéliale desparois vasculaires sanguines par transcytose(p. 28) mais dans ce cas le transport paracellu-laire à travers les jonctions intercellulairessemble jouer quantitativement un rôle plusimportant, en particulier par l'endothélium fenes-tré. Les macromolécules anioniques comme l'al-bumine qui sont indispensables au milieusanguin en raison de leur propriété colloido-osmotique (p. 208) sont maintenues sur les paroisépithéliales des espaces intercellulaires et en par-tie des zones fenestrées.

Transport à longue distance

Enfin, il y a nécessairement des transports àlongue distance d'un organe vers un autre et dedifférents organes vers le milieu environnant. Lemoyen de transport principal utilisé dans detelles conditions est la convection (p. 24).

Transport passif par diffusion

La diffusion représente le transport d'une sub-stance par agitation thermique (mouvementsbrowniens) de ses molécules ou de ses ions(Al). Comme ce transport peut se faire danstoutes les directions de l'espace, une diffusionnette donc un transport effectif peut se produirelorsque la substance est plus fortement concen-trée dans le milieu de départ que dans celui d'ar-rivée, c'est-à-dire lorsqu'il existe un gradient deconcentration en tant que force motrice. (Unediffusion unidirectionnelle peut se faire en l'ab-sence de différence de concentration, dans cecas, la valeur de cette diffusion est la même danstoutes les directions et la diffusion nette est = 0.)La diffusion est consécutive à une différence deconcentration et utilise sa propre force motrice :on parle de transport passif (= transport de«descente en montagne»).

Si l'on mélange par ex. de l'eau avec de l'O^gazeux, au début l'O va rapidement diffuserdans l'eau en fonction de la différence de pres-sion élevée du gaz (A2). En conséquence, lapression partielle (pour les gaz ce terme rem-place celui de concentration) de l'O;, (PO;) vaaugmenter, si bien que même aux alentours l'O;pourra continuer de diffuser de long descouches d'eau (Al). Toutefois, la pente du pro-fil de PO; ou du gradient de PO;, dPO;/dx,devient toujours plus faible au fur et à mesureque l'éloignement x d'avec la source d'O;(exponentielle) augmente (A3), ce qui signifieque la quantité qui diffuse devient plus faible.La diffusion dans l'organisme n'est pas appro-priée à un transport sur de longues distances,car la diffusion dans les liquides est plus lenteque dans les gaz.

La quantité de substance qui diffuse parunité de temps (ou quote-part de diffusion, J^[mol • s~']), est en outre, proportionnelle à lasurface de diffusion F disponible et à la tempé-rature absolue T et inversement proportionnelleà la viscosité r\ des solvants et au rayon r desparticules diffusibles.

D'après 1''équation de Stokes-Einstein lesgrandeurs T, r\ et r comme le coefficient de dif-fusion D sont reliés entre eux :

D - ^ , (m^s--) [1.1](6n • r • r\)où R est la constante des gaz parfaits qui est de(8,3144J-K-' -moi-').

Ces relations sont énoncées quantitativementconformément à la /" loi de diffusion de Fick(AdolfFickl855):

(C = concentration, x = distance de diffusion)Comme la «force motrice» c'est-à-dire le gra-dient dC/dx diminue de manière exponentielletout au long de la distance de diffusion (voir ci-dessus), le temps de diffusion variera de manièreexponentielle avec le carré de la distance de dif-fusion : si une molécule donnée a besoin de0,5 ms pour parcourir le premier um, elle aurabesoin de 5 s pour parcourir 100 um et de 14 hpour faire 1 cm.

Quand dans l'ex. ci-dessus de la diffusionlibre de l'O dans les liquides (A2) la PO, resteconstante dans l'eau, elle sera après quelquetemps identique dans l'ensemble du liquide; onparle alors de diffusion nette : équilibre de d i f f u -sion. Dans l'organisme la diffusion de l'O, desalvéoles pulmonaires jusque vers le sang et duCO; dans le sens inverse, est un bon exemplepour cela (p. 120).

Considérons maintenant deux espaces a et b(Bl) remplis de deux solutions dans lesquellesles concentrations C d'une substance donnée(non chargée) sont très différentes (C" > C1'). Laparoi possède des pores ayant une longueur Axet ceux-ci ont une surface de section totaleF. Parce que les pores sont perméables à la sub-stance, celle-ci va diffuser de a vers b car ilexiste une «force» motrice AC = C" - C'. Sinous prenons seulement en considération lesdeux espaces a et b (et faisons apparaître en B2l'évolution du gradient dC/dx dans le pore defaçon simplifiée) on obtient la 1" loi de diffu-sion de Fick (éq. 1.2) qui s'écrit :

J„ ,„=F•D•- A C (mol•s- • ) [1.3]

La quantité diffusée est donc d'autant plusimportante que F, D et AC sont grands et d'au-tant plus faible que la paroi (Ax) est épaisse.

Pour la diffusion à travers les membraneslipidiques de la cellule, il faut prendre en consi-dération le fait que les substances hydrophilessont seulement un peu soluble dans la membrane(voir le gradient intramembranaire en Cl com-paré à celui de C2) et ceci peut rendre difficile lapénétration par «diffusion simple». On mesure lasolubilité lipidique d'une substance par le coeffi-cient de distribution dans l'eau de l'huile k (C)

A travers une double membrane phospholipi-dique pure, une substance diffusera d'autantplus vite que son coefficient k sera élevé (D)L'équation 1.3 devient maintenant

[1.101

Si pour une même valeur de k, le coefficient D dépendessentiellement du rayon r de la molécule (v éq 1.1)(comparer par ex. le diméthylmalonamide avec i'éthyl-urée en D), de même pour une valeur r donnée, k peutvarier d'un facteur KY (comparel par ex l'urée avecréthanol en D) et modifier de ce fait la perméabilitémembranaire

Comme les grandeurs k, D et Ax sont indé-terminables dans l'organisme, en pratique on lesreunit ensemble sous le terme de coefficient deperméabilité P, ou

Si l'on rapporte maintenant la quantité transpor-tée J^ (mol • s~') à la surface F, on peut trans-former l'équation 1.4 qui devient :

La quantité (nette) de substance qui diffusepar surface et par unité de temps est de faitproportionnelle à AC et à P (E, ligne bleue depente P).

Pour la diffusion des gaz on remplace AC para • AP (coefficient de solubilité par la différencede pression partielle; p. 126) dans l'équation 1.4etJ^,, (mol • s-') parV^ (m' • s-i). t • a • D for-ment ensemble la «conductibilité de diffusion»ou encore le coefficient de diffusion de Krogh K(m2 • s'' • Pa"'), si bien que la 1" loi de diffusionde Fick s'exprime maintenant sous la forme :

Pour les échanges gazeux alvéolaires chez lesêtres vivants (p. 120) F et Ax sont indéfinis-sables, si bien que le rapport K • F/Ax pour l'O,est regroupé ensemble et porte le nom de capa-cité de diffusion de l'O^ du poumon, D^, si bienque l'on a :

On parle de diffusion non ionique lorsqu'unebase faible (par ex. l'ammoniac = NH^) ou unacide (par ex. l'acide formique = HCOOH) soussa forme non ionique diffuse plus facilement àtravers une membrane que sous sa formeionique (F). La membrane est donc beaucoupplus perméable au NH, qu'au NH^ (p. 176 etss.). Comme il dépend du pH de la solution queces substances soient ionisées ou non (pK,p. 378), il s'ensuit que le pH influence la diffu-sion des acides et des bases faibles.

Tout ce que l'on a dit jusqu'à présent neprend pas en considération le fait que les parti-cules sont chargées électriquement (ions). Pourceux-ci, en particulier au niveau d'une mem-brane, vient se surajouter l'existence d'une dif-férence de potentiel, qui peut constituer une«force de transport» pour la diffusion (« élec-trodiffusion») : les ions positifs (cations)migrent alors vers le pôle négatif de la mem-brane et les ions négatifs (anions) vers le pôlepositif. Pour qu'une telle forme de transportexiste effectivement, il faut que cette membranesoit perméable à l'ion concerné par l'intermé-diaire d'un canal ionique existant (p. 32 et ss.)Inversement, toute baisse de concentration d'union diffusible s'accompagne d'une modificationde charge et génère l'apparition d'un potentielélectrique de diffusion (p. 32 et ss.).

Étant donné que la majorité des substancesbiologiquement importantes sont polarisées, elégalement lipophobes (valeur de k faible), leuisimple diffusion à travers la membrane seraittrop lente, il existe à côté de cela des canauxioniques ou tout simplement des protéinesmembranaires encore appelées carrier (trans-porteur), qui fixent la molécule à transporte!(par ex. le glucose), d'un côté de la membraneet (après modification de conformation) s'enséparent de l'autre côté (G). En vérité, commepour la diffusion simple, le transport au moyende tels transporteurs (par ex. l'uniport-GLUpour le glucose, p. 158) nécessite une différencede concentration (transport p a s s i f ) ce qui faitque cette «diffusion facilitée» est saturable(E) et spécifique aux substances ayant une

Osmose, flltration et convection

Les transports d'eau ou de volume (Jy) à traversles parois de l'organisme s'effectuent par osmose(= diffusion d'eau) ou par filtration. Pour qu'unedifférence de pression osmotique ou hydrosta-tique (AJI ou AP) puisse s'exercer entre lesliquides, à travers la paroi membranaire, celle-cidoit être perméable à l'eau (conductibilitéhydraulique K^).

La relation établissant le flux osmotiqued'eau (A) s'écrit :

J . = K , - A x - [1.11]et pour AÎT selon la loi de van 't H o f f e t Staver-man

A î i = o - R - T - A C [1.12]où o = coefficient de réflexion (voir ci-dessous)des différentes particules, R = constante des gazparfaits (p. 20), T = température absolue etAC (osm • kgH^O"') = différence de concen-tration des particules entre le milieu à haute et lemilieu à basse concentration (A : C\^ - C^).En tant que force motrice, AC^ a une valeurnégative si bien que J^ peut éventuellement êtrenégatif (éq. 1.11 ). Le flux d'eau est directementlié à la différence de concentration entre les par-ticules dissoutes, autrement dit le milieu où laconcentration est la plus élevée C1'̂ attire l'eauvers lui. Il tient compte de l'H^O en tant quesolvant, de la différence de concentration dansl'eau entre les substances a (C-^), et b (C^)car la force motrice pour la diffusion de l'eau(A) est C'^ o - C''y g. La condition indispen-sable pour qu'il y ail osmose est que o > 0, cequi signifie que la perméabilité pour les parti-cules dissoutes doit être plus faible que celle del'eau.

Le passage d'eau à travers la membrane cel-lulaire s'effectue grâce à un canal hydrique(aquaporine). Une cellule principale des tubescollecteurs du rein par ex. renferme 107 de cescanaux et aussi de l'aquaporine-2 (régulatrice)dans sa membrane luminale et de l'aquaporine-3 et 4 (permanente ?) dans sa membrane basola-térale. La perméabilité à l'eau de l'épithéliumdes tubes collecteurs (A à droite) est régulée parune suite de montage-remontage de l'aquapo-rine-2, celle-ci se faisant au niveau de la mem-brane de vésicules intracellulaires. En présenced'ADH (V^-récepteurs, AMPc; p. 274) cesmécanismes s'accomplissent en quelquesminutes dans la membrane luminale et augmen-tent ainsi la perméabilité à l'eau (d'env. 1,5 •lO"17! • s~' par canal).

La relation pour la filtration s'écrit (B) :J.=K, AP [1.13]

La filtration s'effectue par ex. au niveau de laparoi des capillaires sanguins ; ceux-ci sont plusparticulièrement perméables aux petits ions etmolécules, si bien que cette filtration libre (o =0 ; voir ci-dessous) n'existe pas pour le passagedes protéines plasmatiques (B, X). Du fait deces différences de concentration, une différencede pression oncotique An: s'établit (B et p. 152et 208).

Des substances dissoutes peuvent être entraî-nées par osmose ou filtration : on parle alors deSuivent drag. La quantité (J^) de substance dis-soute x transportée de cette manière, dépendnon seulement de J et de l'activité moyenne à^de cette substance (p. 376) aux endroits de pas-sage, mais aussi de la quantité de particules quine traversent pas la membrane, ces particulesétant donc «refléchies». On mesure ainsi lecoefficient de réflexion o.

J = . L , ( l - o ) à , , ( m o l - s - 1 ) [1.14|Pour les grosses molécules, comme par ex. lesprotéines qui sont totalement « refléchies » (parex. X en B), o = 1 ; pour les petites molécules oest < 1. Si l'on prend comme ex. la traversée del'urée à travers la paroi du tubule proximal durein, le coefficient o = 0,68. La valeur (1 - o»est aussi appelée coefficient de filtration(p.154).

De nombreuses substances plasmatiques depetites tailles moléculaires sont en partie liéesaux protéines : on parle de liaison protéique(C). Ces protéines empêchent le passage detelles substances à travers l'endothélium ou lefiltre glomérulaire (p. 154 et ss.). Pour une frac-tion de filtration glomérulaire de 20%, 20% dessubstances filtrables sont également filtrées. Sicette substance est liée pour 9/10° aux protéinesplasmatiques, 2 % seulement seront filtrées cichaque passage rénal

Lorsque des substances dissoutes sont trans-portées comme un morceau de bois par un cou-rant, comme par ex. dans la circulation sanguineou le tractus urinaire, on parle de transport surde longs trajets, ou encore de transport parconvection. La quantité de substance transpor-tée par unité de temps (J^) peut être calculée apartir du flux volumique par unité de temps (J^[m3 • s~']) et de la concentration de cette sub-stance (C [mol • nr3]) :

J^ = 1^ • C (mol • s-') [1.15]Le courant gazeux dans l'appareil respiratoireest aussi transporté par convection. On parleégalement de convection lors du transport del'énergie thermique par le sang et lors du trajetde la chaleur sous forme d'air réchauffé(p.222).

Transport actif

Dans de nombreux endroits de l'organisme, letransport des substances énergétiques se faitsurtout contre un gradient de concentrationet/ou - dans le cas des ions - contre un potentielélectrique (p. 22) ; on dit donc habituellementcontre une différence électrochimique (gradient,potentiel). Ceci ne peut s'effectuer par le trans-port passif décrit ci-dessus (lequel s'effectuedans le sens du courant c'est-à-dire selon ungradient ; p. 20 et ss.) mais seulement par desmécanismes de transport actif, lesquelsnécessitent de l'énergie. Une partie importantede l'énergie chimique apportée à l'organismesous forme d'aliments est utilisée - après trans-formation directe en ATP (p. 41 ) - pour le trans-port actif. L'énergie libérée par l'hydrolyse del'ATP permet le transport transmembranaire desdifférents ions, le métabolisme des substrats etleur excrétion. Grâce à ces dépenses d'énergieconsécutives aux différentes réactions thermo-dynamiques, l'agencement des cellules et deleurs organites, nécessaire au fonctionnementnormal de toutes les cellules et de l'organismeentier, est réalisé (p. 38 et ss.).

Dans le transport actif primaire, l'hydro-lyse de l'ATP produit directement de l'énergieutilisable pour les mécanismes de «pompeionique». Ces pompes ioniques sont aussi appe-lées ATPases. Elles établissent relativement len-tement (Na^K^ATPase : env. 1 umol • s-' parm2 de surface membranaire) un gradient électro-chimique. Ce gradient, indispensable à un fluxionique entrant rapide (par ex. entrée de Na*grâce au potentiel d'action : env. 1000 iimol • s~1

par m2) s'établit grâce à l'accroissement de laperméabilité ionique du canal (p. 32 et ss.).

On peut citer l'omniprésente Na*-K*-ATPasede la membrane cellulaire, la Ca^-ATPase duréticulum sarcoplasmique et de la membraneplasmique, la HVK^-ATPase des glandes gas-triques et des cellules du tube collecteur rénalde même que la H*-ATPase des lysosomes.Elles assurent le transport actif primaire de Na4',K*, Ça2* ou H* respectivement. En dehors de laH*-ATPase, les ATPases sont formées de deuxsous-unités a et deux sous-unités P ; les sous-unités a permettent la phosphorylation et le«transport canalaire» des ions (Al).

La Na*-K*-ATPase est indispensable aumaintien des concentrations intracellulaires enNa* et K* et par là même responsable du main-tien du potentiel membranaire de la cellule.Pour un cycle de transport, 3 ions Na+ sortent

' de la cellule et simultanément 2 ions K* y

entrent (Al, 2). Une molécule d'ATP estconsommée pour la phosphorylation des trans-porteurs (A2b), pour les changements deconformation ultérieurs des protéines et enfinpour les changements d'affinité des sites deliaison au Na* et au K*. Les changements deconformation permettent à proprement parler letransport des ions dans la mesure ou ils expo-sent, au moment voulu, les sites de liaisons auxions situés sur la face opposée de la membrane(A2, b => d). La déphosphorylation rétablitl'état antérieur de sortie (A2, e => f). Le débitde la Na*-K*-ATPase s'élève lorsque la concen-tration intracellulaire en Na+ augmente, suitepar ex. à une augmentation d'entrée du Na*, oulorsque la concentration extracellulaire en K*diminue. Il en est de même lorsque l'activitépompe de la Na*-K*-ATPase s'élève. Voua-baine et les glycosides cardiaques inhibent laNa*-K*-ATPase.

Dans le transport actif secondaire d'unemolécule (par ex. le glucose) il y a couplage paiun transporteur (dans cet ex. le SLGT2) avec unmécanisme de transport passif d'un ion (ici leNa* ; Bl). Dans ce cas, le gradient électrochimique de Na* (pour lequel la Na*-K*-ATPaseintervient à différents endroits de la membranecellulaire, A) est la force motrice qui permell'entrée secondaire active du glucose dans lacellule. Ce mécanisme porte le nom de cotrans-port. On parle de symport lorsque la substanceimpliquée est déplacée dans le même sens quel'ion moteur (Bl, 2, 3) et d'antiport (contretransport) quand le gradient de Na* déplace paiex. les ions H* de manière active secondairedans le sens opposé (B4). Un tel gradient élec-trochimique d'ions H* peut même, par la suiteêtre utilisé pour un symport tertiaire actif paiex. pour l'absorption de peptides (B5).

Alors qu'aucune charge électrique nette n'estransportée (transport électroneutre) dan'l'antiport Na*/H* (B4) comme dans le symporNa^-Cl" (B2), c'est le cas dans les symports Na+ glucose0 (Bl), Na* + acide aminé" (B3), 2Na+ acide aminé- ou H* + peptide" (B5) : on pari.de transport électrogène ou rhéogène. Si, aicours du transport électroneutre, le gradient chimique Na* représente à lui seul la force motncedans le transport électrogène, le potentiel intramembranaire négatif (p. 32 et ss.) apporte un'force motrice simultanée. Si le transport actisecondaire par ex. du glucose est couplé no;pas à un seul ion Na* mais à 2 ions Na* (par e>dans le symport SGLT1), alors la force motncest multipliée par deux. Cependant, lorqu'il doiexister un gradient de concentration importam

facteur d'une puissance de dix (cas extrême :celui des ions H^ dans l'estomac; 1 : 10'), alorsdes ATPases doivent intervenir d'emblée. Cesmécanismes peuvent être de nature électrogène(par ex. pour la Na^K^-ATPase : 3 Na^Z K^ ;v. p. 46) ou électroneutre (par ex. la H^K*-ATPase : IH^/K*).

Ces transports actifs présentent les caracté-ristiques suivantes :• ils sont saturables, autrement dit ils n'ont quedes capacités limitées (J,^, voir ci-dessous),• ils sont plus ou moins spécifiques ce quisignifie que seules certaines substances destructure chimique analogue sont transféréespar le transporteur; ces substances s'inhibentmutuellement dans leur transport (inhibitioncompétitive),• ces substances analogues sont souvent plusou moins bien transportées, ce qui signifientqu'elles possèdent une affinité différente(~ 1/K^; voir ci-dessous) pour le système detransport,• ils sont perturbés lorsque l'apport d'énergiecellulaire est défaillant.

À l'exception du dernier point, les autressont également valables pour les transporteurspassifs c'est-à-dire pour la diffusion facilitéepar uniporteur (p. 22).

Le taux de transport J^ de ce type de trans-port saturable se calcule généralement suivant lar î n f t t i r m f rîf MichneltS-Mfrttf'n '.

où C est la concentration finale de la substanceà transporter, J^ le taux de transport maximalde la substance et K^ sa concentration de demi-saturation, c'est-à-dire pour 0,5 J^ (p. 383).

La cytose est un mécanisme de transportactif complètement différent. Elle comprend laformation, avec consommation d'ATP, de vési-cules intra-membranaires, d'environ 50-400 nmde diamètre, qui se détachent de la membraneplasmique pour entrer dans la cellule (endocy-tose) ou en sortir (exocvtose). Grâce à la cytosespécifique, ce sont principalement les macromo-lécules (protéines, polynucléotides et polysac-charides) qui sont transférées dans la cellule ouqui en sortent. Dans ces différents cas ces sub-stances sont transportées à l'intérieur de la cel-lule (p. 12 et ss.).

L'endocytose (voir aussi tableau 1.6, p. 13)est un mécanisme continu, non spécifique, per-mettant l'entrée dans la cellule de liquides

extracellulaires au moyen de vésicules rela-tivement petites, comme l'endocytose pail'intermédiaire de récepteurs (endocytose d'ab-sorption) qui est spécifique à certaines molé-cules (C). Ces derniers débutent pour la plupartleur action au niveau de petites anfractuosités(puits) de la membrane plasmique, qui sur leurface interne sont souvent recouverts d'une pro-téine, la clathrme (puits recouverts}. Les récep-teurs pour l'endocytose par l'intermédiaire derécepteurs sont des protéines intégrées à lamembrane cellulaire, par ex. certaines aux lipo-protéines LDL (cellule hépatique) ou au facteuiintrinsèque de la cobalamine (épithélium iléal)On peut trouver jusqu'à mille récepteurs sur lespuits recouverts de clathrine qui, d'une certainemanière, peuvent agir ensemble (C), ce quiaugmente énormément l'efficacité de la fixa-tion au ligand. Au début, les vésicules devantêtre endocytées ne sont pas encore recouvertesde clathrine (vésicules recouvertes diclathrine). Après avoir perdu son manteau declathrine, la vésicule fusionne avec un endosome précoce tandis que le récepteur est recyclé la plupart du temps vers la membranicellulaire (C et tableau 1.6 p. 13). Le liganiendocyté peut (de l'autre côté de la cellule) êtnà son tour exocyté (transcytose, voir ci-dèssous) ou être « digéré » dans les lysosomes (C eip. 13). Enfin, ils permettent la phagocytose'(souvent également par l'intermédiaire derécepteurs) des organismes pathogènes et desdébris cellulaires (p. 94 et ss.). Les petits pro-duits de la digestion comme les acides aminésles sucres et les nucléotides sont transportésdans le cytosol au moyen des lysosomes; ilssont alors disponibles pour le métabolisme cellulaire ou sont transférés dans le sang. Quantl'insuline se lie aux récepteurs sur la surfacides cellules cibles, le complexe hormonerécepteur migre dans les «puits recouverts» eisubit alors une endocytose (il est «intemalisé»p. 282) et une digestion par les lysosomes. Dicette manière, la densité des récepteurs capable.de lier l'hormone est diminuée («down régulation » des récepteurs par des concentrations élevées d'insuline).

L'exocytose (voir aussi tableau 1.6, p. 13)permet l'exportation de macromolécules (palex. les enzymes pancréatiques, p. 246 et ss.) oula libération des, hormones (par ex. celles dulobe postérieur de l'hypophyse, p. 280) ou desneurotransmetteurs (p. 50 et ss.). Ces sub-stances sont finalement préemballées dans desvésicules secrétaires (avec des manteaux declathrine) avant d'être libérées en réponse à unsignal (augmentation de la concentration intra-

cellulaire de Ça2*) Le «matériel d'emballage»c'est-à-dire la membrane vésiculaire sera réen-docytée (recyclée) Pour d'autres, la fusionmembranaire du matériel exocyté permet l'in-tégration de protéines à la membrane plas-mique en vue de sa construction (tableau 1 6,p 13) Le contenu liquide des vésicules peutaussi être évacue a l'extérieur (exocytoseconstitutive)

Le complexe protéine coatomere joue alors la fonctionde la clathnne (voir ci dessus) L expédition des vesicules du reseau transgolgien s'effectue de telle manièreque le GDP de 1 ARF cytosolique (ADP nbosylationfactor) lie au GNRP (guamne nucleotide reledsmg pro-tem) de la membrane du Golgi est phosphoryle en GTP(Dl) La molécule GTP ARF fusionne avec Id membrane et lie le coatomere (D2) ainsi se constitue unevésicule recouverte de coatomere (D3) Celle ci ren-ferme des v-SNARE (vesicle synaptosome-associated-protein receptor) dans sa membrane qui vontreconnaître le t(target = cible) SNARE de la membranedestinataire (dans ce cas précis la membrane plas-mique) , il s'ensuit le clivage du GDPs ARF le déta-chement du GDPs ARF du codtomere et pour finir lafusion avec la membrane et l'exocytose (D4, 5)

L'endocytose assure le transport transcelîu-laire de certaines substances en permettant l'en-trée de macromolecules (protéines, hormones)d'un côté de la cellule et leur délivrance surl'autre côte, par ex au niveau de l'endothéliumc'est la transcytose

Migration cellulaire

En principe, la plupart des cellules sontcapables de se déplacer activement a l'intérieurde l'organisme on parle de migration (E) Tou-tefois, un petit nombre seulement utilise cettepossibilité Les seules cellules spécialementéquipées pour cela sont les spermatozoïdes, quipeuvent nager a une vitesse de l'ordre de2000 um/min par agitation de leur flagelle cau-dal D'autres cellules comme les fibroblastes ensont également capables, mais beaucoup pluslentement par ex à la vitesse de 1,2 um/mm Encas de lésion par ex ils se déplacent au niveaude la blessure et participent à la cicatrisation.D'autres ex sont la migration cellulaire aucours de l'organisation embryonnaire ou lesgranulocytes neutrophiles et les macrophages,lesquels attirés par chimiotactisme, traversent laparoi vasculaire et migrent dans la direction del'invasion bactérienne (p 94 et ss ), enfin lescellules tumorales qui exercent leurs effetsdévastateurs dans les différents tissus de l'orga-

msme qu'elles envahissent (formation des méta-stases)

La migration est un déplacement sur unebase solide (El) et aboutit finalement à ce quela cellule migrante• sur sa partie «arrière» (a) dépolyménse l'ac-tine et la tubulme du cytosquelette, (b) endocytesous forme de vésicules d'endocytose des parti-cules devant être transportées ultérieurement, et(c) attire des ions et donc des liquides cellu-laires de l'extérieur, pour• sur sa partie « avant » (lamellipode) (a) poly-ménser l'actme grâce au concours de la profi-line et fabriquer des monomères d'actme (E2)et grâce a l'aide de la myosme 1 (dans la mem-brane plasmique) les faire glisser vers l'avant(consommation d'ATP), (b) refabriquer desvésicules dans la membrane cellulaire, et enfin(c) reprendre des ions et donc des liquides del'extérieur

Les parties de la membrane cellulaire nonimpliquées momentanément dans la cytose par-ticipent a des déplacements obligatoires «d'avanten arrière» semblables a ceux d'une chenillePuisque la membrane cellulaire des fibroblastesadhère surtout a la fibronectme de la matriceextracellulaire, la cellule se déplace en avant parrapport à la matrice L'adhérence de la cellulerequiert également la présence de récepteursspécifiques, par ex la fibronectme dans le casdes fibroblastes

Potentiel électrique membranaireet canal ionique

Le transport d'ions signifie un déplacement decharge, c'est-à-dire l'apparition d'une différencede potentiel électrique. Par ex. si des ions K*diffusent hors de la cellule, il se crée un poten-tiel de diffusion, au cours duquel l'intérieur dela cellule devient négatif par rapport à l'exté-rieur. Ce potentiel entraîne à nouveau à l'inté-rieur de la cellule (transport par potentiel ; p. 22)des ions ï* qui avaient diffusé hors de la cellule(diffusion le long d'un gradient chimique; p.20et ss.). La diffusion du K* hors de la cellule per-siste jusqu'à ce que les deux gradients soientidentiques (mais opposés) c'est-à-dire que leursomme, c'est-à-dire le gradient électrochi-mique (et donc le potentiel électrochimique,voir ci-dessous), soit égal à zéro. Il existe alorsune différence de concentration ionique déter-minée de part et d'autre de la membrane(concentration d'équilibre) à laquelle corres-pond un potentiel déterminé (potentiel d'équi-libre).

Le potentiel d'équilibre E^ de l'ion «X»entre l'intérieur (i) et l'extérieur (e) de la mem-brane cellulaire est calculé d'après l'équation deNemst :

R étant la constante des gaz (8,314 J • K~* • mol"'),T la température absolue (dans le corps =310 K), F la constante de Faraday, c'est-à-direla charge par mole (= 9,65 • 104 A • s • moi"'),zJa charge de l'ion (+1 pour le K^, +2 pour leÇa2*, -1 pour le Cl- etc.), In le logarithme natu-rel et (X) la concentration « effective » (= acti-vité, p. 376) de l 'ion X. A la température ducorps (310 K), R • T/F = 0,0267 V-'. Si l'ontransforme ln(X\/(X), en -ln(X)/(X)^ V en mVet In en log (p. 380 et's.), l'équation de Nemstpeut alors s'écrire d'après l'équation 1.17 :

Par ex., si l'ion «X» est le K* et si (K^ = 140et (K^ = 4,5 mmol/kgHp, alors le potentield'équilibre du K* est :

Si la membrane est seulement perméable auxions K*, alors le potentiel membranaire E^ estégal à cette valeur de -91 mV c'est-à-dire queE^=E^(A1),

Lorsque le potentiel d'équilibre est atteint, laquantité d'ions qui se déplacent selon le gra-dient chimique dans une direction donnée estégale à la quantité d'ions repoussés dans l'autresens par le potentiel électrique. Le potentielélectrochimique (E^ - E^, encore appelé forceélectrochimique, bien qu'il ne s'agisse pasd'une force physique) est aussi presque nul, demême que la somme des deux courants ioniquesappelée courant ionique net (I,).

Pour la «perméabilité» d'une membrane auxions, on utilise à la place du coefficient de per-méabilité P (voir éq. 1.5, p. 22), le terme deconductance g^ (dépendante de la concentra-tion, S • m"2) (conversion, eq. 1.9 p. 22). Elletient compte de la surface membranaire et estinfluencée par la conductance électrique G (S)(= l/résistance[l/iï].)

La loi d'Ohm pour le courant ioniquenet/surface membranaire 1̂ (A • irr2) s'écritdonc :

\ est différent de zéro lorsque le potentiel mem-branaire E^ se déplace vers le potentiel d'équi-libre E . Cela se produit par ex. lorsque laNa^lC-'ÀTPase (électrogène ! p. 26) est tempo-rairement activée (hyperpolarisation, A2) ouencore lorsque la membrane cellulaire n'estplus perméable aux ions K/ mais le devient paiex. aux ions Na4' (dépolarisation, A3) et auxions Cl". Si la membrane est perméable àd'autres ions, alors cette relation permet dedéterminer la part respective de chaque conduc-tance individuelle g^, g^ et gç, dans la conduc-tance membranaire totale (g^), et doncl'importance de la conductance fractionnelle fCelle-ci se calcule selon la formule :

Lorsque les conductances fractionnelles et lespotentiels d'équilibre (éq. 1.18) des ions impli-qués sont connus, E^ se calcule ainsi :

E^EK-fK+lC^N.+Eci-fa tl-21]Si l'on met des valeurs réelles dans l'équation1.21 par ex. celles d'une cellule nerveuse aurepos (f = 0,90, f^ = 0,03, f;,, = 0,07 ; E^ =-90 mV, E^ = +70 mV, Ep, = -83 mV) onobtient un E^ de -85 mV. Le calcul de E^ - E^donne une force motrice de +5 mV pour le IC.de -145 mV pour le Na^ et de -2 mV pour leCl", ce qui signifie que le K^ s'écoule hors de lacellule avec une faible force motrice (mais avecg élevée) et que le flux de Na+ en dépit d'une

force motrice élevée ne pénètre dans la cellulequ'en faible quantité tandis que g^ et donc f^sont faibles pour la cellule au repos. Lorsque lecanal Na+ s'ouvre consécutivement à un poten-tiel d'action (p. 46) alors 1̂ augmente énormé-ment.

Le potentiel, que l'on peut comparer d'unecertaine manière au transport ionique, agitcomme une force pour chasser d'autres cationset anions à travers la membrane (« électrodiffu-sion», p. 22) lorsque celle-ci leur est perméable.En conséquence, le potentiel de diffusion au K^entraine le Cl- hors de la cellule et ce jusqu'à ceque Ep, = E^, ce qui signifie d'après l'éq. 1.18que la concentration intracellulaire en Cl" estabaissée de 1/25 par rapport à la concentrationextracellulaire (donc distribution passive du Cl"entre les milieux intra- et extracellulaires). Dansl'exemple ci-dessus cela signifie assurémentqu'une petite force motrice s'exerce du milieuintra- vers le milieu extracellulaire (E^ - E^ =-2 mV) ; force motrice qui fait que le Cl" va seconcentrer dans le cytosol de manière plus éle-vée que suite à une distribution passive (E^ =E ), il est donc inclus dans la cellule de manièreactive (donc distribution active du Cl"), par ex.grâce à un symport-NaCl par transporteur(p.29B).

Pour le transport des ions la membrane pos-sède plus ou moins de canaux spécifiques(pores), tels ceux au Na*, Ca2^, K* ou Cl", ce quisignifie que la conductance de la membrane cel-lulaire (voir ci-dessus) est déterminée à partirdes canaux ioniques spécifiques ouverts et deleur nombre. La technique du patch-clamp outechnique par électrode de succion (voir ci-des-sous) a rendu possible la mesure directe du f l u xionique à travers un canal unitaire (B). Il aainsi été possible de démontrer que la conduc-tance de la membrane n'existe pas parce que lescanaux ioniques sont plus ou moins ouvertsmais parce que ceux-ci sont en moyenne sou-vent ou rarement ouverts, ce qui signifie queleur probabilité d'ouverture détermine la per-méabilité ionique. Le canal s'ouvre fréquem-ment en salves répétitives (B2), si bien quel'ouverture d'un canal unitaire, qui s'accom-pagne d'un flux d'environ dix mille ions à tra-vers celui-ci, ne dure que quelques ms.

Dans la technique du patch-clamp uneélectrode de verre possède à son extrémité uneouverture (0,3-3 u,m) appliquée sur une petiteportion de la membrane cellulaire (patch) nepossédant qu'un seul canal (ou très peu decanaux). Le petit bout de cellule reste partie

intégrante de la membrane cellulaire, ou,comme cela est illustré en Bl, est arraché demanière à être étudié de manière isolée. Pour unpotentiel de membrane donné (potentiel imposé= voltage clamp), il est alors possible de mesu-rer à chaque fois le courant unitaire correspon-dant et ainsi de tracer la courbe courant/potentiel(courbe I/V, B3) dont la pente correspond à laconductance du canal isolé (v. éq. 1.18). Lepotentiel auquel (l'extrapolation de) la courbecoupe l'axe des X (I = 0) est le potentiel d'in-version. À partir de cette valeur, il est possiblede déterminer les ions responsables du courantI. Dans l'exemple B, le potentiel d'inversion estde -90 mV. Il existe alors un gradient électro-chimique pour K^ et Na* et E^ se situe à-90 mV pour ce gradient tandis que E^ est à+90 mV. Le canal est donc exclusivement per-méable aux ions K^et ne l'est pas par ex. auxions Na^ En outre, les types de canaux présentspeuvent être différenciés par l'ajout d'inhibi-teurs ou de bloqueurs spécifiques des canaux.

L'état d'ouverture des canaux ioniques peutêtre contrôlé (C) de différentes manières, àsavoir par :- l'importance du potentiel de membrane (parex. par les canaux W, Ça2* et K^ dans les nerfset les fibres musculaires; Cl par ex. p. 46 et 50),- des substances provenant de l'extérieur et quise lient au canal ( l i g a n d f , C2), comme par ex.l'acétylcholine au niveau de la membrane post-synaptique d'une synapse cholinergique (canalcationique), le glutamate (canal cationique) oula glycine et la GABA (canal Cl"),- le moyen d'une substance servant de signalintracellulaire (C3) comme- l'AMPc (par ex. dans les canaux Ça2* des cel-

lules myocardiques ou le canal Cl" dans lesépithéliums),

- le GMPc (par ex. les effets muscariniques del'acétylcholine ou par l'excitation des bâton-nets),

-l'IP (par ex. ouverture des canaux ioniquesCa^ intracellulaires liés au réservoirs de Ça21'),

- le moyen des petites protéines G (par ex. lecanal Ca2^ de la membrane cellulaire),

- les tyrosinekinases (par ex. les canaux Cl' et1C lors de l'apoptose) ou

- le moyen même du Ca^ (par ex. canal K* oudegré d'activité du canal Na+ rapide, p. 46).

- le moyen d'un métabolite intracellulaire (C4)comme l'ATP (par ex. les canaux K* dans lecœur et les cellules B des îlots pancréatiques)ou des ions H* (par ex. les canaux K^ dans l'épi-thélium rénal),- une action directe ou indirecte (?) à traversl'état d'étirement (C5) de la membrane cellu-

Rôle des ions Ça2* dans larégulation cellulaire

La concentration des ions Ça2* libres, dans leliquide interstitiel, [Ca24^, est d'env. 1,3 mmol/1.Sa valeur dans le cytosol, [Ca24']^, est de 104 à10' fois plus faible (env. 0,1-0,01 u.moVl), carles ions Ça2* sont transportés activement ducytosol vers les réservoirs intracellulaires (réti-culum endoplasmique (p. 17 A), vésicules, mito-chondries, noyau?) ou vers l'extérieur. Ces deuxmécanismes se font par transport actif primaire(Ca2+-ATPafe) et aussi simultanément par trans-port actif secondaire (échange par transporteurCa^/SNa^) (Al).

Grâce aux canaux Ça2*, [Ça2*] peut augmen-ter, par entrée de Ça2* provenant des réservoirsde Ça2* et aussi de l'espace extracellulaire (A2).Les canaux Ça2* de la membrane cellulaires'ouvrent par ex.- par le moyen de dépolarisation (cellules ner-

veuses ou musculaires),- par des ligands externes (par ex. via la pro-

téine G^; p.274),- par le moyen de «substance signal intracellu-

laire» comme l'IP, ou l'AMPc (p. 274 et ss.)comme

- par étirement de la membrane cellulaire oupar signal thermique.

Les canaux Ça2* des réservoirs s'ouvrent grâceà une augmentation locale de [Ca2^ (par entréede Ça2* de l'extérieur à la manière d'une «étin-celle» ou «trigger») et par l'intermédiaire del'inositoltriphosphate (IPp A2 et p. 276).

L'élévation de [Ca24^ est un signal pourde nombreuses et importantes fonctions cellu-laires (A). Il intervient dans la contraction descellules musculaires suite à l'exocytose deneurotransmetteurs dans la terminaison ner-veuse présynaptique, dans l'exocytose hormo-nale des cellules endocrines ou neurocrines,dans la stimulation de quelques cellules senso-rielles et dans différentes cellules où il fermeles gapjunctions (p. 19 C) et ouvre les canauxà d'autres ions, dans la migration des leuco-cytes et des cellules tumorales (p. 30), dansl'activité des thrombocytes comme dans lamobilité des spermatozoïdes. Une partie deses effets s'effectue par l'intermédiaire de lacalmoduline. L'élévation de [Ça2*] provoquela liaison de la calmoduline à 4 ions Ca2+(A2).Le complexe calmoduline-Ca2* active de nom-breuses enzymes comme la CaM-kinase II(voir ci-dessous) et provoque la contraction dela musculature lisse par l'intermédiaire de lakinase des chaînes de myosine légère (KCMLou MLCK : myosine light chain kinase,P.70).

De nombreuses cellules répondent à unsignal ou une hormone par toute une séried'augmentations brèves, avec retour périodiquede la [Ça2*] appelées oscillations de [Ça21'](B). Dans ce cas, ce n'est pas la valeur absoluede [Ça2*] mais lu fréquence des oscillations quisert de signal quantitatif à la réponse cellulaire.Ainsi, par ex. la protéine-kinase II-calmodulinedépendante (CaM-kinase II) est activée briève-ment (et phosphoryle seulement sa protéinecible) par de basses fréquences de variations de[Ça21], mais elle est aussi très vite totalementdésactivée (Bl, 3). Inversement les hautes f r é -quences accroissent l'autophosphorylation del'enzyme ce qui ralentit de plus en plus sa désa-livation (B3). Ainsi l'activité enzymatique entreles signaux-fCa2^ diminue toujours plus lente-ment ce qui veut dire que chaque signal plusample de [Ça2*] conduit à une sommation del'activité (B2). De la même manière que dansun potentiel d'action (p. 46) la transmission par«tout ou rien» de l'information digitale pour lacellule est fréquence-dépendante, très claire-ment fonction de l'amplitude de la [Ca2*]^, celle-ci pouvant fluctuer en fonction de nombreusesautres grandeurs.

La concentration extracellulaire en Ça2*[Ca21^ qui joue un rôle dans la coagulation san-guine, dans l'ossification comme dans l'excita-bilité nerveuse et musculaire est une grandeurrigoureusement contrôlée (p. 290) par des hor-mones (PTH, calcitriol, calcitomne) ; elle parti-cipe aussi rétroactivement à son propre contrôle(p. 290). Les récepteurs participant à la régula-tion du Ça2* sont des protéines membranairescapables de détecter la valeur de la [Ca2*]^ à lasurface cellulaire et qui libèrent dans la cellule(par l'intermédiaire d'une protéine G ) de l'IP,intracellulaire + DAG (diacylgiycérol) en tantque second messager (Cl et p 274 et ss.). Dansles cellules parafolliculaires, l'IP., induit uneaugmentation du [Ça2*], lequel entraîne l'exo-cytose de la [Ca2^ liée à la calcitonine (C2).Au contraire, dans les cellules parathyroi-diennes un niveau élevé de [Ca2^ diminue larépartition du [Ca^^-PTH dépendant ; ceci seproduit grâce au DAG et à la protéine kinase C(PKC), de même éventuellement que par l'inter-médiaire de la concentration en AMPc (via laprotéine G, p. 274) (C3). On rencontre égale-ment des récepteurs au Ça2* dans les ostéo-clastes et dans les épithéliums du rein et del'intestin.

Échan9es énergétiques

L'énergie (J) est la capacité d'un système àfournir du travail (J). La production de travailsuppose qu'il existe au préalable une différencede potentiel (= chute de potentiel ; ce terme pasvraiment correct à l'évidence est encore appelé«force motrice») qui trouve son origine dansl'agitation de la matière. Cette différence depotentiel se traduit par un travail mécanique, parex. la luuteur d'une chute d'eau dans le casd'une usine hydromotrice, par la tension ou levoltage (V) dans un travail électrique et dans lesreactions chimiques, par un changement d'en-thalpie (AG [J • mol-'], v. ci-dessous). Pourdéterminer la quantité de travail produite, ondoit multiplier la différence de potentiel (faneurd'intensité) par le facteur de capacité corres-pondant ainsi la hauteur de la chute d'eau parla force liée au poids de l'eau [N], la tension parle nombre de charge [C] et AG par la quantitéde matière [mol].

La vie est impossible sans apport d'énergie.Les plantes tirent leur énergie du rayonnementsolaire pour transformer le CO, atmosphériqueen 0^ et en composés organiques. Ces compo-sés peuvent être directement utilisés par leshumains et les animaux pour compléter leursbesoins énergétiques. Ainsi l'énergie peut êtretransformée, convertie d'une forme en uneautre. Si nous considérons une telle transfor-mation comme prenant place dans un systèmefermé (échange d'énergie mais non de matièreavec l'environnement), on peut dire que l'éner-gie totale demeure constante. Ceci est décritdans le premier principe de la thermodyna-mique qui dit que la variation d'énergieinterne, c'est-à-dire la variation du contenu enénergie (AU) d'un système, par ex. une réac-tion chimique, est égale à la somme du travailreçu (+W) ou cédé (-W) et de la chaleur déga-gée (-Q) ou reçue (+Q) respectivement.

AU = Q - W [J] (travail fourni, chaleurreçue) [1.22]

AU = W - Q [J] (travail reçu, chaleur four-nie) [1.23]

Dans toutes les réactions chimiques, il y a pro-duction de chaleur. Cela signifie que la chaleurproduite par la transformation d'une substanceen une autre est toujours la même, quelle quesoit la voie utilisée pour ces reactions et quecelles-ci aient lieu dans un système fermé ououvert (par ex. un système biologique ; valeurcalorifique, p. 228).

La quantité d'énergie à pression constantes'appelle la variation d'enthalpie AH. (C'est

pourquoi l'ensemble pression-volume-travail estpris en considération : AH = AU + p • AV.) AHest négatif dans les reactions exothermiques,(avec fourniture de chaleur) et positif dans lesréactions endothermiques (avec chaleur reçue).Afin de déterminer quelle part de cette enthalpieAH est réellement utile (par ex. en tant que«force» motrice dans une réaction chimique =enthalpie libre, AG), le second principe de lathermodynamique doit être pris en considéra-tion. Celui-ci stipule que lorsque des événementsse produisent spontanément dans un systèmefermé, le degré de «désorganisation» ou «d'or-ganisation» de ce système, appelé entropie, aug-mente (AS > 0). Le produit «augmentationd'entropie • température absolue» (AS • T) estégal à la chaleur dissipée durant un tel processus.

Ainsi l'enthalpie libre AG se calcule de lamanière suivante (équation de Gibbs-Helm-holtî.) : I

Si AS est voisin de zéro, AG et AH sont dumême ordre de grandeur, et l'on peut dire parex. que le travail chimique de la dégradationdu glucose dans l'organisme par des voiesmétaboliques est identique à la quantitéd'énergie AH obtenue lors de la combustion duglucose dans un calorimètre (valeur calori-fique; p. 228). L'équation [1.24] définit aussiles conditions dans lesquelles une réaction chi-mique spontanée peut par ex. se dérouler. SiAG < 0, la réaction est exergonique et peut seproduire spontanément sans intervention exté-rieure ; quand AG > 0, la réaction est endergonique et ne peut s'effectuer spontanément sansfourniture additionnelle d'énergie. Une réac-tion peut aussi être exergonique (AG < 0) bienqu'elle soit endothermique (AH > 0), en parti-culier si l'organisation interne des composantsAS est très grande (positive), car (AH - AS • T)devient < 0, par ex. lors d'une dissolutionendothermique de cristaux de NaCl dans l'eau.

AG est dépendant de la concentration et s'ob-tient en tenant compte de Y enthalpie libre stan-dard AG° et de la concentration actuelle(véritable) des différentes substances participantà la réaction. (Pour la détermination de AG° detous les intervenants de la réaction, on choisitune concentration de 1 mol/1, un pH de 7,0, T =298 K et p = 1013 hPa). Si la réaction étudiéeest par ex.:

(où A = substrat de départ et B et C sont les pro-duits de la réaction), alors AG° peut être trans-formé en AG comme suit :

AG = AG*' + R • T • In (B) '(c) [1.26](A)

ou (pour 37 °C) :== lîî'\ • fC''ï

AG° + 8,31 • 310 • 2,3 • log ——— [J • mol-1](A) [1.27]

Si l'on suppose par ex. que AG° d'une réactionest de +20 kJ • mol"1 (réaction endergonique),AG devient < 0 (réaction exergonique) si le pro-duit [B] . [C] devient 104 fois plus petit que[A]:

AG = 20000 + 5925 • logIO- = -3,7 kJ • mol-'[1.28]

Dans ce cas, le produit A est transformé enproduits B et C (la réaction se fait vers ladroite).

Si pour la même reaction ([B] • [C])/[A] =4,2 • 10 ,̂ AG devient nul et la réaction s'équi-libre (pas de reaction visible). Le rapport ainsiobtenu est appelé constante d'équilibre K dela réaction. En utilisant l'équation 1.26, K peutêtre transformé en AG° et vice versa selon larelation suivante :

0 = A G ° + R - T - l n K ouAG^-R-T-lnK^"' [1.29]

ouK^ = e-40"'» T) [1.30]

Si finalement le rapport ([B] . [C])/[A] > 4,2 •10"', alors AG > 0 et la réaction se déplace versla gauche, en conséquence le produit A estformé à partir de B et C.

La valeur de AG indique le sens de la réac-tion et permet de mesurer la distance qui lasépare de son point d'équilibre. Comme AGdépend de la concentration et que dans un sys-tème ouvert (voir ci-dessous) AG est très négatifet détermine les produits de la réaction (par ex.à travers les nombreuses voies du métabolisme),en conséquence la réaction se poursuit d'elle-même.

Le niveau de AG", qui représente la diffé-rence des niveaux d'énergie (= potentiel chi-mique) entre le produit (P ) et son substrat (P^)(A), ne donne toutefois aucune indication sur lavitesse de la réaction. Même si AG° < 0, lareaction peut être extrêmement lente. Sa vitessedépend aussi de la quantité d'énergie nécessairepour l'élaboration des produits intermédiaires

de la réaction, pour lesquels AG est plus grandque celui de la substance initiale ou des pro-duits terminaux de la réaction (A, V), et duniveau de P . La quantité d'énergie nécessaire àcette transformation (E^ = P^ - P,) est appeléeseuil ou énergie libre d'activation. Cette éner-gie potentielle est généralement si élevée(» 50 kJ • mol"') que la quantité utilisée nereprésente qu'une part minuscule (F » 10-" !)des molécules substrat (A, B), dont le niveauindividuel d'énergie est de manière fortuite plusélevé que P , qui représente la valeur moyennede toutes les molécules substrats. F dépend dela température (B). Une diminution/augmenta-tion de 10 °C diminue/augmente F (et donc lavitesse de réaction) généralement d'un facteur2-4, ce qui signifie que le Q,, de la réactionpasse de 2 à 4.

Tandis que la valeur de E^ est élevée dans denombreuses réactions non catalysées, le déve-loppement d'enzymes qui, en tant que cataly-seurs biologiques, ont accéléré énormément lavitesse des reactions et diminué de beaucoup E^,est un facteur clé de l'évolution (A). En accordavec Arrhenius, la constante d'équilibre k [s"']d'une reaction unimolaire est proportionnelle àÇ-E/IR T| g, p^J. conséquent E^ d'une reactionunimolaire est diminuée de moitié par uneenzyme par ex. de 126 à 63 kJ • mol"', alors laconstante d'équilibre à la température de 310 K(37 °C) augmente d'un facteur e-'™""811 ™>/e-]26tioo/(«n uni jonc )ç e^ multiplié par 4 • 10'".En d'autres termes, le temps pour que 50% dela substance soit métabolisée (t"2) passe par ex.de 10 ans à 7 ms dans ce cas ! La valeur de kest égale au produit [constante d'équilibre(s~') • concentration des substances de départ(mol • L')] et traduit l'irréversibilité de la réac-tion [mol • 1~' • s~'].

Le second principe de la thermodynamiquestipule également que dans un système fermé, etl'univers est un système fermé au sens propredu terme, il y a perte continuelle d'énergie libre,la somme de tous les systèmes conduisant à uneaugmentation du hasard et des désordres. Toute-fois, l'organisme est un système ouvert, etcomme tel il peut acquérir de l'énergie et per-mettre ainsi la délivrance de produits terminauxdu métabolisme. L'entropie d'un système ferméconstitué d'un organisme et de son environne-ment augmentera, alors que, non seulementl'organisme «système ouvert» considéré seulmaintiendra son entropie constante mais pourraéventuellement la diminuer par dépense d'en-thalpie libre.

Les exemples peuvent se voir dans l'établis-sement de gradients osmotiques ou de diffé-rences de pression à l'intérieur du corps. Alors

qu'un système fermé se caractérise par uneentropie maximale, des réactions équilibrées(avec réactions réversibles) et un travail perfor-mant, le corps humain, en tant que systèmeouvert, est capable de développer un travailcontinu avec un minimum d'entropie. Peu deprocessus à l'intérieur du corps atteignent unvéritable équilibre (par ex. la reaction CO^ +H;0 ̂ HCO,- + H^) ; la plupart d'entre eux(par ex. les réactions enzymatiques, le potentielcellulaire, etc.) sont en équilibre instable ou àl'état stable. De telles réactions enzymatiquessont en général irréversibles (par ex. à cause del'excrétion des produits terminaux). La réversi-bilité de la «transformation» des cellules ger-minales en cellules adultes est bien évidemmentimpossible.

A l'état stable, Voilure (vitesse de réaction)de la réaction et non son équilibre est sansimportance. La régulation des fonctions corpo-relles peut s'effectuer en modifiant le déroule-ment de la réaction et sa vitesse.

Certaines réactions sont si lentes, que ni l'en-( zyme ni l'abaissement de la concentration duj, produit ne suffisent pour obtenir l'énergieif nécessaire. Dans ce cas, la réaction doit faire'| appel à de l'énergie venant de l'extérieur, par| ex. l'apport supplémentaire d'un groupementj phosphate « activé » de haut niveau énergétiques ce qui nécessite un apport élevé de P^. L'abon-

I' dance universelle d'enthalpie libre'dans lesorganismes est liée à la présence d'adénosinetriphosphate ou ATP. C'est un produit dumétabolisme dont l'énergie chimique provient

/, du métabolisme des nutriments (C). L'ATP pro-r vient principalement de l'oxydation de molé-

I-' cules biologiques comme par ex. le glucose.L'oxydation représente dans ce cas une perted'électrons des liaisons relativement riches enénergie (= réduction) des hydrates de carbones.Les produits terminaux de la réaction sont le

, CO, et l'H,0. Cette oxydation (déplacement| d'électrons) intervient dans différents processusj de l'organisme et permet à une partie de l'éner-I gie rendue libre par cette réaction de participer àl la formation d'ATP : réactions couplées (C et

^( L'enthalpie libre AG" de l'hydrolyse deKATP

H ATPï-ADP+P [1.31]

avoisine -30,5 kJ • mol"'. Comme le montrel'équation 1.27, AG augmente dans l'équation

' 1.31 quand le rapport (ADP) . (P^)/(ATP) estplus petit que la constante d'équilibre K^ de lareaction d'hydrolyse de l'ATP. La richesse en

J ATP des cellules donne un AG d'environ -46 à-54kJ-mol-'.

Les substances ayant un AG° signifîcative-ment plus élevé comme la créatine phosphateou phosphagène (-43 kJ • mol"'), peuvent pro-duire de l'ATP à partir d'ADP et de P. D'unautre côté, l'abondance universelle de l'ATPpeut être utilisée pour la formation d'autrescomposés riches en énergie (par ex. UTP, GTP,glucose-6-phosphate, etc.) de niveau énergé-tique moindre que l'ATP mais cependant encorerelativement élevé.

L'énergie libérée lors de l'hydrolyse del'ATP permet des centaines de réactions dansl'organisme, par ex. le transport actif de sub-stances à travers les membranes, la synthèseprotéique, la contraction musculaire. Grâce àl'énergie produite par toutes ces reactions, desordres sont donnés aux cellules et à l'organismetout entier. Ainsi, le maintien de la vie est assurégrâce à la diminution de l'entropie du corps audétriment d'une augmentation de l'entropie del'univers.

Constitution et fonctionnementde la cellule nerveuse

Une cellule nerveuse répond à un stimulus parune modification de ses propriétés membra-naires (p. 32). Il existe deux sortes de cellulesexcitables à savoir des cellules nerveuses, quitransmettent des influx qu'elles sont suscep-tibles de modifier au niveau des liaisons inter-cellulaires et des cellules musculaires qui secontractent de manière autonome en réponse àces influx (p 59).

Le système nerveux humain est constitué deplus de 10'° cellules nerveuses (neurones). Leneurone (Al) est l'unité structurelle et fonc-tionnelle du système nerveux. De manière habi-tuelle, un neurone (motoneurone) présente uncorps cellulaire (soma) et possède aussi, commela plupart des autres cellules (p. 8 et ss.) unnoyau cellulaire, des mitochondries (A2) etc. eten plus des neurofibrilles et des neurotubuîes.Le neurone présente deux types de prolonge-ments, les dendrites et l'axone (neurite) (Al).Grâce aux dendrites, semblables aux ramifica-tions d'un arbre, le neurone (excitateur ou inhi-biteur) reçoit des signaux afférents provenantd'autres neurones (plus d'un millier) lesquelsdéterminent sur la membrane cellulaire du corpssomatique un signal somme. L'axone prendnaissance au niveau du collet du soma cellulaireet a pour but de transmettre le signal nerveuxefférent jusqu'à des effecteurs éloignés (cellulesmusculaires ou glandulaires) de même que versles neurones qui lui font suite. Il existe souventsur son parcours des ramifications (collatérales)lesquelles propagent le signal à leurs extrémités.Lorsque l'ensemble des signaux reçus au niveaudu corps somatique dépasse une valeur seuil, unpotentiel d'action se propage le long del'axone (p. 46) jusque vers les boutons synop-tiques (Al,3) et est transmis à la synapse sui-vante.

On peut observer, partant de l'appareil deGolgi (p. 13 F) du corps somatique vers les ter-minaisons dendritiques et axonales, un courantde transport axoplasmique rapide (40 cm/j)de petites vésicules de protéines, de lipides, desucres, de médiateurs chimiques etc. Ce trans-port antérograde se fait le long de neurotubulesà l'aide de protéines semblables à de la myo-sine, appelées kinésines et en présence d'ATP(voir aussi p. 16). Il existe également un trans-port rétrograde (de la périphérie vers le corpssomatique, de l'ordre de 25 cm/j) appelé NGF(nerve growth factor) mais véhiculant égale-ment des virus comme celui de l'herpès, de lapoliomyélite ou la toxine tétanique etc. Le

transport axonal lent (environ 1 mm/]) exerce unrôle dans la régénération des neurones ayant étéaccidentellement endommagés.

La membrane cellulaire du soma se prolongeau niveau de l'axone par l'axolemne (Al,2)lequel est environné dans le système nerveuxcentral (SNC) par les oligodendrocytes (p. 338)et au niveau du système nerveux périphériquepar les cellules de Schwann (Al,2) (l'axone+ son enveloppe = fibre nerveuse). Dans uncertains nombres de neurones, les cellules deSchwann forment un revêtement lipoprotéiquede doubles couches concentriques autour del'axone appelé myéline ou gaine de myéline(Al,2). Celle-ci joue le rôle d'isolateur pour lescourants ioniques et est interrompue à inter-valle d'environ 1,5 mm par les nœuds de Ran-vier (Al). La vitesse de conduction dans lesfibres myélinisées est relativement plus élevéeque celle des fibres amyéliniques. Par ailleurs,cette vitesse est d'autant plus faible que le dia-mètre de la fibre nerveuse est petit (p. 49 C).

La synapse (A3) est la zone de jonction entrel'axone d'une cellule nerveuse et son effecteurou un autre neurone (voir aussi p. 50 et ss.). Chezles mammifères, il n'y a pas de transmissionélectrique véritable au niveau synaptique (à derares exceptions près), mais une transmissionchimique. Ainsi, la transmission d'un signalélectrique se fait par exocytose de vésicules de lamembrane présynaptique. Le transmetteurchimique (neurotransmetteur ou neuromédia-teur) libéré des vésicules présynaptiques va dif-fuser à travers {'espace synoptique (10-40 nm)vers la membrane postsynaptique ou il génèreun nouveau signal électrique (A3). Il existeautant de récepteurs spécifiques au niveau de lamembrane postsynapyique que de neurotrans-metteurs libérés (par ex. l'acétylcholine auniveau du muscle squelettique) ou d'agents frei-nateurs (par ex. la glycine au niveau du SNC).Bien qu'il n'y ait pas de libération de neurotrans-metteur au niveau de la membrane postsynap-tique (à de rares exceptions près, voir par ex.p. 340), les synapses ne laissent passer le signalque de la membrane pré- vers la membrane post-synaptique ; elles ont une fonction de valve uni-directionnelle, fonction sans laquelle aucunetransmission d'information cohérente ne seraitpossible. La synapse est aussi le site où la trans-mission neuronale de signaux peut être modifiée(accélérée ou ralentie) par d'autres éléments ner-

Potentiel membranaire de repos

On peut mesurer, au niveau de la membrane descellules vivantes, un potentiel électrique E^, qui,pour les cellules musculaires et les cellules ner-veuses, est appelé potentiel membranaire derepos et dont la valeur, selon le type de cellules,est de l'ordre de -50 à -100 mV (négatif à l'in-térieur). Le potentiel membranaire de repos tireson origine d'une répartition inégale des ions(B) entre le liquide intra- (LIC) et le liquideextra-cellulaire (LEC). Les phénomènes suivantscontribuent à assurer ce potentiel membranairede repos (voir aussi p. 32 et ss.) :

• Le maintien de ce potentiel est assuré pardes mécanismes ioniques : grâce à la Na^K*-ATPase (p. 26) le Na* est repoussé en perma-nence hors de la cellule et le K* est pompé àl'intérieur (A2) de telle manière qu'à l'intérieurde la cellule, la concentration en ions K^ estenviron 35 fois plus grande et que la concentra-tion en ions Na+ est par contre 20 fois plus faiblequ'à l'extérieur de la cellule (B). Ces méca-nismes de transport actif nécessitent de l'éner-gie qui est fournie sous forme d'ATP. Lors d'unmanque d'énergie ou par suite d'un arrêt de laNaVK* ATPase les échanges ioniques et lepotentiel membranaire disparaissent simultané-ment.

Alors que les ions diffusibles se distribuent passive-ment et irrégulièrement de part et d'autre de la mem-brane cellulaire (équilibre de Gibbs-Donnan), aucontraire la concentration des protéines amoniques etdes phosphates du liquide intracellulaire ne changepratiquement pas (Al), ce qui conduit au principede l'électroneutralité (IC + Na^ç > (K* + Na*)^, et(Cl") ̂ < (Cl") ̂ . Ceci n'a aucune importance quantà l'origine des potentiels de repos

• La conductance sodique g^ est faible aurepos : Dans les conditions de repos, la mem-brane cellulaire est peu perméable aux ionsNa* et aux ions Ca^ (g^ ne représente au reposque quelques pour cent de la conductance mem-branaire totale ; p. 32 et ss.), de telle sorte que legradient de concentration de l'ion Na^ (A3-A5)ne peut s'annuler à nouveau par rétrodiffusionde Na+ dans la cellule.

• La conductance potassique g^ est élevée :La membrane cellulaire au repos est relative-ment bien perméable au K* (environ 90 % de laconductance membranaire totale ; p. 32 et ss.).À cause du gradient de concentration élevé(point 1) les ions K* diffusent du LIC vers leLEC (A3). Du fait de la diffusion du K\ la

charge positive de ces ions conduit à une disten-sion de charge (potentiel de diffusion) au niveaumembranaire. Ce potentiel de diffusion aug-mente jusqu'à ce que le courant de sortie del'ion K* mis enjeu par le gradient de concentra-tion (voir ci-dessous) soit compensé par la mon-tée du potentiel (A4) : le potentiel membranaireE^ = le potentiel d'équilibre du IC, E^ (p. 32)

• Répartition du Cl' : Comme la membranecellulaire est aussi relativement perméable auions Cl' (gci-de la cellule musculaire > à celuide la cellule nerveuse), le potentiel des ions Claugmente simultanément si bien que ces ionssortent de la cellule (A4) contre un gradient deconcentration (gradient chimique): ce méca-nisme se poursuit jusqu'à ce que s'établisse uneconcentration intracellulaire des ions Cl" telleque le potentiel d'équilibre du Cl", E^_ = E^(A5). Cette (Cl")^, peut être calculée par V équa-tion de Nernst (p. 32 ; rel. 1.18 avec z = -1). Unetelle répartition passive du Cl' entre LIC et LECpersisterait cependant si un mécanisme actif detransport des ions Cl" n'existait pas dans la cel-lule ; on peut donc conclure que le Cl" est trans-porté contre un gradient électrochimique (laplupart du temps secondaire), donc à un trans-port actif d'ions Cl" (p. 34).

• Pourquoi E^ est-il un peu plus négatif queE^? Bien que la perméabilité aux ions Na* etÇa2* de la membrane cellulaire au repos soit trèsfaible comparée à celle du K^, des ions Na1' (et unpeu d'ions Ca24^) diffusent en permanence versl'intérieur de la cellule (A4,5), ainsi ces deuxions ont un potentiel d'équilibre positif (gradientélectrique et chimique élevés, B et p. 32 et s.). Enconséquence, ce courant entrant dépolarise la cel-lule qui, pour chaque ion positif transporté versl'intérieur, perd un ion K^. Pour chaque ion(Na*)^ et (Ca2^ exporté, la cellule gagne un ionK*, de ce fait, E^ et par conséquent E^ demeurentun peu plus négatifs lorsque la NaVK^-ATPasen'est plus opérationnelle pour maintenir ce gra-dient (le transfert indirect de Ça2* se fait grâce àun échange 3 NaVCa2^ ; p. 36).

Toutes les cellules vivantes présentent unpotentiel membranaire (de repos), mais les cel-lules excitables (nerf, muscle) ont la propriétéde modifier la perméabilité ionique de leurmembrane en réponse à un stimulus : on parlede potentiel d'action (p. 46).

Potentiel d'action

Le potentiel d'action est un signal transmis auniveau de l'axone qui induit une contraction auniveau du muscle.

Il est consécutif à une stimulation qui, auniveau du sommet axonal d'un motoneurone(p. 42) par exemple ou au niveau de la plaquemotrice d'une cellule musculaire modifie lepotentiel membranaire (E^) par rapport à savaleur de repos (p. 44), amenant celui-ci versune valeur un peu moins négative (prédépolari-sation relativement lente. Al). L'origine de lastimulation peut être par exemple l'ouverture decanaux ioniques postsynaptiques par l'intermé-diaire d'un neurotransmetteur (p. 50 et ss.) oubien une modification du milieu environnant(stimulation électrotonique, p. 48). Suite à cettestimulation, E^ atteint une valeur critique, lepotentiel seuil (Al) qui entraîne l'activation ducanal Na* (B4 et Bl => B2) aboutissant à uneaugmentation de la conductance sodique g^(A2, p. 32) et à l'entrée de Na+ dans la cellule.Si le potentiel seuil n'est pas atteint, cette sti-mulation conduit à une «réponse locale».

Lorsque E^ atteint le potentiel seuil, unpotentiel d'action (PA, Al) est engendre quirépond à la loi du «tout ou rien», c'est-à-direque la réponse de la cellule se déroule selon lamodalité spécifique à ce type cellulaire indépen-damment de l'intensité du stimulus déclenchant.De ce fait, le canal Na^ est de plus en plusactivé, accentuant ainsi la dépolarisation et aug-mentant de plus en plus g^. De ce fait, E^ s'ef-fondre rapidement (dans le nerf en 0, f ms :phase de dépolarisation ou « pic » du PA), etatteint même transitoirement des valeurs posi-tives (overshoot, +20 à +30 mV). La diminutionde g^ commence avant même que l'overshootne soit atteint (A2), tandis que le canal Na+ estinactivé 0,1 ms plus tard (B2 =•> B3). Il s'ensuitun retour du potentiel vers la valeur du potentielde repos membranaire, la phase de repolarisa-tion du PA commence. Pendant la fin de ladépolarisation, on observe un accroissement del'ouverture du canal K*, ce qui se traduit parune augmentation (A2) de la conductancepotassique g^ (relativement lente), ce quiaccentue la repolansation.

Lorsque g^ augmente, le potentiel de reposest souvent dépassé (A2), dès lors le potentielmembranaire E^ peut atteindre une valeur plusbasse que sa valeur d'origine et tendre vers lepotentiel d'équilibre du potassium, E (p. 44et 32 et ss.) : il s'ensuit une posthyperpolarisa-tion (Al). Une augmentation de l'activité de lapompe Na^-K^-ATPase (électrogène, p. 28) peutégalement contribuer à ce phénomène.

De nombreux PA peuvent être déclenchés suc-cessivement (jusqu'à 1000/s dans les fibres ner-veuses humaines !), car les quantités d'ions quidiffusent alors à travers la membrane cellulairesont extrêmement faibles (quantités d'ions intra-cellulaires d'environ 1/100000 !). Par ailleurs, lapompe Na^K^-ATPase (p. 26) se charge de réta-blir rapidement les concentrations ioniques ini-tiales (p. 46).

Peu de temps après le début d'un PA, ilexiste une courte période pendant laquelleaucun potentiel ne peut être déclenché mêmepour des intensités de stimulation extrêmementfortes, car le canal Na~^ de la membrane dépola-risée ne peut être activé (B3) : c'est la périoderéfractaire absolue. À cette période succède(en fin de repolarisation) une période réfrac-taire relative durant laquelle un PA d'amplitudeet de vitesse d'établissement réduites ne peutêtre déclenché qu'au moyen de stimulations deforte intensité. La période réfractaire se terminelorsque le potentiel membranaire a retrouvé savaleur de repos (par ex. p. 59 A).

L'activation des canaux Na* et par là mêmele courant entrant de Na^, 1̂ dépend du poten-tiel existant avant l'excitation (et non de ladurée de la dépolarisation !) : pour un potentielde repos de l'ordre de - 100 mV, l'activationdes canaux est maximale; pour un potentiel de-60 mV elle est environ 40% plus faible, enfinpour un potentiel de repos de -50 mV lescanaux Na^ des cellules de mammifères ne peu-vent plus être activés (B3). Ce mécanismepermet également d'expliquer les périodesréfractaires absolue et relative et la non-excita-bilité de cellules lors de l'utilisation de certainessubstances provoquant une dépolarisation pro-longée (par exemple le suxaméthonium ; p. 56)Une concentration extracellulaire de Ça2* tropélevée rend la cellule moins excitable car lepotentiel seuil devient moins négatif. À l'op-posé, l'excitabilité augmente (potentiel seuilplus bas) lors d'une hypocalcémie (crampesmusculaires par tétanie; p. 290).

Pour ce qui concerne les caractéristiques par-ticulières des PA du muscle cardiaque et desmuscles lisses, voir p. 192, 70 et 59 A.

Conduction du potentiel d'actiondans les fibres nerveuses

Dans un câble, un courant peut passer d'unpoint à un autre, lorsqu'il existe entre ces pointsune tension. Parce qu'un fil électrique est bienisolé et possède une faible résistance interne(peu de pertes), il peut acheminer un courant surplusieurs kilomètres. La fibre nerveuse a unerésistance interne /? bien plus grande et diffèreplus particulièrement en cela des fibres amyéli-niques, moins bien isolées de leur environne-ment. La conduction locale le long de cette fibre(conduction électrotonique) s'atténue alorsrapidement. Avant que cela ne se produise, l'im-pulsion transmise doit donc être «régénérée»par une constante reformation du potentield'action (PA, p. 46).

Déroulement d'un PAs : au commencementd'un PA unitaire se produit une très brève entréede Na* à l'intérieur de la fibre (Ala). Un courantionique s'établit vers l'intérieur de la cellule ner-veuse. La membrane cellulaire précédemmentchargée positivement voit sa charge changer designe (l'intérieur atteint alors +20 à +30 mV), si

isi bien que cette inversion de charge se propageaux segments membranaires voisins (l'intérieuratteint -70 à -90 mV ; p. 46). Cette inversion decharge conduit, tout au long de la fibre, à unediminution passive de charge électrotonique quiprovoque à proximité une dépolarisation. Si lepotentiel critique (potentiel seuil) est atteint, il seproduit alors localement un nouveau PA, alorsque le potentiel précédent est en voie d'extinc-tion (Alb).

Du fait que la membrane subit une déchargecapacitaire (semblable à celle d'un condensa-teur), un courant électrique capacitaire vas'instaurer (il sera ici dépolarisant). Avec l'éloi-gnement, ce courant s'affaiblira et s'établiramoins rapidement, en effet la résistance interneR de la fibre va en diminuant ce qui modifie lecourant conducteur membranaire à longue por-tée et entraîne sa diminution en périphérie.A une distance plus éloignée, la dépolarisationn'atteindra plus une valeur suffisante pour géné-rer un PA. Le potentiel activant pour l'entrée deK* ayant augmenté (= E^ - E^; p. 32), il endécoule un entrée de K^ qui conduit à la repola-risation. Un nouveau PA ne pourra être déclen-ché en distalité que si le courant capacitaire dela membrane est suffisant pour provoquer unedépolarisation supraliminaire. Dans les autrescas les canaux Na^ ne seront pas activés pourqu'il puisse y avoir un potentiel d'action (p. 46).

Normalement, le potentiel d'action se déplacevers l'avant (conduction orthodromique}; eneffet la fibre nerveuse est inexcitable pendant la

période refractaire du PA (Alb et p. 46). Si tou-tefois il se produit une excitation (par exemplelors d'une stimulation de la fibre nerveuse parvoie externe, p. 50) dont la propagation se fait ensens inverse (conduction antidromique), celle-cise terminera au plus tard à la prochaine synapse(fonction de valve, p. 42).

Le déclenchement permanent de potentield'action au niveau des segments de fibre conti-gus contribue constamment et de manière répé-titive à la régénération du signal, mais estrelativement lent (Bl) : au niveau des fibres ner-veuses conductrices amyéliniques (C, type C), liivitesse de conduction 6 est de l'ordre de 1 m/senviron. Les fibres nerveuses myéhnisée\(C, types A et B) ont une vitesse de conduction6 beaucoup plus rapide (chez l'homme jusqu'à90 m/s = 350 km/h !). Comme elles sont, à lamanière d'un câble électrique, isolées par unegaine de myéline (p. 42) entrecoupée de nœuds.la décharge à l'origine du PA peut se faire surune plus longue distance le long de la fibre(approx. 1,5 mm; A2) et sera régénérée auniveau d'un étranglement de Ramier (nonisolé) et conduite au-delà grâce aux canaux Naprésents à ce niveau. Le potentiel d'action esldonc transmis par saut (conduction saltatoireld'un étranglement de Ranvier à l'autre. Lalongueur d'un saut est limitée par le fait que lecourant de compensation ( 1 - 2 nA) s'atténuerapidement lorsque la distance augmente (B2)Avant qu'il ne devienne sous-liminaire, le signaldoit être «régénéré» (délai supplémen-taire d'environ 0,1 ms) et un nouveau PA pourniêtre déclenché.

Comme la résistance interne R^ de la fibredétermine l'importance de la dépolarisation (\ci-dessus), la vitesse de conduction 6 dépendrddu diamètre axonique (= 2r, C). R est propor-tionnelle à la surface de section de la fibre (nr2!c'est-à-dire que R^ - 1/r2. Les grosses fibres ontde ce fait besoin de moins de courant de com-pensation par longueur de fibre pour régénère!un nouveau PA, la conduction 9 est doncmeilleure. L'augmentation du diamètre de lafibre s'accompagne d'une augmentation de sacirconférence (2nr) et donc de sa capacité mem-branaire K (K - r). En conséquence, la vitessede conduction 9 de l 'influx diminue, cetteaction s'oppose à l'effet positif d'une plusfaible résistance longitudinale R de la fibre.

Stimulation artificielle du neurone

Lorsqu'une cellule nerveuse est excitée électri-quement par voie externe, le courant électriquepasse de l'électrode positive (anode) vers l'inté-rieur du neurone et sort par l'électrode négative(cathode). De ce fait, le nerf est dépolarisé auniveau de la cathode, ce qui va provoquer l'ap-parition d'un PA si le potentiel seuil est atteint.En clinique, il est possible d'étudier la vitessede conduction nerveuse. L'utilisation d'élec-trodes cutanées permet de stimuler un nerf (plu-sieurs neurones !) et de mesurer en deux autrespoints situés le long du nerf (séparés d'une lon-gueur connue), l'intervalle de temps existantentre le stimulus et le potentiel d'actionrecueilli (vitesse normale : 40-70, pathologie<40m.s - ' ) .

Électrocution. Lorsque le corps est soumis àdes courants de tensions élevées circulant dansles installations électriques ou a des courantsalternatifi de faibles fréquences (par ex. le sec-teur), ou lorsque la résistance à l'écoulement ducourant est faible (pieds nus, baignoire), l'exci-tabilité du cœur est en danger (fibrillation car-diaque, p.200).

Le courant continu ne présente d'effets excitateursqu'au moment de son établissement ou lors de sacoupure tandis que les courants alternatifs de hautefréquence (> 15 kHz) ne provoquent jamais de dépola-risation; ils échauffent cependant les tissus d'où leurintérêt en thérapeutique : c'est la diathermie.

Transmission synaptique

Les cellules neuronales qu'elles soient sensi-tives (cellules sensorielles) ou motrices (muscles,glandes) sont reliées les unes aux autres parl'intermédiaire de synapses (il en est de mêmedes cellules musculaires).

Dans les synapses électriques la transmis-sion est directe, et se fait par passage d'ions decellules à cellules par l'intermédiaire de canaux(connexons) comme par exemple les gap junc-tions (p. 16 et s.). C'est ainsi qu'est transmise lastimulation au niveau du muscle lisse, dumuscle cardiaque mais également au niveau descellules rétiniennes ou du SNC, enfin au niveaudes liaisons entre cellules épithéliales ou cel-lules gliales.

Les synapses chimiques permettent le trans-fert d'informations au moyen d'une substance,un (neuro-)transmetteur qui n'est pas seule-ment un moyen de liaison mais également l'élé-ment important du système nerveux auquel onpeut imputer la transmission d'excitations sti-

mulatrices ou inhibitrices et de bien d'autresinformations. Au niveau des synapses chi-miques, le potentiel d'action (PA; Al,2 etp. 48) passe de l'axone à la cellule suivante parlibération de transmetteur (pas un seulement) dela terminaison présynaptique : celui-ci diffuseà travers le petit espace synoptique (environ30 nm) et va se fixer sur les récepteurs post\ \ -naptiques de la membrane subsynaptique d 'unneurone, d'une glande ou d'une cellule muscu-laire. Selon le type de transmetteur et de récep-teur mis en jeu, la stimulation peut avoir uneffet excitateur ou inhibiteur au niveau de lamembrane postsynaptique (voir ci-dessous).

La libération du transmetteur (Al) se faitpar exocyîose régulée des vésicules synoptiques.Chaque vésicule contient un quantum de trans-metteur; au total, la plaque motrice (p. 56)reçoit environ 7000 molécules d'acétylcholine.Une partie des vésicules de la membrane (zoneactive), est prête à libérer immédiatement soncontenu par exocytose. Le signal qui provoquecette libération est l'arrivée d'un PA (Al,2), etplus la fréquence du PA est élevée, plus la quan-tité de médiateur libéré par les vésicules estgrande. La dépolarisation liée à l'arrivée d'unPA provoque l'ouverture des canaux Ca2^ de lamembrane présynaptique ce qui entraîne \'aug-mentation (graduelle) de la concentration c\-to-sollque de Ca^ [Ca2^ (Al,3 et p.36). Lctconcentration extracellulaire de Mg2^ inhibecette étape (effet compétitif). Le Ça2* se fixe surla synaptotagmine (Al) qui provient de l'inter-action entre la syntaxine et le SNAP-25 conte-nus dans la membrane présynaptique avec Lisynaptobrévine de la membrane des vésicules.cette liaison entraîne V exocytose (Al,4) du neu-rotransmetteur des vésicules (à raison de 100par PA). Par ailleurs, le Ca^ de la calmodulinesuspend l'activité de la protéine-kinase II (CaM-kinase II, A5 et p. 36), qui dans la terminaisonprésynaptique active la synapsine, enzyme quipermet l'ouverture des vésicules au niveau de lazone active de la terminaison axonale.

Sommation synaptique (= potentiation)L'arrivée d'un potentiel d'action au niveau de laterminaison présynaptique après un PA isolé nedonne pas un signal d'égale amplitude (fré-quence des PA > 30 Hz), car la [Ca2^ n'a pasencore retrouvé sa valeur de repos (concentra-tion de repos en calcium} et la nouvelle aug-mentation de [Ca2^] donne un second signalplus ample. [Ca2^] augmente avec l'arrivée dela seconde stimulation car une plus grandequantité de transmetteur est libérée; le premielstimulus a augmenté la réponse du secondsignal en réponse à la nouvelle stimulation. (Unmécanisme identique est responsable de l'aug-

mentation de la force musculaire lors de stimu-lations de fréquences élevées ; p. 67 A).

Les transmetteurs excitateurs sont par ex.1'' acétylcholine et le glutamate. Ils interviennentde manière simultanée au moyen de co-lrans-metteurs, capables de moduler la transmissionde l'excitation (l'acétylcholine par ex. agit avecla substance P, le VIP ou la galanine ; le gluta-mate agit avec la substance P ou les enképha-lines). Si le récepteur de l'agent transmetteur estun canal ionique (récepteur ionotrope commeun canal ligand dépendant, A6 et F) par ex. liai-son de l'acétylcholine au niveau des synapsesN-cholinergiques (p. 82), celui-ci s'ouvre etentraîne l'augmentation du courant cationiqueentrant dans la cellule (Na^ K* et aussi en partiedu Ca2^). D'autres récepteurs comme les récep-teurs métabotropes ont une influence sur lecanal par l'intermédiaire de la protéine G, quiintervient alors comme second messager ducanal ionique (A7 et F). Du fait du gradientélectrochimique de Na^ très élevé (p. 32), le fortcourant entrant de Na* est essentiel de mêmeque le courant sortant de K^ en outre duCa2^ peut entrer, par ex. par l'intermédiaire desrécepteurs NMDA-glutamate (F). Le courantentrant de cations provoque la dépolarisation :c'est le potentiel postsynaptique excitateur(PPSE) (max. env. 20 mV ; B). Le PPSE com-mence environ 0,5 ms après l'arrivée du PA à laterminaison présynaptique. Ce retard synop-tique (latence} a pour cause la libération et ladiffusion relativement lentes du transmetteur.

Un PPSE unique est généralement insuffisantpour générer un PA axonal postsynaptique(PA^), mais l'arrivée simultanée de plusieursd'entre eux au niveau des dendrites provoqueune dépolarisation locale, qui va générer unélectrotonus au niveau du corps somatique(p. 48) et s'ajouter au niveau du sommet axo-nal : c'est la sommation spatiale (B). Lors-qu'une stimulation survient rapidement (dansles 50 ms environ), alors que la dépolarisationantérieure n'est pas encore terminée, le poten-tiel seuil est atteint plus vite ce qui signifie quel'excitabilité du neurone postsynaptique estaugmentée à travers cette sommation tempo-relle (C).

Les transmetteurs inhibiteurs sont parexemple la glycine ou le GABA de même quel'acétylcholine (récepteurs M2 et M3 dessynapses M-cholinergiques ; p. 82). Ils augmen-tent, au niveau de la membrane subsynaptique,la conductance ( g ) au K* (par ex. le GABAg-récepteur métabotrope) ou au Cl~ (par ex. lesrécepteurs lonotropes à la glycine ou lesGABA^-recepteurs ; F). La membrane est de cefait hyperpolarisée suite à l'augmentation de g

tandis que son E^ et son E^ sont proches (p. 44)Ce potentiel postsynaptique inhibiteur(PPSI) (max. env. 4 mV; D) agit mais demanière moindre - contrairement à la dépolari-sation du PPSE - par l'intermédiaire d'unehyperpolarisation {le PPSI peut même parfoisêtre dépolarisant); le PPSI, augmente la per-méabilité membranaire et l'ouverture descanaux potassium et chlore (g^ ou gp, élevés ')ce qui court-circuite le courant électrotoniquedu PPSE. Comme non seulement E^ mais aussiEQ sont proches du potentiel de repos (p. 44), cedernier se trouve stabilisé, donc le PPSEsdevient inefficace dès que l'élévation de 'K* ouCl" se manifeste. La dépolarisation du PPSEdevient plus faible et la stimulation du neuronepostsynaptique se trouve ainsi inhibée (D).

L'arrêt de la transmission synaptique (E)intervient consécutivement à l'inactivationdes canaux cationiques (modification de l i iconformation du canal, comme pour le potentii.d'action, p. 46). Cette désensitivation est u;processus très rapide qui fonctionne en présenudu transmetteur. Les différentes voies d'arrcipossibles sont : la dégradation emymatique dutransmetteur dans l'espace synaptique (par exl'acétylcholine), son recaptage dans la terminai-son présynaptique (par ex. l'adrénaline), soncaptage dans des cellules extraneuronales (paiex. dans les cellules gliales au niveau du SNC).1'internalisation des récepteurs par endocytose(p. 28) ou encore la liaison du transmetteur suiun récepteur de la membrane présynaptique(autorécepteur). Enfin on peut observer uneaugmentation de g^ et une diminution de g^ cequi inhibe la libération du transmetteur par exle GABA au niveau des GABAg-récepteurs et lanoradrénaline au niveau des d^-recepteurs (F etp. 86).

La plaque motrice

La transmission de l'excitation du motoneuroneà la fibre musculaire s'effectue au niveau d'unesynapse chimique (p. 50 et ss.), la plaquemotrice (PM; A). La transmission s'effectue aumoyen de l'acétylcholine (ACh, voir aussip. 82) qui se fixe sur les récepteurs N (nicoti-niques)-cholinergiques de l'espace subsynap-tique de la membrane de la cellule musculaire(sarcolemne, A3). Les récepteurs N-cholmer-giques sont ionotropes c'est-à-dire qu'ils fonc-tionnent à la manière d'un canal ionique (A4).Les récepteurs N-cholinergiques de la PM (detype N^) se composent de 5 sous-unités glyco-protéiques, 2a, et 1 p. 7 et ô, chacune d'ellesétant constituée individuellement de 4 hélices atendues par des membranes (p. 14).

Quand une molécule d'acétylcholine vient sefixer simultanément sur les deux sous-unités ad'un récepteur N-cholinergique, elle ouvre briè-vement le canal (Bl) en moyenne pendant env.1 ms. Contrairement à l'ouverture du canal Na*,la probabilité d'ouverture p^ des récepteurs àl'ACh n'augmente pas avec la dépolarisationmais il faut que la concentration en ACh dansl'espace synaptique soit suffisante (p. 50 et ss.).

Le canal est cation spécifique (Na*, K%Ca^), ce qui signifie que pour un potentiel derepos d'environ -90 mV il y a une entrée deNa* et une sortie (peu importante mais essen-tielle) de K* (p. 32 et ss. et p. 44) et donc unedépolarisation : c'est le potentiel de plaquemotrice (PPM).

Lorsqu'une vésicule d'ACh (= 1 quantumd'ACh) s'ouvre spontanément, un courant uni-taire entrant de 2,7 pA apparaît (Bl), ceux-cis'additionnent pour donner des courants minia-tures de plaque de quelques nA ; il en faut envi-ron un millier pour activer les récepteursN-cholinergiques (B2). Si ceux-ci ne sont pasactivés, le potentiel postsynaptique (PA) ne peutêtre généré. Un tel potentiel postsynaptiqueapparaît lorsqu'un PA du motoneurone entraînel'ouverture d'une centaine de vésicules environce qui provoque l'ouverture d'environ 200000canaux et génère un courant induit de plaquemotrice (IpJ de 400 nA environ (B3).

Le courant de plaque motrice Ipy augmenteen fonction :- du nombre de canaux ouverts (= produit du

nombre de canaux n par leur probabilité d'ou-verture p^i, et de ce fait de p^

-de la concentration de l'ACh dans l'espacesynaptique (jusqu'à 1 mmol/1)

- de y (environ 30 pS) et-un peu du potentiel membranaire E^,, car la

force électromotrice (Ey - E^ ^; p. 32 et ss.)

devient plus faible pour des valeurs de Eplus négatives.E^ ^ représente le potentiel d'équilibre pour

Na^ et K* et se situe aux environs de 0 mV. Onl'appelle aussi potentiel de retour, car il va dansle même sens que Igp (= 1̂ + I^), et se dirigevers l'intérieur pour des valeurs négatives de E(courant entrant de Na^ > courant sortant de K'"jet dans le sens contraire pour des valeurs deE^ > 0 (courant sortant de K* > courant entrantde Na^). Il en résulte donc :

I ^ = » i - p , - Y - ( E ^ - E ^ , ) ( A ) [2.1]Le potentiel nerveux induit PPM du muscle squelettique est beaucoup plus important (dépolansation d'envi-ron 70 mV ') que le PPSE neuronal (quelques mV; p. 50et ss.) si bien que même un seul PAs du motoneuronesuffit pour atteindre te seuil de déclenchement Le PPMse propage alors de manière électrotomque sur le sarcolemme voisin et produit grâce à couverture du canalNa* un PAs musculaire lequel va entraîner le raccourcissèment du muscle.

La cessation d'activité du transmetteuisynaptique intervient, car l'acétylcholine del'espace synaptique (1) est très rapidementdégradée par l'intermédiaire de Vacétylcholi-nestérase de la membrane basale subsynaptiqueet (2) d i f f u s e au-delà de l'espace (p. 82).

La PM peut être Moquée au moyen de poi-sons ou de substances pharmacologiques : i ls'ensuit une faiblesse musculaire ou une parai) -sic. Les neurotoxiques botuliques par ex. inhi-bent la libération d'ACh par les vésicules etl'a-bungarotoxine du venin de cobra bloquel'ouverture des canaux ioniques. Lors d'inter-ventions chirurgicales, des substances analoguesau curare comme par ex. la d-tubocurarineprovoquent la relaxation musculaire. Ellesempêchent la fixation de l'ACh sur les récep-teurs (inhibition compétitive) bien que n'ayantelles-mêmes aucun e f f e t dépolarisant. Cetteinhibition peut être levée (décurarisation) parl'administration à'inhibiteurs de la cholinesté-rase comme par ex. la néostigmine. Elles élè-vent la concentration de l'ACh dans l'espacesynaptique, laquelle sera à nouveau bloquéepar le curare. Cependant, si des inhibiteurs dela cholinestérase parviennent à une synapseintacte, la concentration d'ACh reste élevée enpermanence ce qui permet d'obtenir une paraly-sie musculaire par dépolarisation durable.Les substances analogues à l'ACh (par ex. lesuxaméthonium) ont un effet identique. Si leureffet dépolarisant est identique à celui de l'ACh.elles sont toutefois détruites plus lentementLa paralysie perdure car les canaux Na* du sar-colemme au niveau de la PM sont inactivésdurablement par le maintien de la dépolarisation(P. 46).

Motilité et différents typesde muscle

La motilité active (capacité de mouvements) del'organisme s'effectue soit grâce à l'énergieprovenant de l'interaction entre protéinesmotrices (grâce à l'activité ATPasique), maisaussi des myosines, kinésines ou dinéines avecd'autres protéines par ex. l'actine, ou bien par lapolymérisation ou la dépolymérisation de l'ac-tine et de la tubuline. Les mouvements cellu-laires (cytokinèse), les migrations cellulaires(p. 30), les transports intracellulaires de vési-cules et la cytose (p. 12 et s.), le déplacementdes spermatozoïdes (p. 306 et s.), le transportaxonal (p. 42) l'électromotilité des cellulesciliaires (p. 366), les mouvements ciliaires(p. 110) etc. sont des exemples de motilité cel-lulaire ou d'organe.

La musculature comprend aussi des cellulesqui se raccourcissent en réponse à une stimula-tion. La musculature squelettique permet lesmouvements de déplacement corporel (locomo-tion) de même que la convection des gaz respi-ratoires, le muscle cardiaque (p. 190 et ss.) estresponsable de la circulation du sang et la mus-culature lisse (p. 70) joue un rôle moteur auniveau des organes internes et des vaisseauxsanguins. Ces variétés de muscles se distinguentpar de nombreuses et importantes caractéris-tiques (A).

Unité motrice du musclesquelettique

Par opposition à une partie des muscles lisses(muscle lisse unitaire, p. 70) et au muscle car-diaque dont les fibres (= cellules musculaires)sont couplées électriquement (A et p. 16 et s.)les unes aux autres par le moyen des gap junc-tions (= nexus), les fibres (contractiles) desmuscles squelettiques ne sont pas dépendantesdes cellules musculaires mais de l'excitation(paralysie après section des nerfs !) du neuronemoteur (motoneurone).

On appelle unité motrice (UM) l'ensembleformé par un motoneurone unique et toutes lesfibres musculaires qu'il innerve. Les fibresmusculaires d'une seule UM peuvent être répar-ties sur une grosse partie (1 cm2) d'un musclestrié. Pour les innerver, un motoneurone sescinde en de nombreuses collatérales et sesramifications (p. 42). Le nombre de fibres mus-culaires innervées par un motoneurone peutn'être que de 25 seulement (muscles de lamimique) ou dépasser 1000 (m. temporal).

On peut distinguer trois types différents defibres contractiles, les fibres à contraction lente[type S (slow) ou type 1] et les fibres à contrac-tion rapide [type F (fast) ou type 2] comprenamles sous-types FR (= 2A) et FF (= 2B). Parcequ'une UM ne renferme qu'un seul type defibres, cette classification concerne égalementles UMs. Les fibres de type S sont peu f a l i -gables et de ce fait sont capables de développe!une puissance continue. Leurs densités en capil-laires et en mitochondries de même que leurteneur en vacuoles lipidiques (stock de substratsénergétiques) et en myoglobine (fixateur del'oxygène) sont élevées (fibres rouges), et ellespossèdent un métabolisme oxydatif très intense(p. 72). Les fibres de type F ou fibres à contrac-tion brève, se contractent très vite, sont vite',fatigables (FF > FR) renferment beaucoupde glycogène (FF > FR) et peu de myoglobine(FF « FR).

La répartition des types dépend du type demuscle : les fibres d'UMs de type S prédomi-nent dans les muscles «rouges» (par ex. lem. soléaire : muscle postural de la stationdebout), alors que les fibres de type F prédomi-nent dans les muscles «blancs» (par ex. lem. gastrocnémien intervenant dans un sprint).Les différents types sont transformables entreeux. Lors d'une longue activité musculaire, onpeut voir par ex. des fibres de type F se transfor-mer en type S par augmentation de la concen-tration cytosolique en Ca2^, et inversement.

L'augmentation graduelle de la force mus-culaire résulte d'un recrutement plus ou moinsimponant d'unités motrices (recrutement diffé-rentiel d'UMs). Plus un muscle comported'UMs, plus sa contraction estfîne, ainsi dansles muscles oculaires externes (env. 2000 UMs)par ex. la contraction est beaucoup plus fine quedans le m. lumbricalis (env. 100 UMs), et plusle nombre d'UMs recrutées est grand, plus laforce de contraction est vigoureuse. Le nombred'UMs recrutées de même que le type est fonc-tion de la nature ou du type de mouvement(mouvement à contraction fine ou grossière.intermittente ou durable, activité réflexe, oueffort volontaire, etc.). De plus, la force déve-loppée par chaque unité motrice peut s'éleverpar augmentation de la fréquence d'impulsionde la fibre nerveuse (les muscles squelettiquessont tétanisables, p. 67 A).

Appareil contractile de la fibremusculaire striée

La cellule musculaire est une fibre (A2) dontle diamètre varie en moyenne de 10 à 100 um etdont la longueur peut atteindre 15 cm dans lesmuscles squelettiques. (Les «fibres» de viandereconnaissable à l'œil nu, sont en fait des/ais-ceaux défibres de 100 à 1000 um de diamètre,Al). La fibre musculaire (cellule), limitée parune membrane cellulaire appelée sarcolemmecontient le sarcoplasme (cytoplasme), plusieursnoyaux, des mitochondries (ou sarcosomes),des réserves pour la fourniture d'O et d'énergie(p. 72) de même qu'une centaine de myofi-brilles.

Chaque myofibrille (A3) est divisée en com-partiments de 2 iim de longueur, appelé sarco-mère et limité par des disques Z (B). Lorsquel'on observe ceux-ci au microscope (à deuxdimensions), ils apparaissent comme une suc-cession de bandes alternativement claires etsombres et de ligne'} (d'où le nom de musclestrié) ; ceci provient de la disposition des fila-ments (épais) de myosine II et (fins) d'actine(B ; myosine 1 voir p. 30). Un sarcomère estcompris entre deux lignes 7. ou en microscopieà trois dimensions entre deux disques Z (struc-ture protéique plane). Les 2000 filaments d'ac-tine d'un sarcomère sont traversés en leurmilieu par une ligne Z, c'est-à-dire qu'une moi-tié de chacun d'eux pénètre dans deux sarco-mères contigus. À proximité de la ligne Z, lesarcomère n'est constitué que de filaments d'ac-tine : c'est la bande 1 (B). La région danslaquelle les filaments d'actine et de myosine sechevauchent correspond à la bande A. La zoneH ne comporte que des filaments de myosine(env. 1000 par sarcomère); ces filamentss'épaississent dans leur partie moyenne (aucentre du sarcomère) pour former une ligne M(disque). Au niveau du sarcolemme, les fila-ments d'actine et de myosine sont ancrés à uneprotéine, la dystrophine.

Un filament de myosine consiste en unpaquet d'env. 300 molécules de myosine II (B).Chaque molécule possède deux têtes globulairesreliées par la partie cervicale (tête + cou = sous-fragment S 1 après protéolyse) à la partie cau-dale filiforme de la molécule (sous-fragment S2= 2 hélices a torsadées ensemble) (C). Chaquetête de myosine possède un domaine moteuravec une poche à nucléotide (ATP ou ADP + P)et un sue de liaison à l'actine. A la partie cervi-cale de cette lourde molécule (220 kDa) se trou-vent deux chaînes protéiques légères (lightchain), une chaîne régulatrice (20 kDa) et unechaîne légère essentielle (17 kDa). Les modifi-

cations de forme de l'ensemble tête-cou-partiecaudale permettent un «basculement» des têtesde myosine lors de l'interaction avec l'actine(glissements des filaments, p. 62).

L'actine est une molécule protéique globu-laire (actine G) ; env. 400 molécules de celle-cipeuvent s'enchaîner à la manière d'un collier deperle pour former un polymère, l'actine F. Enrealité, deux protofilaments de ce type sontenroulés l'un autour de l'autre pour constituerun filament d'actine (B), celle-ci étant toujoursplacée à côté d'une protéine, la nébuline.

La molécule de tropomyosine qui possèdeune structure identique, s'enroule autour du fila-ment d'actine et, tous les 40 nm env. vient s'yfixer une molécule de troponine (B). La tropo-nine (TN) est composée de trois sous-unités :- la TN-C qui comprend à sa terminaison ami-

née deux sites de liaisons régulateurs pour leÇa2",

- la TN-I qui empêche, au repos, le glissementdes filaments (p. 62)

- la TN-T qui interagit avec la TN-C, la TN-I etl'actine.Le sarcomère comprend encore un système

filamentaire élastique (B) de plus de 1000 nm delong, formé d'une protéine filamentaire, la titine(= connectine). Celle-ci est constituée d'unechaîne polypeptidique d'env. 30000 acides ami-nés (Pm > 3000 kDa) et constitue 10% de lamasse musculaire. La titine est ancrée par sa ter-minaison carboxyl au disque M et par sa termi-naison aminée au disque Z (fonction : p. 66).

Le sarcolemme présente, en de nombreuxendroits, des invaginations verticales en direc-tion des myofibniles : ce sont les tabules trans-verses ou système T (p. 63). Le réticulumendoplasmique (p. 10 et ss.) est aussi un peudifférent dans la cellule musculaire et porte lenom de réticulum sarcoplasmique (RS, p. 63 A)II est formé de compartiments fermés (sanscommunication avec le milieu extracellulaire),disposés parallèlement aux myofibrilles : cesont les tabules longitudinaux (p. 63 A). Ilssont très importants dans le muscle squelettiquecomme dans le muscle cardiaque et servent deréservoir aux ions Ca2+. Le système T est enliaison avec les vésicules terminales des tubuleslongitudinaux (triades, p. 63 A, B).

Contraction de la fibre musculairestriée

Excitation de la fibre musculaire. Lorsquel'acétylcholine est libérée au niveau de laplaque motrice, elle entraîne la formation d'uncourant de plaque terminale, dont la propaga-tion électrotonique au niveau du sarcolemmeactive l'ouverture des canaux Na^ (p. 56). Lepotentiel d'action qui en résulte s'étend à l'en-semble des fibres musculaires (2 m/s) grâce ausarcolemme et pénètre rapidement dans la pro-fondeur des fibres par l'intermédiaire du sys-tème-T (A).

Le processus qui transforme cette excitationen contraction porte de nom de couplage élec-tromécanique (B). Au niveau du muscle sque-lettique, cette réaction commence lorsque le PAprovoque, au voisinage des triades, l'excitationdes récepteurs à la dihydropyridine (RDHP) dusarcolemme, lesquels sont sensibles aux d i f f é -rences de potentiel. Les RDHP sont disposés enrangées et agissent de manière directe sur lamembrane du réticulum sarcoplasmique (RS)voisin où se situent les canaux Ça2* ou encoreles récepteurs à la ryanodine (RYR1 du musclesquelettique), un sur deux d'entre eux étantassocié à un RDHP (B2). Les RYR1 s'ouvrentdès que le PA, directement dépendant desRDHP (phénomène mécanique), se modifie.Dans le myocarde au contraire, le RDHPdépend en partie des canaux Ca2^ du sarco-lemme qui s'ouvrent lors de l'arrivée du PA cequi entraîne un courant entrant de Ça2* extracel-lulaire, favorisant en conséquence l'ouverturedes RYR2 myocardiens ( e f f e t initiateur duÇa2* = «amorce» du Ça2*, B3). Grâce à l'ou-verture des RYR1 et RYR2, un courant de Ca^s'établit du RS vers le cytosol ce qui augmentela concentration interne en Ça2* ([Ca21^) de0,01 u.mol/1 au repos à 1 u.mol/1 (Bl). Dans lemuscle squelettique, l'excitation des RDHP àun endroit donné est suffisante pour induire (parcouplage mécanique?) l'ouverture des RYR1dans leur totalité, ce qui augmente la qualité dela transmission. L'augmentation de la [Ca24^permet de saturer les sites de liaison du Ça2* dela troponine-C, celle-ci supprime alors l'effetinhibiteur de la tropomyosine sur le glissementdes filaments (D). Le mécanisme par lequelcesse la liaison actine-myosine ou le détache-ment de l'ADP et du P (voir ci-dessous) n'estpas encore connu.

Glissements des filaments. L'ATP, par lemoyen des têtes de myosine (p. 60) et de leuractivité ATPasique (moteur protéique), est indis-pensable aux glissements des filaments et doncà la contraction musculaire (p. 72).

La myosine II et les filaments d'actine d'un sar-comère (p. 60) sont disposés de telle manièrequ'ils peuvent s'emboîter ensemble. Les têtesde myosine se fixent aux filaments fins en for-mant un angle donné (Cl). Suite à une modifi-cation structurale de la molécule de myosine I]au voisinage des sites de liaison des nucléotides(p. 61 C), les parties céphaliques et cervicalesde la myosine accentuent leur angulation à lamanière d'une articulation et entraînent par làmême le filament fin dans leur glissement suienviron 4 nm (C2). (En fait les deux têtes demyosine déplacent un filament d'actine voisin.)La tête se détache alors, se « distend » à nouveauet se trouve prête pour une nouvelle liaison àl'actine lors du cycle suivant (C3).

Contrairement à une autre protéine motricela kinésine (pp. 42 et 58), qui interagit par sesdeux têtes avec les microtubules (tous les 8 nm)à la manière de deux cordages se tirant «mainpar la main» (le temps de travail représente50% du cycle complet : «duty ratio» = part detravail = 0,5), la myosine II du muscle squelet-tique s'attache aux filaments d'actine grâce adeux liaisons de 36 nm (lors de raccourcisse-ments rapides) à 400 nm, avant d'atteindre lesite de liaison suivant (par ex. le 10e ou le 121)(C3b). Durant ce déplacement, au moins 10-100 mouvements de va et vient (de 4 nm) seréalisent entre toutes les autres têtes de myosineet les filaments d'actine, ce qui signifie que lapart de travail d'une tête de myosine II est de0,1-0,01. Cette «division du travail» des têtesde myosine se déroule de telle manière qu'il y atoujours une partie de celles-ci capable de débu-ter un raccourcissement rapide.

Pendant le glissement, les disques Z se rap-prochent les uns des autres et le rapprochementdes filaments épais et des filaments fins s'ac-centue. (La longueur des filaments reste inchan-gée). La bande 1 et la zone H (p. 60) deviennentdonc plus courtes. Quand à la fin, les filamentsépais rencontrent la ligne Z, le muscle se trouveà son maximum de raccourcissement si bien queles extrémités des filaments fins se recouvrent(p. 67C). Il s'ensuit un raccourcissement du sar-comère aux deux extrémités du faisceau demyosine, mais dans des directions opposées.

Cycle de contraction (C et D). La réuniondes deux têtes de myosine (M) d'une moléculede myosine II nécessite la fixation d'une molé-cule d'ATP sur le site de liaison des nucléotidesL'ensemble forme alors un complexe ATP-myo-sine qui réalise avec la partie restante des fila-ments de myosine un angle d'env. 90°. Danscette situation, la liaison avec l'actine est faibleL'arrivée de Ça 2 + sur le complexe tropomyo-sine-troponine entraîne, par l'intermédiaire de

Vactine (A), Vactivation de l'ATPase de la myo-sine ce qui provoque au niveau de la myosinel'hydrolyse de l'ATP (ATP -< ADP + P,).Il s'ensuit la formation d'un complexe A-M-ADP-P^ (Dl). Le détachement du P, (phosphateinorganique) de ce complexe change la confor-mation de celui-ci et augmente de 104 la liaisonactine-myosine (la liaison devient forte); lestêtes de myosine pivotent pour former un anglede 40° (D2a) ce qui provoque le glissement dufilament de myosine sur celui d'actine. La libé-ration de l'ADP amène les têtes de myosinedans leur position finale (45°, D2b). L'excédentde complexe A-M reste stable (« complexe derigidité») et peut uniquement être régénéré parune nouvelle fixation d'ATP sur les têtes demyosine dans une liaison lâche (« ramollisse-ment du complexe ATP»). La faible élongationdes muscles au repos est par ex. importantepour le remplissage cardiaque ou pour un faiblerelâchement du muscle étiré au cours d'un mou-vement de flexion. La présence d'ATP sur lamyosine permet une plus faible liaison du com-plexe actine-myosine et entraîne le redressementdes têtes de myosine (45 -» 90°, D4), avant quel'ATP ne reforme le complexe M-ATP. Lorsquela [Ca2^] est > 10~6 mol/1 ce qui se produit lorsde l'arrivée d'un nouveau potentiel d'action, unnouveau cycle D1-D4 recommence. Commetoutes les têtes de myosine ne se déplacent pasde manière synchronisée sur un filament d'ac-tine (une « faible part est en action ») la contrac-tion se fait par saccades.

La libération du Ca^ du RS se poursuit grâceà un repompage qui nécessite la consommationd'ATP (transport actif par le moyen del'ATPase-Ca2*, p. 17 A et 26). Lorsque la libé-ration du Ca2^cesse sous l'influence du RYR, la[Ca^]. s'abaisse rapidement en dessous de10~6 mol/1, ce qui suspend le glissement desfilaments (retour à la position de repos, D).

Après de brefs raccourcissements, la relaxa-tion musculaire est accélérée grâce à la parval-hiiiiline Cette protéine arrive dans le cytosol enprovenance des fibres musculaires de type F (2)(p. 58) ; elle se lie au Ça2* (par échange contredu Mg2 +) avec une grande affinité pour la tropo-nine, mais avec une moindre affinité que laCa^-ATPase et joue en cela le rôle d'un tam-pon-Ca2* lent.

Le renouvellement des cycles de glissementest essentiel pour une contraction isotonique,c'est-à-dire pour une contraction avec racour-cissement du muscle. Lors d'une contractionisométrique très importante (augmentation dela tension du muscle sans raccourcissement), leprocessus de glissement devient impossible dufait de l'existence d'une composante élastique

en série, ce qui aboutit à une stabilisation de latension développée. Le complexe A-M-ATP(D3) se transforme vraisemblablement en uncomplexe A-M-ADP-P^ (Dl). Dans le muscled'un organisme mort, l'ATP n'est plus synthé-tisé. Cela signifie d'une part, que le Ca2^ ne peutplus être repompé dans les tubules longitudi-naux, d'autre part que l'ATP ne peut plus être àla disposition des complexes A-M stables. Lemuscle devient inextensible : cet état caractérisela rigidité cadavérique ; celle-ci disparaît seu-lement lors de la décomposition des moléculesd'actine et de myosine.

Propriétés mécaniques du muscle

Lorsqu'un potentiel d'action (PA) apparaît auniveau du muscle, il augmente la [Ca2^ et pro-voque la contraction (muscle squelettique, p. 63B; myocarde, p. 194). L'augmentation parpalier de la force musculaire du muscle sque-lettique intervient d'une part grâce aux diversesformes de recrutement d'unités motrices(p. 58), d'autre part grâce aux modifications defréquence du potentiel d'action. Une excitationisolée provoque toujours une libération maxi-male de Ca2^ et une secousse isolée maximaledes fibres musculaires squelettiques (loi dutout ou rien). Mais comme l'excitation est tropbrève pour que le glissement des filaments soitmaintenu pour affecter l'ensemble des «sitesd'activité» entre actine et myosine, une excita-tion isolée ne provoque pas le raccourcissementmaximal possible de la fibre musculaire. Leraccourcissement sera plus important si, pen-dant ce raccourcissement isolé une seconde sti-mulation intervient. Un tel renouvellement desstimulations conduit graduellement à la som-mation (superposition) des secousses isolées(B). Si la fréquence de stimulation augmente(de 20 Hz pour les muscles lents, à 60 Hz pourles muscles rapides ; p. 58), on obtient la contrac-tion maximale possible de l'unité motrice : c'estle tétanos (A). Au cours du tétanos complet, laforce maximale développée est, au maximum,multipliée par quatre. La concentration en Ça2*,qui diminue toujours lors de la superposition dedeux secousses isolées, reste élevée lors du téta-nos.

Au cours du tétanos (p. 64), si l'on mesure ladurée de raccourcissement du muscle, ons'aperçoit qu'elle est différente de cette obtenuelors de la contracture. La contracture n'est pasdue à la répétition des PAs, mais provient soitd'une dépoîarisation locale prolongée, par ex.lors de l'augmentation de la concentration enK^ (contracture liée au K*), soit d'une inhibi-tion pharmacologique de libération de Ça2*du milieu cellulaire consécutive par ex. à l'ac-tion de la caféine. La contraction des fibrestoniques (comme par ex. les fibres des musclesoculaires externes ou du fuseau neuromuscu-laire, p. 318) est une contracture. Ces fibresrépondent à une stimulation non par uneréponse «par tout ou rien», mais leur contrac-tion est proportionnelle à ['importance de ladépolarisation locale (sans aucun PA !). Dansce cas l'importance de la contraction est modu-lée par les variations de la concentration en[Ça2-],

Le tonus (tonus réflexe) de la musculaturesquelettique est, en général, consécutif à un PAs

d'unités motrices isolées. Si aucune secousseisolée n'est perceptible, c'est parce que les uni-tés motrices fonctionnent en décalage de phaseles unes par rapport aux autres (de façon asyn-chrone) et amènent les réponses des fibres indi-viduelles à fusionner en une contraction globalerégulière. Les muscles posturaux, en particulier,paraissent en état de repos alors qu'ils sont, demanière involontaire, dans un état de tension;lequel peut être modifié de façon réflexe (p. 318et ss.), pouvant être augmenté par ex. par uneattention plus soutenue.

Formes de contraction (B). Une contractionmusculaire peut être isométrique, ce qui signifieque la longueur du muscle reste constate maissa tension développée change. (Pour le cœur onparle d'isovolumétrie, car la longueur dumuscle ventriculaire c'est-à-dire le volume ven-triculaire reste constant). D'autre part, lacontraction peut être isotonique (pour le cœuron parle d'isobarie), ce qui signifie que la lon-gueur varie mais que la tension reste constante(cœur : pression constante). Lorsque la longueuret la tension du muscle changent simultané-ment, on parle de contraction auxotonique ', siune contraction isométrique est suivie d'unecontraction isotonique, on parle de contractionà précharge, enfin dans la situation inverse onparle de contraction à postcharge.

Extensibilité musculaire. Un muscle aurepos peut être étiré comme un élastique, et audébut de son extension on obtient très peu deforce (D, E, force passive de repos) ; celle-ciaugmente de manière exponentielle avec l'al-longement du muscle : on obtient la courbed'éïiremenî passif de repos (D). Lors d'unallongement très important du muscle, le tissuconjonctif de soutien (tissu interfibrillaire)résiste et empêche le démantèlement des fila-ments constituant le sarcomère; mais c'estavant tout une composante élastique, la titine,molécule filliforme géante (= connectine;1000 nm de long, Mm = 3-3,7 MDa), faisantpartie du sarcomère lui-même (6 molécules/fila-ment de myosine), qui assure ce rôle. La titineest stockée au niveau du filament de myosinedans la zone correspondant à la bande A du sar-comère (p. 61 B) où elle sert à positionner lefilament de myosine au centre du sarcomère ; auniveau de la bande 1 elle est extensible et agit àla manière d'une «molécule élastique» encontrariant à la fois l'étirement passif du muscleet sa vitesse de raccourcissement.

L'extensibilité de la titine repose sur le renouvelle-ment d'env. un dixième (muscle squelettique, un peumoins dans le muscle cardiaque) de l'ensemble dumobile PEVK (code de caractère pour l'ensemble pro-

line-glutamate-valine-lysine). Lors d'étirement trèsimportant du muscle (partie abrupte de la courbe d'éti-remeni de repos, D), elle se déploie en même tempsque la partie de la chaîne globulaire (domaine C2 del'immunoglobuline) mais par saccades, et à cause de saviscosité, d'autant plus vite que l'étirement s'accomplit(caractéristique d'un amortissement)

II existe une étroite relation entre la longueur(L) et la force (« tension», F) d'un muscle (C,E). La force globale est la somme de la forceactive du muscle et de la force de repos passive(voir ci-dessous). La force active dépend dunombre total de sites d'interactions entre actineet myosine et varie de ce fait en fonction de lalongueur du sarcomère (C, D). La force activela plus élevée F^ (isométrique) que le musclepuisse développer est obtenue pour la plusgrande longueur de repos (L ; longueur dusarcomère env. 2,0-2,2 u.m ; C).'°Âvec le raccour-cissement du sarcomère (L < L ), les filamentsfins se recouvrent partiellemenTet il n'est pos-sible de développer qu'une force inférieure à F^(C). Pour une longueur L = 70 % de L (lon°-gueur du sarcomère = 1,65 u.m), les filamentsépais sont contigus aux lignes Z tant et si bienque F va encore diminuer. D'autre part, pour unarrangement des filaments donnant une plusgrande longueur au sarcomère (L > L ), laforce développée est également moindre parceque le nombre de ponts de liaisons entre actineet myosine a diminué (C). Pour un étirementcorrespondant à 130 % de L la force de reposreprésente la part essentielfe"de la force totale(E). La courbe force-longueur correspond pourle cœur au diagramme pression-volume : au lieude prendre en considération la longueur dumuscle, on mesure le volume télédiastolique etau lieu de la force, on étudie la pression ventri-culaire (p. 202). La relation pression/volumepeut être modifiée par l'intermédiaire de laconcentration inracellulaire en Ça2* (variationde contractilité; p. 203 B2).

Différences fonctionnelles essentielles entrele muscle cardiaque et le muscle squelettique(voir p. 59 A) :• Le muscle squelettique est plus extensibleque le muscle cardiaque ce qui signifie que pourun même allongement la force passive de reposdu muscle cardiaque est plus grande que celledu muscle squelettique (El, 2).• Le muscle squelettique travaille normalementau niveau du plateau de la courbe force/lon-gueur tandis que le muscle cardiaque travailledans la partie ascendante (en dessous de L ),la courbe force/longueur ne possédant alors°pasde plateau (C et El, 2), ce qui donne au cœur,lorsqu'il se remplit davantage en diastole, une

zone d'activité supplémentaire (traduit par lemécanisme de Frank-Starling; p. 202). Dans lecœur, l'influence de l'allongement se fait parl'intermédiaire de la sensibilité de la troponineau Ça2* (courbe abrupte en E2).• Le muscle cardiaque a un PA plus long que lemuscle squelettique (p. 59 A) si bien que lors del'inactivation rapide des canaux Na^, g^ dimi-nue transitoirement et que g^ augmente pen-dant 200 à 500 ms. Ce flux entrant «lent» deÇa2* se traduit par un plateau du PA, si bien quela période réfractaire s'achève lorsque la contrac-tion du cœur est presque terminée (p. 59 A)Contrairement au muscle squelettique, le musclecardiaque n 'est pas tétanisable.• II n'y a pas d'unité motrice dans le musclecardiaque. Contrairement à ce qui se passe pourle muscle squelettique, l'excitation s'étend àtout le myocarde depuis les oreillettes jusqu'auxventricules selon la loi du tout ou rien.• Lu force de contraction du muscle cardiaquepeut varier avec la durée du potentiel d'action,celle-ci se modifie par changements du flux deÇa2* entrant dans la cellule.

La vitesse de raccourcissement d'unecontraction (isotonique) est d'autant plus faibleque la charge (force) est élevée (diagrammeforce/vitesse ; FI). La force maximale (+ un peude chaleur) est développée lorsqu'il n'y a aucunraccourcissement. La vitesse de raccourcisse-ment maximale (pour le biceps env. 7 m/s) etbeaucoup de chaleur sont obtenues pour unecharge nulle du muscle. Les faibles chargespeuvent être levées plus rapidement que lesgrosses (F2). L'ensemble de la productiond'énergie : travail développé + chaleur est plusimportant pour une contraction isotonique quepour une contraction isométrique. Le travaild'un muscle est égal au produit de la force parla vitesse de raccourcissement (N • m • s~1 = W)(FI, surfaces colorées).

Musculature lisse

La musculature lisse (ML) est constituée de cel-lules en forme de fuseaux disposées en couchesElle participe a la fonctions de plusieursorganes (estomac intestin, vessie, utérus,bronches, œil, etc ) et joue un rôle important auniveau des vaisseaux sanguins dans la régulation circulatoire La musculature lisse contientune forme d actme-tropomyosine qui lui estspécifique et des filaments de myosine II(p 60) mais ne renferme ni tropomne, ni myo-fibniles, partie constitutive des sarcomeres (pasde stries transversales, d'ou le terme lisse), nide système tubulaire prononce (différencemajeure p 59 A) Les filaments formant l'appa-reil contractile sont disposes approximativementdans le sens longitudinal de la cellule, attaches ades plaques en forme de disque et agissentsimultanément dans les cellules de la ML pourdonner une action mécanique La ML peut seraccourcir avec relativement plus de force quela musculature striée squelettique (présentationdu modèle B)

Le potentiel membranaire de la ML est sou-vent instable (par ex dans l'intestin) il changepar modification du rythme avec une fréquence(3 15 mm ') et une amplitude (10 - 20 mV)basses ce sont les ondes lentes Si la depolansation de ces ondes lentes dépasse un potentielseuil un train de potentiels d'action (pointes ouspikes) se produit dont le nombre et la frequence sont d'autant plus élevés que la depolan-sation spontanée est lente Environ 150 ms aprèsune pointe apparaît une contraction relativementlente (p 59 A a gauche) Pour des ondes pointesde fréquence relativement faible on observe déjàun tétanos (p 66) A la suite de ces contractionscontinues, il se produit dans la musculature lisseun état plus ou moins important de contractionappelé tonus Pour certains muscles lisses lesplke reste longtemps en plateau et rappelle lePA du cœur (p 59 A au milieu)

Muscle unitaire et multi-unitaire de la ML(A) Les cellules du muscle lisse unitaire sontcouplées les unes les autres de manière electnque (gap jonctions, p 18 et 50), ce qui signi-fie que l'excitation se propage de cellule acellule comme par ex dans l'intestin, l'estomac,la vessie, l'uretère, l'utérus et les vaisseaux sangums L'excitation apparaît de manière autonome au niveau des jonctions entre cellulesmusculaires lisses (en partie comme les cellulesnodales) ce qui signifie qu'elle est indépendantede l'innervation et souvent spontanée (tonusmyogene) Le second type de ML dépend, demanière prédominante des stimulations du systerne neurovégétatif (tonus neurogene), comme

par ex dans les arténoles, les canaux déférents,l'iris les corps ciliaires et les muscles de laracine des cheveux Ce type de muscle lisse nepossède pas de gapjunctions si bien que l'excitation reste locale, comme pour l'unité motncedu muscle squelettique on parle de musclemulti unitaire

L'importance de la depolansation (depolarisation par ex consécutive a l'etirement ou dueaux cellules pace makers), les agents transmetteum (par ex l'acetylcholine, la noradrenaline)et de nombreuses hormones (par ex les œstrogènes, la progestérone et l'ocytocme dans l'uterus, 1 histamine, 1 angiotensine II, l'hormoneantidiuretique la serotonme la bradykmme auniveau de la musculature vasculaire) participentà la régulation du tonus Les influx entrantqu'ils soient directs ou indirects produisent untonus élevé par augmentation de la concentration cytosolique en Ça + [Ca^] >10-('n^ol/l Lecourant de Ca2^ provient du milieu extracellu-laire mais aussi pour une petite part des reservesintracellulaires (Bl) Le Ca2^ se lie a la calmo-dulme (CM, B2) et le complexe Ca^-CM pro-meut ensuite la contraction• Régulation de la myosine II (B3) le com-plexe Ca2^ CM active la kmase de la chaîne(chaîne légère) de myosine (KCML), puis celle-ci va phosphoryler en un endroit donné lachaîne régulatrice légère (CRL) de la myosineet activer les têtes de myosine permettant leurinteraction avec l'actine (B6)• Régulation de 1 actine (B4) le complexeCa^-CM se lie aussi a la caldesmone (CDM)entraînant ainsi le détachement du complexeactine tropomyosine et par la-même au glissement des filaments (B6) Finalement la CDMpeut être phosphorylee par l'intermédiaire de laproteme-kmase C (PK-C) (B5)

Les diminutions de tonus résultent debaisses du [Ca2^ < de 10 " mol/1 (B7) de l'ac-tivité de la phosphatase (B8) comme de la PK-Clorsque celle ci phosphoryle de nouveau unautre endroit de la CRL (B9)

II existe aussi une courbe tension-longueurpour la musculature lisse ici on voit cependantque pour un allongement donne la force déve-loppée diminue progressivement Cette pro-priété est appelé plasticité du muscle lisse

Sources d'énergie de lacontraction musculaire

L'énergie chimique de l'adénosine triphos-phate (ATP) est directement utilisée pour lacontraction musculaire (A et p. 40 et 64).Cependant les reserves d'ATP de la cellule mus-culaire ne sont pas importantes puisqu'elles nepermettent d'effectuer que 10-20 m seulementau cours d'une course de 100 m. L'ATP néces-saire pour la course doit donc être regénéré, demanière à ce que la concentration intracellulaired'ATP demeure constante, même si la consom-mation augmente.

Les processus suivants sont utilisés pour larégénération de l'ATP (B) :

1. l'hydrolyse de la créatine phosphate (CrP),2. la glycolyse anaérobie et3. l'oxydation aérobie du glucose et des acides

gras.Les processus 2 et 3 nécessitent un certain

délai, si bien que l'énergie chimique de la CrPnécessaire à la création rapide des ponts dans lacellule musculaire doit être utilisée. L'ADPexistant et la créatine kinase mitochondrialepermettent la resynthèse d'ATP (et de la créa-tine, Cr) dans la cellule (Bl et p. 40). Lesréserves de CrP, de l'ordre de 25 u.mol par g demuscle, permettent d'accomplir un exercicecourt mais important (de 10 à 20 s, par ex. unecourse de 100 m) avant d'être épuisées.

La glycolyse anaérobie commence plustardivement que l'hydrolyse de la CrP (maxi-mum d'env. 0,5 min). Pour cela, le glycogèneprésent dans le muscle est transformé en acidelactique via le glucose-6-phosphate (productionde 3 moles d'ATP par mole de glucose ; B2).Pour des exercices légers, le lactate via laconsommation d'ions H^ est dégradé par lecœur et le foie et cette regénération anaérobied'ATP est suivie après 1 min environ, par unehydrolyse aérobie du glucose et des acides grasproduisant beaucoup plus d'énergie. Si, pourdes exercices plus difficiles, cette production estinsuffisante, la glycolyse anaérobie commencedans le même temps (voir ci-desous) à partir duglucose sanguin (en provenance du foie : glyco-génolyse et néoglucogenèse). Le gain d'énergiedans ce cas n'est que de 2 ATP/mol de glucose,alors qu'un ATP est nécessaire pour la phospho-rylation du glucose.

^prolongement de l'activité n'est possiblequ'à partir de la régénération aérobie de l'ATPà partir du glucose (2 + 34 ATP par mole de glu-cose) et des acides gras (B3). Le débit cardiaqueet la respiration doivent être augmentés jusqu'àpermettre un apport énergétique suffisant auxmuscles (la fréquence cardiaque devient stable ;

p. 75 B). Plusieurs minutes s'écoulent avant quecet «état stable» ne soit atteint; pendant cetemps les besoins sont couverts d'une part parune production d'énergie anaérobique, d'autrepart par une augmentation de l'extraction d'Odu sang et par l'utilisation rapide des réservesd'O^ du muscle (myoglobine). Le passage d'unephase à l'autre est souvent perçu comme unmoment d'épuisement et de fatigue.

La myoglobine a une affinité pour l'O, plus élevée quel'hémoglobine, mais plus faible que celle des enzymesde la chaîne respiratoire, si bien que la liaison normalede la myoglobine avec l'O^ est saturée et cela entraîne,de manière brève, un moindre apport arténolaire en 0et une moins bonne délivrance d'O, au niveau mito-chondnal

La puissance maximale atteinte par des ath-lètes de haut niveau est d'environ 370 W etdépend de la rapidité de l'apport d'O, et de l'hy-drolyse anaérobie du glucose et des acides gras ;si cette limite est dépassée, aucun état stable nepeut être atteint (la fréquence cardiaque par ex.continue d'augmenter; p. 75 B). L'apport éner-gétique peut être temporairement augmenté (voirci-dessus), mais la forte régénération anérobiquede l'ATP entraîne une dégradation des lactates(consommation d'ions H^ si bien qu'il devientimpossible de continuer l'exercice. La dissocia-tion de l'acide lactique en lactates s'accom-pagne d'une accumulation d'ions H* (B2).Lorsqu'on se trouve à 60-65 % de la puissancemusculaire maximale (extraction maximaled'Oy p. 74), la concentration en lactate plasma-tique augmente et quand la valeur de 4 mmol/1correspondant au seuil anaérobique est atteinte,aucune production supplémentaire d'énergiemusculaire ne peut être obtenue. Finalement, ladiminution du pH systémique (acidose lac-tique} inhibe de plus en plus les réactions chi-miques nécessaires à la contraction musculaire,aboutissant à un manque d'ATP et à l'apparitiond'une fatigue qui provoque l'arrêt de l'exercice.

Lors de l'hydrolyse de la CrP et de la glyco-lyse aérobie, l'organisme peut accomplir desperformances d'env. 40 s, 3 fois plus impor-tantes que par la régénération aérobie de l'ATP,mais ce faisant il contracte un déficit d'O, qui,lors de la période de repos consécutive à l'acti-vité physique, devra être remboursé en tant quedette d'O^. Ce remboursement sert à reconsti-tuer les reserves et à permettre la dégradationdes lactates dans le foie et le cœur. Après desexercices très difficiles, le remboursement de ladette d'O^ est pour différentes raisons plusimportant (jusqu'à 201) que le déficit d'O pro-prement dit.

L'organisme lors de l'exercicemusculaire

On distingue• le travail dynamique positif caractérisé parune alternance de phases de contraction fournis-sant certaines performances et de phases derelâchement (par ex. lors d'une ascension enmontagne),• le travail dynamique négatif, dans lequelun allongement musculaire limité (travail defreinage) alterne avec une contraction sans post-charge (par ex. lors d'une descente en mon-tagne) et• le travail de maintien statural (par ex. lors dela position debout au repos).

Deux voire même les trois types de travailsont souvent combinés. Lors de l'exercice mus-culaire dynamique rythmé (ou répété), un travailmécanique est effectué vers l'extérieur alorsqu'au cours du travail de maintien postural cen'est plus le cas (le produit de la force parle déplacement = 0 '). Pourtant, il y a là aussidépense d'énergie chimique (elle est totalementtransformée en chaleur : conservation de l'éner-

» gie), dont la valeur correspond au produit de laforce musculaire par le temps de travail.

Lors d'un travail musculaire important, lesmuscles nécessitent 500 fois plus d'O, que lorsdu repos musculaire. Simultanément, l'orga-nisme doit évacuer les produits de déchet dumétabolisme, IT, CO, et lactates (p. 72). Ainsi,le travail musculaire provoque des actions régu-latrices du système cardiovasculaire et de l'ap-pareil respiratoire.

Lors de l'exercice, le débit cardiaque (QC;p. 186) augmente, passant de 5-6 1/min au reposchez un sujet sédentaire à une valeur max.d'env. 20 l/min (p. 77 C). Dans ces conditionsde travail, l'activité sympathique augmentenon seulement la fréquence cardiaque ( f ; max.env. 2,5 fois la valeur de repos ; B) mais aussi levolume systolique (VS ; max. env. 1,2 fois levolume de repos). Pour un exercice de faible oumoyenne puissance, f atteint une nouvellevaleur qui reste en plateau tant que dure l'exer-cice (aucun signe de fatigue), tandis qu'un exer-cice de puissance élevée devra être assez viteinterrompu, car le cœur ne peut plus atteindre leniveau de travail requis (B). L'augmentation duQC n'a pas comme seul but d'élever le débitmusculaire (A), mais vise aussi à augmenter ledébit cutané (évacuation de la chaleur, p. 222),pendant ce temps, les débits sanguins du rein etde l'appareil digestif deviennent inférieurs àleur valeur de repos grâce au tonus sympathique(A). La pression artérielle systolique (p. 206)augmente, la pression diastolique reste stable ce

qui se traduit par une augmentation très moderée de la pression moyenne. Plus la masse mus'culaire est importante, plus les besoins somélevés ; ceci est vrai pour un travail des bras(taillage de haies) comme des jambes (prome-nade en vélo). Le travail des bras est plus dan^gereux pour des patients coronariens ou atteintsd'athérosclérose cérébrale que celui des jambes(danger d'infarctus du myocarde ou d'accidentvasculaire cérébral).

Débit sanguin musculaire. Lors de l'exer-cice musculaire maximal, le débit musculaire de1 kg de muscle actif augmente jusqu'à 2,5 Vmin(p. 213 A) ce qui correspond à 10% du Qcmax. Il doit donc y avoir < de 10 kg de musclesen activité maximale (< 1/3 de la masse muscu-laire totale). L'augmentation de la perfusion estla conséquence d'une dilatation des vaisseauxqui est réalisée par des mécanismes chimiqueslocaux (PCO, f , PO^ 1, pH 1) ou par libérationde N0 (p. 212). Lors du simple travail de main-tien, cette élévation de débit peut parfois êtreentravée par la contraction permanente dumuscle qui comprime ses propres vaisseauxC'est pourquoi le muscle se fatigue plus vitelors du travail statique de maintien postural quelors de l'exercice dynamique (travail pério-dique).

Lors de l'activité corporelle le débit ventila-toire V^ s'élève (Cl) de 7,5 1/min env. au reposjusqu'à 90-1201/min max. (C3). Cette augmen-tation est possible grâce à une augmentation dela fréquence respiratoire (max. 40-50 min-i;C2) mais aussi du volume courant (max. env.21). La combinaison d'une augmentation simul-tanée de la ventilation et du QC permet d'éleverl'extraction d'O, et d'augmenter la VO, de0,3 1/min au repos jusqu'à 3 1/min chez le sujetsédentaire (VO^ max., voir ci-dessous, C4 etp. 76). Pour extraire 11 d'O au repos, 25 1 d'airdoivent être inspirés, ce^quj signifie que l'équi-valent respiratoire (= V^/V^) est de 25, cettevaleur pouvant atteindre 40-50 pour un travailcontinu maximal.

L'augmentation importante de VO à l'exer-cice s'accompagne également d'une augmen-tation de l'extraction d'O; dans les capillairestissulaires (l'acidose et l'augmentation de latempérature déplacent la courbe de dissocia-tion de l'oxy hémoglobine vers la droite;p. 129 B). L'extraction d'O, se calcule à partirde la différence artério-veineuse en 0 (DavO )et du débit sanguin (1/min). L'extractionmaximale d'O; VO, max est égale à :

VO, max = f max • VS max • DavO, maxVO^ max dépend du poids corporel, ce qui

équivaut de manière idéale à la puissance fonc-tionnelle corporelle (p. 76).

Rendement corporel,entraînement

Pour mesurer le rendement corporel, que ce soitchez des sportifs afin de contrôler l'entraîne-ment ou chez des malades pendant leur reéduca-tion, on emploie des méthodes standardiséesutilisées comme épreuves ou tests spécifiques :c'est l'ergométrie. Un certain nombre de para-mètres physiologiques sont utilisés, commel'extraction d'O^ (VO;), les fréquences respira-toire et cardiaque (p. 74) et la lactacidémie (A)avec des valeurs standards respectives en fonc-tion des épreuves physiques effectuées (en Wou W/kg KG).

L''ergomeîne fahrradique permet, grâce à un frein, dedéterminer la puissance développée, en watts ; l'épreuveergométnque sur tapis roulant incliné (angle a) permetde calculer le travail (W) effectué [masse corporelle (enkg) • accélération terrestre g (en m • s~2). distance par-courue (en m) - sm a • 1/temps de parcours (s~1)] Dansle step-teit de Margana, le sujet effectue aussi vite quepossible une épreuve pour gravir des marches d'esca-lier ce qui permet de calculer le travail effectué commeétant le produit de masse corporelle (en kg) g (m• s'2) • hauteur/temps (m • s"') II existe en dehors decela des méthodes ergométnques spécifiques aux pra-tiques sportives.

Dans les tests courts (10-30 s) la performancepeut être mesurée à partir de la quantitéd'énergie anaérobique très rapidement dispo-nible dissipée par l'organisme (créatine-phos-phate, glycogène musculaire) et dans les testsde durée moyenne (30-180 s) à partir des capa-cités de la glycolyse anaérobique (p. 72). Laperformance aérobique continue et de longuedurée (avec oxydation du glucose et des acidesgras libres) peut être appréciée à partir de laconsommation maximale d'O, (VO max)mesurée (p. 74).

Dès le début, le métabolisme anaérobiqueprovient de l'acide lactique qui est dissocié enlactates et en ions H\ Lors des exercices trèsdifficiles (aux env. de 2/3 de la capacité énergé-tique maximale) l'augmentation de la produc-tion énergétique aérobique ne suffit pas, aussi lemétabolisme anaérobique s'accroît parallèle-ment de manière importante, ce qui se traduitpar une ai idose (lactique) et une augmentationde la concentration en lactates dans le plasma(A). Tant que la production de lactates nedépasse pas 2 mmol/1 (seuil aérobique) lesépreuves réalisées peuvent être tolérées long-temps, par contre une lactatémie supérieure à4 mmol/1 (seuil anaérobique) signifie que lalimite de performance est atteinte. Ce n'est pas

le lactate en lui-même qui provoque l'interrup-tion de l'exercice mais l'augmentation de l'aci-dose. La dégradation du lactate s'effectue dansle foie et le cœur où il est oxydé en ions H4' etCO^ ou utilisé pour la néoglucogenèse.

L'entraînement permet d'augmenter et d'at-teindre la capacité fonctionnelle corporelle. Ondistingue trois catégories d'entraînement, laplupart du temps deux ou trois d'entre elles sontcombinées simultanément :• ^'apprentissage moteur permet l'améliora-tion de la coordination neuromusculaire et de lamotivation (par ex. la dactylographie) et biend'autres choses qui se passent au niveau dufflVC.• L'entraînement d'endurance, c'est-à-dire desépreuves submaximales et de longues durées(par ex. une course de marathon) augmente lacapacité oxydative (par ex. augmentation de ladensité en mitochondries) des unités motrices àcontraction lentes (p. 58), le débit cardiaque etpar là même la VO max (B et C). Si le poids ducœur augmente, le volume systolique augmenteégalement (C), il en est de même du volumecourant respiratoire; ce qui a comme consé-quence des fréquences cardiaque et respiratoirede repos plus faibles que celles du sujet séden-taire (C). Chez le sujet en bonne santé, la respi-ration ne constitue pas un facteur limitant de laVO; max, ce sont les performances de l'appareilcardiovasculaire. L'entraînement de longuedurée élève le niveau des lactates tandis que letravail musculaire est moindre et plus tardif quechez le sujet sédentaire (A).• L''entraînement de force, c'est-à-dire uneépreuve maximale mais seulement de courtedurée (par ex. l'haltérophilie), conduit à unehypertrophie musculaire (= augmentation de lataille des cellules musculaires) et à une capacitéglycolytique élevée dans les unités motrices àcontraction rapide (p. 58).

Des performances corporelles élevées inhabi-tuelles entraînent des courbatures. Ce phéno-mène n 'est pas consécutif à une accumulationde l'acide lactique mais à des microtrauma-tismes qui conduisent à une tuméfaction et à ladouleur ou encore à des symptômes traduisantdes (micro-)inflammations (D).

La fatigue peut être périphérique, consécu-tive à l'épuisement des réserves énergétiques età l'accumulation des produits du métabolismequi survient dans les muscles en activité et setraduit plus particulièrement par l'arrêt del'exercice (p. 66). On parle de fatigue centralelorsque par ex. une douleur consécutive à l'acti-vité physique persiste après l'effort dans lesmuscles et les articulations mises en jeu et porteainsi atteinte à la motivation.

Organisation du systèmenerveux végétatif

Le système nerveux de la vie de relation (nerfsdes muscles squelettiques, de la sensibilitésuperficielle, des organes des sens, etc.) reponden général aux stimuli externes par une réponsedirigée vers l'extérieur (par ex. réflexe de fuite;p. 320). Beaucoup de ses activités sont sous lecontrôle de la volonté et se déroulent consciem-ment. Le système nerveux végétatif (SNV),par contre, régule les fonctions des organesinternes, de l'appareil circulatoire, les adapteaux besoins du moment (par ex. réaction ortho-statique, réaction de préparation à l'exercicemusculaire) et contrôle aussi les fonctions ditesvégétatives de l'organisme (p. 2). Comme cesactivités échappent au contrôle volontaire, leSNV est aussi appelé système nerveux auto-nome.

A la périphérie du corps, le système nerveuxvégétatif et le système nerveux de la vie derelation sont anatomiquement et fonctionnelle-ment bien séparés (A), alors qu'ils présentententre eux des liens étroits au niveau du systèmenerveux central (p. 266). Le SNV périphériquecomporte des fibres efférentes (vers la périphé-rie) et des fibres afférentes (vers le système ner-veux central) qui constituent la base dusystème. Ces voies provenant des récepteursdes organes internes (œsophage, tractus gastro-intestinal, foie, poumons, cœur, artères, vessie,etc.) constituent les afférences viscérales. Leurdénomination habituelle mentionne les nerfsque ces voies utilisent (par ex. afférencesvagales).

L'arc réflexe avec ses voies afférentes(viscérale et/ou somatique) et ses voies effé-rentes (végétative et/ou somatique) est la basefonctionnelle du système nerveux végétatif.Les fibres afférentes véhiculent les sensationscutanées (par ex. les sensations nociceptives,p. 316) de même que les informations en pro-venance des mécanorécepteurs et chémorécep-teurs des poumons, du tractus gastro-intestinal,de la vessie, du système vasculaire, des organesgénitaux, etc. Les fibres efférentes comman-dent les réponses réflexes des muscles lisses(p. 70) des différents organes (yeux, poumons,appareil digestif, vessie, etc.) et le fonctionne-ment du cœur (p. 194) et des glandes. Les affé-rences de la peau ou des organes des sens (parex. stimulation lumineuse) et les efférencesresponsables de la toux ou du vomissementsont des exemples des nombreux rapports quiexistent au niveau du système nerveux végéta-ti f .

Des réflexes simples peuvent se dérouler àl'intérieur même d'un organe (par ex. p. 244).par contre les mécanismes plus complexes sontcontrôlés par les centres végétatifs supérieursdu SNC (moelle épinière, voir ci-dessous. A).L'hypothalamus est le centre intégrateur le plusélevé dans la hiérarchie ; il supervise le SNVdans l'élaboration de ses programmes (p. 330).Le cortex cérébral est aussi un centre supé-rieur d'intégration du SNV avec les autres sys-tèmes.

Le SNV périphérique se compose de deuxparties distinctes tant du point de vue anato-mique que fonctionnel (A et p. 80 et s), les sys-tèmes sympathique et parasympathique. Lescentres végétatifs correspondants se situent.pour le système sympathique dans la moellethoracique et lombaire, et pour le système para-sympathique dans le tronc cérébral (pour leyeux, les glandes et les organes innervés par 1nerf vague) et dans la moelle sacrée (pour 1vessie, une partie du gros intestin et les organegénitaux) (A). De ces centres, les fibres pré-ganglionnaires partent vers la périphérie et fontrelais au niveau des ganglions synaptiques avecles fibres post-ganglionnaires.

Les fibres pré-ganglionnaires sympathiquesde la moelle épinière se terminent dans lesganglions du tronc sympathique, dans les ganglions du cou et de l'abdomen ou encore dansles ganglions terminaux. C'est à ce niveauque le signal cholinergique (médiateur : l'acé-tylcholine ; p. 82) est transmis vers les fibrespost-ganglionnaires, celles-ci vont stimuler lesorganes terminaux (excepté les glandes sudori-pares) au moyen d'un signal adrénergique(médiateur : la noradrénaline ; A et p. 84 et ss).

Les ganglions du parasympathique sesituent à proximité voire même à l'intérieur del'organe cible. Le neuromédiateur du systèmeparasympathique, au niveau ganglionnairecomme au niveau de l'organe cible, est choli-nergique (A).

La plupart des organes sont innervés par lessystèmes sympathique et parasympathique;c'est pourquoi leur réponse à chacun de ces sys-tèmes peut être opposée (antagoniste, par ex. auniveau du cœur) ou complémentaire (par ex.au niveau des organes sexuels).

La médullosurrénale est une glande mixte,à la fois ganglion sympathique et glande àsécrétion hormonale : les fibres pré-ganglion-naires sympathiques (cholinergiques, voir ci-dessus) provoquent la libération de l'adrénalineet de la noradrénaline dans la voie sanguine(P. 86).

L'acétylcholine en tant queneuromédiateur du SNV

L'acétylcholine (ACh) n'est pas seulement letransmetteur au niveau de la plaque motrice(p. 56) et du SNC, mais également celui dusystème nerveux végétatif (SNV) et même(p. 78 et ss) de toutes les terminaisons ner-veuses- pré-ganglionnaires- post-ganglionnaires parasympathiques et- de quelques terminaisons sympathiques post-

ganglionnaires.

La synthèse de l'ACh s'effectue dans le cytoplasmedes terminaisons nerveuses. L'acétylcoenzyme A(AcCoA) se forme dans les mitochondnes Son groupe-ment acétyl se fixe sur la choline grâce à la choittîe-acétyl'îransférase. Cette enzyme est synthétisée dans lesoma des cellules nerveuses et transportée le long del'axoplasme jusqu'à la terminaison nerveuse (p. 42). Lachotine est captée du milieu extra-cellulaire au moyend'un transporteur; ce transport est le facteur limitant dela vitesse de synthèse de l'ACh.

Libération de l'ACh. Le contenu des vésiculesde la terminaison nerveuse pré-synaptique estlibéré dans l'espace synaptique lorsque l'arrivéed'un potentiel d'action nerveux (PA) vient aug-menter la concentration cytosolique du Ça2 + (Aet p. 50 et ss). L'adrénaline et la noradrénalinepeuvent permettre la libération de l'ACh parl'intermédiaire des a,-adrénorécepteurs pré-synaptiques (p. 84). Au niveau des fibres para-sympathiques post-ganglionnaires, l'ACh, en sefixant sur des auto-récepteurs pré-synaptiques(récepteurs M-cholinergiques, voir ci-dessous)peut agir de la même façon (voir B pourl'exemple évoqué).

Au niveau post-synaptique, l'ACh se lie àdes récepteurs cholinergiques, à d'autres auniveau des ganglions végétatifs du SNV, àd'autres enfin au niveau des terminaisons para-sympathiques innervant les organes (par ex. lecœur, le muscle lisse oculaire, les bronches, lesuretères et la vessie, les organes génitaux, lesvaisseaux sanguins, le tractus digestif maisaussi les glandes salivaires, lacrymales et(innervées par le sympathique) les glandessudoripares; p. 80 et s.). Il existe deux typesprincipaux de récepteurs pour l'acétylcholine,les récepteurs N (nicotine)- et M (muscarino)-cholinergiques (transmission par la nicotine oupar le poison d'un champignon, la muscarine).

Les récepteurs N-cholinergiques peuventêtre différenciés en un type nerveux N^ que l'ontrouve dans les ganglions végétatifs (A) et untype musculaire N^, que l'on rencontre au niveaude la plaque motrice (p. 56) et on peut même dis-

tinguer d'autres sous-unités. Ces différents typesont en commun un même fonctionnement faisantintervenir un récepteur cholinergique et un canalionique, ce sont des récepteurs ionotropes. Laliaison de l'acétylcholine produit un courantentrant de Na + et de Ça2 + et par là-même unPPSE précoce (p. 50 et ss.) qui, lorsque le seuilest atteint, engendre un potentiel d'action post-synaptique (A).

Les récepteurs M-cholinergiques (type M -M,) agissent sur la transmission synaptique demanière indirecte par l'intermédiaire de la pro-téine G {récepteurs métaboîrope).

Le récepteur M^-cholinergique, présentdans les ganglions végétatif', (A), le SNC etles cellules des glandes exocrines est actif parl'intermédiaire de la protéine G de la phospholi-pase C. (PLC ). De plus au niveau des neuronespost-ganglionnaires l'IP, (inositoltriphosphatelet le DAG (diacylgiycérine) sont libérés en tantque second messager (p. 276) et produisent uncourant entrant de Ça2 * et un PPSE tardil(A au milieu). Ceux-ci modulent la transmissionsynaptique, de la même manière qu'un transmet-teur peut, par le moyen d'un peptide agissantcomme cotransmetteur (action de quelquesminutes), générer un PPSE ou un PPSI peptider-gique (A à droite).

Le récepteur M -cholinergique, qui agit auniveau du cœur, le fait par l'intermédiaire d'uneprotéine-G^ (p. 274 et s.) qui au niveau du nœudsinusal, du nœud auriculo-ventriculaire commede l'oreillette provoque l'ouverture du canalK^ et a de ce fait un effet chronotrope et dromo-trope négatif sur l'excitation cardiaque (B). Deplus, la protéine G inhibe l'action de l'adényl-cyclase ce qui diminue le courant entrant deCa^ dans le cytosol (B).

Le récepteur M^-cholinergique se rencontreau niveau de la musculature lisse (p. 70) ou saliaison avec l'ACh conduit à une réaction iden-tique à celle des récepteurs M^ et déclenche uncourant entrant de Ça2 + qui conduit à la contrac-tion. Par cette reaction Ça2 ^-dépendante, l'acti-vation de la NO-synthase (par ex. au niveau del'endothélium), peut aussi provoquer, au moyendu N0, une relaxation (p. 278).

L'action de l'ACh se termine par sa sépara-tion des récepteurs au niveau de la fente synap-tique grâce à l'acétylcholinestérase (p. 56).50% de la choline libérée est recaptée par laterminaison pré-synaptique (voir un exempleenB).

L'antagoniste de tous les types de récepteursM-cholinergiques est l'atropine, pour le typeM, la pirenzépine, pour le type N.. la tubocurû-rine (voir aussi p. 56) et pour le type N^ le tri-métaphan.

Catécholamines, neuromédiateursadrénergiques et adrénorécepteurs

Dans les neurones adrénergiques, un acideaminé, la L-tyrosine, est convertie en L-Dopa(L-Dihydro-/'hénylfllamne) par un mécanismeenzymatique. La L-Dopa est le précurseur destrois Catécholamines naturelles que sont ladopamine, la noradrénaline et l'adrénaline, quisont synthétisées dans cet ordre par voie enzy-matique. Si seule la première enzyme de lachaîne est présente (L-amino-décarboxylasearomatique) la synthèse s'achève à la dopa-mine (D), celle-ci étant le transmetteur desvoies dopaminergiques du SNC et des fibresvégétatives qui se dirigent vers le rein. Si leneurone renferme également la seconde enzyme(dopamine-fi-hydroxylase), la synthèse s'achèveà la noradrénaline (NA). Celle-ci est, avecl'ATP, le SIH ou le NPY (voir ci-dessous)comme cotransmetteurs, le médiateur de la plu-part des terminaisons sympathiques post-gan-glionnaires et des fibres noradrénergiques auniveau du SNC. Dans la médullosurrénale (voirci-dessous) et dans les neurones adrénergiquesde la moelle épimère, la NA (au moyen de laphényléthanolamme-N-méthyltransférase) etl'adrénaline (A) sont aussi synthétisées.

Les fibres nerveuses amyélmiques sympa-thiques post-ganglionnaires sont boursoufléespar des varicosités (en chapelet) (A). Ces vari-cosités établissent des contacts synaptiques (pastoujours très étroits) avec l'organe cible et sontaussi le lieu de synthèse et d'accumulation de laNA. La L-tyrosine est active au niveau des ter-minaisons nerveuses précitées (Al) ou elle estconvertie en D. Cette conversion est accéléréepar une stimulation adrénergique (phosphoryla-tion enzymatique par l'intermédiaire du PKA,A2) (augmentation de la fourniture de D). La Dest transportée à l'intérieur de vésicules chro-maffïnes et de là transformée en NA (A3). LaNA, produit terminal de la réaction, inhibe lareaction (retrocontrôle ou feed-back négatif).

La libération de la NA dans l'espace synap-tique se fait par exocytose ; l'arrivée d'un poten-tiel d'action dans la terminaison nerveuseentraîne l'apparition d'un courant entrant deÇa2 + qui joue un rôle déterminant (A4 et p. 50).

Les adrénorécepteurs (AR; B). On dis-tingue quatre principaux types de récepteurs(a -, o^-, p,-, p^-AR) différenciables selon leursensibilité à l'adrénaline, la noradrénaline ainsiqu'à leurs agomstes ou antagonistes. Alors quel'adrénaline agit sur tous les récepteurs, la nora-drénaline n'agit qu'au niveau des récepteurs pyL'isoprénaline par ex. n'active que les p-récep-teurs et la phentolamine n'agit que sur les

a-récepteurs. Tous les AR sont actifs par l'inter-médiaire de la protéine G (tableau p. 55).

Les a,-récepteurs (Bl), divisés en sous-groupes (a,^), se rencontrent dans le SNC (il,,augmentent l'activité sympathique), dans lesglandes salivaires, dans le foie (ils augmententla glycogénolyse), dans les reins (ils modifientle seuil de libération de la rémne; p. 184) etdans les muscles lisses (contraction des arté-rioles, de l'utérus, du canal déférent, des bron-chioles, des sphincters de la vessie et du tractusgastro-intestinal, du muscle dilatateur pupil-laire).

L'activation des a,-récepteurs (Bl) se faitpar l'intermédiaire de la protéine G et de laphospholipase C. (PLC ) via la liaison avec î'in-ositol-tnphosphate en tant que second messager(IP, augmente la concentration cytosolique enÇa2 +) et la diacylgiycérine (DAG, active la pro-téine kinase C = PKC). De plus les a,-récepteurs(également par l'intermédiaire de G ) activent ladépendance Ça2 *-canal K * (tableau p. 55)Enfin ils hyperpolarisent par ex. la musculaturedu tractus gastro-intestinal et provoquent sonrelâchement.

Les a^-récepteurs (B2), divisés en sous-groupes (cx^gç,), se rencontrent notamment dansle SNC (ils augmentent l'activité sympathique,ils diminuent la pression sanguine par le moyende la clonidine comme o^-agoniste), dans lesglandes salivaires (ils diminuent la sécrétion).dans le pancréas (ils diminuent la sécrétiond'insuline), dans le tissu adipeux (ils diminuentla lipolyse), dans les thrombocytes ou pla-quettes sanguines (ils diminuent l'agrégation) etaussi au niveau de terminaisons présynaptiquesneuronales (autorécepteurs, voir ci-dessous).

L'activation des a,-récepteurs (B2) se fait parl'intermédiaire de la protéine G^ (sous-unité c^)de l'adénylcyclase (dont l'activation conduit aune augmentation de l'AMPc) et augmentegrâce à la sous-unité pf de la protéine G^(hyperpolarisation) ; au moyen de la protéine Gon observe également une relaxation Ca^-dépendante ([Ça2*], diminue).

Les p-récepteurs sont tous liés à une protéine G , dont la sous-unité o^ est libérée parl'activation de l'adénylcyclase en tant quesecond messager. L'AMPc active la protéine-kinase A (PKA) qui, selon le type de cellule erbout de chaîne, phosphoryle les protéines demanière différente.

Ainsi, à travers les précepteurs (B3), liNA ou l'A provoquent l'ouverture du canalÇa2 f de type L au niveau de la membrane cellu-laire du cœur, ce qui augmente le Ça2 + et de cefait aboutit aux effets chrono-, dromo- et towtrope positifs au niveau cardiaque. Au niveau du

L'action de la NA est stoppée (Aéa-d)• par diffusion de la NA de la fente synaptiquevers le sang,• par dégradation extraneuronale de la NA(dans le cœur, les glandes, les muscles lisses, laglie et le foie) et suspension de son utilisationintracellulaire par l'intermédiaire de la catéchol-0-méthyltransférase (COMT) et de la mono-amine-oxydase (MAO),• par recaptage de la NA (70 %) dans la termi-naison nerveuse présynaptique vers les vési-cules au moyen d'un transport actif (A3), tandisque dans la cellule la NA libre est inactivée parla MAO.• La NA de la fente synaptique agit aussi surles a,-récepteurs présynaptiques (autorécep-teur!,, f i f i d , 7), ce qui inhibe la libération de NAdes autres vésicules.

Les a-récepteurs présynaptiques existentégalement au niveau des terminaisons choliner-giques, par ex. dans le tractus gastro-intestinal(motilité diminuée) et au niveau des oreillettes(effet dromotrope négatif). Enfin il existe desrécepteurs M-cholinergiques au niveau des ter-minaisons noradrénergiques. Les actions oppo-sées de ces deux types de récepteurs permettent,d'une certaine manière, d'assurer la régulationpériphérique du système nerveux végétatif.

La médullosurrénale

Dans les cellules de la médullosurrénale, lesinflux transmis par les fibres sympathiques pré-ganglionnaires (cholinergiques, p. 81) sonttransformés en signaux hormonaux, et aboutis-sent dans 95 % des cellules à la libérationd'adrénaline (A) et dans les 5 % restants à cellede noradrénaline (NA), lesquelles sont libéréesdans le sang par exocytose. La synthèse de NAse déroule de la même manière que dans lesneurones noradrénergiques (voir ci-dessus), tou-tefois la NA quitte les vésicules pour gagner ànouveau le cytoplasme où elle est transforméeen A par voie enzymatique (voir ci-dessus). L'Aactive s'accumule alors au niveau de vésicules(granules chromaffines) et de là, au moyen decotransmetteur (enképhaline, NPY), sera prêtepour une nouvelle exocytose.

Lors de situations d'alarmes physiques oude stress émotionnels, les catécholamines libé-rées par la médullosurrénale augmentent beau-coup. Ainsi, certaines cellules de l'organismequi ne sont pas innervées par les voies sympa-thiques participent à des réactions d'alarme. Enoutre, la libération neuronale de NA est renfor-cée par l'intermédiaire des p -récepteurs présy-naptiques (A2). Les stimuli de libération de

l'adrénaline par la médullosurrénale (consécutifsà une augmentation de l'activité sympathique)sont par ex. le travail physique, le froid, la chd-leur, la peur et l'énervement («le stress»),la douleur, le manque d'O^ et la baisse de lupression artérielle. Lors d'une hypoglycémie(< 30 mg/dl) par ex., la concentration plasma-tique d'A augmente d'environ 20 fois et celle deNA de 2,5 fois environ, si bien que le rapport ANA plasmatique augmente.

Le rôle principal de l'adrénaline libéréedans les situations d'alarme est de mobiliser lestock d'énergie chimique (lipolyse, glycogénulyse). Dans les muscles squelettiques, l'A permetl'absorption du glucose (p. 282) et accélère parmécanisme enzymatique la dégradation du gly-cogène et la formation de lactate (p. 72 et ss.)Grâce au débit cardiaque, le débit des musclesactifs augmente et dans le même temps le débit etl'activité du tractus gastro-intestinal diminue(p. 75 A). Lors d'un stress, les catécholaminesstimulent la libération d'hormones, aboutissantainsi à la reconstitution des stocks d'énergieépuisés (par ex. ACTH ; p. 297 A).

Transmission non cholinergiqueet non adrénergique dans le SNV

On rencontre aussi d'autres peptides dans lesfibres préganglionnaires sympathiques che/l'homme, comme le GRH (gastnn-releasinghormone) et le VIP (vasoactive intestinal pep-tide), de même que le NYP postganglionnaire(neuropeptide Y) et la SIH (somatostatine) quiagissent tous comme cotransmetteur. Les fibrespostganglionnaires parasympathiques utilisentaussi le peptide enképhaline (substance P) et/oule NYP comme cotransmetteur.

La fonction principale des peptides déversésau niveau préganglionnaire semble être de modu-ler l'excitabilité des neurones postsynaptiquesDans le SNV, l'ATP (adénosine-triphosphate) demême que certains peptides comme le NPY et leVIP assurent d'importantes fonction!, de Iran',mission',. Le VIP et l'acétylcholme se rencontrenifréquemment au niveau des fibres parasympa-thiques (mais dans des vésicules différentes) desvaisseaux sanguins, des glandes endocrines etsudoripares. Dans le tractus gastro-intestinal, leVIP (conjointement avec le N0, voir ci-dessous 1provoque le relâchement des fibres musculairescriculaires ainsi que des sphincters et augmente(avec comme cotransmetteurs la dynorphine et lagalanine) la sécrétion gastrique.

Le N0 (monoxyde d'azote) est enfin libéréau niveau de terminaisons neuronales nitrogé-mques (p.278).

Composition et fonctions du sang

Chez l'adulte, le volume sanguin est corréléavec la masse corporelle (maigre) (voir tableau)et représente en moyenne 3,6 1 chez la femme et4,5 1 chez l'homme. Parmi les fonctions dusang on peut noter: le transport de nombreusessubstances (0,, CO , substances nutritives, pro-duits du métabolisme, vitamines, électrolytes,etc.), le transport de chaleur (réchauffement,refroidissement), la transmission de signaux(hormones), le pouvoir tampon et la défensecontre les substances étrangères à l'organisme etles micro-organismes. Les cellules sanguines ysont impliquées (v. tabl.) et jouent un rôle pré-pondérant, notamment les érythrocytes qui assu-rent le transport de l'O, et du CO et, en partie,le tamponnage du pH. Parmi les leucocytes, lesgranulocyle', neutrophiles sont responsables dela défense immunitaire non spécifique, lesmonoc\'tes et les lymphocytes de l'immunité spé-cifique. Les thrombocytes, quant à eux, ont unepan importante dans l'hémostase. Le rapportvolume des éléments cellulaires/volume total dusang constitue l'hématocrite (Ht) (v. tabl. et C).

Le plasma sanguin contient des électrolytes,des substances nutritives, des produits du métabo-lisme, des vitamines, des gaz, ainsi que des pro-téines en solution (v. tabl.). Les protéinesplasmatiques (p. 92) participent, entre autres, àla défense immunitaire, au maintien de la pres-sion oncotique qui assure la constance du volumesanguin, au transport des substances non hydro-solubles et à la protection de certaines substances(comme l'hème) contre la dégradation dans le

sang et l'élimination rénale. Les protéines dimi-nuent aussi l'efficacité osmotique de plus petitesmolécules en se combinant à elles. Enfin, denombreuses protéines plasmatiques sont impli-quées dans la coagulation sanguine et dans Ufibnnolyse. Le plasma sans fibrinogène (utilisélors de la coagulation du sang) constitue le sérumFormation des cellules sanguines. Les tissushématopo'iétiques, chez l'adulte la moelleosseuse rouge (os plats), chez le fœtus égale-ment la rate et le foie, contiennent des cellule\souches totipotentes qui se différencient encellules précurseurs des myélocytes, des ér)-throcytes et des lymphocytes, sous l'influencede facteurs de croissance hématopo'iétiques (\ci-dessous). Ces cellules souches se reprodui-sent elles-mêmes, ce qui assure leur pérennitéLes lymphocytes issus des cellules précurseurslympoi'des acquièrent leur spécificité (en partiedans la moelle osseuse, en partie dans le thy-mus) et, par la suite, sont formés non seulement dans la moelle osseuse, mais aussi dansla rate et dans les ganglions lymphatiques(lymphopolèse). Toutes les autres cellules précurseurs prolifèrent et mûrissent dans la moelleosseuse jusqu'à leur stade terminal (myélo-potèse), puis sont libérées dans le sang. Deuxhormones rénales sont impliquées dans liimyélopoïèse, à savoir l'érythropoietine (v. ci-dessous) et la thrombopolétine qui stimule lamaturation et la prolifération des mégacaryo-cytes et des thrombocytes qui en dérivent. Paiailleurs, il existe une série de facteurs stimulantla croissance, ou au contraire inhibiteurs, quicontrôlent la formation des cellules sanguinesdans la moelle osseuse par voie paracrine.

L'érythropoietine produite dans le rein etdans le foie (foie chez le fœtus; jusqu'à 90%dans le rein après la naissance) stimule lamaturation et la prolifération des érythro-cytes. L'hypoxie (par ex. séjour en altitude ouhémolyse. A) augmente (par bouche régula-trice) la production d'érythrocytes et leuinombre dans le sang, ce qui y élève aussi letaux de réticulocytes (= Jeunes érythrocytes)La durée de vie des érythrocytes est d'environ120 jours. Dans la pulpe de la rate, les érythro-cytes quittent régulièrement les artérioles pouiarriver, après passage à travers des poresétroits, dans le sinus de la rate (B). Au voisi-nage de ces pores, les érythrocytes âgés sontexpulsés et détruits. Leurs débris sont ensuitephagocytés et dégradés par les macrophages dela rate, du foie et de la moelle osseuse. L'hèmelibéré au cours de l'hémolyse est dégradé enbilirubine (p. 250). Le fer de l'hémoglobine estrecyclé (p.90).

Métabolisme du fer, érythropoïèse

Les 2/3 environ de la teneur totale en fer (Fe)de l'organisme (env. 2 g chez la femme, 5 gchez l'homme) sont liés à l'hémoglobine, 1/4forme le f e r de réserve (ferntine, hémosidé-rine), le reste est le fer fonctionnel (myoglobine,enzymes contenant du fer). Les pertes de Fesont d'environ 1 mg/j chez l'homme et jusqu'à2 mg/j chez la femme (menstruation, grossesse,accouchement). L'absorption du Fe est adaptéeaux besoins et a lieu principalement dans leduodénum. Entre 3 et 15% du Fe ingéré avecles aliments sont absorbés (Al), et jusqu'à plusde 25 % en cas de déficit en fer. L'apport quo-tidien minimum en Fe devrait donc se situerentre 10 et 20 mg/j (femme > enfant > homme).

Absorption du fer (A2). Le Fe" alimentaire(hémoglobine, myoglobine, enzymes contenantdu Fe ; principalement dans la viande et le pois-son) est relativement bien absorbé sous formede Fe" héminique après fractionnement de laprotéine. Dans la cellule de la muqueuse, le Fe"est détaché de l'hème sous l'action de ï'hé-moxygénase, puis oxydé en Fe"' qui soit esttransféré dans le sang, ou bien séjourne dans lamuqueuse, lié à la ferritine, jusqu'à ce qu'ilrepasse dans la lumière lors de la desquamationcellulaire. Le Fe non héminique ne peut êtreabsorbé que sous forme de Fe24^. Le Fe"1 nonhéminique doit donc être au préalable réduit enW* par une ferriréductase (+ acide ascorbique)au niveau de la surface luminale de la muqueuse(A2, FR). Le Fe21- est vraisemblablementabsorbé par symport actif secondaire par untransporteur électrogène Fe^-H^ (DCT1 ), encompétition avec Mn2*, Co2^, Cd24', etc. Ceciimplique nécessairement un pH bas du chymequi permet (a) d'augmenter le gradient d'H* quientraîne le Fe2^ dans les cellules par la voie duDCT, et (b) de détacher le Fe alimentaire descomplexes. Le transfert du Fe dans le sang estcontrôlé par la muqueuse intestinale. En cas decarence en Fe, l'aconitase (= protéine régula-trice du Fe) se lie à l'ARNm de la ferritine etinhibe ainsi la traduction de la ferritine dans lamuqueuse. De cette manière, une quantitéaccrue de Fe" absorbé peut parvenir dans lesang. Là, il est oxydé en Fe'" par la coéruloplas-mine (+ cuivre) et se combine à 1'' apotransfer-rine qui assure le transport du Fe dans leplasma (A2, 3). La transferrme (= apotransfer-rine avec 2Fe'") pénètre dans les érythroblastesainsi que dans les cellules du foie, du placenta,et autres par endocytose grâce à des récepteursà la transferrme. Après avoir cédé le Fe aux cel-lules cibles l'apotransferrine redevient dispo-

nible pour capter le Fe de l'intestin ou desmacrophages (v. ci-dessous).

Stockage et recyclage du fer (A3). La ferri-tine (dans la muqueuse intestinale, le foie, lamoelle osseuse, les érythrocytes et le plasma)qui constitue une « poche » pour 4500 ions Fe3*,est une réserve de fer (environ 600 mg) rapide-ment disponible, alors que le Fe combiné à l'/ie-mosidérine est plus difficilement mobilisable(250 mg de Fe dans les macrophages du foie etde la moelle osseuse). Le Fe de l'Hb ou lié àl'hème, libéré à partir des érythroblastes malformés et des érythrocytes hémolyses, se fixe à1'' haptoglobuline ou bien à Vhémopectine, d'oùil est transféré par endocytose dans les macro-phages de la moelle osseuse ou dans ceux dufoie et de la rate, et réutilisé à 97 % (A3).

Un déficit en fer inhibe la synthèse del'Hb entraînant une anémie hypochrome micro-cytaire; MCH < 26 pg; MCV < 70 fl; Hb< 110 g/1. Les causes en sont :- une perte de sang (cause la plus fréquente ;

perte de 0,5 mg de Fe par ml de sang)-un apport de Fe ou une absorption de Fe

insuffisants (croissance, grossesse, allaite-ment)

- une diminution du recyclage (lors d'infectionschroniques) ou

- un défaut d'apotransferrine (rare).

Une surcharge en fer provoque une altération du foie,du pancréas et du myocarde (hémachromatoses). Si letractus gastro-intestinal est contourné lors d'un apportde Fe (injection de Fe), la capacité de la transferrinepeut être dépassée, le fer libre provoquant alors uneIntoxication par le fer.

La vitamine B,, (cobalamine) et l'acide foliquesont également nécessaires à l'érythropoïèse (B).Un déficit provoque une anémie macrocytaire(diminution du nombre d'érythrocytes, augmen-tation de la MCH). Elle est généralement due àl'absence du «facteur intrinsèque» (nécessaire àla réabsorption de la cobalamine) ou bien à unediminution de l'absorption de l'acide folique encas de malabsorption (p. 260). En raison de l'im-portance de son stock, une diminution de laréabsorption de la cobalamine ne provoque designes de carence qu'après plusieurs années.alors qu'un apport insuffisant en acide foliqueprovoque une anémie au bout de quelques moisseulement.

Propriétés hémodynamiques dusang

La viscosité r\ (= 1/fluidité) du sang est supé-rieure à celle du plasma du fait de la présencedes érythrocytes. Elle augmente lorsque lavaleur de l'hématocrite s'élève et lorsque lavitesse du flux diminue. Cependant, les érythro-cytes sont des cellules anucléées, très facilementdéformables ; la faible viscosité de leur contenu,les propriétés de leur membrane proches decelles d'un film liquidien et leur rapport sur-face/volume élevé font que le sang, en particu-lier lorsqu'il s'écoule vite, se comporte moinscomme une suspension cellulaire que commeune émulsion. Dans les petites artères (0 20 um)la viscosité du sang circulant (r|^,) est, avec unevaleur approximative de 4 unités relatives (Ur),seulement le double de celle du plasma (r\ ^^= 2 Ur;eau : 1Ur = 0,7 mPa • s à 37 °C).

Du fait de leur bonne déformabillté, le pas-sage à travers les capillaires sanguins et lespores de la voie splénique (p. 89 B), dont le dia-mètre (< 5 iim) est inférieur à celui des érythro-cytes circulants (7 iim), ne constitue pas unproblème pour les érythrocytes normaux.Cependant, la lenteur du flux sanguin dans lespetits vaisseaux provoque une augmentation dela viscosité, partiellement compensée par le faitque les érythrocytes se déplacent au centre duflux sanguin (r) _ [ ; effet Fahraeus-Lindq-vist ; A). Dans les arténoles (0-7 \im), r\n'est que peu supérieure à T| ^^; dans les capil-laires (0 "• 4 iim) elle remonte cependant. Maisla viscosité du sang peut augmenter de manièrecritique si (a) la vitesse circulatoire diminuetrop et/ou (b) la fluidité des érythrocytes dimi-nue du fait de l'hyperosmolanté (érythrocytes«en sphères hérissées de piquants»), des inclu-sions cellulaires, d'une synthèse anormale d'hé-moglobine (par ex. dans l'anémie falciforme) etaussi de modifications de la membrane cellu-laire (par ex. chez les érythrocytes âgés) etc.Dans tous ces cas, le sang acquiert, sous l'effetde l'agrégation érythrocytaire (« formation derouleaux»), les propriétés d'une suspension àhaute viscosité (jusqu'à 1000 Ur), ce qui peutconduire rapidement à l'arrêt de l'écoulementsanguin dans les petits vaisseaux (p. 218).

Composition du plasma,répartition des ions

Le plasma est obtenu après séparation par cen-trifugation des éléments cellulaires du sangrendu incoagulable (p. 89C). Le plasma estconstitué d'eau dans laquelle sont dissous des

protéines de poids moléculaire élevé (B), ainsique des substance•i neutres (glucose, urée, etc.)et des ions de faible poids moléculaire (B).

Toutes ces particules dissoutes s'ajoutent à laconcentration o\molule (osmolalité) du plasmaqui est de 290 mosm/kg H,0 (p. 164 et 377).Parmi les cations, c'est le Na^, et parmi lesanions, le Cl" et le HCO^, qui représentent laplus grande fraction de l'osmolalité du plasma.Les protéines portent de nombreuses chargesanioniques électriquement efficaces (C). Com-parativement, l'efficacité osmotique des pro-téines est néanmoins plus faible car, dans ce cas,c'est le nombre des particules qui compte et noncelui des charges.

Les protéines ne peuvent quitter le courantsanguin que dans de très faibles proportions.Cette quantité varie selon les organes. Lescapillaires hépatiques, par ex. sont relativementplus perméables que ceux du cerveau. La com-position du liquide interstitiel diffère alorsd'une manière plus ou moins importante decelle du plasma, particulièrement quant à soncontenu protéique (C). Par contre, la composi-tion du liquide intracellulaire est très diffé-rente. En effet, K* y est le cation prédominant,tandis que les phosphates et les protéinesconstituent la fraction principale des anions (C ;ces proportions varient d'un type de cellule àl'autre).

Les protéines plasmatiques (B) sont consti-tuées pour 60% d'albumine (35-46 g/1) dont lerôle est de transporter de nombreuses sub-stances dans le sang ; elle est par ailleurs leprincipal responsable de la pression colloïdo-osmotique (= oncotique) (p. 208 et 378) et peutservir de réserve protéique en cas de déficitprotéique. Les a,-, a,- et p-globulines jouentun rôle dans le transport des lipides (apopro-téine), de l'hémoglobine (haptoglobuline), dufer (apotransfernne), du cortisol (transcortine)et des cobalammes (transcobalamine). Les fac-teurs plasmatiques de la coagulation et de lafibrinolyse sont pour la plupart des protéines.Les immunoglohulines (Ig, D) font partieessentiellement des y-globulines. Elles consti-tuent les substances immunitaires du plasma(anticorps). Parmi celles-ci, l'IgG a la concen-tration plasmatique la plus élevée (7-15 g/1) etpeut traverser le plus facilement la barrière pla-centaire (transfert de la mère à l'enfant, D). Lesimmunoglobulines sont constituées de deuxchaînes protéiques lourdes spécifiques pourchaque groupe (IgG : y, IgA : a, IgM : u,, IgD :S, IgE : e) et de deux chaînes protéiques légères(À. ou x) q"' sont reliées entre elles par desponts disulfures et ayant une forme caractéris-tique en Y (p. 95A).

Défense immunitaire

Principes de baseL'organisme est équipé d'un système de défenseimmunitaire non spécifique ou innée et d'uneimmunité spécifique, acquise ou adaptative (lesdeux systèmes sont imbriqués) contre les micro-organismes (bactéries, virus, champignons,parasites) et les macromolécules « étrangères » àl'organisme. Ceux-ci constituent les antigènescontre lesquels le système de défense spécifiqueréagit par l'activation et la multiplication delymphocytes T et B (ou respectivement cellulesT et B) à spécificité antigénique. Par la suite, lescellules B se différencient en plasmocytes quivont sécréter les anticorps spécifiques (immu-noglobines, Ig) des antigènes (C). La fonctiondes Ig est a) de neutraliser l'antigène, b) del'opsoniser, ainsi que c) d'activer le système ducomplément (v. ci-dessous). Ces mécanismeshautement spécifiques servent à la reconnais-sance de l'antigène concerné, par contre, sonélimination ultérieure est relativement non spé-cifique. En outre, l'antigène est gardé «en sou-venir» par des cellules T ou B à mémoire ;mémoire immunologique.

A partir des cellules précurseurs lympo'idesqui ne disposent pas encore de récepteurs anti-géniques, se constitue, après maturation -respectivement dans le thymus (cellules T) oudans la moelle osseuse (cellules B) -, un réper-toire de 10" cellules T ou B différentes quipeuvent répondre à un antigène précis (mono-spécificité). Ces lymphocytes encore «naïfs»circulent constamment à travers l'organisme(sang -» organes lymphoïdes périphériques -•lymphe —» sang). Lorsqu'une cellule recircu-lante rencontre « son » antigène, le plus sou-vent dans les organes lympo'ides, elle semultiplie (sélection clonale et prolifération),engendrant de nombreuses cellules fillesmonospécifiques. Celles-ci se différencient,selon le cas, en plasmocytes ou en cellules T«armées» qui, finalement, induisent l'élimina-tion de l'antigène.

Les lymphocytes dotés de récepteurs dirigés contre lespropres tissus de l'organisme, sont éliminés dans tethymus ou dans la moelle osseuse selon le cas, sitôtaprès reconnaissance de «leur» antigène. Cette délé-tion clonale entraîne une tolérance immunologique(centrale). De cette manière, le système immunitaire«apprend», dès la naissance, à distinguer les antigènesétrangers de ceux propres à l'organisme. Les sub-stances avec lesquelles il est mis en contact à cet instantseront reconnues durant toute la vie comme faisant par-tie du Soi, toutes celles rencontrées ultérieurementseront «étrangères». Si cette distinction fait défaut, ilse développe des maladies auto-immunes.

Le système non spécifique seul - par exemplelors d'une première infection de rougeole - estincapable de prévenir la multiplication et l'ex-tension du virus dans l'organisme, c'est-à-dire lamaladie. En effet, la défense immunitaire spéci-fique, par les cellules T cytotoxiques (B2) et lesimmunoglobulines (en premier IgM, puis IgG;C3), n'entre en action que lentement (réponseprimaire ou sensibilisation), mais parvientcependant à entraîner la destruction du germe,c'est-à-dire la guérison. Lors d'une deuxièmeinfection, la production d'IgG spécifiques estimmédiate (réponse secondaire) et les virussont neutralisés dès leur intrusion, évitant ainsiune rechute : immunité. La réponse primaire et,ultérieurement, Vimmunité peuvent être obte-nues par vaccination à l'aide de l'antigène :immunisation active. V immunisation passive estobtenue par injection d'immunoglobines extra-ites (« sérum »).

Défense non spécifiqueLa défense non spécifique (A) est assurée pardes substances dissoutes dans le plasma, tels lelysoiyme et des facteurs du complément (Al),ainsi que par les cellules tueuses naturelles (cel-lules NK ; v. ci-dessous) et les phagocytes (prin-cipalement les macrophages issus desmonocytes ayant migré dans les tissus, et lesgranulocytes neutrophiles; A2). Ces derniers,de même que les monocytes et les granulocyteséosinophiles proviennent de la moelle osseuseet circulent dans le corps. Ils sont attirés vers lesfoyers d'infection par diverses chémokines dontl'IL-8 (chimiotactisme) pour lesquelles ils dis-posent de récepteurs (par ex. CXCR1 et 2 pourl'IL-8). Par la suite, ils se transforment en cel-lules migrantes, prêtes à l'attaque. Après adhé-sion à la paroi vasculaire (margination), ils latraversent (diapédèse), puis phagocytent legerme (phagocytose) et le dégradent grâce à desoxydants tels le peroxyde d'hydrogène (ILCydes radicaux oxygénés (0^, OH -, 'Cy, et aumonoxyde d'awte (N0), parmi d'autres, et le« digèrent » au moyen de leurs enzymes lysozo-miales (lyse). Lorsque les antigènes sont de tropgrande taille (par ex. des vers) les substances dedéfense sont aussi libérées par exocytose,(notamment des protéases par les granulocytesneutrophiles et des protéines cytotoxiques) parles granulocytes éosinophiles.

Normalement, la concentration des oxydants est main-tenue basse par des enzymes réductrices telles la cata-lase et la superoxyde-dismutase. Ce «frein» disparaît,principalement lors de l'activation des macrophages(v. ci-dessous et B3), afin que l'effet bactéricide desoxydants soit pleinement efficace. Lors de Vinflamma-

tion (A2, 4) ainsi engendrée, les cellules de défenseelles-mêmes et même d'autres cellules de l'organismepeuvent être atteintes.

L'activité phagocytaire est renforcée (et seule-ment rendue possible pour les bactéries à cap-sule polysaccharidique) si la surface del'antigène est «recouverte» d'IgM, d'IgG oudu facteur de complément C3b lopsonisalion ;Al, 2). Les phagocytose possèdent en effet desrécepteurs au fragment Fc (non dépendant del'antigène) des Ig et au C3b, par lesquels ilspeuvent lier l'antigène (surtout important pourles antigènes TI, v. ci-dessous). De cette manière,la phagocytose, non spécifique par elle-même,s'intègre dans la défense immunitaire spéci-fique. En outre, la protéine liant le mannose(MBP) qui se fixe aux résidus mannose debeaucoup de bactéries et de certains virus,semble agir comme une opsonine non spéci-fique.

La cascade des réactions du complémentest initiée par des germes opsonisés par les Ig(voie classique), mais aussi par des germesnon opsonisés (voie alternative ; Al). Lescomposants C3a, C4a et C5a activent les gra-nulocytes baso- et éosinophiles (A4) alors queC5-C9 forment le complexe d'attaque mem-branaire qui crée un pore dans la membrane decertaines bactéries (Gram-) entraînant leurmort par cytolyse (A3). Le lysozyme (= mura-cidase) présent en forte concentration dans lesgranulocytes (v. ci-dessus), ainsi que dans leplasma, la lymphe et diverses sécrétions, ycontribue également dégradant la membranedes bactéries.

Les cellules tueuses naturelles (cellulesNK) sont spécialisées dans la défense non spéci-fique contre les virus, les mycobactéries et cer-taines cellules tumorales. Elles reconnaissent lescellules infectées et tumorales à leur surface«étrangère», et interagissent par l'intermédiairede leurs récepteurs Fc avec les antigènes de sur-face de ces cellules cibles, opsonisés par les IgG(ADCC = antigen-dependent cell-mediated cyto-toxicity; A3). Les cellules NK perforent lamembrane des cellules cibles grâce à la perfo-rine qu'elles libèrent par exocytose, ce quientraîne leur mort (cytolyse). Ceci enlève auvirus non seulement la possibilité de réplication(appareil enzymatique de la cellule !), mais lesrendent également plus accessibles au reste dusystème de défense.

Les cellules NK sont activées par les interférons(IFN), notamment par l'IFNa et l'IFNp sécrétés par lesleucocyte-, et les fibroblastes, et aussi par l'IFNy produitpar les cellules T activées et par les cellules NK elles-

mêmes. Les IFN qui sont sécrétés en particulier par lescellules infectées, augmentent de plus la résistance descellules encore non infectées aux virus Les défensinessont des peptides, produites par les phagocytes (par for-mation de canaux ioniques dans la membrane des cel-lules cibles) et qui ont une action cytotoxique nonspécifique sur des germes résistant aux cellules NK.

Les macrophages dérivent des monocytesayant migré ou qui sont à demeure (avec unemobilité locale) dans les sinus hépatiques (cel-lules étoilées de Kupjfer), les alvéoles pulmo-naires, sur la séreuse intestinale, dans les sinusde la rate, les ganglions lymphatiques, la peau(cellules de Langerhans), le cerveau(microglie) et sur l'endothélium (par ex. dansles glomérules rénaux). On les rassemble sousles dénominations de système phagocytairemononucléaire (SPM) ou de système réticulaireendothélial (SRE). Les macrophages reconnais-sent de manière non spécifique relative lescomposés glucidiques de la membrane des bac-téries, phagocytent celles-ci, puis les digèrent.Pour achever la destruction des germes patho-gènes restés en survie dans les phagosomes, lesmacrophages nécessitent d'être activés (v. ci-dessous et B3).

Défense spécifique cellulaire

L'activation de la défense immunitaire spéci-fique cellulaire par les cellules T effectrices«armées» est relativement lente (réponseimmunitaire retardée) et suppose que l'anti-gène préparé (fragments de peptides) soit « pré-senté » aux cellules T « naïves » de passage pardes cellules présentatrices d'antigènes (CPA)«professionnelles» : présentation (Bl). L'anti-gène est alors incorporé dans un site molécu-laire de protéines de classe 1 et 11 du MHCspécifique à chaque individu, ou respective-ment de classe 1 et II HLA (human leucocyteantigen) chez l'homme (MHC, major histo-compatibility complex, codé par un ensemblede gènes). Les CPA sont principalement descellules dendritiques infectées par un virus etqui siègent essentiellement dans les organeslymphoi'des. La présentation (Bl) implique uneinteraction entre l'ICAM (intercellular adhé-sion molécule) de la surface de la CPA et leLFA1 (lymphocyte function-associated anti-gen- 1 ) de membrane de la cellule T. Lorsque lacellule T reconnaît l'antigène spécifique, laliaison est stabilisée, et la cellule est activée parun double signal qui induit l'expansion clonale(Bl).

Le double signal comporte 1) la reconnaissance del'antigène (liaison HLA-I ou II) par le récepteur de lacellule T associé à son co-récepîeur (CD8 pour les cel-lules T cytotoxiques ou CD4 pour les cellules T helper,v. ci-dessous), et 2) un signal co-stimulateur, c'est-à-dire la liaison de la gtycoprotéine B7 (sur la CPA) à sonrécepteur protéique CD28 de la cellule T (Bl). Lorsd'une reconnaissance de l'antigène en l'absence deco-stimulation (par ex. dans le foie, généralementdépourvu de CPA), le lymphocyte est inactivé, c'est-à-dire qu'il devient anergique : tolérance des cellules Taux antigènes des tissus du Soi.

La cellule T peut également recevoir le doublesignal CPA de la part de macrophages infectés,ainsi que des cellules B qui ont fixé l'antigènesur leurs récepteurs (par ex. venins d'insectesou de serpents, allergènes). Le double signal desCPA induit l'expression d'interleukine 2 (IL-2)ainsi que la mise en place du récepteur IL-2correspondant, dans la cellule T (Bl). L'IL-2 estle signal caractéristique (auto- ou paracrine) deV expansion clonale de ces cellules T monospé-citïques.

Ces cellules T se différencient pour former 3 types decellules T effectrices «armées», les cellules T cyto-toxiques ou tueuses, les cellules T... et T.... Celles-cine nécessitent plus de co-stimuiation et expriment denouvelles molécules d'adhésion (VLA-4 à la place dela L-sélectine) ce qui leur permet de se lier à l'endothé-lium vasculaire au niveau des sites d'inflammation destissus (au lieu des tissus lymphoïdes, comme leurs cel-lules mères «naïves»). Le rôle central de l'IL-2 ressortégalement du fait qu'une immimo-suppression très effi-cace peut être obtenue grâce à des inhibiteurs de l'IL-2tels que la cyclofporine A ou la rapamycine (par ex.lors de la greffe d'organes).

Les cellules T cytotoxiques (T-tueuses) pro-viennent de cellules T-CD8 «naïves», aprèsprésentation de l'antigène par l'HLA-1 (Bl),l'antigène étant collecté à partir du cytosol desCPA (protéines virales, protéines cytosoliques :présentation endogène de l'antigène). Les cel-lules T-tueuses reconnaissent ensuite, à nou-veau, l'antigène correspondant lié à l'HLA-I,par leur récepteur associé CD8, sur les cellulesdu corps infectées (virus), sur les cellules tumo-rales et sur les cellules d'organes transplantés etpoussent ces cellules vers la «mort program-mée» ou apoptose ou vers la nécrose. Sontassociés à ces processus la liaison du ligand Fasà CD95 (= Fas) et la granzyme B (protéase) qui,suite à l'exocytose de perforine, pénètre à l'in-térieur de la cellule cible (B2).

Les cellules T-CD4 «naïves» se transfor-ment après présentation de l'antigène parl'HLA-II (Bl), l'antigène provenant de vési-

cules extracellulaires (bactéries phagocytées ouprotéines de capsules virales : présentation exo-gène de l'antigène), en cellules T effectricesimmatures (T\^). Celles-ci se différencient encellules T auxiliaires (= helper, T^), de 2 types;ou bien, des cellules T inflammatoires de type1 (TH|) qui activent les macrophages au moyende l'IFNy (induction de l'inflammation; B3), oudes cellules auxiliaires de type 2 (T^), néces-saires à l'activation des cellules B (C2). Lescellules T^ et T^, s'inhibent réciproquement(suppression) pour que, une fois l'orientationdéfinitive, un seul des 2 types prédomine (B3).

Défense spécifique humoraleElle est initiée par les lymphocytes B (Cl). Aleur surface sont ancrés des IgD et des mono-mères d'IgM, dont plusieurs à la fois se lient àl'antigène correspondant. Cepiégeage avec lesanticorps induit V interncilisation et la destruc-tion du complexe antigène-anticorps dans lacellule B. Cependant, l'activation de la celluleB « naïve » nécessite encore un deuxième signal.Celui-ci peut être apporté par l'antigène lui-même (par ex. polysaccharide bactérien), pourles antigènes dits thymo-indépendants ou TI(thymus-indépendant) et, pour les antigènes ditsthymo-dépendants ou TD (thymus-dependent),il provient des cellules T^ auxquelles les cel-lules B présentent l'antigène fixé au complexeHLA-II (C2). Lorsque le récepteur de la celluleT associé à CD4 reconnaît l'antigène, la celluleT exprime à sa surface le ligand CD40 (qui selie à la protéine CD40 de la cellule B) et sécrèteen outre l'IL-4. Le ligand CD40 et I'IL-4 (etultérieurement aussi l'IL-5 et l'IL-6) induisentla sélection clonale des cellules B, leur différen-ciation en plasmocytes, ainsi que la sécrétiond'IgM (C3). En outre, par suite de rearrange-ments de l'ADN (p. 8 et s.), l'expression de

. l'IgM (chaîne u., p. 92) peut être commutée encelles de l 'IgA (a), de l'IgG (y) ou de l'IgE (e)(commutation de classe ou d'isoîype de larégion Fc). De plus, tous ces types d'Ig quiémanent d'un clone de cellules B gardent leurmonospécificité pour le même antigène. Lesplasmocytes différenciés après la commutationde classe ne produisent chaque fois qu'un seultype d'Ig.

Réactions d'hypersensibilité(allergies)

L'allergie est une reaction spécifique anormale-ment forte vis-à-vis d'une substance étrangère àl'organisme (normalement inoffensive), c'est-à-dire un antigène (p. 94 et ss.) qui devient alorsun allergène. Les propres protéines de l'orga-nisme peuvent aussi agir comme des allergèneslorsqu'elles se lient à des petites moléculesqui se comportent alors comme des antigènes«incomplets» appelés haptènes. Dans ce cas, lesystème immunitaire peut reconnaître l'associa-tion comme étrangère et déclencher une reactionallergique. Alors que la réaction immunitaire(secondaire) a normalement un effet protecteurlors d'un nouveau contact repété avec l'antigène(immunisation; p. 94 et ss.), elle provoque encas d'allergie des lésions au niveau de cellulessaines et de tissus intacts, ce qui signifie que lecontact primaire aura induit une allergisation.Ceci peut également concerner les propres pro-téines de l'organisme qui deviennent «intruses»,et déclencher la production d'autoanticorps. Cesmaladies appelées auto-immunes engendrentessentiellement des réactions inflammatoires quipeuvent causer diverses lésions.

Types d'hypersensibilité. Le type 1 est fré-quent. Lors du premier contact, l'allergène inter-nalisé par les cellules B est présenté aux cellulesT^, après quoi les cellules B se multiplient et sedifférencient en plasmocytes (p. 98). Ceux-ciproduisent des immunoglobulinev ( l g ) E qui sefixent sur des maitocytes et des granulocytesbasophiles par leur partie terminale Fc. Lors dusecond contact, les antigènes se lient à ces IgEdisponibles sur la membrane des mastocytes(A), déclenchant une libération rapide de média-teurs inflammatoires (histamine, leucotnènes,PAF [platelet-activating factor], etc.), qui provo-quent en quelques secondes ou minutes uneréaction immédiate (anaphylaxie). Le rhumedes foins et l'asthme par exemple, sont ainsiprovoqués par l'inhalation d'allergènes présentsdans l'air. La vasodilatation induite par uneréaction de type 1 généralisée peut conduire auchoc anaphylactique (p. 218).

La réaction de type II affecte surtout des cel-lules antigéniques qui sont attaquées par le sys-tème immunitaire, qu'il s'agisse d'érythrocytestransfusés à un groupe sanguin incompatible (v.ci-dessous), ou bien consécutivement à la liaisonS haptènes (par ex. des médicaments) aux proprescellules de l'organisme, par ex. aux thrombocytes,ce qui peut provoquer une thrombopénie.

La réaction de type III (B) est provoquée par les com-plexes (immuns) antigène-anticorps. Lorsque les anti-

gènes présents dans l'organisme sont en excès par rapportaux anticorps, des complexes antigène-i-anncorps solublescirculent durant une période prolongée dans le sang (B) etse déposent principalement dans les capillaires Les paroisdes capillaires sont alois attaquées pai le système du com-plément, ce qui engendre notamment des douleurs articu-laires et de la fièvre (ce sont des maladies \ériqw, : B).

La réaction de type IV a pour support les cel-lules T^, les cellules T-killer et les macro-phages, et atteint son maximum au bout de 2 à4jours (reaction d'hypersensibilité «retardée»).Elle est provoquée principalement par desagents pathogènes, des protéines étrangères,ainsi que par des haptènes comme des médica-ments ou des composants de plantes (par ex. lesumac vénéneux). Le rejet d'organes transplan-tés est également une réaction de type IV. Auniveau de la peau, les haptènes (par ex. le nickeldes parures) provoquent des réactions de typeIV sous forme d'eczémas de contact.

Groupes sanguins

Certains glycolipides membranaires des éryfhro-cytes présentent également des propriétés antigé-niques permettant de distinguer les différentsgroupes sanguins du système ABO : groupe A(antigène A sur l'érythrocyte, anticorps anti-Bdans le sérum), groupe B (B, anti-A), groupe 0(ni A, ni B, anti-A + anti-B), groupe AB (A + B,ni anti-A, ni anti-B) (C). Si, par suite d'uneerreur de transfusion sanguine par exemple, Aest mis en contact avec anti-A, ou B avec anti-B,les érythrocytes s'agglutinent par l'intermédiairedes IgM (agglutination) et éclatent (hémolyse,Cl). Pour cette raison, il est indispensable deconnaître les groupes sanguins du donneur et dureceveur et de tester la compatibilité sanguine(test de compatibilité croisée, C2). Les anticorpsdu système ABO appartiennent à la classe desIgM et sont normalement incapables de franchirla barrière placentaire.

Contrairement au système ABO, les anticorpsdirigés contre les antigènes des sous-groupes C,D et E du système rhésus des érythrocytes (Dprésent : Rh*, D absent : rh~), n'apparaissentqu'après une sensibilisation préalable. Les anti-corps anti-D appartiennent à la classe des IgG etpeuvent donc franchir la barrière placentaire(p. 93D). Les personnes avec un groupe rtr peu-vent former des anticorps contre les érythrocytesRh^ (anti-Rh^), par ex. à la suite d'une erreur detransfusion ou de la présence d'un fœtusRh* chez une mère rh. Un nouveau contactsimilaire produira une importante réaction anti-gène-anticorps entraînant une agglutination etune hémolyse érythrocytaires (D).

Hémostase

Le système hémostatique prévient les saigne-ments. Y sont impliqués les thrombocytes, desfacteurs plasmaîîques, ainsi que la paroi vascu-laire. Leurs interactions assurent localementl'obturation de la brèche vasculaire; le vaisseaulésé se rétrécit, les thrombocytes colmatent labrèche en 2 à 4 min (= temps de saignement) et,par la suite, les processus plasmatiques de lacoagulation forment un solide reseau de fibrinequi se rétracte après la coagulation (rétraction),pour aboutir à une obturation stable de la lésion.La recanalisation ultérieure de la lumière vascu-laire se fait grâce à \Sifibrinoly,e.

Les thrombocytes (TC; 170-400 . 10V[il desang; durée de vie : 7-10 j) sont des fragmentsanucléés issus des mégacaryocytes de la moelleosseuse. Une lésion vasculaire met à nu lesfibres collagènes sous-endothéliales auxquellesviennent se fixer les thrombocytes, grâce àl'aide du facteur von Willebrand (tact. W, pré-sent dans la couche sous-endothéliale et trans-porté dans le plasma) (adhésion ; Al). Dans ceprocessus, le complexe glycoprotéine (GP) GPIb/IX de la membrane thrombocytaire fait fonc-tion de récepteur. L'adhésion provoque l'activa-tion des TC (A2). Les TC sécrètent alorsdiverses substances (A3), les unes qui provo-quent l'adhésion d'autres TC (fact. W), d'autresqui ont un effet vasoconstricteur (la sérotonine,le PDGF = platelet-derived growth factor, lathromboxane A^ = TXAJ, ce qui entraîne unralentissement du flux sanguin (facilite l'adhé-sion), ainsi que des médiateurs qui renforcentl'activation des TC et qui attirent de nouveauxTC (ADP, TXA^, PAF = platelet-activatmg fac-tor). Les TC activés changent aussi profondé-ment déforme (A4) ; de disques ils deviennentdes sphères avec des pseudopodes qui leur per-mettent de s'ancrer entre eux. Cette agrégationdes TC (A5) est notamment stimulée par lathrombine et stabilisée grâce à la GP IIb/IIIa quis'exprime à la surface des TC lors du change-ment de forme et qui lie le fibrinogène pour for-mer un reseau associant les TC. La GP IIb/IIIarenforce l'adhésion en permettant la fixation desTC à la fibronectine sous-endothéliale.

Les facteurs de coagulation (B) sont pré-sentés dans le tableau ci-dessous (demi-vie invivo en h). A l'exception du Ca^, il s'agit deprotéines qui, en grande partie, sont synthéti-sées dans le/CMC. La vitamine K est nécessaireà la synthèse des facteurs marqués de l'exposantK

dans le tableau, en participant comme cofacteurà la Y-carboxylation posttranslationnelle d'unesérie de résidus glutamate dans la partie N ter-minale de ces facteurs. Ces groupements y-car-

boxylgiutamiques sont de puissants chélateursdu Ca^ et permettent, par l'intermédiaire duCa^, la fixation des facteurs de coagulationcités ci-dessus à des phospholipides (PL), prin-cipalement sur la membrane des thrombocytes(fact. 3 des TC) : formation de complexes (v. ci-dessous). Les ions Ça2 + sont nécessaires dansplusieurs étapes de la coagulation du sang (B).Lorsqu'on ajoute in vitro des ions citrate ouoxalate, ou bien de YEDTA au sang, ceux-cicomplexent les ions Ca2^ inhibant la coagula-tion. Ce procédé est nécessaire à de nombreuxexamens sanguins.

Activation de la coagulation (B, en haut).La plupart des facteurs de la coagulation sontnormalement inactifs (= zymogène). Leur acti-vation (index a) se fait en cascade, avec un effetamplificateur, ce qui permet aussi aux pluspetites quantités de facteur activant de pourvoirà une coagulation rapide. La coagulation peutêtre déclenchée par voie endogène (dans le vais-seau) ou par voie exogène (de l'extérieur). L'ac-tivation endogène (B2) débute dans la zone delésion de î'endoîhélium (charges négatives ducollagène sous-endothélial et des groupes sulfa-tides) par l'activation du fact. XII en fact. XIIaau contact de ces surfaces. Ce dernier active laprekallicréme (PKC) en kallicréme (KC) quirenforce l'activation du fact. XII (phase decontact avec rétrocontrôle positif). Ensuite, lefact. XIIa active le fact. XI en fact. XIa qui, àson tour, active le fact. IX en fact. IXa et ce der-nier le fact. VIII en fact. Villa. Le fact. IXa et lefact. Villa forment avec le Ça2* et les PL (v. ci-dessus) un complexe qui active le fact. X. L'ac-tivation exogène conflue également à cetendroit (Bl). Lors d'une lésion tissulaire plusimportante, la thromboplastine tissulaire (fact.III = protéine membranaire de cellules non vas-culaires) arrive en contact avec le sang et activele fact. VII en fact. VIIa qui, à son tour, en com-

plexe avec le Ça2* et les PL, active le fact. X (demême que le fact. IX).

Formation de la fibrine (B, en bas). Aprèsactivation du fact. X en fact. Xa par le systèmeendogène et/ou par le système exogène plusrapide, le fact. Xa active le fact. V et formeconjointement avec le fact. Va, les PL et leÇa2* un nouveau complexe (la «prothrombi-nase ») qui transforme la prothrombine (fact. II)en thrombine (fact. lia), par coupure de la par-tie N terminale de la prothrombine liée aux PLpar l'intermédiaire de Ça2*. La thrombine activenon seulement (a) la transformation du fibrino-gène (fact. I) en fibrine, mais aussi (b) le fac-teur XIII stabilisant de la fibrine, ainsi que (c)les facteurs V, VIII et XI (retraction positive).Les filaments individuels de fibrine (mono-mères) s'organisent en un réseau de fibrines(soluble), finalement stabilisé en fibrines (inso-luble) par le fact. XIIIa. Le fact. XIIIa est unetransamidase qui associe les chaînes glutamineet lysine des filaments de fibrine par liaisoncovalente.

Fibrinolyse, inhibition de lacoagulation

Pour éviter une coagulation excessive avec for-mation de caillots, ceux-ci risquant d'obturer degros vaisseaux (thrombose) et d'être véhiculésdans la circulation (embolie), les caillots defibrine peuvent d'une part être redissous,d'autre part, un débordement de l'hémostase estfreiné dès le début, en partie, sous l'effet rétro-actif de facteurs inhibiteurs.

La plasminejoue un rôle important dans lafibrinolyse (C). Elle dérive du plasminogènedont les facteurs activateurs proviennent dusang (plasmakallicréine, via le fact. XIIa), destissus (tissue plasminogen activer = tPA), de\'urine (urokinase). En thérapeutique, la tPA, lastreptokinase ou la staphylokinase sont utiliséescomme activateurs pour tenter de redissoudredes caillots fraîchement formés (par ex. dansune artère coronaire). Les produits de dégrada-tion de la fibrine (fibrinopeptides) inhibent enretour la formation de la thrombine et la poly-mérisation de la fibrine, empêchant ainsi lapoursuite du processus de coagulation. Physio-logiquement, une fibrinolyse excessive estentravée par l'ct,-antiplasmine. En thérapeu-tique, on utilise à cet effet par ex. l'acide tra-nexamique, l'aprotinine ou des substancesanalogues.

L'antithrombine III (D) est la protéine anti-thrombose plasmatique la plus importante. Elleforme un complexe avec la thrombine et les fac-

teurs IXa, Xa, XIa et XIIa, et peut donc inhiberleur activité protéasique. Cette inhibition estfortement renforcée par l'héparine endogène(provenant des mastocytes et des granulocytes)ou administrée par injection, ainsi que par desanalogues de l'héparine dont les glucosomino-glycanes de l'endotnélium.

Un autre mécanisme antithrombose est la liaison de lathrombine à la thromhomoduline endothéliale, ce qui luiconfère à présent, sous cette forme, un effet anticoagu-lant (par rétrocontrôle négatif; D); elle transforme laproîéine C en protéine Ça qui, après s'être liée à la pro-téine S, inactive les tact Va et Villa (la liaison entre lesprotéines C et S est sous la dépendance de la vitamineK). Par ailleurs, la thrombine est inhibée par l'a -macroglobuline et l'a^-antitrypsine (D). L'endothélium,lui-même, sécrète l 'inhibiteur de la thromboplastine tis-sulaire qui empêche l'activation exogène de la coagula-tion et la prostacyrime qui empêche l'adhésion des TCà un endothélium normal.

En cas de danger de thrombose, un traitement pro-phylactique peut diminuer la capacité du sang à coagu-ler (thérapie anticoagulante) soit par injectiond'héparine dont l'effet est immédiat, ou bien par admi-nistration par voie orale de dérivés de la cumarine(phenprocoumone, warfanne, acénocumarol) qui inhi-bent dans le t'oie la y-carboxylation (v. ci-dessus) due àla vitamine K et dont l'effet ne se manifeste qu'après ladiminution des concentrations sanguines des facteurs K

présents. Des inhibiteurs de la cyclooxygénase, commel'acide acer\!salic)!iaue (aspirine) empêchent l'agréga-tion plaquettaire en bloquant la synthèse de la TXA .La tendance aux hémorragies peut résulter :- d'un déficit congénital en certains facteurs de la coa-

gulation (par ex. le manque du tact. VUI entraîne cequ'on appelle {'hémophilie A),

-d'un déficit acquis en ces facteurs (maladie du foie,carence en vitamine À", par ex. par destruction de laflore intestinale qui produit la vit. K.),

- d'une utilisation accrue de ces facteurs (hémopaîhiede consommation},

- d'un manque de plaquettes ou de défauts de celles-ci(respectivement îhrombopénie ou -pathie),

- de certaines maladies vasculaires ou- d'une fibrinolyse excessive.

Fonction du poumon, respiration

Outre sa fonction principale, la respiration, lepoumon remplit des fonctions métaboliques. Iltransforme par ex. l'angiotensme 1 en angioten-sine II (p. 184) et élimine certaines substances(comme par ex. la sérotonme) du compartimentsanguin. La circulation pulmonaire joue enoutre un rôle tampon pour le volume sanguin(p. 204) et intercepte les petits caillots dans lecircuit veineux, avant que ceux-ci ne provo-quent des dégâts dans les voies artérielles (cœur,cerveau!).

La respiration au sens stnct du terme, c'est-à-dire la respiration «extérieure», consiste enun échange gazeux entre l'organisme et lemilieu ambiant (« respiration intérieure» = oxy-dation des aliments, p. 228). L'organismehumain multicellulaire a besoin d'un systèmede transport par convection pour assurer leséchanges gazeux sur de longues distances(p. 24) : flux gazeux dans l'appareil respiratoireet flux sanguin dans le système circulatoire. Letransport des gaz sur de courtes distances (del'ordre du iim), à travers les barrières cellulaireset membranaires, se fait par diffusion (p. 20 etss.). Ainsi, l'oxygène parvient par convectionavec l'air inhalé dans les alvéoles pulmonaires(ventilation = aération) d'où il diffuse dans lecircuit sanguin à travers la membrane alvéo-laire, pour être transporté jusqu'aux tissus; ildiffuse alors finalement vers les mitochondriesà l'intérieur des cellules à approvisionner. LeCO^ qui est produit à ce niveau parcourt le che-min inverse.

Au repos, 0,3 l/min d'O^ doivent être trans-férés de l'air ambiant vers la périphérie ducorps (consommation d'O^, Vy ) et 0,25 l/minde CO^ rejetés à l'extérieur (élimination deCO,, Vço ). Ceci nécessite un débit ventila-toire (V^. ou Vg à partir de l'air expiré) del'ordre de 8 l/min, c'est-à-dire qu'env. 26 1 d'airdoivent être inspirés et expires pour un apportde \\ d'O^ (équivalent respiratoire = env. 26).Le V^. est le produit du volume courant (V.penv. 0,5 1 au repos) par ̂ fréquence respiratoire(f, env. 16 min"' au repos). (Valeurs lors del'exercice physique, p. 74.) Il faut tenir comptedu fait que seuls 5,6 1 env. des 8 l/min du \(pour f = 16 min"') parviennent dans lesalvéoles (= ventilation alvéolaire, V^) ; le resteconstitue la ventilation de l'espace mort, V.,(p.114 et 120).

^ L'homme possède environ 300 millions d'al-véoles, vésicules aux parois peu épaisses (dia-mètre de l'ordre de 0,3 mm), qui se trouvent

aux extrémités des ramifications terminales del'arbre bronchique. Ils sont entoures par unréseau de capillaires pulmonaires très dense.Leur surface totale d'env. 100 m2, ainsi que lacourte distance de diffusion (quelques iirn)air/sang (éq. 1.7, p. 22), permettent une diffu-sion encore suffisante d'O^ des alvéoles vers lesang et du CO^, en sens inverse (p. 120 et ss.).Ainsi, le sang peu riche en oxygène (« vei-neux») de l'a. pulmonaire est «artérialisé» etgagnera à nouveau la périphérie par le cœurgauche.

Au repos, le cœur pompe env. 6 l de sang/min(débit cardiaque, Q^) à travers les poumons etla circulation générale. À partir de la différenceartérioveineuse en 0^ (D^yg ) entre le sang aor-rtique et le mélange veineux des veines caves,soit env. 0,05 / 0/1 de sang, on retrouve levolume d'O, de 0,3 l/min (6 . 0,05 = Vg ) quigagne la périphérie à partir du poumon. Àl'inverse, on peut utiliser l'apport d'O^ parle poumon, donc Vg et D ,̂̂ pour déterminerQ^ (principe de Fick) :

En divisant le résultat par la fréquence cardiaque(pouls), on peut calculer le volume d'éjectionsystolique.

Dans un mélange gazeux, les pressions par-tielles P des divers gaz s'additionnent pour don-ner la pression (P,,,,̂ ) du mélange gazeux (loi deDalton). La part relative de chacun des gaz parrapport au volume total du mélange gazeux,c'est-à-dire la concentration fractionnaire F(1/1, p. 376), détermine la pression partielle. Ainsi,on aura par ex : Py = Fg • P^y Au niveau de lamer (P^ = 101,3 kPa = 760 mmHg), on peutcalculer, à partir de F^ = 0,209, F^ = 0,0003 etF ,̂ + gaz rares = 0,79, les pressions partielles dansl'air sec ambiant indiquées en A (en haut, àdroite).

Si le mélange gazeux est humide, il convient de sous-traire la pression partielle de vapeur d'eau P,, y de laP»..ie (normalement = pression barométrique). Ceciréduit aussi les autres pressions partielles, car P^ = F^(P - P^ ) Lors du passage à travers les voiesrespiratoires, l'air inspiré (37 °C) est entièrement satured'eau, si bien que la P^ g atteint sa valeur maximale de6,27 kPa. De ce fait, sa P^ diminue de 1,32 kPa parrapport à l'air sec (voir aussi p. 112). Les pressions par-tielles dans l'alvéole, l'artère, la veine (sang veineuxmêlé), les tissus et l'air expiré (toutes «humides») sontindiquées sur la planche A.

Mécanique ventilatoire

Le moteur de la ventilation, donc des échangesgazeux entre les alvéoles et l'air ambiant, estconstitué par les différences de pression quiexistent entre ces deux milieux. Lors de Vinspi-ration, la pression dans les alvéoles (pressionalvéolaire, P^ = pression intra-pulmonaire, B)doit être inférieure à la pression barométriqueP^. de l'air environnant; lors de l'expiration,c'est l'inverse qui doit se produire. Si l'on sup-pose que P^ est égale à zéro, il s'ensuit que laP^ est négative pendant l'inspiration et qu'elleest positive pendant l'expiration (B). Pouratteindre ces pressions, le volume pulmonairedoit augmenter lors de l'inspiration et diminuerlors de l'expiration. Ceci est assuré par les mou-vements du diaphragme et de la cage thoracique(Al,2).

Les mécanismes intervenant au cours del'inspiration sont a) la contraction (aplatisse-ment) du diaphragme, b) le soulèvement (aug-mentation) de la cage thoracique par contractiondes muscles scalènes et (lors de l'inspirationforcée) des muscles intercostaux externes et, c)le soulèvement et l'élargissement de la cagethoracique par d'autres muscles dits acces-soires. Les mécanismes intervenant au coursde l'expiration sont a) le rétrécissement de lacage thoracique et des poumons, mouvementpassif dû à la pesanteur et à l'élasticité propre(p. 116) ainsi que lors d'une expiration forcée,b) le mouvement des muscles de la paroi abdo-minale (sangle abdominale) qui poussent le dia-phragme vers le haut et, c) la contraction desmuscles intercostaux internes.

Les muscles intercostaux externes, toutcomme les muscles intercostaux internes, s'in-sèrent sur deux côtes successives. Leur actionantagoniste s'explique essentiellement par ladifférence de longueur de levier sur la côtesupérieure ou inférieure (A3) : la distance entrele point d'insertion des muscles intercostauxexternes sur la côte supérieure (Y) et l'axe derotation de cette côte (X) est inférieure à la dis-tance entre le point d'insertion de ces musclessur la côte inférieure (Z') et son axe de rotation(X'). Cette dernière longueur de levier X' -Z'est donc supérieure à la longueur du levierX-Y, de sorte que la contraction des musclesintercostaux externes entraîne un soulèvementdes côtes. Les muscles intercostaux internes ontune action antagoniste, ce qui conduit à unabaissement de la cage thoracique lors de lacontraction.

Pour que les mouvements du diaphragme etde la cage thoracique puissent être utilisés pourla ventilation, il faut que les poumons puissent

suivre ces mouvements, mais sans être fixésentièrement à la cage thoracique et au dia-phragme. Ceci est réalisé grâce à l'existenced'un film très mince de liquide se trouvant entredeux feuillets de la plèvre qui recouvrent lespoumons (plèvre pulmonaire) d'une part, et lesorganes avoisinants (plèvre pariétale) d'autrepart.

Dans sa position naturelle, le poumon a ten-dance à s'affaisser sur lui-même du fait de sapropre élasticité et de la tension superficielle deses alvéoles (p. 118). Mais comme le liquidecontenu dans la cavité pleurale n'est pas exten-sible, le poumon reste solidaire de la faceinterne de la cage thoracique, ce qui conduit àune attraction. Cette pression intrapleurale(P = pression intrathoracique) négative parrapport à la pression atmosphérique environ-nante, peut être mesurée (de façon dynamique)par une sonde œsophagienne (^ P , ), durant larespiration. L'effet d'attraction augmentelorsque le volume de la cage thoracique aug-mente durant l'inspiration, pour diminuer lorsde l'expiration (B). Ce n'est qu'en cas d'expira-tion forcée faisant intervenir les muscles expira-toires (v. ci-dessus) que P ̂ peut devenirpositive.

Notions d'activité respiratoire. L'hyper-pnée et Vhypopnée désignent, entre autres,l'amplitude de la respiration, la tachypnée, labradypnée et l'apnée qualifient sa fréquence,sans qu'il soit tenu compte ici des demandes del'organisme. Par contre, les termes hypo- ethyperventilation définissent exclusivementle rejet de COy ce qui se traduit par une aug-mentation ou une diminution de la pression par-tielle artérielle de COp Pa^p , par rapport à sesvaleurs normales (p. 142). La dyspnée traduit lasensation subjective de gêne respiratoire ; l'or-thopnée est une forte dyspnée qui requiert uneposition droite du thorax.

Épuration de l'air Inspiré

Les impuretés présentes dans l'air inspiré sontretenues par le mucus tapissant les fossesnasales la cavité pharyngienne la trachée et1 arbre bronchique Les corps étrangers sontphagocytes sur place par les macrophages et/ouramenés vers la trachée par 1 epitlieliiim ciliédes bronches Les cils battent env 12 a 20 fois/set déplacent le mucus en direction orale a unevitesse de 1 cm/min sur un film liquidien secrètepar 1 epithelium Ce processus est entravenotamment en cas de mucoviscidose et chez lesgrands fumeurs La production de mucus est de10 a 100 ml/J elle dépend de 1 irritation locale(fumée par ex ) et de la stimulation vagale Lemucus est habituellement avale et les sécrétionsliquides sont reabsorbees au niveau du tractusdigestif

Respiration artificielle

Le bouche-a-bouche est une manœuvre d'ur-gence pratiquée en cas d arrêt brutal de la respiration Le patient est allonge sur le dos Lesauveteur insuffle (de bouche a bouche) de 1 airau patient dont il obture les narines (A3) Ceciélevé la pression alvéolaire du patient (p 108)par rapport a la pression atmosphérique qui pesésur le thorax si bien que les poumons et le thorax augmentent de volume (inspiration) Lorsquela bouche du patient est a nouveau libérée 1 airinsulfle ressort grâce aux forces élastiques quiretractent les poumons et le thorax (p 109 A2)(expiration) L expiration peut être accélérée parune pression exercée sur le thorax au rythmed env 16 fois/min

La teneur en 0^ de 1 air expire par le sauveleur (p 107 A) suffit pour apporter au patientune quantité d 0^ satisfaisante La réussite estévidente lorsque la coloration bleutée (cyanosep 130) de la peau du patient fait place a unecouleur rosé

Dans son principe le respirateur a pression positivefonctionne de la même façon II peut être utilise aucours d une anesthesie lorsque des médicaments ontparalyse les muscles du malade tors d une opérationL insufflation d air (inspiration) est commandée parune pompe (Al) Les tuyaux expiratoire et inspirdtoire(si possible proches du patient) doivent être bien separes (soupapes) sinon 1 espace mort (p 114) serait tropimportant Cette ventilation doit être effectuée avolume constant ( volume contrôle ) ou a pressionconstante ( pression contrôlée ) Dans ces deux cas1 efficacité de la ventilation doit être contrôléeconstamment (concentration des gaz expires gaz dusang etc )

Ce mode de ventilation assistée gêne toutefois leretour veineux du sang vers le cœur (p 204) On palliecet inconvénient en adoptant la ventilation par pres-sions alternées dans laquelle la ventilation par prèssion positive est complétée pdr une aspirationartificielle de 1 air au cours de Id phase expirdtoire

Le respirateur a pression négative (A2) fonctionne suivant un principe différent Le malade estplace dans un caisson ( poumon d acier ) jusqu a hauteur du cou Pour 1 inspiration on crée dans 1 enceinteune pression inférieure a la pression extérieure et doncaussi a la pression alvéolaire Cette différence provoqueune augmentation du volume thoracique (inspiration)La suppression de cette dépression dans 1 enceinte provoque d nouveau une expiration Cette méthode ventilatoire est surtout utilisée en cas de parai) sic respiratoirechronique (par ex pour la paralysie infantile)

Pneumothorax

On parle de pneumothorax lorsque 1 air pénètre dans lacavité pleurale (p 108) Le poumon atteint s affaissesur lui même du fait de sa propre élasticité et ne peutplus assurer la respiration (B) Même le fonctionnement de 1 autre poumon est gène car une partie de 1 airinspire circule entre le poumon sain et le poumon collabe et ne peut donc plus participer aux échangesgazeux Dans le pneumothorax ferme 1 dir de 1 espacealvéolaire s échappe dans la cavité pleurale que ce soitspontanément par ex dans 1 emphysème quand il y arupture du poumon {pneumothorax spontané) ou biensuite a une blessure du poumon par ex par hyperpression ventilatoire forcée ou par barotraumatisme(p 134) Un pneumothorax ouvert (B2) est provoque aia suite d une blessure a la cage îhordcique (par experforation par une cote brisée) Le pneumothorax asoupape (B3) constitue une menace vitale lorsque 1 airayant pénètre lors de chaque mouvement respiratoiredans 1 espace pleural ne peut plus s échapper (par exun lambeau de peau sur la plaie se comporte commeune soupape) II s ensuit une surpression pleurale ducote atteint et secondairement aussi dans toute lacavité thoracique Activée par 1 augmentation du débitventilatoire il se crée une pression si importante(4 kPa) qu elle conduit a une entrave croissante duremplissage cardiaque et a la compression du poumonsain Le traitement approprie consiste en une lente evacuation de cette surpression et un arrêt de 1 action de lasoupape

Mesure des volumes pulmonaires

Après une expiration normale, le poumon et lethorax se trouvent dans une position d'équilibre,dite position de relaxation respiratoire. Lorsd'une inspiration normale (au repos), 0,5 1 d'airenv., le volume courant V,, est inhalé. A cevolume peuvent s'ajouter 3 1 env., lors d'uneinspiration forcée (volume de réserve inspira-toire, VRI). Inversement, à partir de la positiond'équilibre, 1,7 1 peuvent encore être expirés(volume de réserve expiratoire, VRE). Ces deuxréserves de volume peuvent être sollicitéeslorsque (lors d'un exercice physique par ex.,p. 74) le volume courant normal ne suffit pluspour assurer les échanges gazeux nécessaires. Ala fin d'une expiration forcée il reste cependantun volume de gaz d'env. 1,3 1 dans les pou-mons : le volume résiduel, VR. Les sommes deces différents volumes pulmonaires correspon-dent aux capacités. La capacité vitale (CV)désigne le volume d'air mobilisé lors d'uneexpiration forcée qui suit une inspiration forcée,donc la somme de V^ + VRI + VRE (= env. 5,31pour un homme de 20 ans mesurant 1,80 m;v. ci-dessous). La CV diminue avec l'âge, tandisque le VR augmente (1,5 =» 3 1). La capacitépulmonaire totale (6-7 I) est la somme de CV+ VR, alors que la capacité résiduelle fonction-nelle désigne VRE + VR (A et p. 114). Toutesces valeurs de volumes sont valables dans lesconditions BTPS (voir ci-dessous).

À l'exception du VR et des capacités qui lecontiennent, toutes les grandeurs indiquées ci-dessus peuvent être mesurées à l'aide d'un spi-romètre (A). Cet appareil est constitué d'uneenceinte remplie d'eau surmontée d'une clocherenversée. La poche d'air ainsi constituée estmunie d'un conduit relié aux voies respiratoiresdu sujet. La position de la cloche, qui est étalon-née en unités de volume (litres^pg, v. ci-des-sous) renseigne sur le contenu gazeux duspiromètre. Lorsque le sujet respire dans le spi-romètre (expiration), la cloche se soulève et,lorsqu'il est en inspiration, elle descend (A).

Si l'appareil est doté d'un cylindre enregistreuravec stylet inscripteur, il s'agit d'un spirographe.On peut ainsi mesurer le débit ventilatoire V^(p. 106 et 118). On utilise également le spiro-mètre pour mesurer la compliance (p. 116) et laconsommation d'Op lors de tests respiratoiresdynamiques (p. 118).

Il faut souligner que les volumes et capacitésindiqués plus haut varient considérablemantd'un sujet à l'autre en fonction de l'âge, de lataille, de la constitution, du sexe et de la condi-tion physique. Ainsi, la capacité vitale peut

aussi bien atteindre 2,5 ou 7 litres sans que celasoit pathologique.

Pour pouvoir utiliser une partie au moins de ces fac-teurs, on fait appel à des formules empiriques de stan-dardisation Les valeurs normales de capacité vitale(CV) des Européens sont par ex. :

hommes CV = 5,2 h - 0,022a - 3,6 (± 0,58)femmes CV=5,2h-0,018a- 4.36 (± 0,42)

où h désigne la taille (m), a l'âge (années) et la valeurentre pdienthèses l'écart-type Même ainsi, on peutencore enregistrer des écarts relativement importantspar rapport à la norme Les mesures des volumes pul-monaires sont d'autant plus probantes que le nombre demesures effectuées sur ld même personne est plusélevé, ce qui permet d'enregistrer des variations (parex. lors de la surveillance de l'évolution d'une maladiepulmonaire).

Espace mort et volume résiduel

Les échanges gazeux dans l'appareil respira-toire sont limités aux alvéoles. Il n'y parvientqu'une partie du volume courant (V^), la frac-tion dite alvéolaire (V^). Le reste constitue levolume de l'espace mort (Vp) car il reste dansl'espace mort, c'est-à-dire dans les cavités quiservent de conduits pour l'air, mais qui ne parti-cipent pas aux échanges gazeux. La cavité buc-cale, les fosses nasales, le pharynx, la trachée etles bronches forment l'espace mort anatomique(env. 0,15 1). Son volume est normalement à peuprès égal à l 'espace mort fonctionnel. Cepen-dant, quand il n'y a pas d'échanges gazeux dansune partie des alvéoles, ce dernier devient plusgrand que l'espace mort anatomique (p. 120).L'espace mort fonctionne comme un conduitqui véhicule l'air inspiré vers les alvéoles, assu-rant aussi sa purification (p. 110), son humidifi-cation et son réchauffement. En outre, ilconstitue une partie de l'appareil vocal (p. 370)

Le calcul de l'espace mort peut se faire aumoyen de Véquation de Bohr (A).

Le volume courant V^. expiré (= V^) se compose duvolume provenant de l'espace mort (Vp) et du volumealvéolaire (V^) (A, en haut) Chacun de ces volumesrenferme une certaine concentration fractionnaire deCO; (p 376). FL^ dans V.,., F\,^ dans V^ et la trèsfaible part trdcnonnaire de CO^ (donc négligeable) dansl'air ambiant (Fl^g ) qui reste identique dans Vy Le pro-duit des volumes totaux et de la fraction de CO; corres-pondante donne le volume de CO^. Le volume de CO^dans le volume expiré (= V^ - FE^p ) est en outre égal à lasomme des volumes de CO, dans les deux espaces (A).

Pour calculer Vp, trois grandeurs doivent êtremesurées : V^. à l'aide d'un compteur ou d'unspiromètre, FEçg et FA(-Q par un spectromètred'absorption à infra rouge. FAçg se trouve dansla fraction terminale du V^ c'est-à-dire dansY air alvéolaire, qui peut être obtenu en continupar ex. à l'aide d'une soupape de Rahn.

La capacité résiduelle fonctionnelle (CRF)et le volume résiduel (VR) sont respectivementles volumes de gaz qui subsistent encore dans lepoumon après une expiration normale ou uneexpiration maximale (p. 112). Lors de chaqueinspiration, le volume V^ (env. 0,35 1 au repos)parvient dans l'espace alvéolaire, c'est-à-direque seule une petite fraction des 3 1 de la CRF(12% env. au repos) est renouvelée, d'où unecomposition gazeuse alvéolaire relativementconstante.

Mesure. La CRF et le VR ne peuvent êtremesurés à l'aide du spiromètre et doivent être

déterminés indirectement. Pour ceci, l'une desméthodes est celle de la dilution d'un gaz tra-ceur (B). Ce gaz peut être, par ex. l'hélium (He)qui est peu soluble et inerte. Lorsqu'un volumedonné d'un mélange gazeux air-He (par ex. FHe^=0,1) provenant d'un spiromètre (V^ ) est inspiréplusieurs fois, l'He se repartit dans les poumons(V ) et dans le spiromètre (B) et se dilue (FHe^< FHe,,). Comme l'ensemble du volume de l'Hen'a pas varié, le volume connu d'He au débutde l'épreuve (V^ • pHe,,) est égal au volume finald'He (V^ + V ) FHe,. Après avoir mesuré F^dans le spiromètre à la fin de l'épreuve, onpeut calculer V (B).V est égal à VR lorsqu'ondébute le test à partir de la position d'expirationextrême, ou à CRF lorsque le thorax se trouvaitinitialement en position de relaxation.

La méthode de dilution de gaz traceur ne per-met d'enregistrer que les espaces pulmonairesqui sont ventilés, alors que la pléthysmogra-phie corporelle permet le calcul de VR ou deCRF, ainsi que d'espaces pulmonaires clos(kystes par ex.). Le sujet est enfermé dans uneenceinte hermétique et respire à travers unpneumotachographe mesurant les flux gazeux.En même temps, on enregistre en continu lesdifférences de pression liées à la respiration auniveau buccal et dans l'enceinte. Ces valeurspermettent de calculer aussi bien la CRF et leVR que les résistances des voies aériennes(= résistance = différence de pression motrice/débit respiratoire}.

La valeur du rapport du VR à la capacité pul-monaire totale revêt une importance clinique(p. 112). Il est normalement de 0,25 au max., unpeu plus élevé en âge avancé. Dans V emphy-sème, qui est une dilatation pathologique desalvéoles, ce rapport est supérieur à 0,55 et peutdonc être considéré comme un reflet approxi-matif du degré de gravité de cette affection.

Relation pression-volume des pou-mons, travail respiratoire

Après une expiration normale le poumon et lethorax sont en position de repos expiratoire(PRE). Le volume pulmonaire correspondantest la capacité résiduelle fonctionnelle (p. 112)considérée, ici, égale à 0 (V ̂ = 0, Al). LaPRE est une position moyenne stable, danslaquelle deux forces passives se neutralisent : lethorax tend à se soulever (Th) et le poumon à seretracter (P). À partir de la PRE, P > Th lors del'inspiration et Th > P lors de l'expiration. Dansles deux cas, l'ensemble «poumon + thorax»tend à retourner en PRE (A, flèche bleue).Lorsque les voies respiratoires sont closes, lapression alvéolaire (P^, p. 108) devient, posi-tive (A2) ou négative (A3). La relation entreV , et P, constitue le diagramme pression-puim A o rvolume de l'ensemble «poumon et thorax»(A) : courbe de distension statique de repos« poumon + thorax » (A, B, courbe bleue).

À partir de la PRE, des volumes connus (spiromètre)sont inspirés (V^ > 0) ou expires (Vp^ < 0) À la finde chaque palier, la communication avec le spiromètreest fermée et la pression dans les voies respiratoirescorrespondant à chacun des volumes est mesurée dansces conditions statiques de repos (statique = mesureen arrêt respiratoire, repos = muscles respiratoiresrelaxés) (II faut noter que durant les mesures, P ̂ estrespectivement compnmé ou distendu [A, aires grisfoncé) )

La pente de la courbe de distension de repos,AV ,,,^/AP^, décrit la compliance (statique)(= distensibilité du volume = inverse de l'élas-tance) de l'ensemble «poumon et thorax» (B).La partie de la pente la plus forte, c'est-à-dire lacompliance la plus élevée (env. 1 1/kPa chezl'adulte) se situe entre la PRE et V ̂ = 1 1,donc dans la zone de respiration normale. À ceniveau, il faut que la contre-pression par unitéde volume soit la plus faible. Chez les per-sonnes âgées et lors de maladies pulmonairespar ex., la pente de la courbe est moindre (com-pliance plus petite), c'est-à-dire qu'un grandeffort est nécessaire pour obtenir le mêmevolume courant.

La compliance qui vient d'être décrites'applique à l'ensemble «poumon + thorax».On peut aussi mesurer séparément, d'une part,une compliance pour le thorax (AV^/AP ̂= 2 1/kPa), et d'autre part une compliance pourle poumon (AV^/A [P^ - P^J = 2 1/kPa (P^étant la pression intrapleurale, p. 108).

Par analogie avec la courbe de distension derepos, on peut également tracer le diagrammepression-volume lors d'une contraction maxi-male des muscles respiratoires (A, courbesrouge et verte) : maxima (de pressions) expira-toires et inspiratoires. Les muscles expira-toires ne peuvent provoquer qu'une pressionrelativement faible à partir d'une position d'ex-piration forcée (V ̂ <S 0) (A7), alors que lemaximum de pression atteint env. +15 kPalorsque V ̂ S> 0 (épreuve de Valsalva ; A5). Dela même façon, l'attraction la plus forte lors del'inspiration (env. - 10 kPa) peut être obtenue àpartir de la position d'expiration maximale(épreuve de Muller; A6), mais non à partird'une position d'inspiration (A4).

Si l'on mesure la courbe de distension dupoumon et du thorax pendant la respiration(diagramme dynamique pression-volume, C),on obtient, au lieu d'une courbe identique pourl'inspiration et l'expiration (bleue), un ovoïde(rouge/vert). Ceci résulte principalement du faitque la résistance à l'écoulement de l'air R (sur-tout dans les voies respiratoires supérieures etmoyennes) doit être vaincue lors de l'entrée del'air dans les poumons et de sa sortie en sensinverse. Ceci signifie aussi que les gradients depression efficaces nécessaires, AP, sont opposés(P^ < 0 en inspiration, P^ > 0 en expiration ;p. 109 B). D'où, par analogie avec la loi d'Ohm,AP = R • débit ventilatoire V, ce qui signifieque AP doit augmenter (Ç) lorsque les bronchesse rétrécissent et/ou que V augmente.

Travail respiratoire. Les surfaces coloréesA^ etAg^ comprises à l'intérieur de l'ovoïde(C) correspondent au travail respiratoire (pres-sion . volume; p. 374) développé durant l'inspi-ration et l'expiration contre les résistances àVécoulement de l'air (+ les frottements du pou-mon et du thorax). La surface hachurée (C)représente le travail contre les forces élastiquesdu poumon et du thorax (A^). Le travail mspi-ratoire correspond à A^ + A^^, le travailexpiratoire à A^ - A^y, car le travail desmuscles inspiratoires (p. 108) se fait contre lesforces élastiques, alors que celles-ci constituentau contraire, lors de l'expiration la force effi-cace (passive). Si, lors de la respiration forcéeA^ devient supérieur à \^, l'énergie muscu-laire (active) est également utilisée lors de l'ex-piration.

[5.3]

Tension superficielle des alvéoles

L'élasticité passive du poumon et du thorax(compliance; p. 116) dépend, entre autres, de latension superficielle. Celle-ci apparaît au niveaude l'interface gaz/liquide, c'est-à-dire sur les100 m2 env. où s'effectuent les échanges gazeuxalvéolaires.

On peut démontrer l'action de ces forces lors du rem-plissage d'un poumon, isolé et collabé avec a) de l'airou b) un liquide : dans le cas (a), le poumon oppose,surtout au début, une forte résistance (« pre^wn d'ou-verture») qui, au moment du remplissage total de lacapacité pulmonaire (p 113 A), élève ld pression alvéo-laire Jusqu'à env 2 kPa Dans le cas (b), la résistance- et donc aussi P^ - est 4 fois plus faible. L'exigenced'une pression plus élevée dans le cas (a) est, parconséquent, nécessaire pour vaincre la tension superfi-cielle.

Lorsqu'une bulle de gaz (de rayon r) est entou-rée d'un liquide, la tension superficielle f (N .nr1) de ce liquide appelle à l'intérieur de labulle une surpression par rapport à l'extérieur(pression transmurale AP > 0). D'après la loi deLaplace (voir aussi p. 118) on a :

y étant normalement constant pour un liquidedonné (pour le plasma par ex., 10^ N . m"'), APest d'autant plus grand que r est petit. Lorsque,par ex., une bulle de savon aplatie apparaît àl'extrémité d'un cylindre, r est relativementgrand (Al) et AP petit. (Il faut prendre encompte ici 2 interfaces air-liquide, si bien que,dans ce cas, la relation [5.3] devient : AP = 4Y/r.)Si l'on essaye d'augmenter le volume de labulle, il faut tout d'abord que r diminue (A2)pour que AP augmente : il faut pour cela une«pression d'ouverture» relativement élevée. Sile volume continue d'augmenter, r grandit ànouveau (A3) et le rapport pression néces-saire/augmentation de volume rediminue. Dansson principe, l'alvéole se comporte de même.On peut aussi constater d'après le modèle de labulle que, si des alvéoles sont reliés entre eux(A4), le plus petit (AP élevé) continuerait dediminuer au profit du plus grand (AP, petit)pour égaliser les pressions.

Dans le poumon sain, ce phénomène est évitégrâce à un film de surfactant (surface activeagent) à la surface alvéolaire. Ce film abaisse y,mais davantage pour les petits alvéoles que pourles gros. Le surfactant est un complexe de pro-téines et de phospholipides, dans lequel lecomposant majeur est la dipalmitoyl lécithine. Ilest produit dans les cellules spécialisées des

alvéoles (dites cellules de type II) et sécrété parexocytose. Chez certains nouveau-nés, ce facteura une action insuffisante ce qui conduit à destroubles graves des échanges gazeux dans lepoumon (syndrome des membranes hyalines).De même, l'anomalie pulmonaire due à uneintoxication à l'O, (p. 136) repose en partie surune altération oxydative du surfactant : la com-pliance diminue, les alvéoles se collabent (até-lectasie) et un œdème se développe.

Tests dynamiques respiratoires

Lorsque le débit ventilatoire est amené à sonmaximum par augmentation volontaire duvolume courant et de la fréquence respiratoire(pendant 10 s) (B), il peut atteindre normale-ment 120 à 170 1/min. Cette valeur limiterespiratoire revêt une certaine importance cli-nique, par ex. pour la surveillance de l'évolutiondes maladies des muscles respiratoires (par ex.la myasthénie grave).

A l'aide du test de Tiffeneau on détermine levolume maximal expiré dans la P6 seconde(VEMS, volume expiratoire maximal seconde)qui représente généralement une fraction de lacapacité vitale forcée (CVF) (capacité relativeseconde, normalement > 0,7 ; C). (La CVF est levolume qui, après une inspiration maximale,peut être expiré aussi rapidement et puissammentque possible ; elle est souvent inférieure à la CV ;p. 112.) Le débit expiratoire maximal (obtenuavec pneumotachographe) est de l'ordre de101/s.

Ces tests permettent de différencier clinique-ment, entre autres, les troubles respiratoiresrestrictifs (diminution du volume pulmonairefonctionnel lors d'un œdème pulmonaire, d'unepneumonie ou par un obstacle à la distension despoumons, à la suite d'une déviation de lacolonne vertébrale) des troubles respiratoiresobstructifs (rétrécissement des voies respiratoiresdû à l'asthme, à une bronchite, à un emphysème,ou à une paralysie des cordes vocales) (C2).

Tout comme la capacité vitale (p. 112), lacapacité relative seconde est déterminée selondes formules empiriques qui tiennent compte del'âge, de la taille corporelle et du sexe.

Échanges gazeux dans lespoumons

Ventilation alvéolaire. Seule la fraction alvéo-laire (V^) du volume courant (V^) est en contactavec les alvéoles, le reste (Vp) représentantl'espace mort (p. 114). On a donc :V^ = V^ - Vp [1]. En multipliant par la fréquence respiratoire f (min"'), on obtient : venti-lation alvéolaire (V^) = débit ventilatoire (V^) -ventilation de l'espace mort (V^) [1 • min"'].

Étant donné que Vp est défini anatomique-ment, Vp (= Vp • f) augmente avec la fréquencerespiratoire f. Pour cette raison, si pour un V^ (=V^ • f ) donné on augmente la fréquence (f) auxdépens du V^ (V^. [ ) (« respiration superfi-cielle »), la grandeur V^ nécessaire aux échangesgazeux diminue du fait que Vp a augmenté.

Exemple . Alors que pour unV^ de 8 1 miir', un V- de0,15 1 et une fréquence normale de 16 min"', leV estégal à 5,6 1 • min-' (= 70% deV^,), cette valeur chute à3,2 1 • mm-' (= 40% deV^ i) lorsque fest multiplié par 2(et V^ est réduit de moitié) malgré un V-^ inchangé.

Une respiration superficielle (lors d'une fracturede côte douloureuse par ex.) conduit donc à uneréduction du renouvellement gazeux alvéolaire.Ceci se produit également lorsque l'espace mortest augmenté artificiellement (p. 134).

La consommation d'oxygène Vg se calculeà partir de la différence entre le volume d'O, ins-piré en fonction du temps (V^ • Fly ) et le volumed'O, expire en fonction du temps (V^, • FEg ),donc V^ = V^ (Fl^ - FE^). (Au repos : Vg= env. 8 (0,21 - 0,17) = 0,321 • min-'.)

Le rejet de CO,, V^ , s'obtient à partir deV^ • FE^Q (FI(,Q a 0 !), soit env. 0,261 • min-', aurepos. VQ et Vpg sont multipliés par 10 env.lors d'un travail pénible. Le rapport Vçg /Vp estappelé quotient respiratoire (QR), il varieentre 0,7 et 1,0 selon l'alimentation (p. 228).

Au niveau de l'alvéole, l'échange gazeux sefait par diffusion, d'après la loi de diffusion dePick (p. 22, éq. 1.7); les différences de pres-sions partielles entre l'espace alvéolaire et lesérythrocytes du sang capillaire pulmonaireconstituant ici les forces motrices (A). Étantdonné que les pressions partielles alvéolairesmoyennes sont d'env. 13,3 kPa pour 0, (PAp ) et5,3 kPa pour CO, (PA^ ) et que les pressionspartielles dans le sang veineux de l'a. pulmo-

naire sont d'env. 5,3 kPa pour 0, (Pïg) et6,1 kPa pour CO;, (PV(,Q ), il existe pour 0, ungradient moyen de pression partielle de 8 kPade l'alvéole vers le capillaire et de 0,8 kPa pourCO, en sens inverse (différences régionales,voir aussi p. 122). Lorsque la PA(,Q diminue(par hyperventilation par ex.), la PA^ augmente,et inversement (équation des gaz alvéolaires,p.136).

Le trajet de diffusion entre les alvéoles etles érythrocytes est de 1 à 2 |im, ce qui est suffi-samment court pour qu'un équilibre de la pres-sion partielle puisse être atteint pendant le lapsde temps où l'érythrocyte et l'alvéole sont encontact (temps de contact, env. 0,75 s au repos ;A). La Pîty et la Pa^ ont donc pratique-ment la même valeur dans le sang capillaireainsi artérialisé que dans l'alvéole. Toutefois,par la suite, du sang veineux d'une partie desveines bronchiques et des veines de Thebesiusdu cœur, provenant des court-circuits (shunts)artérioveineux, parvient dans les poumons :mélanges veineux extra-alvéolaires (B). Ceux-ci, ainsi que la non-homogénéité de V/Q(p. 122), provoquent une baisse de la Pa^ de13,3 kPa (après passage alvéolaire) à env.12,0 kPa dans l'aorte (et une augmentation de laP^)(A et p. 107).

Pour la diffusion du CO,, la faible différencede pression (0,8 kPa) est suffisante car le coeffi-cient de diffusion de Krogh K (p. 22) est env. 23fois plus élevé pour CO, (K^ ) que pour 0,(dans les tissus, K^ » 2,5 • 10-16 m2 • s-' • Pa-i),de sorte que le CO, diffuse beaucoup plus viteque l'O,. Lors d'un travail physique (débit car-diaque élevé !), le temps de contact chute jus-qu'au tiers de sa valeur de repos). S'il existe parex. un obstacle à la diffusion (v. ci-dessous),l'adaptation de la pression partielle alvéolaired'O, sera donc plus difficile lors d'un effortqu'au repos.

Les troubles relatifs aux échanges gazeuxsont en principe dus aux causes suivantes ; laperfusion des capillaires sanguins alvéolairesest diminuée (par ex. lors d'infarctus pulmo-naire ; B2) ; la présence d'un obstacle à la diffu-sion (par ex. un épaississement membranairelors d'un œdème pulmonaire; B3); la non-ven-tilation des alvéoles (par ex. lors de l'inhalationd'un corps étranger; B4). Dans les cas B2 etB3, l'espace mort fonctionnel augmente(p. 114), dans les cas B3 et B4, le sang estinsuffisamment artérialisé : admission veineusealvéolaire dans le sang artériel. Les « troubles »graduels des types B2 et B3 sont déjà déce-lables chez le sujet sain (p. 122).

Circulation pulmonaire,rapport ventilation-perfusion

À l'exception de la faible quantité de sang quiparvient aux poumons par les artères bron-chiques, la perfusion pulmonaire moyenne (Q)est égale au débit cardiaque (Qc » 6 1 • min"').La pression sanguine dans l'artère pulmonaires'élève à 25 mmHg env. lors de la systole et àenv. 8 mmHg durant la diastole et en moyenne(P) à env. 15 mmHg. Jusqu'au début des capil-laires sanguins (précapillaires), P tombe à12 mmHg env. (P ̂ ) et atteint finalement8 mmHg seulement env. au niveau postcapil-laire (P ^ ). Ces valeurs sont valables pourtoutes les régions des poumons se situant à hau-teur de la valve pulmonaire.

Non-homogénéité de la perfusion pulmonaire Q.Dans les vaisseaux se trouvant au-dessous du niveau dela valve pulmonaire (vers la base du poumon), la P ̂s'élève lorsque le thorax est en position verticale, carici la pression hydrostatique de la colonne sanguines'ajoute (jusqu'à 12 mmHg env.), alors que la P ̂diminue dans les régions situées au dessus de la valvepulmonaire (vers la pointe du poumon) (A, zone 1). Ici,la P ̂ peut même tomber au-dessous de 0, si bien quela pression atmosphérique régnant dans les alvéoles(PA) comprime les capillaires (PA > P ̂ > P ^ ; A) ;dans cette zone, Q par unité de volume pulmonaire esttrès faible. Dans les régions moyennes du poumon(zone 2, A), il peut se produire, au moins partiellement,un rétrécissement de la lumière au niveau de l'extré-mité des capillaires veineux (P ̂ > PA > P ̂ ^ ), alorsque la base du poumon (zone 3, A) est constammentperfusée (P > P > PA). Par conséquent, Q aue-r "•"•̂ V prcmp poskap / ^ ^ fc

mente, par unité de volume, depuis la pointe jusqu'à labase (A, B, ligne rouge).

Non-homogénéité de la ventilation alvéolaire. Demême, pour des raisons de pesanteur, la ventilation del'espace alvéolaire (V ) par unité de volume pulmo-naire, augmente également de la pointe vers la base (B,ligne oran^e),^ toutefois à un degré moindre que Q, sibien que V^/Q diminue de la pointe vers la base (B,courbe verte et échelle du haut).

Le rapport ventilation-perfusion moyenCVQ) l"' est de °'93 env- (c2)' P0"1' ren-semble du poumon, se calcule à partir d'uneventilation alvéolaire moyenne (V^) de 5,6 1 .min"' env. et d'une perfusion totale (Q) de 6 1.min"' env. Si, dans un cas extrême, une régionn'est absolument pas ventilée, le rapportV^/Q = 0 (Cl). À l'inverse, en absence de per-fusion (V^/Q -> °° ; C3), les conditions régnantdans les alvéoles concernés sont celles de l'airambiant (espace mort fonctionnel, p. 120). V,/Q

peut donc-théoriquement varier, dans les diffé-rentes régions du poumon (non-homogénéitéde V^/Q) entre 0 et oo. u s'ensuit que PAg varieentre la valeur du mélange veineux Pvg et laPig de l'air ambiant (humidifié) (D). AinsiVA/Q diminue fortement au repos de la pointevers la base lorsque le poumon est en positionverticale (de 3,3 à 0,63 ; B, courbe verte), si bienque PAy et PA^ sont respectivement de 17,6 etde 3,7 kPa dans les pointes «hyperventilées», de13,3 et 5,3 dans la zone médiane ventilée norma-lement et de 11,9 et 5,6 dans les bases «hypoven-tilées» des poumons. Lors d'un effort physique,ces variations sont moins marquées, car Qaugmente aussi dans la zone 1, suite à l'élévation<kP^,.

Les valeurs de V^/Q très variables réduisentl'efficacité des poumons en ce qui concerne leséchanges gazeux. Malgré la P^ élevée dans lapointe des poumons (env. 17,6 kPa;_D à droite)et la PAg totale à peu près normale Q provenantde la zone 1 ne représente qu'une fraction rela-tivement faible du Q total des veines pulmo-naires. Il s'ensuit que Pâg < PAg , c'est-à-direqu'il s'établit une différence alvéolo-artérielled'O^ d'env. 1_,3 kPa. En cas de shunt artériovei-neux total (V/Q = 0), si bien que même uneoxygénothérapie ne sert à rien pour les zonesconcernées, car à ce niveau, l'O^ apporté n'entrepas en contact avec le lit capillaire (situationCl).

Pour éviter que V^/Q n'atteigne des valeursextrêmes, il existe toutefois un mécanisme quirègle la perfusion alvéolaire, appelé vasocons-triction hypoxique. Des récepteurs situés dansles alvéoles déclenchent, par l'intermédiaire designaux locaux, une constriction des vaisseauxsanguins afférents lorsque la PAg est très basse.Ainsi, les régions pulmonaires mal ou pas dutout ventilées sont shuntées, de sorte que lesrégions «plus productrices» disposent d'unequantité de sang relativement plus importantepour le transport des gaz.

Dans de nombreuses maladies pulmonairesla valeur de V^/Q peut s'écarter considérable-ment de la normale. Ainsi, par ex. dans le pou-mon de choc, le shunt peut atteindre jusqu'à50% de Q. Un œdème pulmonaire associé, unautre obstacle à la diffusion ou une déficiencedu surfactant (p. 118) provoquent alors trèsrapidement une insuffisance respiratoire grave.

Transport du CO^ dans le sang

Le dioxyde de carbone (CO,) est un produitterminal du métabolisme énergétique (p. 228).Le CO, produit dans les cellules de l'organismeest physiquement dissous et diffuse dans lescapillaires sanguins voisins. Dans le sang, leCO, reste pour une faible part dissous et, pourune part plus importante, il est combiné chimi-quement sous forme de HCO, et de carbamaîe(A, en bas, flèches bleues ; différence artériovei-neuse en CO, dans le tableau). Ainsi chargé deCO,, le sang véhiculé dans les vaisseaux par-vient jusqu'aux capillaires pulmonaires en pas-sant par le cœur droit. Là, le CO est à nouveaudissocié (A, flèches rouges) et il diffuse dans lesalvéoles avant d'être rejeté dans l'air libre (A etp.106).

Lors de la réaction HCO, + W ^ CO, +ILO dans les érythrocytes, l'anhydrase carbo-nique (A5,7) joue un rôle déterminant : cetteenzyme permet une accélération telle de la reac-tion, qui normalement est relativement lente,que le court laps de temps de contact entre lesérythrocytes et les alvéoles ou les tissus péri-phériques (< 1 s) est suffisant pour la transfor-mation du CO^ en HCO,-.

Le CO- qui diffuse hors des cellules de l'or-ganisme (A, en bas, « tissus ») élève la Ppg dusang artériel (env. 5,33 kPa) à la valeur veineusemoyenne de 6,27 kPa env. De ce fait, le CO,dissous dans le plasma augmente aussi. Cepen-dant, la majeure partie du CO, diffuse dans lesérythrocytes où il augmente la concentration duCO, dissous et où il est en outre combiné chimi-quement. Il se forme du HCO^ (A5,2) et duHb-carbamate (A3) par liaison carbaminéeavec 1'hémoglobine (Hb). Poussés par laconcentration de HCO,~, maintenant plus élevéeque dans le plasma, les 3/4 env. du HCO," quit-tent à nouveau les érythrocytes par antiportHCO ,/Cl~ (échange anionique [Hamburger-Shift] ; A4).

Lors de la combinaison chimique du CO,dans les érythrocytes circulants, des ions H*sont libérés :

Formation du bicarbonate :CO^+Hp^-HCO^+H* [5.4]Liaison carbaminée :Hb-NH, + CO, ̂ Hb-NH-COO- + H* [5.5]

L'hémoglobine constitue le principal tamponpour ces ions H+ (A6 ; v. tampons non bicarbo-nates, p. 140). La captation des ions H^ issusdes reactions 5.4 et 5.5 empêche un équilibrerapide de la réaction, de sorte que de grandesquantités de CO, peuvent être liées sous forme

de HCO," ou de carbamate. Dans ce processus,l'hémoglobine réduite (A, Hb) peut capterdavantage d'ions H* que l'hémoglobine oxygé-née (A, oxyHb), cette dernière étant un acideplus fort. Ceci favorise la capacité de liaison duCO dans les érythrocytes périphériques ( e f f e tHaldane), du fait que l'O, y est simultanémentlibéré, c'est-à-dire que l'oxy-Hb est réduite enHb.

Dans les capillaires pulmonaires, toutes cesréactions se produisent à l'inverse (A, en haut,flèches rouges et noires) : du fait que la Palvéolaire est plus faible que celle du sang vei-2

neux, le CO diffuse dans les alvéoles, les reac-tions 5.4 et 5.5 se dirigent alors vers la gauche,le CO, est libéré à partir du HCO,' et du carba-mate ayant fixé des ions H+ (A7 ou 8), etl'échange HCO.'/CL s'inverse (A9). La réoxy-génation de l'Hb en oxy-Hb dans les poumonsrenforce ce processus par augmentation de lalibération des ions H^ ( e f f e t Haldane).

Liaison du CO, dans le sang

La concentration totale du CO, (= «CO,»combiné chimiquement + CO, dissous physi-quement) est de 24 à 25 mmol/1 dans le sangveineux mêlé, de 22 à 23 mmol/1 dans le sangartériel. Près de 90% sont sous forme d'HCO,'(A, à droite et tabl. p. 124). La teneur totale enCO;, dépend surtout de la pression partielle duCO, (PçQ ). La représentation graphique de cetterelation donne la courbe de dissociation du CO,dans le sang (v. ci-dessous).

La concentration en CO, dissous physique-ment dans le plasma dépend de façon linéairede la PpQ, y régnant et est égale à : \

[CO,] = a^ P^ (mmol/1 plasma)ou (ml/1 plasma) [5.6]

ci^Q étant le coefficient de solubilité (de Bun-sen) du CO;,. Dans le plasma à 37 °C :

a,;;, = 0,225 mmol. 1-'. kPa-'ou, converti en volume de CO- (ml = mmol •22,26) :

ct(,Q = 5 ml • 1-' • kPa-1.

La courbe de dissociation du CO dissous phy-siquement obtenue est donc une droite (A, ligneverte).

Par contre, le « CO, » combiné chimique-ment n'est pas en relation linéaire avec l'aug-mentation de la Pç,Q , car le pouvoir tampon estréduit et seul un nombre limité de liaisons car-baminées avec l'Hb est possible : on obtientpour ce «CO.» une courbe de dissociationincurvée. La courbe de dissociation pour l'en-semble du « CO, » (A, lignes rouge et violette)se calcule à partir de la somme du CO, dissousphysiquement et du CO- combiné chimique-ment.

L'allure de la courbe de dissociation du CO,dans le sang dépend de la saturation en 0,(Sp ) de l'hémoglobine (Hb) : pour une Pçpdonnée, le sang entièrement saturé en 0, peutfixer moins de CO, que le sang désoxygéné (A,courbes rouge et violette). Lorsque par ex. lesang veineux dans les poumons se charge d'O,,le pouvoir tampon de l'Hb et, de ce fait, la fixa-tion du CO, diminuent dans le même temps( e f f e t Haldane ; p. 124). Le sang veineux n'estcependant jamais complètement désoxygéné,mais reste encore saturé d'une certaine fractiond'O, (suivant que l'organe concerné a plus oumoins épuisé ses réserves en 0,), aussi la Sg dusang veineux mêlé est d'env. 0,75. La courbecorrespondant à cette valeur (A, ligne en poin-

tillés) se situe entre les deux courbes correspon-dant à une Sg = 0,00 et 1,00. La Pçg régnantdans le sang artériel est de 5,33 kPa pour uneSg de 0,97 (A, point a). Dans le sang veineuxmêlé, la P,,n est de 6,27 kPa env. pour une S_co^ r o;de 0,75 env. (A, point v). La courbe reliant lespoints a et v est appelée «courbe de dissocia-tion physiologique du CO,».

Le rapport entre la concentration de HCO^'et celle de CO, dissous est différent dans leplasma et dans l'érythrocyte (respectivementenv. 20:1 et 12:1). Ceci se traduit par une diffé-rence de pH entre le plasma (7,40) et l'érythro-cyte (7,2 env.) (p. 138 et ss.).

Le CO; dans le liquidecéphalorachidienContrairement au HCO,- et à H*, le CO., diffuseassez aisément à travers la barrière hématoliqui-dienne (Bl et p. 310), si bien que la P^ duliquide céphalorachidien s'adapte rapidementaux variations brutales de la Pçp sanguine.Mais les variations (respiratoires) du pH dansl'organisme qui sont dues à 0,, ne peuvent plusdès lors être tamponnées que par les tamponsnon bicarbonates (TNB) (p. 144). Leur concen-tration dans le liquide céphalorachidien étanttrès faible, une augmentation brutale de la Pçppar ex. (acidose respiratoire, p. 144) fait chuterrelativement fortement le pH à ce niveau (Bl,pH \\). Ceci est enregistré par les chémorecep-teurs centraux et corrigé par une adaptation del'activité respiratoire (p. 132). Contrairement auliquide céphalorachidien, le sang est riche enTNB (hémoglobine !), de sorte que les ions H*libérés dans le sang par l'augmentation du CO,sont tamponnés de manière efficace. De ce fait,la concentration réelle du HCO., dans le sang(p. 146) atteint des valeurs plus élevées quedans le liquide céphalorachidien, si bien que leHCO," diffuse (relativement lentement) dans leliquide céphalorachidien (B2) ; ceci entraîne àce niveau une remontée du pH (car [HCO^]/[CO,] augmente; p. 140) et donc (via les ché-morecepteurs) un affaiblissement de la « stimu-lation respiratoire», processus qui est renforcépar une compensation rénale (augmentation dupH par rétention du HCO^', p. 144). Ainsi, il seproduit finalement une sorte «d'accoutumance»aux variations chroniques de la Pçy normale(v. aussi p. 132). 1

Liaison et transport de l'O-dans le sang

L'hémoglobine (Hb, 64500 Da) contenue dansles érythrocytes sert principalement de protéinede transport de l'O , mais elle transporte aussile CO et constitue en outre un tampon sanguinimportant (p. 124 et 138 et ss.). L'Hb est forméede quatre sous-unités (98 % : 2a + 2(3 - HbA ;2 % : îa + 2p = HbA^), chacune contenant ungroupe hème. L'hème est un complexe de por-phyrine et de Fe (II). Chacun des quatre Fe (II)se combine de façon réversible à une moléculed'O : oxygénation (et non oxydation) de l'Hben oxy-Hb. Plus la Py est élevée, plus il y ad'O^ fixé : courbe de dissociation de l'O^ dusang (A, courbe rouge). Cette courbe a uneforme en S (sigmoide), car la liaison de l'O,entraîne des modifications de configuration dutétramère d'Hb, ce qui augmente à nouveaul'affinité pour l'O; (coopération positive).

Quand elle est totalement saturée d'Op 1 mold'Hb fixe 4 mol d'O; (ainsi, 64500 g Hb fixent4 x 22,4 1 d'O ). 1g d'Hb peut donc transporterthéoriquement 1,39 ml, in vivo env. 1,35 ml d'O,(nombre de Hiifner). La concentration totalemoyenne en Hb, [Hb]^^, est d'env. 150 g/1 desang (p. 88). À cette [Hb]^^ correspond uneconcentration maximale en 0 de 9,1 mmol/1 desang (ou une fraction max. d'O; de 0,203 1 Oj\de sang) : capacité de fixation de l'O,. Celle-ciest donc dépendante de [Hb],^ (A, courbesjaune et violette).

La concentration en 0^ du sang équivaut pratiquementà l'O^ lié à Hb, car l'O; dissous physiquement pour uneP-de 13,3 kPa ne représente que 1,4% de l'O, sanguin(A, courbe orange). En effet, le coefficient de solubilitéot̂ . = 10 u,mol. (1 plasma)-' • kPa'1 est env. 22 fois plusfaible que a^ (p. 126)

La saturation en 0, (Sg ) désigne la fractiond'oxy-Hb de la [Hb]^^ ou, ce qui revient aumême, le rapport concentration d'O réelle dansle sang/capacité de fixation de l'O . Pour unePp normale du mng artériel (Pâg = 12,6 kPa),Sg atteint env. 0,97 (plateau de saturation), tan-dis que dans le sang veineux mêlé (P'Vy= 5,33 kPa), So est de l'ordre de 0,73. Cettevaleur veineuse varie beaucoup d'un organe àl'autre (p. 130).

Si l'on reporte (différemment de A) lesvaleurs de Pg en fonction de Sy (B), la courbede dissociation de l'O;, est indépendante de la[Hb] loiaic et les va•riatwns d'affinité entre l'Hb et

l'O, sont bien marquées : déviation de lacourbe de dissociation de l'O, de l'Hb. Unedéviation à droite (D-D : l'affinité 1) ou unedéviation à gauche (D-G : l'affinité î) rendent lapartie initiale de la courbe respectivement plusplate ou plus prononcée. La D-G est provoquéepar une baisse de la P^y, de la température et dela concentration du 2,3-diphosphoglycérate(2,3-DPG), ainsi que par une augmentation dupH (indépendante d'une J, P^). Le 2,3-DPG(normalement 1 mol/mol Hb) provient d'unintermédiaire de la glycolyse dans les érythro-cytes, et se retrouve entre les chaînes P de ladésoxy-Hb. La D-D est due à une chute du pH età une augmentation de la P , de la températureet du 2,3-DPG (B). La pression de demi-satu-ration en 0, (P,,, B, flèche en pointillés) est laPg et correspond à une Sy de 50%. P^ est unemesure pour une D-D (P^ î) et une D-G(PO 5 1 ), sa valeur normale étant de 3,6 kPa.

Fonctionnellement, une D-D signifie par ex.que davantage d'Oy peut être prélevé dans lesang à la périphérie (pH [ , P^y î ) (effet Bohr),sans diminution de la Py m, de ce fait, réduc-tion de la force motrice de diffusion de l'O; (B,flèche en tirets). Dans les capillaires pulmo-naires (pH î, P^Q 1 ), on retrouve une plus forteaffinité pour l'O Ceci est particulièrement lecas lorsque la PAg est faible (hypoxie d'altitudepar ex.) parce qu'ici la Sa^ se situe à gauche duplateau de la Sp . La manière selon laquelle lesvariations de la concentration en 2,3-DPG inter-viennent dans la régulation de l'affinité pourl'O, reste encore à élucider.

La myoglobine (= réservoir transitoire del'O, dans le muscle) est un monomère et pré-sente, de ce fait, pour une faible Py, une courbede dissociation de l'O, dont la pente est plusprononcée que celle de l'HbA (C; fonction,p. 72). Il en est de même pour l'Hb fœtale (2a+ 2"i' = HbF), de sorte que le sang de la veineombilicale présente une Sg de 40 à 70% maigresa faible Pp (3 à 4 kPa). (Ceci est suffisant, car[HbF]^^ = 180 g/1.) Le monoxyde de carbone(CO) présente une courbe de dissociation avecl'Hb dont la pente est extrêmement abrupte,c'est-à-dire que même un très faible pourcentagede CO dans l'air ambiant entraîne un déplace-ment de l'O;, de l'Hb (intoxication par le CO)(C). Lorsque le Fe (II) dans l'Hb est oxydé en Fe(III) (spontanément ou par des oxydants exo-gènes), il se forme de la Met-Hb (normalement1 % de l'Hb) qui n'est plus en mesure de fixerl'O, (C). Grâce à la Met-Hb-réductase, l'Hb-Fe(III) est à nouveau réduite en Hb-Fe (II).

Respiration tissulaire, hypoxie

L'apport d'O^ du sang aux tissus périphériques,de même que le rejet du CO^ se font par diffu-sion (p. 20 et ss. et p. 106). Comme le CO, dif-fuse beaucoup plus facilement (p. 120), ladiffusion d'O^ est limitée. Elle est rendue pos-sible par la forte densité des capillaires quiconstituent une grande surface d'échange (autotal, env. 1000 m2) avec de faibles trajets dediffusion (max. env. 10 à 25 uni; A, «R»). Laforce motrice est la différence de pression par-tielle d'O^ (APg ) entre le sang capillaire et lesmitochondries consommatrices d'Oy au niveaudesquelles la Pg ne doit pas diminuer d'env.0,1 kPa en dessous du seuil critique. Du fait quela Pg , aussi bien le long des capillaires que dansle sens perpendiculaire, diminue avec la distance,les cellules de l'extrémité veineuse éloignées ducapillaire sont les plus mal approvisionnées en0 (cylindre de Krogh, Al) et menacées en pre-mier par le manque d'O^ (hypoxie, v. ci-des-sous) (A2, «angle mortel»).

La consommation d'O^ d'un organe, Vg(1 0 /min) se calcule d'après le principe de Fick(p. 106), à partir de la différence entre la quan-tité artérielle apportée (Q • [0^]J et la quantitérestante au niveau veineux (Q • [0^) en fonc-tion du temps, où Q = perfusion de l'organe(1/min) et [OJ = concentration en 0^ (1/1 desang):

Vo,=Q([ty.-[<U) [5.7]L'extraction d'O^ (Eg ) désigne la fraction d'O^utilisée, Vg , par rapport à l'offre (Q [Cy ^). Onpeut éliminer Q et l'on obtient :

^(W.-WW. t5-8]EQ est dépendant de la nature et de l'activité del'organe : peau 0,04 (4%), rein 0,07, cerveau,foie et muscle squelettique au repos env. 0,3,myocarde 0,6 (valeurs au repos), et jusqu'à 0,9dans le muscle en activité intense. Une augmen-tation du besoin en 0, du muscle squelettiquepeut donc être couverte par une augmentation deEQ de 0,3 à 0,9 (en plus de celle de Q ; p. 74),alors que cette possibilité est restreinte dans lemyocarde.

Les hypoxies tissulaires se distinguent selonleur étiologie :

1. Une hypoxie hypoxémique (A2, Bl) appa-raît lorsque le sang est insuffisamment oxygéné,par ex. lors d'un séjour en altitude (p. 136), lorsd'une hypoventilation alvéolaire ou d'untrouble des échanges gazeux alvéolaires.

2. Dans Vhypoxie anémique (B2), la concen-tration en Hb du sang et, de ce fait, la capacitéde fixation de l'O (p. 128) sont trop faibles, parex. dans l'anémie hypochrome due à un manquede fer (p. 90).

3. Une hypoxie ischémique ^(B3) est due àune diminution de perfusion (Q \), de naturesystémique (par ex. une insuffisance cardiaque)ou locale (par ex. obstruction vasculaire parathérosclérose ou une embolie). Ici,_à la diffé-rence de (1) et (2), la réduction de Q doit êtrecompensée par une augmentation de Eg pourmaintenir Vg à la normale (v. éq. 5.7). Ici, letransport des substrats ou des produits du méta-bolisme est également entravé, c'est-à-dire quedans ce cas, la glycolyse anaérobie (p. 72) estpeu efficace car l'apport de glucose ne peut êtreassuré et les ions H+ de l'acide lactique ne peu-vent être évacués.

4. Une hypoxie due à de trop long', trajets de diffusionapparaît lors d'une expansion tissulaire sans augmenta-tion correspondante du nombre des capillaires san-guins, de sorte que de nombreuses cellules se trouventhors du rayon d'approvisionnement en 0- du cylindrede Krogh (A, «R»)5. Dans Y hypoxie cyîotoxique, l'utilisation de l'O^ danstes mitochondries est bloquée malgré un apport d'O^suffisant. L'acide cyanhydnque (HCN) par ex bloquele métabolisme oxydatif par inhibition de la cyto-chrome-oxydase

La sensibilité à l'hypoxie varie suivant les tis-sus. Le cerveau est particulièrement sensible.Cela est d'autant plus grave qu'une cellule ner-veuse qui disparaît n'est généralement plus rem-placée. Lors d'une anoxie généralisée del'organisme (par ex. arrêt cardiaque et/ou respi-ratoire), la durée de survie du cerveau est le fac-teur limitant dans le rétablissement du sujet,après la fin de l'anoxie. Après 15 s seulementd'anoxie, le sujet perd connaissance, après plusde 3 min env. les premières lésions irréversiblesapparaissent.

Une cyanose se manifestant par une colora-tion violacée des lèvres, du lit de l'ongle, etc.,apparaît lorsque la concentration d'Hb réduitedans le sang artériel dépasse 50 g/1. Lorsque laquantité d'Hb totale est normale ou modéré-ment diminuée, une cyanose est un signe d'hy-poxie. Quand la teneur en Hb est très basse, lemanque d'O (hypoxie anémique) peut, maigrel'absence de cyanose, être une menace mortelle,alors que, d'autre part, une cyanose peut se ren-contrer sans qu'il y ait une hypoxie significa-tive.

Régulation de la respiration,stimuli respiratoires

La respiration est soumise à une régulation cen-trale. Les muscles respiratoires (p. 108) sontinnervés par les nerfs des racines cervicales etthoraciques (C4-8, Thl-7). Ces motoneuronessont reliés à des nerfs d'origine bulbaire et cer-vicale (Cl-2) qui constituent les voies des neu-rones à activité inspiratoire et expiratoire, enpartie spatialement séparés mais connectésensemble (Al, zones rouges et vertes) et quiforment en commun le générateur du rythme(= « centre» respiratoire) (Al). Ces groupes deneurones sont alternativement actifs et, en par-tie, s'inhibent mutuellement. Ils sont soumis àune activation tonique c'est-à-dire rythmique dela formation réticulée qui, d'autre part, reçoitdes afférences modulatnces (stimuli respira-toires) de la périphérie et des centres supérieurs(v. ci-dessous).

Les stimuli respiratoires exercent, en partiepar l'intermédiaire de récepteurs, des rétroac-tions (p. 4) qui assurent la régulation des pres-sions partielles des gaz du sang par leschémorecepteurs (v. ci-dessous), de même quecelle de l'amplitude respiratoire (expansion despoumons) par les mécanorécepteurs (A2).Ainsi, les tensorécepteurs pulmonaires, à adap-tation lente, situés dans les parois trachéique etbronchique, engendrent le réflexe de Hermg-Breuer. Chez l'homme, il semble limiter l'am-plitude respiratoire lorsque la ventilation estaccrue. D'autres afférences arrivent à partir desfuseaux neuromusculaires (p. 318) des musclesrespiratoires dont ils adaptent l'activité auxrésistances pulmonaire et thoracique.

Stimuli chimiques. L'ampleur de la réponseventilatoire involontaire est, en premier lieuajustée sur les valeurs des pressions partiellesd'O^ et de CO^ ainsi que sur celle du pH dusang et du liquide céphalorachidien. La rétroac-tion à ce mécanisme se fait par l'intermédiairede chémorecepteurs. Les chémorecepteurspériphériques de l'aorte et de l'a. carotide (glo-mus aortique et carotidien ; A3) mesurent sur-tout la PQ du sang artériel. Si celle-ci dimi-nue, la ventilation est accrue par voie vagale etglossopharyngienne (n. X, n. IX), de sorte quela PQ reaugmente à nouveau (par ex. respirationen haute altitude ; p. 136). Une augmentation dela Pç,Q et une chute du pH sanguin ont, ici aussi,un effet activateur. La fréquence des impulsionsdes récepteurs augmente fortement dès que laPO^ chute à moins de 13 kPa. Cette dépendanceest potentialisée par une élévation simultanée dela P Pf/nll dtl folla /la lf> /,/^^^^^t^^t,^^ „„ U+

Les chémorecepteurs centraux du bulbe rachi-dien réagissent à une augmentation du CO^ (et àune chute du pH) du liquide céphalorachidien(A4 et p. 126). Ce stimulus renforce l'activitérespiratoire, ce qui entraîne une chute de la Pet une remontée du pH dans le liquide céphalo-rachidien. Cette stimulation respiratoire, princi-palement centrale, est aiguë et très efficace ;ainsi, le débit ventilatoire est pratiquementdécuplé lorsque la P^y monte de 5 à 9 kPa(courbe réponse du CO^ ; A6).

Lors d'une élévation chronique de la P^ lerenforcement initial de l'activation centralediminue à nouveau (p. 126). Dans ce cas, si onstimule une ventilation suffisante par respirationd'O^ au niveau des chémorecepteurs périphé-riques, la commande respiratoire périphériquequi subsiste encore peut également être abolie.

L'augmentation du débit ventilatoire durantl'exercice physique (A5) est générée a) par uneeo-innervation du générateur du rythme (effé-rences corticales collatérales motrices) ainsi queb) par les informations des propriorecepteurs del'appareil locomoteur.

D'autres stimuli respiratoires non rétroac-tifs exercent des influences modulatrices impor-tantes sur le rythme respiratoire de base.

Parmi ceux-ci, on compte les afférences• des terminaisons sensibles à l'irritation, à adaptationrapide, situées dans la muqueuse bronchique, quiréagissent à une diminution du volume du poumon (lafréquence respiratoire augmente, réflexe de déflationou de Head) ainsi qu'aux particules de poussières etaux gaz irritants (déclenchement du réflexe de la toux),• des terminaisons des fibres C (dites récepteurs I )dans les parois alvéolaire et bronchique, qui sontnotamment stimulées lors d'un œdème pulmonaire etprovoquent, entre autres, une apnée et une chute de lapression sanguine,• des centres supérieurs du SNC (cortex, système lim-bique, hypothalamus, pont) durant les émotions (peur,anxiété, joie), lors de réflexes tels que l'étemuement, latoux, le bâillement et la déglutition, ainsi que lors d'uneaction arbitraire sur la respiration par la parole, lechant, etc.,• des barorécepteurs (p 214) qui, suite à une chute dela pression sanguine, induisent une hyperpnée,• de la peau (stimuli thermiques) et du centre thermo-régulateur. Une augmentation de la température corpo-relle (fièvre par ex ) aussi bien qu'une baisse de celle-ciprovoquent une hyperpnée.• Certaines hormones aussi influencent la respiration ;c'est le cas de la progestérone qui l'active dans la 2e

partie du cycle menstruel et durant la grossesse.

Respiration en plongée

La plongée est cause de problèmes respiratoirespour deux raisons : d'une part, l'accès normal àl'air est supprimé, d'autre part, sous l'eau, l'or-ganisme est soumis à une pression environnantetrès élevée, du fait que la pression de la colonned'eau (98 kPa = 735 mmHg = 1 at tous les 10 mde profondeur d'eau) s'ajoute à la pressionbarométrique à la surface de l'eau.

Lors de la plongée juste sous la surface del'eau, les voies respiratoires peuvent être reliéesà l'extérieur par un tuba qui permet de respirerl'air ambiant (A). Cependant, la respiration estrendue plus difficile, car a) Vespace mort(p. 114 et 120) augmente et, b) la pression exer-cée par Veau sur le thorax augmente les forcesnécessaires à l'inspiration.

La profondeur de plongée avec un tuba est limitée, car1) l'allongement du tuba augmente soit l'espace mort,soit la résistance dans le tuba si on en réduit le diamètreet, 2) la pression de l'eau devient trop élevée : la pres-sion inspiratoire maximale que peuvent produire lesmuscles est d'env. ! 1 kPa (112 cimi^O) (p. 116, inspira-tion maximale), si bien qu'à partir de 112 cm de profon-deur l'inspiration est impossible (anoxie hypoxémie ; A).

^utilisation d'appareils de plongée rend encorela respiration possible pour la plongée à degrandes profondeurs (Jusqu'à 70 m env.). Cesappareils règlent automatiquement la pression del'air inspiré (contenu dans des bouteilles souspression) à la pression de l'eau, de sorte que leplongeur respire normalement, sans effort.

Cependant l'élévation importante de la pression aug-mente également la pression partielle d'azote (P^, ; B),de sorte que la quantité d'azote dissoute dans le sang estplus grande qu'à la surface de l'eau (env. 7 fois, à moins60 m). Lors de la remontée vers la surface, la pressiondiminue à nouveau et le N, supplémentaire ne reste pasen solution. Si la remontée est lente, par paliers, le N^formé rediffuse pour être expiré. Si la remontée est troprapide, le N^ forme des bulles de gaz dans les tissus(douleurs !) et dan:, le sang, qui peuvent obstruer lespetits vaisseaux sanguins créant une embolie gazeuse(maladie des plongeurs ou des caiswns ; B). A des pro-fondeurs de plongée > 40-60 m, peut apparaître l'ivressedes profondeurs (« narcose»? par le N,) et, à plus de75 m, une intoxication par l'O^ (p. 136).

Lorsque l'on plonge sans aucun appareil en rete-nant sa respiration, la pression partielle du CO^(P^ ) augmente dans le sang, car le CO^ produitdans l'organisme n'est pas rejeté. À partir d'unecertaine P , la stimulation des chémorécepteurs(p. 132) donne la sensation de dyspnée corres-pondant au signal de «remontée ! ».

Pour retarder ce moment, on peut, avant la plongée,diminuer la Pçç, dans le sang (hyperventilation). Ainsi,des plongeurs entraînés peuvent demeurer plus d'uneminute sous l'eau. L'évolution des pressions partiellesdans l'alvéole ainsi que l'importance et la direction deséchanges gazeux alvéolaires pour ce type de plongée(10 m de profondeur pendant 40 s) sont indiquées enC : l'hyperventilation initiale abaisse la P (C, ligneverte en trait plein) et augmente quelque peu la P^ (C,ligne rouge) dans l'alvéole (et dans le sang). La plon-gée à 10 m de profondeur double la pression sur le tho-rax et donc sur les alvéoles, ce qui provoque une forteaugmentation des pressions partielles (Pçy , P ^ , P^ )des gaz. De ce fait, les alvéoles libèrent davantage d'Odans le sang et le CO^ circule dès lors dans le mêmesens (C, en bas). Lorsque la P^.y dans le sang a suffi-samment augmenté, le signal de «remontée ! » se pro-duit (v. ci-dessus). Au cours de la remontée, la Py dansle sang et l'alvéole diminue rapidement (consommationd'O + décompression) et l'échange d'O alvéolairecesse. Au niveau de la surface de l'eau, la Py atteintune valeur encore tolérable. Par contre, si l'on procèdeà une hyperventilation excessive avant la plongée, lesignal de «remontée ' » arrive trop tard et la Pp tombeà zéro avant que la surface de l'eau ne soit atteinte(perte de connaissance, mort par noyade ; C, lignes enpointillés).

Barotraumatisme. Au cours de la plongée, cer-taines cavités remplies de gaz (poumons, oreillemoyenne, etc.) sont réduites de volume sousl'effet de l'augmentation de la pression (jusqu'à1/2 à 10 m de profondeur et 1/4 à 30 m).

Lorsqu'on utilise des appareils de plongée, le volumed'air manquant dans les poumons est automatiquementremplacé. Mais la communication entre l'oreillemoyenne et le pharynx par l'intermédiaire de la tromped'Eustache n'est ouverte qu'occasionnellement (lors dela déglutition) ou pas du tout (lors d'un rhume). Si lacompensation volumique fait défaut à ce niveau lors dela plongée, l'augmentation de la pression de l'eau dansle conduit auditif externe provoque un bombement dutympan vers l'intérieur (douleur) et peut même occa-sionner sa rupture. L'eau pénètre et irrite l'organed'équilibration d'un côté, ce qui conduit à des nausées,des vertiges et une perte du sens de l'orientation. Pourprévenir cela, on doit de temps à autre comprimer l'airhors des poumons vers l'oreille moyenne (se boucher lene/ et comprimer).

Lors de la remontée, les cavités remplies degaz augmentent à nouveau de volume. Si laremontée se fait trop rapidement (>18 m/min),donc sans aucun rejet d'air à étapes régulières,il se produit notamment des fissures dans lespoumons avec pneumothorax (p. 110), deshémorragies et des embolies gazeuses souventmortelles.

Respiration en haute altitude

Au niveau de la mer, la pression barométrique(P^) est en moyenne de 101,3 kPa (760 mmHg).A partir du pourcentage d'O^ dans l'air (Fig= 0,209), on peut calculer la pression partiellede l'O^ dans l'air inspiré (Pig ), soit 21,33 kPaenviron (p. 106). Au fur et à mesure que l'alti-tude s'élève au-dessus du niveau de la mer, laP^, et donc la Pig (A, colonne 1 ), diminuent demême que la pression partielle de l'O^ dans lesalvéoles (PA^ ) qui, au niveau de la mer, est de13,3 kPa env.2 (A, colonne 2). Si la PAg, quidétermine l'apport d'Oy descend sous le seuilde 4,7 kPa env. (35 mmHg), des troubles de lafonction cérébrale apparaissent par suite d'hy-poxie (p. 130). Lors d'une respiration normale,ce seuil serait atteint à une altitude de 4000 menv. (A, courbe en pointillé dans la colonne 2).Mais la diminution de la PQ provoque, grâceaux chémorécepteurs (p. 132) une augmenta-tion du débit ventilatoire V .̂ (respiration parmanque d'O^) (A, colonne 4). De ce fait,davantage de CO^ est rejeté, de sorte que laP\g et, par suite aussi, la Pa^ç^ diminuent(v. ci-dessous). Comme on peut le voir à partirde l'équation des gaz. alvéolaires,

(QR = quotient respiratoire, p. 120 et 228), cettechute de PAçg amène une élévation de la PAg.Ainsi, la PAp critique n'est atteinte qu'autourde 7000 m (gain d'altitude ; A).

L'accélération maximale de la respiration encas de manque d'O^ (env. 3 fois la respiration derepos) est relativement faible, lorsqu'on la com-pare à celle (multipliée par 10) qui intervientlors d'un effort physique important en altitudenormale (p. 74, C3). Ceci est dû au fait quel'hyperventilation entraîne une chute de la Pçgartérielle (Pa^p ) dans le sang ; il en resuite unealcalose respiratoire (p. 144). Cela se traduitcependant par une diminution de la stimulationrespiratoire par les chémorécepteurs centraux(p. 132), effet qui s'oppose à la stimulation parles récepteurs à l'Oy L'alcalose respiratoire estnéanmoins compensée au bout d'un certaintemps par une augmentation de l'élimination duHCO,- (p. 144). De ce fait, le pH sanguin serapproche à nouveau de la normale, et la stimu-lation respiratoire peut alors être mise en évi-dence par le déficit d'Oy L'excitation deschémorécepteurs à l'O^ en altitude provoque

aussi une augmentation de la fréquence car-diaque; un apport d'O, suffisant dans les tissusest également assuré par l'augmentation dudébit cardiaque.

L'érythropoièse (p. 88 et ss.) est égalementstimulée par l'altitude : lors d'un séjour prolongéen altitude, l'hématocrite s'élève. Cependant,cette augmentation est limitée par l'élévationsimultanée de la viscosité sanguine (p. 92 et188).

La respiration d'O^ (à l'aide de bouteillessous pression) permet d'atteindre des altitudes> à env. 7000 m. La Pig est alors pratiquementégale à la pression barométrique (A, colonne 3).Par ce moyen, la PAp critique est atteinte à par-tir de 12 km sans accélération respiratoire etseulement à 14 km si V^, est augmenté. Lesavions long courrier modernes volent de ce faitlégèrement sous ce plafond, de façon à per-mettre la survie à l'aide de masques à oxygèneen cas de dépressurisation de la carlingue.

Pour les séjours à des altitudes > à 14 km,avec apport d'O , des combinaisons ou descabines pressurisées sont indispensables (volsdans l'espace). Au-dessus d'env. 20 km sans ceséquipements, le point d'ébullition des liquidescorporels serait atteint (A) car, à cette altitude,la pression barométrique devient inférieure à lapression de la vapeur d'eau à 37 °C.

Intoxication par l'O,

Si la pression partielle de l'O^ dans l'air ins-pire (Ply ) est supérieure à la normale (> 22 kPaou 165 mmHg), que ce soit en raison d'une aug-mentation de la fraction d'O^ (oxygénothérapie)ou une élévation de la pression totale pour uneteneur en 0 normale (plongée, p. 134), il seproduit une hyperoxie. La toxicité de l'O^dépend de la Pip (seuil critique : > 40 kPa env.ou 300 mmHg) et de la durée de l'hyperoxie.Des lésions pulmonaires apparaissent (diminu-tion de surfactant, p. 118) lorsque la Pig s'élèveà 70 kPa env. (0,7 at) pendant plusieurs jours ouà 200 kPa env. (2 at) pendant 3 à 6 heures. Lespremiers symptômes en sont la toux et des dou-leurs lors de la respiration. Si la Pip > 220 kPa(2,2 at), ce qui correspond à env. 100 m de pro-fondeur de plongée avec alimentation en aircomprimé, des crampes apparaissent, suiviesd'une perte de connaissance.

Les prématurés perdent la vue s'ils sontlongtemps exposés à une Pl^ » 40 kPa (parex. couveuse), car dans ces conditions, le corpsvitré se trouble.

pH, tampon, équilibre acido-basique

La valeur du pH représente une mesure réellede la concentration en ions h^ (= activité desions H^ = f^ • [H*] ; p. 378) et s'exprime par :

pH=-log(f,-[tT]) [6.1]Le pH du sang s'élève en moyenne à env. 7,4(valeurs normales, p. 142), ce qui correspond àune activité H* d'env. 40 nmol/1. La constancedu pH est particulièrement importante dans l'or-ganisme. Lorsque le pH s'écarte beaucoup de lanormale, des troubles du métabolisme, de laperméabilité membranaire, de la répartition desélectrolytes, etc. apparaissent. Des pH sanguinsinférieurs à 7,0 et supérieurs à 7,8 sont incom-patibles avec la vie.

Plusieurs tampons pH assurent la constancedu pH dans l'organisme (p. 379). Un tamponessentiel du sang et d'autres liquides de l'orga-nisme est le système

CO, + H,0 ̂ HCO,- + ïf [6.2]Pour un pH donné dans une solution, le rapportdes concentrations des «bases» tampon (ici :[HCO,-]) et des «acides» tampons (ici : [CO;])est déterminé par la valeur du pK (équationd'Henderson-HasselbaIch ', A).

Le système tampon CO^/HCO^ revêt unegrande importance dans le sang : non seulementil peut tamponner les ions H^, mais aussi lesconcentrations des deux constituants du tamponpeuvent varier sensiblement, indépendammentl'une de l'autre : la [CO,] par la respiration, la[HCO,-] par le foie et \es~relns (A ; p. 174). De cefait, on parle de système tampon ouvert (p. 140).

Parmi les autres tampons du sang (= tam-pons non bicarbonates}, le plus important estl'hémoglobine contenue dans les érythrocytes(320 g Hb/1 d'érythrocytes ; MCHC, p. 890) :

HbH ̂ Hb- + H* [6.3]oxy-HbH ;=- oxy-Hb- + H+ [6.4]

L'oxy-Hb" relativement acide capte moinsd'ions IT que l'Hb- réduite (p. 124). De ce fait,si de l'Hb est oxygénée en oxy-Hb dans lespoumons, des ions H* sont libérés. C'est pour-quoi, la reaction [6.2] se déplace vers la gauche,ce qui libère du CO de la liaison chimique, etprovoque ainsi son rejet par la respiration.

Les protéines plasmatiques ainsi que les phosphatesinorganiques (H;PO^ ̂ H* + HPO^2-) et organiques(dans l'érythrocyte) constituent d'autres tampons nonbicarbonates. Les tampons organiques et inorganiquesintracellulaires des différents tissus peuvent aussi servirde tampon.

Le pouvoir tampon d'une solution est déterminépar la capacité tampon (mol • L' • [ApH]-').C'est la quantité d'ions H+ ou OH" qui peuventêtre ajoutés par unité de volume pour un chan-gement de pH d'une unité, c'est-à-dire que lavaleur tampon est donnée par la pente de lacourbe de titrage de ce tampon (p. 380, B). Lacapacité tampon dépend a) de la concentrationdu tampon et b) du pH. Plus ce dernier est éloi-gné du pK du tampon, plus la capacité tamponest faible (p. 380). La capacité tampon du sangest d'env. 75 mmol • l"' • (ApH)"' pour un pH de7,4 et une P(,Q constante. Étant donné que lacapacité tampon du sang dépend de la Pçg , onutilise comme mesure clinique de son pouvoirtampon la concentration des bases tampondans le sang qui, normalement, est d'env.48 meq/1 (p. 142 et 146). Elle est la somme desconcentrations de toutes les formes de tamponsqui peuvent capter des ions H^ c'est-à-direHCO^, Hb~, oxy-Hb", diphosphoglycérate,anions des protéines plasmatiques, HPO^2", etc.

Le pH du sang peut être modifié par lesfacteurs suivants (A et p. 142 et s.) :• des ions H+ peuvent être directement apportéssoit par les aliments (vinaigre par ex.) ou par lemétabolisme, ou bien être éliminés du sang (parle rein par ex., p. 174etss.);• des ions OH~ sont apportés avec les sels(basiques) des acides faibles lors d'une alimen-tation essentiellement végétale ;• la concentration en CO peut changer par ex.à la suite de modifications de la production deCO^ lors du métabolisme ou du rejet du CO^par les poumons. Si [CO,] diminue, le pH aug-mente et inversement (A : [CO,] est le dénomi-nateur de l'équation !) ;• le HCO," peut être directement éliminé dusang (excrétion de HCO.," par les reins ou lorsde diarrhées; p. 176 et 142), l'augmentation oula diminution de la [HCO,~] provoquant respec-tivement une augmentation ou une chute du pH(A : [HCO,] est le numérateur de l'équation).

1 Le tampon bicarbonate-dioxydede carbone

Dans toute solution tampon la valeur du pH estétroitement liée au rapport des concentrationsdu couple tampon par l'intermédiaire de lavaleur du pK^ (p. 378). Dans une solution debicarbonate, le rapport entre la concentration enbicarbonate [HCO^] et la concentration endioxyde de carbone [CO;] détermine le pH(Al, équation d'Henderson-HasselbaIch). Si parex. [HCO,-] = 24 mmoVl et [COJ = 1,2 mmol/1,le rapport [HCO,-]/[CO;] = 20. Si l'on introduitlog 20 (= 1,3) et pK^ (=6,1) dans l'équation, onobtient un pH de 7,4 (A2). Si par ex. la [HCO,-]tombe à 10 et la [CO;] à 0,5 mmol/1, le rapportentre les deux valeurs ne varie pas, donc le pHreste inchangé.

Si des ions H* sont introduits dans une solu-tion tamponnée, ils se lient à la base du tampon(ici HCO,-) ce qui donne l'acide tampon : HCO^+ H+ -« CO^ + H f t . Dans un système fermé(où le CO^ ne peut pas s'échapper; A3) la quan-tité d'acide tampon (CO^) qui se forme est exac-tement la même que la quantité de base tampon(HCO,-) qui est consommée ; l'inverse est éga-lement valable lorsqu'on ajoute des ions OH".Les valeurs initiales qui ont été indiquées, àsavoir 24/1,2 mmol/1 pour [HCO,-]/[CO^] (A2),varient lorsqu'on ajoute par ex. 2 mmol/1 d'ionsH* et deviennent 22/3,2, le pH tombant à 6,93(A3). Ceci signifie que la capacité tampon deHCO^/CO; est très faible dans un systèmefermé, puisque la valeur du pK =6,1 est trèséloignée du pH fixé (7,4) (p. 138'et p. 380).

Mais si le CO^ qui se forme en plus estenlevé de la solution (système ouvert ; A4),seule la [HCO,-] varie lorsqu'on ajoute desions IF (2 mmol/1). Le rapport [HCO,-]/[CO;,](= 22/1,2) et donc aussi le pH (7,36) diminuentbeaucoup moins dans ce cas que lors du tam-ponnage dans un système fermé. Le pouvoirtampon du bicarbonate dans l'organisme pro-voque la formation d'un système ouvert, carla pression partielle du CO, (P^y ) et doncla [COJ du plasma (= a • P^ ; p.2126) sontréglées par la respiration (B). Normalement, laquantité de CO^ rejetée est égale à la quantité deCO; produite lors du métabolisme (15000 à20000 mmol/j). Il règne dans les alvéoles unePpQ constante (p. 120 et s.) qui modifie la Pç,gplasmatique à chaque passage pulmonaire^autrement dit, la Pa^ dans le sang artériel resteégalement constante' Un apport périphériqued'ions H* provoque une augmentation de la Ppgdans le sang veineux (H* + HCO,- -> CO -^H;0) (Bl). Le CO, supplémentaire est rejetétrès rapidement par le poumon, de sorte que la

PO) artérielle ne varie pratiquement pas malgrél'addition d'ions H* (système ouvert).

Le calcul ci-après montre qu'une telle augmentation durejet de CO; n'est quantitativement pas très, importante :par ex si la production d'ions îî^ dans l'organisme estdoublée en l'espace d'une journée (normalement60 mmol/j), il se forme (sans tenir compte du tamponnon bicarbonate) 60 mmol de CO; supplémentaires parjour, ce qui représente env. 0,3% seulement du rejet nor-mal de CO; par jour.

Dans son principe, l'apport d'OH" périphé-rique agit de façon analogue. Étant donné queOH- + CO, -- HCO,-, la [HCO,-] augmente etla P^Q du sang veineux est plus faible que lanormale. Par suite de la diminution du rejet deCO , la P artérielle n'est en rien modifiée(B2).

Pour un pH de 7,4, le système tampon ouvertHCO.-/CO; (Ppo constante de 5,33 kPa) inter-vient pour les 2/3 env. dans le pouvoir tampondu sang (p. 138). Le reste est pris en compte parles tampons non bicarbonates (principalementintracellulaires).

Les tampons non bicarbonates (TNB) sontles tampons dans un système fermé; autrementdit, leur concentration totale [base TNB] +[acide TNB] reste constante, même après untamponnage. La capacité tampon du sang esttoutefois notablement modifiée lorsque laconcentration en hémoglobine change, étantdonné que l'hémoglobine est le TNB le plusimportant (p. 138 et 146). Les TNB intervien-nent avec le système HCO^/CO, dans lestroubles du métabolisme acido-basiqùe (p. 142),mais ils deviennent les seuls tampons efficaceslors des troubles d'origine respiratoire (p. 144).

Acidows «t alcaloses

La régulation de l'équilibre acido-basique apour premier but de maintenir le pH du sangconstant (donc aussi celui de l'organisme). Lesparamètres acido-basiques normaux duplasma (mesurés dans le sang capillaire artéria-lisé) sont reportés, dans le tableau ci-dessous(Ppo et [HCO,-] dans les érythrocytes, v. tabl.p.124):

L'équilibre acido-basique est assure lorsque lesbilans ci-après sont équilibrés dans l'organisme :

1. (Apport ou production d'ions H^) - (apportou production de HCO^) = (élimination d'ionsH^) - (élimination de HCO,") » 60 mmol/J (selonl'alimentation),

2. (Production de CO ) = (élimination deGO,) a 15000 à 20000 mmol/j.Dans le bilan 1, la production d'ions H^ (HC1,H^SO,, acide lactique, H^PO^, etc.) et l'élimina-tion adéquate des ions H* par les reins (p. 174 etss.) jouent les rôles principaux. Cependant, unealimentation végétale par ex., peut entraîner unapport important de HCO.," (métabolisme : OH~+ CO; -< HCO,-; p. 138). Pour que l'équilibresoit rétabli, le HCO,- est éliminé dans l'urine(pour cette raison, l'urine d'un végétarien estalcaline).

ïïoubles. Si le pH sanguin s'élève au-dessusde la limite supérieure de la normale (voir tabl.),on parle d'alcalose, s'il chute au-dessous de lalimite inférieure on parle d'acidose. Si l'originedu trouble est une modification primaire de laPpQ du sang, il s'agit d'un trouble respiratoire(p. l44), alors qu'un changement primaire de la[HCO^] entraîne un trouble métabolique (= nonrespiratoire). Ces perturbations peuvent êtrecompensées partiellement ou (presque) totale-ment.

Troubles métaboliques (non respiratoires)

Acidose métabolique. Elle peut avoir lescauses suivantes : 1. une insuffisance rénale ouun défaut de sécrétion tubulaire d'ions W loca-lisé, d'où une incapacité à éliminer les ions H1'produits (acidose rénale) ; 2. une hyperkaliémie(p. 180) ; 3. une production accrue de p-hydroxybutirate et d'acétate (diabète sucré,

jeûne) ; 4. une dégradation anaérobie accrue duglucose en acide lactique (-• lactate" + W) lorsd'une activité physique intense (p. 74) ou d'unehypoxie, par ex.; 5. une production accrued'HCl et de H^SO^ par le métabolisme, consé-cutif à un apport protéique élevé ; 6. une pertede HCO^ par le rein (acidose tubulaire rénaleproximale ou utilisation d'inhibiteurs de l'anhy-drase carbonique) ou dans les diarrhées; 7.kyperkaliémie.

Dans tous ces cas, il se produit avant toutun tamponnage (Al) des ions H^ excéden-taires (toute perte de HCO^ par les reins oul'intestin correspond aussi à une augmentationdes ions H''). Le HCO^ et les bases tamponnon bicarbonates (TNB~) participent respecti-vement dans un rapport de 2/3 pour 1/3 à cetamponnage, le CO^ formé à partir du HCO^quittant l'organisme par les poumons (systèmeouvert; p. 140). La concentration standard enbicarbonate [HCO.,"]^, la concentration réelleen bicarbonate [HCO.^]^^, tout comme laconcentration en baies tampon [BT~] dimi-nuent (excès de base négatif; p. 146).

La deuxième étape est la compensationrespiratoire (A2) de l'acidose non respira-toire : l'abaissement du pH conduit (par l ' in-termédiaire des chémorécepteurs centraux) àune augmentation du débit ventilatoire etcelle-ci entraîne à son tour un abaissement dela PpQ alvéolaire et artérielle (hyperventila-tion; À2a). Ainsi, non seulement le rapport[HCO^]/[CCy se rapproche à nouveau de lanormale (20:1), mais le TNB-H aussi estretransformé en TNB~ (en raison de l'augmen-tation du pH) (A2b). Ce processus entraîneégalement une consommation de HCO^ quidoit être nécessairement compensée par unrejet supplémentaire de C0_, par le poumon(A2c). Si la cause de l'acidose persiste, lacompensation respiratoire devient insuffisante.Une augmentation de l'élimination des ionsH* par les reins devient alors nécessaire(p. 174 et ss.).

Alcalose métabolique. Elle est provoquéenotamment par : 1. une entrée de bases (par ex.perfusion de HCO^) ; 2. l'augmentation de ladégradation des anions organiques (par ex. lelactate", l'a-cétoglutarate2") ; 3. me perte d'ionsH* à la suite de vomissements (p. 238) ou parhypokaliémie et, 4. un déficit volumique. Letamponnage de ce trouble évolue suivant lemême schéma que lors de l'acidose métabo-lique ([HCO.,"]^ augmente, excès de base posi-tif). Une compensation respiratoire parhypmentilation est toutefois limitée en raisondu manque simultané d'Oy Si l'alcalose n'est

pas d'origine rénale, elle peut être corrigée parune augmentation de l'élimination urinaired'ions //CO/.

Troubles respiratoires

Si la quantité de CO rejetée est plus importanteque celle produite par le métabolisme (hyper-ventilation), la PçQ du plasma diminue (hypo-capme), ce qui 'conduit à une alcaloserespiratoire. A l'inverse, si la quantité de CO,rejetée est trop faible (hypoventilation), la Pçgplasmatique augmente (hypercapnie), ce quidonne lieu à une acidose respiratoire (B). Si,lors d'une acidose métabolique (p. 142), leHCO,- et les bases tampon non bicarbonates(TNB-) tamponnent parallèlement la chute dupH, lors d'une acidose respiratoire les deux sys-tèmes tampon ont un comportement très d i f f é -rent (Bl). Dans ce cas, le tampon HCO,-/CO,n'est pas efficace car, dans les perturbations res-piratoires, les modifications de Pçg sont lacause et non le résultat de celles-ci; commec'est le cas dans les troubles métaboliques.

Acidose respiratoire. Ses causes sont uneréduction du tissu pulmonaire fonctionnel (parex. tuberculose), une gêne au niveau del'échange gazeux alvéolaire (lors d'un œdèmepulmonaire par ex.), une stimulation ventilatoireinsuffisante (par ex. lors d'intoxication par lesbarbituriques), une restriction des mouvementsde la cage thoracique (par ex. suite à une sco-liose), etc. L'hypercapnie provoque une éléva-tion de la concentration du CO dans le plasma([CO^] = a • PçQ ), ce qui entraîne une augmen-tation de la production de HCO/ et d'ions H*(Bl, à gauche). Les ions F^ sont tamponnéspar les bases TNB (TNB- + W -» TNB-H ; BLà droite), alors que la [HCO^J^^ augmentt:'.Contrairement à ce qui se passe dans l'acidosemétabolique, la [HCO^~]^ reste inchangée, dumoins initialement (car elle est déterminée pourune PpQ normale ; p. 146), tout comme la [BT],car [TNB-1 diminue dans la même proportionque [HCO,-] augmente. Étant donné que la[HCO,,-]^ augmente dans une proportion bienmoindre que la [CO;], le rapport [HCO,-]/[CO,]est plus faible que la normale, et le pH diminue(acidose).

Si l'élévation de la Ppg persiste, un proces-sus de compensation rénale du trouble respira-toire se déclenche (B2) : après 1 à 2 jours,l'excrétion d'ions NH^ par le rein est accrue, demême que celle d'ions W (sous forme d'acidetitrable). Chaque ion NH^ excrété épargne union HCO/ hépatique et pour chaque ion H*sécrété par la cellule tubulaire un ion HCO - est

rejeté dans le sang (p. 174 et ss.). Ce processusse maintient jusqu'à ce que le pH se soit à nou-veau à peu près normalisé, malgré l'élévation dela PçQ . Une fraction du HCO,- est utilisée pourcapter les ions H^ qui, pendant l'augmentationdu pH, sont de nouveau libérés à partir de laréaction TNB-H -* TNB- + H+ (B2, à droite).Comme la compensation rénale s'installe relati-vement lentement, le pH est plus fortementdiminué lors d'une acidose respiratoire aiguëque lors d'une acidose chronique. Dans ce der-nier cas, la [HCO,-]^^ peut augmenter de1 mmol pour chaque élévation de 1,34 kPa de laPCO,-

Alcalose respiratoire. La cause de cetrouble est l'hyperventilation d'origine psy-chique ou en haute altitude (respiration parmanque d'O,; p. 136), ce qui entraîne unechute de la P^ plasmatique. De ce fait, la[HCO,-]^^ baisse aussi quelque peu, car unefraction du HCO,' se transforme en CO^ (H* +HCO,- -» CO, + H;0) et, pour cette réaction,des ions H+ sont fournis en permanence par lesTNB (tamponnage : TNB-H -< TNB- + W).Pour la même raison, la [HCO^-]^^ diminueaussi lors d'une compensation respiratoired'une acidose métabolique (p. 143 A en bas etp. 146). Pour que le pH se normalise (compen-sation), il faut qu'il y ait une nouvelle diminu-tion de la [HCO,-]^^. Ceci est réalisé par lesreins qui éliminent davantage de HCO,- (pardiminution de la sécrétion des ions H* par lestubules) (compensation rénale).

Lors d'une acidose ou d'une alcalose respira-toire aiguës, le CO^ passe du sang dans leliquide céphalorachidien beaucoup plus viteque les ions HCO/ et H*, et déclenche desvariations de pH relativement fortes dans leLCR où les TNB sont en faible concentration(p. 126). Ces variations constituent le stimulusadéquat pour les chémorécepteurs centraux(P.132).

Mesure des rapports acide-base

Pour le système tampon HCO /̂CO, l'équationd'Henderson-HasselbaIch s'écrit :

[6.5]Comme [CCy = a • P^ (p. 126), l'équation 6.5comprend deux grandeurs constantes (pour leplasma à 37 °C) à savoir : le pK (= 6,1 ) et a (=0,225 mmol • 1-' • kPa-'; v. aussi p. 126). Parailleurs, l'équation 6.5 comporte trois variables :pH, [HCO ]̂ et P(;(, . Si l'une d'elles est mainte-nue constante ([HCO.,"] par ex.), il en résulte queles deux autres (P ,̂, et pH) sont dépendantesl'une de l'autre : si on représente graphiquementle logarithme de la P^y en fonction du pH, onobtient une droite (A-C et p. 382).

Dans une solution de HCO,- sans aucun tampon, la[HCO.-l reste constante alors que la Pçp varie en fonc-tion des changements du pH (A, ligne continue) Pourchaque valeur de [HCO, ], on peut de même tracer desdroites de la [HCO, ] (A et B, lignes orange en tirets)qui sont parallèles les unes aux autres. En A-C,l'échelle a été choisie de sorte que les pentes de cesdroites forment un angle de 45° avec les coordonnées.Ces droites de la [HCO,-] ne figurent pas dans le nomo-granime C {Si^f;aard-t\fider&en}, mais seulement leurintersection avec la ligne honrontale tracée a partir dela valeur de P^ normale de 5,33 kPa (= 40 mmHg).

Le sang contient non seulement des ions HCO,mais également des tampons non bicarbonates(TNB) (p. 138). Donc si la P^ est modifiée, lesvariations de pH seront comparativementmoindres (p. 144) et les pentes des droites dunomogramme P^o/pK deviennent alors •supé-rieures à 45° (B, lignes verte et rouge). Celasignifie qu'un changement de la P^ s'accom-pagne d'une variation dans le même'sens de la[HCO,-] (p. 144). De ce fait, on distingue danschaque test sanguin la concentration de bicarbo-nate réelle [HCO,-]^ de la concentration debicarbonate standard [HCO,-]^ qui, par défini-tion, correspond à la P^ normale = 5,33 kPa. La[HCO,-]^ permet ainsi f'évaluation de [HCO,-]indépendamment des changements de ?„,,.

Si la droite Ppp /pH du sang est connue, onpeut déterminer [HCO,-],, et [HCO,-],.̂ . Eneffet, la valeur de la [HCO,-]^ désigne la droitede la [HCO^-] (B, orange) qui est coupée par ladroite Pç-o/pH du sang (B, C, verte et rouge)pour une P^ normale de 5,33 kPa (B, C, points0 et d). Par contre, [HCO,-]^,^ sera lue sur ladroite de la [HÇO^-] qui est co'upée au niveau dela pco,vraie- Étant donné que d'ordinaire Pçgnormale et P^ vraie sont équivalentes, on aura

donc [HCO,-]̂ = [HCO;,-],,. Si, par contre,la P^Q s'écarte de la valeur normale (B, C,point c), on lit la [HCO,-]^ sur la droite de la[HCO,-] (B, C, droite à 45°, en tirets) surlaquelle se situe la P^ vraie (B, C, point c).

Détermination des droites P^y/pH dusang. Avec la méthode d'équilibration (Astrup)on mesure le pH à trois reprises : 1. sur l'échan-tillon sanguin inchangé, 2. après équilibration àune Pçy élevée (par ex. 10 kPa, C, points A eta), 3. après équilibration à une P^ basse (parex. 2,7 kPa, C, points B et b). Sur les droitesA-B ou a-b on peut lire la Pçg initiale corres-

pondant au pH de la me'sure 1. Dans lesconditions normales (C, majuscules)W0 .̂,!!. = ["GO,'],, = 24 mmol/1 (C, pointsE et D). L'exemple 2 (C, minuscules rouges)indique un trouble de l'équilibre acido-basique : la valeur du pH est trop basse et la[HCO,-]^, (C, point d) a chuté à 13 mmol/1 (aci-dose métabolique). Pour une compensation res-piratoire partielle (p. 142), la P^ est égalementtombée (à 4 kPa), ce qui à rabaissé la[HCO,-]^ à 11 mmol/1 (C, point e).

Les valeurs de base tampon totale (BT) etde l'excès de base (EB) (p. 142) peuvent êtrelues en C : la différence entre la valeur de BTlue et la valeur normale de BT détermine EB(par lecture directe : points F et/). De ce fait, lepoint G est dépendant du contenu du sang enHb (C, [Hb]/BT). De même, comme pour[HCO,-]^, un écart de EB par rapport à la nor-male (0 ± 2,5 meq/1) permet le diagnostic d'untrouble primaire métabolique.

La droite P^o/pH d'un échantillon sanguin peut aussiêtre déterminée en C, lorsque 1 la P^y (sans équilibra-tion), 2 le pH et, 3 la concentration'd'hémoglobinedans le sang sont connus. Connaissant 1. et 2., on peutmarquer le point de la droite recherchée (C, point c) Ladroite doit des lors passer par ce point, de façon à ceque BT (point g) - BT^^ (qui dépend du pH) soitégal à EB (point/).

Fonction et structure du rein

Le principe du fonctionnement rénal consistedans le fait que1. au niveau du glomérule, un très grand volumede liquide est filtré à partir du sang (taux de fil-tration glomérulaire = TFG) dans le tubule(urine primitive) et contient, outre l'eau, lespetites molécules du plasma, et que2. par la suite, au niveau du tubule et du tubecollecteur, les constituants de l'urine primitiveretournent dans le sang à travers la paroi dutubule (réabsorption), et ce,- dans des proportions différentes selon la sub-

stance (par ex. glucose S> urée) et- en quantité variable pour la même substance

(par ex. Na* ou FLO), selon le besoin (régula-tion).

Le reste du filtrat est éliminé avec l'urine (excré-tion). Quelques substances devant être éliminéesrapidement par l'organisme (par ex. des toxines),sont à la fois filtrées et, de plus, transportées descellules tabulaires et aussi à l'échange de sub-stances dans la lumière du tubule : sécrétion.

Une des fonctions du reins est de contrôler,par une reabsorption réglée sur les besoins,Y élimination du sel et de l'eau pour maintenir laconstance du volume et de l'oimolalité du com-portement extracellulaire. En adaptant l'élimi-nation des ions H^ et HCO, à leur absorptiondans l'organisme ainsi qu'aux processus respi-ratoires et métaboliques, le rein participe aussi àla régulation de l'équilibre acide-base. De plus,il lui incombe S éliminer les produits terminauxdu métabolisme et les substances étrangères(par ex. urée, acide urique ou médicamentset toxines), mais aussi de conserver simultané-ment les composants essentiels (par ex. glucose,acides aminés). Enfin, le rein est le site deproduction d'hormones (angiotensine II, éry-thropoietine, thrombopoïétine, calcitriol, prosta-glandines, etc.) et joue un rôle annexe dans lemétabolisme (par ex. dégradation des protéineset des peptides, gluconéogenèse, formation del'arginine).

Parties du néphron

- Les corpuscules rénaux de Malpighi (dia-mètre env. 0,2 mm), situés dans le cortex rénal(A), sont constitués de la capsule de Bowman etdu glomérule (B), lui-même logé dans la cap-sule qui est formée d'un feuillet pariétal et d'un ~feuillet viscéral sépares par l'espace capsulairedans lequel se produit la filtration de l'urineprimitive (B). Une artériole (vas afferens)

amène le sang au glomérule et là, se divise encapillaires qui fusionnent à nouveau pour for-mer une artériole efférente (vas efferens}, celle-ci donnant naissance à un réseau capillairepéntubulaire (p. 150). Côté sang, le filtre glo-mérulaire (B) est constitué de 1'endothéliumfenestré des capillaires glomérulaires (taille despores : 50 à 100 nm) ; s'y attachent, côté urine,la membrane basale et enfin le feuillet viscéralde la capsule de Bowman, dont les cellules(podocytes) se terminent en digitations enchevê-trées appelées pédicelles. Les espaces, en formede fentes ménagées entre ces derniers, sontrecouverts d'une membrane dite à fente dotéede pores de 5 nm de diamètre. Ceux-ci sontconstitués par une protéine, la néphrine, qui estfixée au cytosquelette des podocytes.• Le tube proximal (A, en vert foncé) quiconstitue la partie la plus longue (env. 10 mm)du néphron, est contourné dans sa partie initiale(tube contourné proximal, A3) puis se prolongepar une section droite (pars recta ; A4).• L'anse de Henlé débutant par la partie termi-nale de la pars recta (A4 ; v. ci-dessus), se pour-suit par une branche grêle descendante puis parune partie terminale large descendante (dans lamédullaire rénale) (A5), une branche grêleascendante (seulement dans les anses longues)et un segment large ascendant (A6). Dans sonprolongement on trouve un amas de cellulesspécialisées (la macula densa ; p. 184) qui joux-tent les capillaires glomérulaires du néphronconcerné. Seulement 20% environ des ansesdes néphrons dits juxtaméduîîaires parviennentjusque dans la zone médullaire interne. Lesnéphrons corticaux ont des anses plus courtes(A et p.150).• Le tube distal (A, vert clair) débute par uneportion droite (= partie large ascendante del'anse de Henlé, A6) suivie par une partiecontournée (A7).

Le tube distal, par l'intermédiaire d'un tubefonctionnel (A8), rejoint les tubes collecteurs(A9) répartis en une wne corticale et une zonemédullaire qui lui fait suite. Ceux-ci confluentdans le bassinet au niveau de la papille rénale.Le tractus urinaire se prolonge par deuxconduits (les uretères) par lesquels l'urine par-vient dans la vessie urinaire (régulation : p. 78et ss.), d'où elle est émise à l'extérieur parVurètre. -^

Vascularisation du rein

À partir des artères arquées (Al) situées à lajonction du cortex et de la médullaire, rayon-nent les artères interlobulaires (A2) qui pénè-trent dans le cortex et dont naissent lesartérielles afférentes (A3). Il s'y connecte deuxréseaux de capillaires disposés en série (A etB). Dans le premier réseau, celui des capillairesglomérulaires (p. 148), on note une pressionrelativement élevée (B et p. 152) dépendant desdiamètres respectifs de l'artériole afférente et del'arténole efférente à la sortie du glomérule(A3, 4). Le second reseau de capillaires enve-loppe les tubules corticaux (capillaires périîu-bulaires; A). Il sert à l'irrigation des cellulestubulaires et aussi à l'échange de substancesavec la lumière tubulaire (réabsorption, sécré-tion;?. 154etss.).

Le débit sanguin rénal important (= FSR= flux sanguin rénal), de l'ordre de 1,2 1/iiiinenv. (20 à 25 % du débit cardiaque), sert en pre-mier lieu à l'obtention d'un TFG élevé (env.120 ml/min). Il en resuite une très faible d i f f é -rence arténoveineuse en 0, (env. 15 ml/1 desang). La consommation d'Ô^ (env. 18 ml/min)est utilisée pour le métabolisme oxydatif ducortex rénal (acides gras, etc.). Celui-ci a besoinde beaucoup d'ATP pour les processus de trans-port actif. Dans la médullaire, le métabolismeest principalement anaérobie (p. 72).

Env 90 % du FSR irriguent le cortex et, par g de tissu,les débits sanguins dans le cortex, la médullaireexterne et interne, sont respectivement d'env. 5,0, 1,75,et 0,5 ml/min, cette dernière valeur étant encore plusélevée que dans la plupart des autres organes (p 213A)

Le rein possède deux types de néphrons qui diffè-rent notamment par le second réseau capillaire (A)• Les néphrons corticaux, dont les tubules sont vas-culanses par le reseau capillaire péntubulaire, ont desanses de Henlé courtes• En revanche, des arténoles efférentes des néphronsjuxtamédullaires (à la limite corticomédullaire) nais-sent des vaisseaux très îon^s (40 mm !), les vasa rectaqui s'enfoncent dans la médullaire. Ils accompagnenten partie les longues anses de Henlé des néphrons JUX-tamédullaires jusqu'à la pointe de la papille (p. 148)Les vasa recta irriguent la médullaire. Leur forme enépingle à cheveux est importante pour la concentrationdes urines (p 164 et ss )

Toute modification dans la distribution du/Sux san-guin entre les capillaires des deux types de néphrons aune influence sur l'élimination du NaC] en particulier.Par ailleurs, le TFG du 2e type de néphrons est aug-menté par l'ADH

On désigne par autorégulation du FSR le faitque le flux plasmatique rénal (FPR, v. ci-des-

sous) et, à la suite, le TPG ne varient guère (ycompris sur un rein dénervé) lorsque la pres-sion sanguine systémique varie entre 80 et180 mmHg (C). Par un mécanisme encore enpartie inexpliqué, la résistance des artères inter-lobulaires et des artérioles afférentes - sur les-quelles sont connectés les glomérules corticaux- s'adapte automatiquement à la pression san-guine régnante (B, C). Néanmoins, si celle-citombe en dessous de 80 mmHg, le flux sanguindiminue et la filtration cesse (C). Le FSR et leTFG peuvent être contrôlés indépendammentl'un de l'autre du fait que les résistances (ensérie) dans l'artériole afférente et dans l'arté-riole efférente sont modifiées séparément(p.152).

La détermination du FSR peut être réaliséepar la mesure du flux plasmatique rénal (FPR,normalement env. 0,61/min) : pour ce faire, ondétermine le bilan quantitatif (principe de Fick)d'une substance test injectée dans le sang, qui,lors d'un passage dans le rein, est presque tota-lement éliminée, par ex. l'acide para-amino-hip-purique (= PAH). On considère que la quantitéde PAH/temps, entrant dans le rein par la voieartérielle, diminuée de celle quittant le rein parla voie veineuse, est égale à la quantité élimi-née/temps. Étant donné que :quantité/unité de temps =volume/unité de temps • concentration [7.1]

on obtient l'équation suivante dans laquelle :Pâp^ = cône. artérielle du PAH; Pvr^ = cône.du PAH dans la veine rénale ; U = cône. uri-naire du PAH ; Vu = débit urinaire :(FPR.Pa^^)-(FPR.Pvr^)=Vu.U^ [7.2]ouFPR=Vù.U^(Pa^,-Pvr^) [7.3]

Pvr,,^ ne constituant que le 1/10° de Pâp^,n'est pas mesurée en pratique, mais il enest tenu compte, car la clairance du PAH(= Vu • U^yfPa^ ; p. 152) est divisée par 0,9,ce qui aboutit à

FRP = Vu • Up^/(0,9 • Pa^g) [7.4](Cependant, Pâp^ ne doit pas être trop élevée,sinon la sécrétion de PAH serait saturée et laclairance du PAH beaucoup plus faible que leFPR; p. 161 A.)

Le FSR peut aussi être calculé à l'aide del'hématocrite (Ht; p. 88) et du FPR :

FSR = FPR/(1 - Ht) [7.5]

Filtration glomérulaire, clairance

Le volume de liquide filtré par unité de tempspar l'ensemble des glomérules constitue le tauxde filtration glomérulaire (TFG). Le TFG estnormalement de l'ordre de 120 ml/min/1,73 m2

de surface corporelle, c'est-à-dire env. 180 1/j.Les 17 1 env. de liquide extracellulaire échan-geable passent donc plus de 10 fois/j dans lestubules rénaux. Des 180 1 du TFG/j, env. 99%retournent habituellement dans l'espace extra-cellulaire par réabsorption tabulaire, c'est-à-direque V élimination fractionnelle de l'eau repré-sente en moyenne 1 % du TFG, d'où une élimi-nation totale de 1 à 2 1/j (= débit urinaire= Vu). (Filtration des substances dissoutes,p. 154.)

Le TFG représente environ 1/5 du FPR(p. 150) ; cette proportion (TFG/FPR) est appe-lée fraction de filtration (FF). La FF peut êtreaugmentée par 1'atriopeptine (ANP ou facteurnatriurétique auriculaire, FNA) par ex., quiaccroît la résistance dans l'artériole efférente(R ) et la diminue en même temps dans l'arté-riole afférente (R^). De cette manière, la pressioneffective de filtration augmente dans les capil-laires glomérulaires (v. ci-dessous), sans que larésistance totale dans la circulation rénale, etdonc le PPR, soient beaucoup modifiés.

La pression effective de filtration (P^) est la«force» motrice de la filtration. Elle se calcule àpartir de la pression sanguine dans les capillairesglomérulaires (P , env. 48 mmHg) diminuée dela pression régnant dans la capsule de Bowman(PB»»' env- ^ mmHg) et de la pression onco-tique du plasma dans les capillaires (îi^ , 25-35 mmHg, v. ci-dessous) :

p^=p.,-pBo»-"..p ty-ciAu début des capillaires, P^ = 48 - 13 - 25= 10 mmHg. En raison de la FF élevée, laconcentration du plasma en protéines et, de cefait, la JT augmentent tout auJong du réseaucapillaire (p. 378), alors que la P^ chute. (Pourcette raison, la P^, moyenne, P^, figure dansl'équation 7.7.) La filtration cesse (peu avant lafin des capillaires), lorsque 31̂ atteint env.35 mmHg, la P^, tombant ainsi à zéro (équilibrede filtration).

Le TFG est le produit résultant de la P^,(moyenne pour la totalité des glomérules), de lasurface de flîtration glomérulaire 5 (qui, bienentendu, dépend aussi du nombre de glomérulesfonctionnels) et de la perméabilité à l'eau k dufiltre glomérulaire. S . k déterminant le coeffi-cient d'ultrafiltration Kp on aura

TFG=P^-K, [7.7]

Pour mesurer le TFG, on utilise une sub-stance indicatrice contenue dans le sang etayant les propriétés suivantes :- elle doit être librement filtrable,- ne pas être réabsorbée, ni sécrétée ultérieure-

ment dans le tubule,- ne pas être métabolisée dans le rein,- ne pas avoir d'effet sur la fonction rénale.Ces exigences sont remplies, par ex., par l'inu-line qui se prête, après perfusion, à la mesure duTFG. Dans certaines limites, on peut aussi utili-ser la créatinine, substance endogène, norma-lement présente dans le sang.

La quantité d'indicateur filtrée par unité detemps (A) se calcule à partir de la concentrationplasmatique de l'indicateur, P^ (g/1) multipliéepar le TFG (1/min). La quantité d'indicateur/temps apparaissant dans l'urine est la même(selon les critères 2 et 3, v. ci-dessus). On l'ob-tient en multipliant Vu (ml/min) par la concen-tration urinaire de l'indicateur, U (g/1) soit :P -TFG=U -Vu, d'où:

Vu U.TFG = ———to- (mVmin) (A). [7.8]

Le terme de droite de la relation 7.8 est appeléclairance, indépendamment de la substanceconsidérée. Le TFG est alors égal à la clairancede l'inuline ou de la créatinine. (Bien que laconcentration plasmatique de la créatinine (P^)augmente avec la chute du TFG, la P n'estqu'un indicateur très approximatif de la valeurdu TFG !)

On peut définir la clairance comme le volumede plasma totalement épuré d'une substanceindicatrice par unité de temps. Le quotient de laclairance d'une substance X quelconque par laclairance de l'inuline (C^/C^) est équivalent àl'élimination fractionnelle (= EF, p. 154) etindique quel pourcentage de la quantité d'Xfiltrée a été éliminé. Lorsqu'une substanceest prélevée du tubule par réabsorption, EF est< 1 (Bl, par ex. Na^, CL, glucose, acides ami-nés). Si EF est > 1, une sécrétion tubulairese sera ajoutée à la filtration (B2). Avec lePAH (p. 150), cette sécrétion est si forte queEFp^ - 5 (= 500%).

La quantité (mol/min) d'une substance X(librement filtrée) totalement réabsorbée ousécrétée par le rein est égale à la différenceentre la quantité filtrée/temps (TPG . P ) et laquantité éliminée/temps (Vu . U ).

Processus de transport dans lenéphron

Filtration de substances. Dans le filtrat gloméru-laire (p. 152), on retrouve aussi les petites molé-cules dissoutes dans le plasma (ultrafiltrat}. Pourdéterminer la perméabilité du filtre glomérulaire(p. 148), on utilise le coefficient de filîrabihté,f y (= concentration dans le filtrat/concentrationdans l'eau plasmatique). Le filtre laisse passerlibrement les substances ayant un rayon molécu-lairer< 1,8 nm (masse moléculaire < 10000 Dal-ton) ( f ^ « 1,0). Les substances dont r > 4,4 nm(masse moléculaire > 80000 Dû/ton, par ex. lesglobulines) ne sont normalement pas filtrables( f y = 0). Les molécules dont r est compris entre1,8 et 4,4 ne sont que partiellement filtrables(incompris entre 1 et 0), les particules chargéesnégativement passant moins bien (par ex. Y albu-mine : r = 3,4 nm ; f y - 0,0003). Ceci est dû auxcharges négatives de la paroi du filtre gloméru-laire qui repoussent les anions. Lorsque despetites molécules sont en partie liées à des pro-téines plasmatiques (liaison protéique), la frac-tion liée aux protéines ne peut virtuellement pasêtre filtrée (p. 24).

Pour les substances restées accrochées au filtre glomé-rulaire, Vépuration se fait probablement par phagocy-tose (p. 94 et ss.) grâce aux macrophages et auxpodocytes, cellules mésangiales du glomérule.

Épitlléliiim tabulaire. Les cellules épithélialesdu tubule et du tube collecteur sont des cellulespolaires, c'est-à-dire que leur membrane lumi-nale, côté urine, se distingue très nettement d'unpoint de vue fonctionnel de la membrane basalesituée côté sang. Les cellules du tube proximal(en particulier dans la partie initiale) possèdent,à leur pôle luminal une haute bordure en brosse(= microvillosités), ce qui accroît la surface dela membrane, tandis qu'au pôle sanguin lamembrane basolatérale présente de profondesinvaginations (labyrinthe basai). Ces dernièressont en contact étroit avec de nombreuses mito-chondries (p. 9B) qui apportent l'ATP aux Na^-K^ATPases (p. 26) localisées dans lamembrane basolatérale (de toutes les cellulesépithéliales). Etant donné que la quantité desubstances à réabsorber diminue fortement de laportion proximale à la portion distale du tubule,les cellules tubulaires postproximales ne néces-sitent pas de bordure en brosse.

Alors que la perméabilité des deux mem-branes est déterminante dans le transporttranscellulaire (reabsorption, sécrétion), la per-méabilité de l'épithélium dans le transportparaceltulaire dépend surtout de l'étanchéité

des jonctions serrées (tight junctions ; p. 18).Dans le tube proximal, celles-ci sont relative-ment perméables aux petits ions et à l'eau, cequi, ajouté à sa grande surface membranaire,rend cet épithélium particulièrement adapté autransport de masse (D, colonne 2). Les portionsgrêles des anses de Henlé sont également relati-vement perméables, alors que le segment largeascendant et particulièrement le reste du tubuleainsi que le tube collecteur font partie des épi-théliums «semi-perméables-» dans lesquels peu-vent se créer des gradients chimiques etélectriques nettement plus importants que dansles épithéliums perméables.

Mesure de la réabsorption, de la sécrétionet de l'excrétion d'une substance. Le faitqu'une substance filtrée dans le glomérule soitou non reabsorbée ou sécrétée et dans quelleproportion, ne peut être déterminé simplementd'après sa concentration dans l'urine car celle-ciaugmente déjà du fait de la réabsorption del'eau (p. 164). Celle-ci se mesure par le rapportdes concentrations de Yinuline (ou de la créati-nine) dans l'urine et le plasma, V.^fP^. Commeces indicateurs ne sont eux-mêmes ni reabsor-bés, ni sécrétés (p. 152), leur concentration lelong du tubule n'est modifiée que par la réab-sorption d'H^O (A). Si par ex. VJP^ = 200, lefiltrat aura été concentré 200 fois pendant sonparcours Jusqu'à l'urine définitive. (Ceci équi-vaut a u n e élimination fractionnelle de î 'eau[EF^oï de 1/200 ou 0,005 ou 0,5 % du TFG.) Sil'on mesure, lors des mêmes analyses de plasmaet d'urine ayant permis de déterminer U/P^, laconcentration d'une substance X (filtrée libre-ment et éventuellement sécrétée), on obtientV^/Py Si l'on tient compte de U^/P,,,, on peutalors calculer l'élimination fractionnelle (EF)de X (A et D, colonne 5, en %) à partir de :

EF, = (U/t>,)/(U,,/P,,,) [7.9](La relation 7.9 s'obtient de même à partir deC^/CJp.152].)

La réabsorption fractionnelle (RF) se cal-cule selon :

RF = 1 - EF [7.10]

Réabsorption dans les portions indivi-duelles du tubule. Si l'on détermine, parmicroponction de portions de tubule définies,les concentrations de X et de l'inuline dans leliquide tabulaire (= LT^ et LT^, A), on peut cal-culer, de manière analogue, la fraction de laquantité filtrée non encore reabsorbée (DF) àpartir de (LF^\)/(LF/PJ et ainsi, la RF ayanteu lieu jusqu'à l'endroit donné par 1 - DF (D,

colonne 2 et 3, en%). Le quotient LP/P calculédans le tube proximal, pour diverses substances,est indiqué entre parenthèses, colonne 2.

Réabsorption et sécrétion de diverses sub-stances (mécanismes de transport, p. 16 à 30).Outre l'eau, de nombreuses substances inorga-niques (Na^ Cl-, K^, Ca^, Mg^, etc.) et orga-niques (HCO^, glucose, acides aminés, acideurique, urée, lactate, vitamine C, peptides, pro-téines et bien d'autres) (C, D et p. 158 et ss.)subissent une réabsorption tubulaire (Bl, 2,3). Des métabohtes de l'organisme^ commel'acide urique, le glucuronide, l'hippurate, lessulfates ainsi que des substances exogènes(pénicilline, diurétiques ainsi que PAH, p. 150)parviennent dans l'urine tubulaire (C) parsécrétion transcellulaire (B4). Certaines sub-stances (V ammoniac [NH ], les ions H* par ex.)ne sont produites que par le métabolisme de lacellule tubulaire et parviennent ensuite dans letubule par sécrétion cellulaire. Alors que leNH, diffuse passivement dans la lumière tubu-laire (B5), les ions W sont sécrétés de façonactive secondaire (B6 et p. 174 et ss.).

Le «moteur» de la plupart de ces proces-sus de transport est le transport de Na* et deK* par la Na^-K^-ATPase (p. 26) de la mem-brane basolatérale du tubule et du tube collec-teur. La Na^K^ATPase pompe, par voie activeprimaire (c'est-à-dire en utilisant directementl'ATP), le Na+ de la cellule (indice i) dans lesang (indice e) et le K* en sens inverse. De cettefaçon, se créent deux forces motrices détermi-nantes pour le transport de nombreuses sub-stances (incluant Na+ et K*), notamment ungradient chimique du Na+ ([Na^ > [Na^ ) ainsiqu'un gradient électrique (car'lK^ ̂ [K^)c'est-à-dire le potentiel négatif de l'intérieur dela membrane (p. 32 et 44).

Il convient de noter que le transport transcel-lulaire implique la traversée de deux membranes,en général par deux mécanismes différents.Lorsque des substances doivent être transportéesactivement (c'est-à-dire contre un gradient élec-trochimique, p. 26 et s.) à travers la barrière épi-théliale (glucose ou PAH par ex.) l'un au moinsdes deux processus de transport membranaireassociés doit être actif.

Interaction des mécanismes de transport.Les transports actifs et passifs sont en généralétroitement liés : t i f ) par ex. est reabsorbée pas-sivement lorsqu'un gradient osmotique (p. 24)apparaît suite à la réabsorption active d'une sub-stance dissoute (Na^ ou glucose par ex.). Lareabsorption de l'eau entraîne, d'une part, celle

de substances dissoutes (solvent drag; p. 24) et,d'autre part, une concentration d'autres sub-stances dissoutes dans le tubule (v. ci-dessus) quisont ensuite réabsorbées passivement dans lesang, le long de leur gradient de concentration(Cl", urée par ex.). Pour le transport des ions etdes substances liées au ions, il faut tenir comptedes influences électriques du potentiel de mem-brane (v. ci-dessus) ainsi que d'un éventuelpotentiel transépithélial qui représente une forcemotrice pour le transport paracellulaire desions.

Les électrolytes faibles non ionisés ont unemeilleure liposolubilité et peuvent donc passer àtravers la membrane plus facilement que les sub-stances ionisées (diffusion non ionique ; B2). LepH de l'urine a donc une influence sur la réab-sorption passive. La taille des molécules joueaussi un rôle lors de la diffusion : plus la molé-cule est petite, mieux elle diffuse (p. 20 et ss.).

Réabsorption des substancesorganiques

La quantité d'un composant plasmatique filtréepar unité de temps (« load») se calcule en mul-tipliant le TFG par sa concentration plasma-tique. Du fait du fort TFG (env. 180 1/j), desquantités énormes de substances passent quoti-diennement dans l'urine primitive, par ex. 160 gde D-glucose. Il incombe aux systèmes de réab-sorption de préserver de l'excrétion les sub-stances indispensables à l'organisme.

L'élimination fractionnelle (EF, p. 154) de D-glucose est très faible (EF - 0,4 %). La réab-sorption, toute proche de 100%, se fait partransport secondaire actif (symport Na^-glu-cose) au niveau de la membrane cellulaire lumi-nale (B et p. 29 Bl) et se situe, pour 95 % env.,dans le tube proximal. Lorsque la concentrationplasmatique du glucose (normalement env.5 mmol/1) dépasse 10 à 15 mmol/1 (par ex., dansle diabète sucré) sa concentration dans l'urine

S s'élève progressivement : glucosurie (A). Cecif montre que la reabsorption du glucose, qui obéit«^ à la cinétique de Michaelis-Menten, est satu-

é» râblé (p. 28). Outre cette glucosurie prérénale,on obtient également des formes rénales duesau défaut d'un transporteur tubulaire du glu-cose.

Deux systèmes de transport sont impliqués dans laréabsorption du glucose, l'un, à faible affinité, situédans la membrane cellulaire luminale du tube contourné(sodium-glucose transporter, type 2, SGLT2), l'autre, àforte affinité (SGLTI) dans la pars recta. Tous deuxcotransportent le glucose et le Na^, SGLT2 dans un rap-port de 1:1, SGLTI dans un rapport de 1:2. L'énergienécessaire à cette entrée active secondaire du glucoseprovient du gradient électrochimique du Na* orientévers la cellule et qui, du fait des 2 Na* du SGLTI, est ledouble de celui du SGLT2. Le glucose accumulé dansla cellule quitte celle-ci, passivement, du côté sanguin,par diffusion dite facilitée (p. 22) assurée par uniport(GLUT 2 = glucose-transporter, type 2). Le galactoseest également transporté par le GLUT 2, alors que lefructose, entré tout à fait passivement dans la cellule,est transfère par le GLUT 5.

Env. 70 g des 25 acides aminés (AA) du plasmasont filtrés par jour. La plupart des L-AA sontréabsorbés de la même façon que le glucose,c'est-à-dire par symport actif secondaire avec leNa^, dans les cellules du tube proximal (B, etp. 29 B3). Il existe environ 7 systèmes de trans-port différents au niveau du tube proximal qui, enpartie, font double emploi dans leur spécificité.^d» et ^-M Peuvent varier selon la nature de l'AA

ç et du transporteur (p. 28), donc aussi, la saturabi-lité et le taux de reabsorption. Pour la plupart des

AA, l'HP - 1 % (0,1 % pour la L-valine à 6%pour la L-histidine).

Une augmentation de l'excrétion des AA (hyper-amino-acidurie) apparaît au niveau prérénal lorsque laconcentration plasmatique s'élève (saturation de laréabsorption ; analogie avec tabl. A) ou rénal en raisond'un transport défaillant qui peut être spécifique (parex. cystinurie) ou non spécifique (par ex. •syndrome deFanconi).D'autres substances (par ex. lactate, sulfate, phosphate,dicarboxylate) sont également réabsorbées dans le tubeproximal par symport actif secondaire avec Na*, alorsque Vurée rediffuse passivement (p. 166). L'acideurique et l'oxalate sont simultanément reabsorbés etsécrétés (p. 160). Dans le cas de l'acide urique, la réab-sorption domine (EF ~ 0,1) et, pour l'oxalate, c'est lasécrétion (EF > I ) . Lorsque leur concentration dansl'urine s'élève, ils précipitent du fait de leur faible solu-bilité (risque de calculs urinaires). Il en est de mêmepour la cystme lors de la cystinurie (v. ci-dessus).

Les oligopeptides (par ex., le glutathion, l'an-giotensine II) sont si rapidement scindés par lespeptidases luminales actives de la bordure enbrosse (•y-glutamyltransférase, aminopeptidases,endopeptidases) qu'ils peuvent être réabsorbéssous forme d'AA libres (Cl). Les dipeptidesnon hydrolysables dans le milieu luminal (lacarnosine par ex.) sont reabsorbés en tant quemolécules entières par symport (PepT2) activépar le gradient H* (p. 174) orienté vers la cel-lule (symport-rL actif «tertiaire», p. 29 B5).L'hydrolyse de ces dipeptides n'a lieu que dansla cellule (C2). Le PepT2 sert également autransport de certains médicaments et toxines.

Protéines. Maigre le faible coefficient de fil-trabilité de V albumine (0,0003; p. 154), il enparvient encore, pour une concentration plasma-tique de 45 g/1 env. (180 1/j • 45 g/1 • 0,0003)= 2400 mg/j, dans l'urine primitive, alors que2-35 mg/j seulement apparaissent dans l'urinedéfinitive (EF - 1 %). L'albumine, le lysozyme,les a, et c^-microglobulines, entres autres, sontreabsorbés par endocytose liée à un récepteurdans le tube proximal (p. 28) et «digérés» parvoie lysosomale (D). Cette reabsorption est nor-malement déjà saturée, de sorte qu'une augmen-tation de la concentration plasmatique enprotéines ou une augmentation de la perméabi-lité glomérulaire aux protéines provoque uneprotéinurie (dans le syndrome néphrétique parex.).

De même, le 25-OH-calclféml qui, dans le plasma et lefiltrat glomérulaire, est lié à la DBP (vitamin-D-bin-ding protein), est réabsorbé avec la DBP par endocy-tose liée à un récepteur (p. 292).

Excrétion de substancesorganiques

Lorsque l'homme s'alimente, il absorbe aussides substances inutiles voire toxiques. L'orga-nisme peut, le plus souvent, déjà les discernerau moment de leur absorption, que ce soit àpartir de leur odeur et de leur goût, ou bien dufait de la spécificité des enzymes digestives etdes mécanismes de réabsorption dans le tubedigestif (par ex. les L-AA sont réabsorbés, maisles D-AA ne le sont pas). Une sélection ana-logue est opérée lors de l'excrétion par le foie(bile => selles) : les sels biliaires utiles sontpresque totalement réabsorbés à partir de l'in-testin et, à l'inverse, des catabolites comme labilirubine sont en plus grande partie éliminésdans les selles. De même, dans le rein, les sub-stances inutilisables et toxiques ne sont guèreréabsorbées. Il en est ainsi pour des produits ter-minaux comme l'urée et la créatinine. Parcontre, les substances essentielles pour l'orga-nisme (le D-glucose, les acides aminés par ex.)sont réabsorbées grâce à des transporteurs spé-cifiques, donc protégées de l'excrétion (p. 158).

Par ailleurs, le foie et le rein sont en mesurede modifier les résidus propres du métabolismeou des substances étrangères (xénobiotiques),de manière à pouvoir les «détoxiquer» en casde toxicité et, de plus, les éliminer très rapide-ment. Ces produits non modifiés, ou après addi-tion enzymatique d'un groupe-OH ou COOH,se combinent par ex. avec V acide glucuronique,un sulfate, un acétate ou le glutathion. Les déri-vés conjugués ainsi formés sont, en partie,sécrétés dans la bile, en partie dans la lumièredu tube proximal (le cas échéant, après de nou-velles modifications).

Sécrétion tubulaire

Le tube proximal dispose de mécanismes detransport actif pour la sécrétion de nombreuxproduits résiduels ou étrangers. Y sont impli-qués des transporteurs («carrier») d'unionsorganiques (A0~) et d'autres pour les cationsorganiques (CO*). La sécrétion de telles sub-stances permet d'élever leur clairance au-delàde celle de l'inuline et, par conséquence, leurélimination fractionnelle (EF) à plus de 1,0(100%) (p. 152), c'est-à-dire de les éliminerréellement (A, comparer les courbes rouge etbleue). La sécrétion est sous la dépendance d'untransporteur (v. ci-dessous), et donc saturable.Contrairement aux substances réabsorbées,comme le D-glucose (p. 159 A), l'EF des AO-et CO* diminue lorsque leurs concentrationsdans le plasma augmentent (A : plateau de la

sécrétion du PAH et inflexion de l'excrétion duPAH). Certains AOr (urate, oxalate, par ex.) etCCY (encline par ex.) sont, à la fois, sécrétés etréabsorbés (transport bidirectionnel), ce qui setraduit par une réabsorption nette (urate, cho-line) ou une sécrétion nette (oxalate).

Parmi les anions organiques (A0~) sécrétés,on compte, outre les indicateurs tels le PAH(p-aminohippurate, p. 150) et le rouge phénol,des substances propres à l'organisme commel'oxalate, Yurate et Vhippurate, des médica-ments comme la pénicilline G, les barbiturateset de nombreux diurétiquet (p. 172), ainsi quedes dérivés conjugués (v. ci-dessus) au glucuro-nate, au sulfate et au glutathion. Du fait de sonaffinité élevée pour le système de transport, laprobénécide inhibe fortement la sécrétion desAO-.

V étape active de la sécrétion des AO (B) emprunte lamembrane basolatérale des cellules tubulaires proxi-males (enrichissement intracellulaire en AO , malgré lepotentiel membranaire interne négatif) Là, se situe untransporteur à large spécificité (AOT1 = organic anion-transporter, type 1) qui transfère des A0~ du sang dansla cellule tubulaire, et cela en échange avec des dicar-boxytdtes comme par ex le succmate2" et le 2 oxoglu-tarate2 (= a-cétoglutarate2 , Bl) Ce dernier provientdu métabolisme cellulaire de la glulamme (p 177 D2),ou bien il est transféré dans la cellule par transport actifsecondaire (avec 3 Na*) grâce au hNaDC-1 (human Na-dicarboxylate transporter 1, B2) On parle alors ausside transport « actif tertiaire » de A0~ La sortie des AO-dans la lumière est passive (« diffusion facilitée » ; B3).Pour la sécrétion des conjugués amphiphiles (par ex.,une toxine lipophile liée au glutathion) la membraneluminale dispose en plus d'une pompe ATP-dépendante(.MRP2 = multi-drug-resistance /?rotein, type 2, B4).

Parmi les cations organiques (CO*) on comptedes substances propres à l'organisme commel'adrénaline, la choline, Yhistamine et la séroto-nine, ainsi que des médicaments comme l'atro-pine, la quinine et la morphine.

Contrairement à la sécrétion des A0~, la phase activede la sécrétion des CO* (C) a lieu au niveau de lamembrane luminale des cellules tubulaires proximales(enrichissement lummal, malgré le potentiel membra-naire interne négatif). On y trouve a) des transpor-teurs de CO* activés directement par l'ATP (mdr 1 ;transport actif primaire de CO*, Cl) et b) un échangeurCOVW* polyspécifique (transport «actif tertiaire»,C2). Le passage des CO* du sang dans la cellule se faitpassivement grâce à un transporteur polyspécifique(OCT;C3).

Réabsorption du Ha* et du Cl"

En moyenne 99% de la quantité de Na* filtrée(env. 27000 mmol/j) sont réabsorbés, c'est-à-dire que l'élimination fractionnelle du Na1',EF^ - 1 %. La proportion exacte de EF (= 0,5• 5%) est réglée par Yaldostérone et d"'autreshormones (p. 170).

Toutes les portions du tubule et du tube col-lecteur sont des sites de réabsorption du Na*.Environ 65% du Na+ filtré sont réabsorbésau niveau du tube proximal (la concentrationluminale en Na* reste inchangée; p. 166), 25%supplémentaires env. dans l'anse de Henlé (laconcentration luminale en Na^ chute fortement ;p. 157 D, colonnes 2 et 3). La reabsorption duNa^ se poursuit encore dans le tube contournédistal et dans le tube collecteur ; cette dernièreportion est le siège du réglage hormonal affinéde l'excrétion du Na*.

Mécanismes de réabsorption du Na*. LaNa-'-K'-ATPase pompe le Na* hors de la celluleet le K* dans celle-ci (A et p. 156). De ce fait, ils'établit un gradient chimique Na^ (A2) auquels'ajoute, par suite de la rétrodiffusion du K*(A3), un potentiel électrique (A4). Ceci se tra-duit par un fort gradient électrochimique Na*.Celui-ci constitue la «force motrice» pour l'en-trée passive de Na4' dans la cellule, qui se passedifféremment dans chaque partie du néphron(B):• Dans le tube proximal, le Na+ entre passive-ment dans la cellule à partir de la lumière tubu-laire a) par antiport Na^/H* (NHE3 = NaVR-"-exchanger, type 3) conduisant à un échangeélectroneutre entre Na+ et H^ (Bl; sécrétionactive secondaire de W. p. 29 B4 et p. 174)ainsi que b), grâce aux divers co-transporteursde Na* pour la réabsorption active secondairedu glucose et d'autres substrats (B2 et p. 158). •Ces co-transports (symports) étant en grandepartie électrogènes, les membranes cellulairesluminales se dépolarisent, ce qui engendre unpotentiel transépithélial luminal négatif (PTLN)dans la portion initiale du tube proximal.• Dans le segment large ascendant de l'anseHenlé, le Na^ est réabsorbé par symportW-2Cl--K^ (BSC = bumétanide-sensitivecotransporteur ; p. 172; B6). Le BSC est certesinitialement électroneutre, mais la recirculationdu K* et son retour dans la lumière par la voiede canaux K^ hyperpolarisent la membraneluminale, c'est-à-dire qu'il se crée un potentieltransépithélial luminal positif'(PTLP).• Dans le tube contourné distal, le Na+ estréabsorbé par symport Na+-Cl~ électroneutre(TSC = thiacide-sensitive cotransporteur ; B8 ;

• Dans les cellules principales des tubules.fonctionnels et du tube collecteur, le Na"quitte la lumière au travers de canaux Na* (B9)qui peuvent être activés par l'aldostérone etl'ADH et inhibés par le FNA (ou ANP) et lesprostaglandines (p. 170).

Du fait que ces 4 voies de transport passif duNa* par la membrane luminale sont coupléesen série avec le transport actif du Na^ dans lamembrane basolatérale (Na^-K^-ATPase), il enrésulte également, dans ces cas, une réabsorp-tion transépithéliale active du Na*. Celle-ciconstitue env. 1/3 de la réabsorption du Na*dans le tube proximal, avec une consommationde 1 ATP pour 3 ions Na* (p. 26). Les 2/3 res-tants de la reabsorption proximale se font passi-vement, à savoir, par voie paracellulaire.

Deux «forces motrices» y sont impliquées a) lesPsTLP dans la partie moyenne et terminale du tubeproximal (B5, v ci-dessus) et dans l'anse de Henlé(B7), qui, pour des raisons électriques, poussent le Na1

et d'autres cations vers le côté sanguin de l'epithélium.b) Veau, qui, pour des raisons osmotiques, suit toutesles substances reabsorbées (incluant le Na*), «entraîneavec elle» toutes les substances dissoutes (incluant leNa*) dont le coefficient de réflexion est < 1 « suiventdrag» (p 24). Comme (a) et (b) sont le résultat indirectde l'activité de la Na*-K*-ATPase, le bilan énergétiques'améliore dans le tube proximal, passant à 9 Na*/ATP(pour la totalité du rein env 5 NaVATP)Le Na+ quitte la cellule tubulaire proximale au niveaudu côté basolatéral, non seulement par l'intermédiairede la Na^K^ATPase, mais aussi par un vvmportNa*-3HCO^ (p 174). Ici, le Na* est poussé hors de lacellule par voie «tertiaire active».

L'EFçi est de 0,5 - 5 %. La réabsorption duC\~ a lieu, pour une bonne moitié, dans le tubeproximal : le PTLN proximal précoce entraînele CL hors de la lumière par voie paracellulaire(B3). Toutefois, la réabsorption du Cl' est plustardive que celle du Na* et de l'H 0, de sorteque la concentration luminale en Cl" augmente.En conséquence, le Cl" diffuse hors de lalumière par voie paracellulaire le long de songradient chimique proximal moyen et tardif(B4) et engendre alors un PTLP (inversion depotentiel, B5). Dans le segment large ascendantde l'anse de Henlé et dans le tube contournédistal, le Cl" pénètre dans la cellule par trans-port actif secondaire, puis la quitte passivementpar des canaux Cl~ basolatéraux qui peuventêtre activés par l'ADH (B6,8).

Réabsorption de l'eau etconcentration de l'urine

La filtration du plasma dans les glomérulesrénaux est d'environ 180 1/j (TFG; p. 152).Par contre, le débit urinaire (Vu) est normale-ment de 03 à 2 Vj. Pour les valeurs de la trancheinférieure de la normalité on parle d'antuliurèse,et de diurèse pour celles de la tranche supérieure(p. 172). Les valeurs supranormales et infranor-males sont respectivement dénommées polyurieet oligurie (< 0,5 1/j) ou anurie (< 0,1 1/j). L'os-molalité (p. 377) du plasma et du filtrat (urineprimitive) est d'environ 299 mosm/kg FLO(= P^); celle de l'urine définitive (U^) peutvarier, suivant les quantités d'eau absorbées etéliminées, entre 50 (urine hypotonique, lors d'unediurèse aqueuse extrême) et 1200 mosm/kg H^Oenv. (urine hypertonique, par concentration maxi-male). La diurèse aqueuse peut se solder parl'élimination d'importantes quantités d'eau, sansqu'elle n'entraîne avec elle de plus grandesquantités de NaCl ou d'autres substances.Ici, l'on parle d'élimination «d'eau libre»(= clairance de «l'eau libre» = C^ g), grâce àlaquelle le rein peut, par ex., normaliser une tropfaible osmolalité plasmatique (p. 170). Par C^non entend le volume d'eau/unité de temps quipourrait être soustrait au débit urinaire jusqu'àce que l'urine ait la même osmolalité que leplasma. On l'obtient à partir de

C^=Vu(l-[U^/P^]) [7.11]

Systèmes à contre-courantUn système d'échange simple (Al) est constitué parex. de deux tubes dans lesquels de l'eau froide (0 °C) etde l'eau chaude (100 °C) coulent en parallèle. Grâce àl'échange de chaleur entre les deux tubes, l'eau sortantà leurs extrémités est de 50 °C, ce qui signifie que legradient de température initial (100 °C) a disparu.

Dans un système d'échange à contre-courant(A2), le sens du courant dans les deux tubes est inversé.Étant donné qu'un gradient de température se mani-feste dès lors sur l'ensemble du système, la chaleurpeut être échangée sur toute la longueur. Mis à part lachaleur, certaines substances peuvent aussi être échan-gées à travers une paroi semi-perméabie, s'il existe ungradient de concentration pour elles.

Si l'échange à contre-courant a lieu dans une anseen épingle à cheveux en contact avec le milieu dont latempérature s'écarte de celle régnant à l'intérieur dutube (glace, A3), il y aura passage de chaleur constantde la branche de l'anse la plus chaude vers la plusfroide, et le liquide à la sortie du tube sera un peu plusfroid qu'à l'entrée.

Un échange à contre-courant semblable se pro-duit pour Veau dans les vasa recta de la médul-

laire rénale (A6 et p. 150). Les conditions préa-lables sont l'augmentation de l'hypertonie de lamédullaire (v. ci-dessous) au voisinage de lapapille et la perméabilité des vasa recta à l'eau.Pour des raisons d'équilibre osmotique, unefraction de l'eau coule de la partie descendantevers la partie ascendante des vasa recta en tra-versant la médullaire (A4). Par la perte d'eau,tous les autres composants du sang sont de plusen plus concentrés au voisinage de la papille.Ainsi, par ex., V osmolalité plasmatique des vasarecta s'égalise continuellement avec l'osmola-lité de l'interstitium environnant qui augmenteau voisinage de la papille. L'hématocrite estégalement croissant dans la médullaire. A l'in-verse, les substances qui, dans la médullaire,sont passées dans le sang, diffusent de labranche ascendante dans la branche descen-dante des vasa recta (par ex. Y urée; C).L'échange à contre-courant dans les vasa rectapermet donc l'irrigation sanguine nécessaire dela médullaire sans y perturber l'osmolalité éle-vée et, ainsi, les capacités de concentrations durein (v. ci-dessous).

Dans un système à contre-courant multi-plicateur, comme il est réalisé dans l'anse deHenlé (v. ci-dessous), un gradient de concentra-tion permanent se crée, par dépense d'énergie,entre les deux branches (A5). Ce gradient ainsiengendré à chaque niveau entre les deuxbranches ( e f f e t élémentaire) est renforcé par lecontre-courant et devient un gradient élevé lelong des branches de l'anse. Ce dernier estd'autant plus élevé que l'anse est plus longue etle gradient de l'effet élémentaire plus impor-tant ; il est, en outre, inversement proportionnelau carré de la force du flux dans l'anse.

Réabsorption d'eau

Env. 65 % du TFG sont reabsorbés dans le tubeproximal (B et p. 157 D). La force motrice enest la réabsorption de particules osmotiquementactives, surtout le Ha* et le Cl~. Ceci entraîneune dilution minime de l'urine tubulaire, maisl'eau suit immédiatement ce petit gradientosmolaire du fait de la perméabilité du tubule(p. 154). Ici, l'H 0 peut être réabsorbée aussibien par voie paracellulaire que par voie trans-cellulaire par des canaux à l'eau dans les deuxmembranes de la cellule (= aquaporine type 1= AQP1). L'urine reste ainsi Isotonique le longde ce segment tubulaire. La pression oncotique(p. 378) dans les capillaires péritubulairesconstitue une autre force motrice de la reabsorp-tion de l'eau. Elle est d'autant plus élevée que levolume d'eau filtrée dans le glomérule aura étéimportant. Par ce moyen, il s'établit une cer-

taine adaptation de la réabsorption de l'R.O auTFG : balance glomérulotubuîaire.

Dans la branche descendante de l'anse deHenlé, l'urine reste, grâce à la perméabilité decelle-ci à l'eau (AQPI), en équilibre osmotiqueavec l'interstitium dont l'hypertonie croît auvoisinage de la papille (A5), ce qui élève laconcentration de l'urine dans le sens du flux.Ceci est surtout dû au NaCl, car la branche grêledescendante lui est imperméable. L'eau quipasse dans l'interstitium est, en grande partie,drainée par les vasa recta (B). Les branchesascendantes fine et large de l'anse de Henlésont, par contre, largement imperméables àl'eau, mais le NaCl y est transporté passivement(partie grêle) et activement (partie large) versl'interstitium (B). L'eau ne pouvant suivre,Vurine est hypotomque à la sortie de l'anse deHenlé.

Le transport actif du NaCl dans la partie largeascendante (p. 162) produit un gradient de l'effetélémentaire (v. ci-dessus; env. 200 mosm/kgHO, A5) entre la branche ascendante de l'ansed'une part, et la branche descendante ainsi quel'interstitium de la médullaire d'autre part. Étantdonné que l'osmolalité élevée de l'interstitiummédullaire provoque une fuite d'eau hors dutube collecteur (v. ci-dessous), on peut considé-rer que ce transport actif du NaCl, utilisantl'ATP, est le «moteur» du mécanisme deconcentration rénale. Il est réglé précisément àlong terme par l'augmentation de l'ADH.

Le long du tube contourné distal et, au plus lard, dansle tubule jonctionnel (présence d'aquaponnes et derécepteurs V^, v ci-dessous), le liquide tubulaire rede-vient isotonique (équilibre osmotique avec l'intersti-tium cortical isotonique) en présence d'ADN (p 168),c'est-à dire en situation d'anudturèw Le Na+ et le Cl-y sont également encore réabsorbés (p 162), cependantt'osmolahté n'en est que peu modifiée, car, pour desraisons osmotiques, l'H.O passe aussi dans l'intersti-tium (env. 5 % du TFG), et l'urée prend une influencecroissante sur l'osmolalité de l'urine (v. ci-dessous).

La régulation définitive du volume urinaire àexcréter a lieu dans le tube collecteur. Grâce àl'action de l'ADH (réc. V basolatéraux), desaquaporines (AQP2) sont incluses dans lamembrane luminale des cellules principales(imperméables à l'eau par ailleurs), de sorte quel'eau peut être retirée de l'urine lors de son pas-sage par la médullaire, l'urine devient de plusen plus hypertonique, jusqu'à ce que U^ qua-druple par rapport à P^, c'est-à-dire U^/P^~ 4 (antidiurèse max.). En V absence d'ADH, ilse produit une diurèse aqueuse où U /P peutchuter à moins de 0,3. U devient °m'ême"'infé-

rieure à l'osmolalité du tube distal proximal (v.ci-dessus), car le transport du NaCl se poursuitdans la partie distale contournée et dans le tubecollecteur (p. 162) sans que l'eau puisse suivre.

L'urée joue également un rôle importantdans la concentration de l'urine. Une alimenta-tion riche en protéines accroît la formation del'urée et augmente par ex. la capacité deconcentration rénale. Environ 50 % de la quan-tité d'urée filtrée quittent le tube proximal pardiffusion (C). La branche ascendante de l'ansede Henlé, le tube contourné distal et les partiesinitiales du tube collecteur sont très peu per-méables à l'urée, de sorte que, dans ces partiesdu néphron, la concentration de l'urée augmenteconstamment dans le sens du flux (C). La partiedu tube collecteur au voisinage de la papillepeut devenir perméable à l'urée du fait quel'ADH (réc. V ) induit l'inclusion de transpor-teurs d'urée (UT1 = transporteur d'urée de type1) dans la membrane luminale. Ceux-ci permet-tent la rediffusion partielle de l'urée dans l'in-terstitium (où elle participe env. pour moitié à laforte osmolalité), puis retourne par l'intermé-diaire du transporteur UT2 dans la branche des-cendante de l'anse de Henlé : recirculation del'urée (C). La fraction de l'urée non réabsorbéeest excrétée : EF^ - 40%. Une diurèseaqueuse augmente l'excrétion de l'urée, un défi-cit d'eau la réduit. Ce dernier processus semble,en partie, être dû à une régulation précise destransporteurs UT2.

Des troubles de la concentration de t'urine sontoccasionnés a) par une perfusion sanguine médullairetrop importante (élimination de NaCl et d'urée), b) parune diurèse osmotique, et c) par la prise de diurétiquesde l'anse (p. 172). D'autres causes sont la déficience oule manque d'activité de l'ADH (diabète insipide d'ori-gine centrale ou périphérique).

Équilibre hydrique de l'organisme

La vie est liée de façon inséparable à l'eau.L'eau se retrouve dans d'innombrables réac-tions chimiques comme produit de départ etcomme produit terminal, elle joue un rôle desolvant, de véhicule, de tampon thermique, demoyen de refroidissement, etc. On la trouve nonseulement dans les cellules, mais elle baignecelles-ci en tant que liquide extracellulaire.Elle offre ainsi aux cellules de l'organisme unenvironnement similaire constant (« milieuintérieur»), comme l'ont déjà rencontré lespremiers organismes unicellulaires dans la meroriginelle (p. 2).

La teneur en eau de l'organisme, largementconstante, est le résultat d'un bilan de l'eauéquilibré (A). L'apport d'eau moyen (env.2,5 1/j) se décompose comme suit : a) boissons,b) eau des aliments solides et, c) eau d'oxyda-tion provenant du métabolisme (p. 229 C). A cetapport correspond une perte d'eau équivalentepar le biais : a) de l'urine, b) de l'air expiré et c)de la peau (p. 223 B3), ainsi que d) de l'eaucontenue dans les selles (p. 265 C). Le «turn-over» journalier moyen de l'eau, rapporté aupoids corporel (PC), représente env. 1/30 chezl'adulte (2,5 V70 kg PC), par contre 1/10 chez lenoumsson (0,7 1/kg PC), ce qui rend ce derniersensible aux troubles de l'équilibre hydrique.

Le «turnover» de l'eau peut considérable-ment augmenter, mais le bilan doit toujoursêtre rééquilibré (régulation, p. 170). Une hyper-ventilation, lors d'un séjour en altitude par ex.,augmente la perte d'eau par la respiration(p. 106 et 136), une marche par grande chaleurou le travail dans une fonderie peuvent entraînerd'énormes pertes d'eau par sudation (p. 222)(plusieurs litres par heure!), qui doivent êtrecompensées par l'ingestion de quantités d'eau(et de sels) équivalentes. Inversement, l'absorp-tion d'une trop grande quantité de liquide doitêtre équilibrée par une excrétion urinaire plusélevée (p. 170).

Un déficit en eau provoque la sensation desoif, un mécanisme contrôlé par le centre de lasoif situé dans l'hypothalamus. Les facteurs quila déclenchent sont une augmentation de l'os-molalité des liquides de l'organisme et une élé-vation de la concentration de l'angiotensinedans le liquide céphalorachidien (p. 170).

Teneur en eau de l'organisme. Suivantl'âge et le sexe, l'eau représente 0,46 (46%)jusqu'à 0,75 (75%) du poids corporel (PC= 1,0) (B). Alors que la proportion d'eau estencore de 0,75 chez le nourrisson, elle tombe à0,64 chez un homme jeune (femme : 0,53), et à

0,53 chez l'homme âgé (femme : 0,46). Ces dif-férences entre les sexes (ainsi que les variationsindividuelles) sont dues essentiellement à ladifférence de la masse de graisse par rapportau PC : alors que la plupart des tissus (chezl'adulte jeune) ont une teneur en eau de 0,73 enmoyenne, celle-ci n'est que de 0,2 env. dans lesgraisses (B).

Compartiments liquidions de l'orga-nisme. Pour une teneur en eau totale moyennede 0,6, le compartiment intracellulaire (CIC)contient env. 3/5 de cette eau (= 0,35 du PC) etle compartiment extracellulaire (CEC) env.2/5 (= 0,25 du PC), le CEC comprenant l'es-pace intercellulaire (interstitium : 0,19), leplasma (0,45) et les liquides transcellulaires(lumière intestinale, liquide céphalorachidien,etc., 0,015) (C). À l'intérieur du CEC, leplasma se distingue essentiellement par sateneur en protéines, alors que le CIC présenteune composition ionique très différente decelle du CEC (p. 93 B). Puisque le Na+ estl'ion principal du CEC, le contenu de l'orga-nisme en Na+ est le facteur déterminant de sonvolume (p. 170).

Les compartiments liquidions de l'orga-nisme sont généralement mesurés suivant leprincipe de dilution des indicateurs. En suppo-sant que la substance test S considérée (qui estinjectée par voie sanguine) diffuse uniquementdans l'espace à mesurer (C), on aura :

où Cg = concentration de S après diffusion dansl'espace concerné (mesurée dans le sang pré-levé). Uinuline, par ex., est un indicateur pourla plus grande partie du CEC, l'antipyrine pourl'eau totale de l'organisme. Le CIC est doncégal à l'espace antipyrine moins l'espace inu-line. Le bleu d'Evans, qui se lie fortement auxprotéines plasmatiques, est un indicateur pour levolume plasmatique. Le volume sanguin peut secalculer dès lors à partir de volume plasma-tique/(l - hématocrite) (p. 88) et le volumeinterstitiel à partir de CEC - volume plasma-tique.

[7.12]

Régulation de l'équilibrehydro-électrolytique

Osmorégulation. Les liquides du corps ont - àpeu d'exception près - une osmolalité d'env.290 mosm/kg H^O. L'absorption de NaCl ou lespertes d'eau par ex. accroissent l'osmolalitédans le compartiment extracellulaire (CEC);celui-ci étant en équilibre osmotique avec lecompartiment intracellulaire (CIC), il devrait enrésulter une fuite d'eau hors du CIC (p. 173 B2et 6). Pour protéger les cellules contre d'impor-tantes variations de volume, il importe que l'os-molalité du CEC soit réglée strictement. Ceciest assure par des osmorécepteurs (surtout dansl'hypothalamus), par l'hormone antidiurétique(= ADH = vasopressine) et par le rem en tantqu'organe cible (p. 166).

Déficit d'H^O (Al). Lorsque les pertes d'eau(par la sudation, l'urine, l'air expire, par ex.) nesont pas compensées ou le sont insuffisamment,le CEC devient hypertonique '. une augmentationde l'osmolalité de seulement 1 % (= 3 mosm/kgt ï f l ) suffit à accroître la libération d'ADH parla posthypophyse (p. 280; Al). L'ADH réduitl'excrétion de l'eau (p. 166). De même, l'hyper-tonie du liquide céphalorachidien provoque, parl'intermédiaire d'osmorécepteurs centraux del'hypothalamus, une sensation de soifhyperos-motique qui incite à combler le déficit en eau.L'hypothalamus est informé des retards dans lesprocessus digestifs liés à l'H^O par l'intermé-diaire d'osmorécepteurs périphériques situésdans la région portale et d'afférences vagales.

Excès d'H^O (A2). L'absorption de liquidehypotonique diminue l'osmolalité du CEC. Cesignal inhibe la sécrétion d'ADH (p. 166).Il s'ensuit une diurèse aqueuse grâce àlaquelle l'osmolalité du plasma est normaliséeen < 1 h.

Lorsqu'une trop grande quantité d'eau est ingérée troprapidement, il peut se produire une intoxication parl'eau (nausées, vomissements, choc). La cause en estune forte diminution de l'osmolalité du plasma avantmême que l'inhibition de la sécrétion d'ADH puisseêtre efficace

Régulation du volume, ̂ 'absorption de NaClest de 8 à 15 g/j. Une quantité équivalente doitêtre éliminée par le rein, de sorte que le stock deNa* de l'organisme ainsi que le volume du CEC(p. 168) qui en dépend, demeurent constants.A cette régulation volumique qui, en premierlieu, est liée au Na* (le Cl" intervient secondai-rement) participent principalement :

• le système rénine angiotensine (SRA ; p. 184).Son activation conduit à une rétention de Na*,notamment sous l'influence de l'angiotensine II(ATII réduit notamment le TFG) et de l'aldosté-rone (A4) ;• 1'atriopeptine (ANP = atrial natnuretic peptidou FNA = facteur natriurétique auriculaire) estlibérée par les cellules du myocarde auriculairelorsque le CEC augmente de volume (donc quela pression auriculaire s'élève). Le FNA accroîtl'excrétion rénale de Na+ en augmentant la frac-tion de filtration (p. 152) et en inhibant la reab-sorption de NaCl au niveau du tube collecteur ;• l'ADH. La sécrétion d'ADH est stimuléea) lorsque l'osmolalité augmente (v. ci-dessus),b) lorsque l'hypothalamus est informé d'uneréduction (de plus de 10%) du CEC (= pressionauriculaire) par les tensorécepteurs auriculaires(réflexe de Gauer-Henry), c) par l'ATII (p. 184) ;• une diurèse pressive (p. 172), avec élimina-tion accrue de Na^ et d'eau. Elle est due à uneélévation de la pression sanguine suite à l'ac-croissement du CEC (p. 216).

Déficit de sel (A3). Une hyponatrémie, pourun volume d'eau normal, diminue la sécrétiond'ADH du fait de l'abaissement de l'osmolalitésanguine et augmente ainsi l'élimination d'eau(v. ci-dessus). Cela se traduit par une diminu-tion du volume du CEC et donc ainsi du volumeplasmatique et de la pression sanguine (A4),entraînant l'activation du SRA (v. ci-dessus), cequi déclenche une soifhypovolémique par l'in-termédiaire de l'ATII et une rétention de Na*par l'aldostérone. L'eau est alors retenue (vial'augmentation de l'ADH) en raison de la réten-tion du sel ; cela entraîne en outre une ingestiond'eau, si bien que le volume du CEC redevientnormal.

L'excès de sel, pour un volume d'eau normal(A4), augmente l'osmolalité du plasma (soif) etla sécrétion d'ADH (rétention d'H 0). De cefait, le volume du CEC augmente, alors que leSRA est inhibé. En outre, la libération du FNA(v. ci-dessus) et éventuellement d'une autre hor-mone natriurétique (ouabaïne?) stimule l'excré-tion de NaCl et, par suite, d'H^O, ce quinormalise le volume du CEC.

1 Diurèse et diurétiques

La diurèse est l'augmentation de l'éliminationunnaire (> 1 mVmin env.) et peut avoir lescauses suivantes :• La diurèse aqueuse Une diminution de l'os-molalité du plasma et/ou une augmentation duvolume sanguin réduisent le taux d'ADH, ce quiconduit à une excrétion d'eau dite libre (p 164).• La diurèse osmotique apparaît lorsque dessubstances non réabsorbables sont filtrées dansle tubule (par ex le manmtol utilisé en théra-peutique) Pour des raisons osmotiques, ellesfixent l'eau l'éliminant ensuite avec elles Ceciconcerne aussi des substances réabsorbablescomme le glucose lorsque leur capacité de reab-sorption est dépassée du fait de concentrationsplasmatiques très élevées (hyperglycémie)(p 158) La glucosune engendrée par le diabètesucré s'accompagne, de ce fait, d'une diurèseet, secondairement, d'une soif accrue C'estaussi le cas pour une bicarbonatune (p 176)• Une diurèse pressive est consécutive à l'abo-lition de l'osmoldlite élevée de la médullairerénale par l'augmentation de la perfusion de lamédullaire liée en général à une élévation de lapression sanguine• Les diurétiques (A) sont des médicamentsqui provoquent une diurèse Ils agissent (hormisles diurétiques osmotiques, v. ci-dessus) eninhibant la réabsorption du NaCl (lalidiuré-tiques), ce qui entraîne, comme effet secon-daire, une diminution de la réabsorption del'eau Le but thérapeutique, chez des patientsatteints par ex d'œdème ou d'hypertension, estde réduire le volume extracellulmre (VEC).

Bien qu'en principe, les diurétiques inhibent les proces-sus de transport du NaCl dans l'ensemble de l'orga-nisme, leur large « f p é c i f u lîe » rénale est due au faitqu'ils agissent a partir de la lumière tubulaire ou ilssont fortement concentres par sécrétion tubulaire(p 160) et suite a la reabsorption de l'eau De ce fait,un dosage qui empêche tout effet systématique indési-rable est suffisant

Les inhibiteurs de l'anhydrase carbonique (parex l'acétazolamide) diminuent l'échange NaVH* et lareabsorption du HCO, dans le îuhe proximal (p 174 etss ) La diurèse escomptée est dans 1 ensemble faible,parce que, dans ce cas les portions tubulaires distalesreabsorbent davantage de NaCl et que le TFG est dimi-nue par le feedback tubuloglomerulaire (PTG, p 184)En outre, l'augmentation de l'excrétion de HCO^ pro-voque une ac ido^e métabolique En clinique, ces diuré-tiques sont tout au plus encore utilises dans le cas d'unethérapie simultanée contre l'alcalose.

Les diurétiques de l'anse (par ex. le furosé-mide et le bumétamde) sont très efficaces car ilsinhibent le symport Na^Cl -K* au niveau de labranche ascendante de l'once de Henlé (BSC,p 162 B6), ce qui, non seulement, diminue lareabsorption du NaCl, mais, en même temps,paralyse le «moteur» du mécanisme de concen-tration (p 166) Comme, parallèlement, le PTLP(p. 162, B7) diminue, la réabsorption paracellu-laire de Ca^ et de Mg2* est inhibée Commedavantage de Na^ parvient alors dans le tubecollecteur, où il est également réabsorbé (p 181B3), la sécrétion couplée de K^ est accrue, cequi entraîne une perte de K* qui, jointe à laperte simultanée de H*, provoque une alcalosehypokaliémique

L inhibition du BSC par les diurétiques de 1 anse auniveau de la ma<. ula densa simule une lumière tubulairevide de NaCl au niveau de l'appareil juxtaglomerulaire,de sorte que par l'intermédiaire du FSR (p 184), leFTG est également augmente, ce qui favorise la diu-rèse

Les thiazides inhibent la réabsorption du NaCl,principalement au niveau du tube distal (TSC,p 162 B8) et provoquent, comme les diuré-tiques de l'anse, une perte de K* et de H* enaval, du fait de l'augmentation de la reabsorp-tion du Na+ qui s'ensuit

L'amiloride bloque les canaux Na^ dans lescellules principales des tubules jonctionnels etdu tube collecteur, ce qui entraîne une diminu-tion de l'excrétion du 1C, c'est-à-dire que cediurétique «économise le K*» Ceci est aussiobservé avec les antagonistes de l'aldostérone(par ex la spironolactone) qui occupent lesrécepteurs cytoplasmiques de l'aldostérone.

Troubles de l'équilibrehydro-électrique

Un bilan hydro-électrique déséquilibré (B etp 170) ne modifie que le compartiment extra-cellulaire (CEC, Bl, 4) lorsque Vosmolalité estnormale. Une hyper- ou une hyposmolalité duCEC modifient la distribution de l'FLO entre leCEC et le compartiment intracellulaire (CIC,B2, 3, 5, 6) Les exemples des causes de cestroubles sont répertoriés en B Les consé-quences des troubles 1, 2 et 3 sont une hypovo-lémie, celles des troubles 3 et 5 un œdèmeintracellulaire (notamment œdème cérébral) etcelles des troubles 4, 5 et 6 un œdème extracel-lulaire (œdème pulmonaire !).

Rein et équilibre acido-basique

La sécrétion rénale d'ions W (A) sert principa-lement :- à la reabsorption du bicarbonate filtre (B),-à l'excrétion d'ions H* sous forme d'acides

titrables (C) et- au transport non ionique (NH,) de NH^ (Dl, 2).

Elle a principalement lieu en deux endroits (A) :1. De grandes quantités d'ions H^ sont sécré-

tés dans la lumière du tube proximal (Al) etceci par a) transport actif primaire par une H*-ATPase et b) transport actif secondaire parantiport Na^/H^ électroneutre (transport deNHE3, p. 162). De ce fait, \epH luminal chutede 7,4 (filtrat) à 6,6 env. Pour chaque ion W-sécrété, il reste dans la cellule un ion OH- quireagit avec le CO^ pour former du HCO -(accéléré par AC", v. ci-dessous). Le HCO -

quitte la cellule pour passer dans le sang où ilcapte un ion W. Pour chaque ions H+ sécrétédans la lumière (et excrété), ce même ion dis-paraît du corps.

2. Dans le tubule fonctionnel et le tube col-lecteur (A2), des ions W sont sécrétés par lescellules intermédiaires de type A grâce à uneH^/K^-ATPase et une H^-ATPase, ce qui peutabaisser le pH luminal jusqu'à 4,5. En situationd'alcalose métabolique les cellules intermé-diaires de type B peuvent sécréter du HCO-(A3).

L'anhydrase carbonique (AC) est uneenzyme qui joue un rôle essentiel partout où desions H* quittent l'un des côtés de la cellule et/oule HCO, quitte l'autre côté, comme dans le rein(AC" dans le cytoplasme, AC'" au niveau de lamembrane luminale; A, B, D), l'estomac, l'in-testin grêle, le canal pancréatique, les érythro-cytes, etc. L'AC catalyse la réaction brute

ILO+CO,ïîH*+HCO,-.

Habituellement, l'acide carbonique (H^CCy est consi-déré comme un composé intermédiaire dans cette réac-tion, mais l'ion OH" (au lieu de Hfi) peut aussi se lierà l'enzyme Ainsi, la réaction brute, ci-dessus, peutêtre dissociée en deux reactions : H,0 ̂ OH" + f f i etOH +CO^HCO,-

Réabsorption du bicarbonate (HCO,-; B). Laquantité de HCO,- filtrée par jour est de 40 foisenv. celle contenue dans le sang. Pour assurerl'équilibre acide-base (p. 138 et ss.), la reab-sorption du HCO,- est indispensable. Les ionsH^ libérés dans le tube proximal (v. ci-dessus)réagissent avec 90% env. du HCO - filtré pourdonner du CO, et de l'H^O (B), réaction activéepar l'AC'" membranaire. Le CO; peut facile-

ment diffuser dans la cellule, en empruntantéventuellement les canaux H^O (AQP1, p. 166).Là, des ions H^ et HCO, se forment à nouveausous l'influence de l'AC"cytoplasmique (B).Les ions H* sont alors à nouveau libérés, alorsque le HCO,- quitte la cellule du côté basolaté-ral par symport électrogène (hNBC = humanNa^-bicarbonat cotransporter ; B) qui cotrans-porte 1 W avec 3 HCO,- (et/ou 1 HCO,-+ 1 CO,2- ?). Le HCO,- traverse donc la mem-brane cellulaire luminale sous forme de CO(force motrice : APç^), alors qu'il quitte la cel-lule sous forme de HCO,- (force motrice : sur-tout le potentiel de membrane).Une hypokaliémie augmente le potentiel de membrane(rel de Nemst, p 32) et accélère le transport de HCO, ,ce qui conduit à une sécrétion accrue d'H* et provoqueune alcalose hypokaliémique

Excrétion urinaire des acides. Dans le casd'une alimentation contenant env. 70 g de pro-téines par jour (p. 226), la production d'ions H+

dans l'organisme est d'env. 190 mmol/j. Lesprincipales sources sont l'HCl (à partir de l'ar-ginine, de la lysine et de l'histidine), l'H SO(de la méthionine et de la cystine), H PO etl'acide lactique (= acides «fixes» qui, contraire-ment au C0_;, ne peuvent pas être éliminés parvoie respiratoire). Env. 130 mmol/J d'ions H^sont utilisés pour la dégradation d'anions orga-niques (glutamate", aspartate', lactate-, etc.),d'où une production nette d'ions H* d'env. 60(40-80) mmol/j. Les ions W sont certes déjàtamponnés lorsqu'il sont libérés, mais doiventêtre excrétés pour la régénération du tampon.

Le pH urinaire peut monter jusqu'à 8 env.dans les cas extrêmes (lors d'une importanteexcrétion de HCO,-), mais aussi tomber jusqu'à4,5, ce qui signifie que la concentration urinairemax. en H^ est de 0,03 mmol/1. Donc, pour unvolume urinaire de 1,5 1/j, moins de 1 % seule-ment des ions H+ produits sous forme libre peu-vent être excrétés.

L'acidité dite titrable (80% de phosphate,20% d'urate, de citrate, etc.) représente uneforme importante d'élimination des ions H+ (10à 30 mmol/j) (Cl). Cette acidité est dite titrablecar la quantité dW excrétés sous cette formepeut être déterminée par retitration de l'urineavec du NaOH jusqu'au pH plasmatique (7,4)(C2). Le phosphate (Pk^ = 6,8) est présent dansle sang (pH 7,4) à 80% sous forme d'HPO^2-,dans l'urine acide presque exclusivement sousforme d'H^PO^- (p. 380), c'est-à-dire que lesion H^ sécrétés ont été tamponnés par l'HPO 2-

filtré. Le phosphate non réabsorbé (= 5 à 20%de la quantité filtrée- c. 178) caote les ions H*.

pour moitié dans le tube proximal (pH 7,4 =>env. 6,6), le reste dans le tube collecteur (pH 6,6=> 4,5 ; Cl). Lors d'une acidose, l'excrétion dephosphate, mobilisé à partir des os, est augmen-tée. L'augmentation de l'excrétion d'ions EL quien résulte précède une augmentation de la for-mation de NH/ (v. ci-dessous).

Pour un apport nutritionnel normal, l'excré-tion d'ions ammonium (NH/; D) est de 25 à50 mmol/j et représente une mesure indirected'une autre importante forme d'excrétion d'H*.Cependant NH/ n'est pas un acide titrable.NH, ̂ NH/, contrairement à HPO,2- ̂ * H,PO/,n'exerce pas d'effet tampon dans l'organismedu fait de la valeur élevée de son Pk , d'env. 9,2.Ce rôle «indirect» repose sur une coopérationentre foie et rein. Pour une alimentation nor-male en protéines, le métabolisme des acidesaminés produit des ions HCO/ et NH + enquantité approximativement équimoléculaire(env. 700 à 1000 mmol/j). La majorité de cescomposés est utilisée pour la formation (ATPdépendante) d'urée dans le foie (Dl) :

2 HCO,- + 2 NH," H,N-Ç-NH, + CO, + 3 FLO0 [7.12]

Ainsi, chaque NH/ transféré du foie au rein etéliminé de l'organisme par l'urine épargne union HCO,~ qui peut tamponner un hL, ce quel'on appelle «excrétion indirecte d'H*» (Dl).Pour l'exportation du NH/ vers le rein, celui-ciest, en grande partie, incorporé à la glutamineau niveau des hépatocytes et seule une petitefraction parvient au rein sous forme de NHlibre. (Une concentration plasmatique élevée enNH, ̂ NH/ est toxique.)

Dans le rein, la glutamine pénètre dans lescellules du tube proximal par symport avec leNa*, puis est scindée en NH/ et glutamate"(= glu") par les glutaminases mitochondriales.Glu est à nouveau métabolisé en 2-oxoglutarate(= d-cétoglutarate2') par une glutamate déshy-drogénase, avec production d'un deuxièmeNH/ (D2). Le NH/ ainsi formé peut parvenirdans la lumière par deux voies : 1. Il est dissociéen NH, et W dans la cellule tubulaire et le NH,peut, en grande partie, diffuser (sous forme«non ionique») dans la lumière, où il se réasso-cie avec les ions H^ sécrétés séparément. 2.NH/ est sécrété, sous forme ionique (à la placed'H*), par l'intermédiaire d'un transporteurNHE3. Parvenu au niveau du segment épaisascendant de l'anse de Henlé (D4), le NH + estreabsorbé (à la place de K^ sous forme d'ionpar le transporteur BSC et reste dans la médul-laire rénale où, à partir de l'anse de Henlé, ilreintègre l'espace urinaire pour aboutir à une

forte concentration (NH/^- NH, + W) au voi-sinage de la papille (D3). Alors que les ions H+

sont transportés activement dans la lumière dutube collecteur (A2, D4), NH^ y parvient pardiffusion non ionique (D4). Le gradient de NHnécessaire à ce passage resuite du fait que laconcentration en NH, dans la lumière est, dufait du pH très bas dans ce segment, nettementinférieure à celle du NH, dans l'interstitium.

ïïoubles de l'équilibre acide-base (p. 142 et ss.). Lorsd'une acidose métabolique, d'origine non rénale, l'ex-crétion de NH/ peut atteindre 3 fois la normale en 1 à2 jours. Ceci repose sur une augmentation parallèle dela formation de glutamine hépatique (aux dépens decelle de l'urée, v. ci-dessus) et de l'activité de la gluta-minase dans le rein. Lors d'une alcalose métaboliquechronique, on note, à la fois, une diminution de la pro-duction rénale de NH/ et de la sécrétion dW ; simulta-nément, la quantité de HCO," filtré augmente(concentration plasmatique augmentée, p. 144) ce quientraîne une excrétion fortement accrue de HCO.jointe à une diurèse osmotique (p. 172). Pour la com-pensation de troubles d'origine respiratoire (p. 114),il est important qu'une Ppy plasmatique élevée (ou,selon le cas, réduite) induise une augmentation (ou unediminution) de la sécrétion de H+ et ainsi, également dela reabsorption de HCO,-.

Enfin, le trouble primaire peut être localisé dans lerein (acidose rénale), ce qui est généralement le caslors d'une insuffisance rénale qui provoque une aci-dose consécutive à une excrétion diminuée de H+ oupeut être un défaut isolé : lorsque la sécrétion proxi-male de H* esl perturbée, une grande partie du HCO-filtre échappe à la réabsorption (acidose rénale tabu-laire proxmialt') ; lorsque la sécrétion de H+ dans letube collecteur est perturbée, l'urine ne peut être suffi-samment acidifiée (maigre un pH > 6), ce qui entravel'excrétion d'acide titrable et de NH/ (acidose rénaletabulaire distaie).

Réabsorption et excrétion duphosphate, du Ca^ et du Mg-̂

Phosphate. Pour une concentration plasmatiquede phosphate normale, de 0,8 à 1,4 mmol/1, env.150 à 250 mmol de phosphate inorganique, P,(HPO,2" ï" H^PO^) sont filtrés par jour et enmajeure partie reabsorbés. L'élimination frac-tionnelle (Al), qui varie de 5 à 20%, assurel'équilibre du bilan 1. du P^ lui-même, 2. desions H+ et 3. du Ca2^ Un excédent de P (dans leplasma) accroît l'excrétion du P^, un déficit de Pla freine. De même, une acidose provoque unephosphaturie et augmente ainsi l'excrétiond'ions ïi* (acidité titrable ; p. 174 et s.), et ceciest valable pour d'autres causes de phosphatu-rie. Une hypocalcémie et la parathormone aug-mentent également l'excrétion de P^ (A3 etp. 290 et s.).

La réabsorption du P^ a lieu dans le tubeproximal (A2,3). Ici, la membrane luminale dis-pose d'un cotransporteur Na*-P^ (type NaP^-3)qui prend aussi en charge HPO^2" ou ILPO^' etassure la réabsorption active secondaire de Na*avec P (dans le rapport de 3:1 ?) (p. 26 et s.).

Une implantation accrue de transporteurs NaP^-3répond à un déficit de P , à une hypercalcémie et à untaux réduit de PTH, alors qu'un excédent de P, uneacidose et une forte sécrétion de PTH provoquent l'in-temahsatron (down-regulation) puis la destruction lyso-somale des NaP^-3 (A3)

Calcium (p. 36). L'équilibre du Ça2* est essen-tiellement réglé (contrairement à celui du Na^)par l'absorption intestinale du Ca^ (p. 290 ets.), cependant le rein y est associé en tant qu'or-gane d'excrétion. La concentration plasmatiquetotale (= calcium lié + Ca^ ionisé) est enmoyenne de 2,5 mmol/1. Env. 1,3 mmol/1 sont àl'état de Ca^ ionisé (= 2,6 meq/1), 0,2 mmol/1sont liés (à du phosphate et du citrate, etc.) et lereste, env. 1 mmol/1, est lié à des protéines plas-matiques et n'est donc pas filtrable (p. 154).L''élimination fractionnelle du Ça2* (EF ) dansl'urine est de 0,5 à 3 % (Al).

Le tite de réab'iorption du Ca2^ est l'en-semble du néphron (Al, 2). Environ 60% de laquantité filtrée sont réabsorbés dans le tubeproximal et 30 autres % dans la branche largeascendante de Y anse de Henlé par voie paracel-lulaire, donc passivement (A4a et p. 163, B5,B7). Une grande partie de la force servant à cetransfert est le potentiel transmembranaire lumi-nal positif (PTLP). Comme celui-ci est dépen-dant de la réabsorption de NaCl dans la brancheascendante de l'anse de Henlé, les diurétiquesde l'anse (p. 172) y inhibent la reabsorption du

Ça2*. A ce niveau, comme dans le tube distal, laPTH stimule la réabsorption du Ça2* qui se faitalors par voie transcellulaire active (A4b) :entrée passive dans la cellule par les canauxCa^, du côté luminal, sortie active a) par uneCa^-ATPase (transport actif primaire de Ça.2*)et b) grâce à l'antiport 3Na+/lCa2+ (transportactif secondaire de Ca2^). L'acidose inhibe laréabsorption du Ca2^ pour des raisons non éluci-dées.

Les calculs urinaires les plus fréquents sont formés dephosphate de calcium ou d'oxalate de calcium.Lorsque le Ca^, le P ou l'oxalate sont élevés, le pro-duit de solubilité est certes dépassé, cependant, descomplexeurs du calcium (le citrate, par ex.) et des inhi-biteurs de la cristallisation (la néphrocalcine, par ex )permettent, normalement, un certain niveau de sursatu-ration de l'urine Lorsqu'ils font défaut, ou bien sil'urine est fortement concentrée en Ca2^ en P^ et enoxalate (ce qui est la cas lors d'une forte antidiurese !),des calculs unnaires peuvent se former.

Dans le plasma, le magnésium (0,7 à 1,2 mmol/1)est en partie lié aux protéines, ce qui fait que saconcentration dans le filtrat n'est que de 80%de la concentration plasmatique. ̂ 'éliminationfractionnelle du Mg2* (EF,^) est de 3 à S % (Al,2), cependant, contrairement au Ca21^, seulement15 % de la quantité filtrée sont prélevés dans letube proximal. Env. 70 % du Mg2^ sont reabsor-bés par voie paracellulaire dans la brancheépaisse ascendante de 1''anse de Henlé (A4 etp. 163, B5, B7). 10% supplémentaires sontréabsorbés dans le tube distal par voie transcel-lulaire (A4b), vraisemblablement comme leCa2^(v. ci-dessus).

L'hypermagnésémie, l'hypercalcémie, l'hypervolémie'et les diurétiques de l'anse (v. ci-dessus) augmententl'excrétion du Mg2^ alors que les déficits volumiques,de Ca^ et de Mg^, ainsi que la PTH et d'autres hor-mones qui agissent au niveau de la branche ascendanteépaisse de l'anse de Henlé, inhibent son excrétion.

Le rein possède des récepteurs des cations divalents comme le Ca^ et le Mg^ (p 36) Leur activationinhibe, entre autres, la réabsorption de NaCl dansl'anse de Henlé, ce qui (de façon similaire aux diuré-tiques de l'anse) diminue la force permettant la réab-sorption paracellulaire des cations et de ce fait inhibe laréabsorption de Mg^ qui est très importante dans cesegment.

Équilibre du potassium

Environ 100 nunol de K* sont absorbés chaquejour (besoin minimal : 25 mmoVj), dont 90%sont excrétés par Y urine et 10% par les fèces. Laconcentration plasmatique en K^ est de 3,5 à4,8 mmol/1, alors que dans les cellules (sous l'ac-tion de la Na^-K^-ATPase) la concentration en K*est 30 fois supérieure (A); ainsi, 98% env. des3000 mmol d'ions K^ de l'organisme se trouventdans les cellules. Bien que la fraction extracellu-laire ne représente qu'env. 2% de la quantitétotale, elle n'en est pas moins importante car a)elle règle le bilan potassique et b) des variationsrelativement faibles du K^ cellulaire (sortie ouentrée) peuvent provoquer d'énormes variationsde la concentration plasmatique en K^ (notam-ment des risques de troubles du rythme car-diaque!). De ce fait, la régulation del'homéostasie du K^ doit assurer sa distributionentre le compartiment intracellulaire (CIC) et lecompartiment extracellulaire (CEC), ainsi queY équilibre entre l'absorption et l'excrétion.

La concentration du K* extracellulaire peutêtre réglée en aigu par un déplacement desions K* entre le CEC et le CIC (A). Ce proces-sus relativement rapide empêche ou freine parex. une augmentation dangereuse de K* dans leCEC (hyperkaliémie) lorsque d'importantesquantités de K^ sont apportées de l'extérieur (ali-mentation) ou libérées dans l'organisme (par ex.par une hémolyse soudaine). Ce déplacementdes ions K* est principalement sous contrôlehormonal. Ainsi, la sécrétion postprandiale d'in-suline stimule la Na^-K^- ATPase et distribueainsi le K^ ingéré (aliments animaux et végé-taux) aux cellules de l'organisme. Il en est demême dans le cas de l'hyperkaliémie indépen-dante de la nourriture qui, d'elle-même, active lasécrétion d'insuline. De façon analogue, l'adré-naline augmente l'absorption cellulaire du K^,surtout lors de l'exercice musculaire et suite à unchoc car durant ceux-ci le taux plasmatique deIs^ s'élève. L'augmentation du taux d'adrénalinedans ces deux situations assure le retour du K*dans telles ou telles autres cellules. L'aldosté-rone, également, élève la concentration intracel-lulaire du K^ (v. ci-dessous).

Les variations de pH influencent les mou-vements du IC entre le plasma et les cellules(A) du fait, notamment, qu'une alcalose accé-lère l'antiport NaVH^ alors qu'une acidose leralentit (A). Il en resuite que l'acidose diminuel'entrée de Na^, ralentit la Na^-K^-ATPase etaccroît la concentration extracellulaire du K*(très fortement lors de l'acidose métabolique :de 0,6 mmol/1 pour une chute de pH d'une

unité). Les alcaloses entraînent une hypokalié-mie.

La régulation de fond du bilan potassiquede l'organisme est principalement assurée par lerein (B). Le K^ est librement filtré au niveau duglomérule et normalement réabsorbé en grandepartie (réabsorption nette); mais la quantitéexcrétée peut, le cas échéant, dépasser la quan-tité filtrée (sécrétion nette, v. ci-dessous). Envi-ron 65% de la quantité de K* filtrée sontreabsorbés le long du tube proximal (donc lemême pourcentage que pour le Na* et l'FLO),indépendamment de l'apport de K^ (Bl etp. 157, col. 2). Ce transport se fait en majeurepartie par voie paracellulaire, donc passivement.Le solvent drag (p. 24) et le potentiel transépi-thétial luminal positif (PTLP, Bl et p. 162) dansles segments moyen et terminal du tube proxi-mal, en constituent les forces vectrices. 15%supplémentaires de la quantité de K* filtréequittent la lumière tubulaire par voie trans- etparacellulaire, au niveau de l'anse de Henlé(B2). La quantité de K* excrétée est déterminéedans le tubule joncïionnel et le tube collecteur :suivant les besoins, la réabsorption du K4^ peutse poursuivre, ou bien il peut y être sécrété.Lors d'un apport élevé de K*, l'éliminationfractionnelle du K^ (EF^) peut largement dépas-ser les 100% dans les cas extrêmes et, en cas dedéficit de K* diminuer jusqu'à un minimum de3 à 5 % (B).

Mécanismes cellulaires. Les tubules jonc-tionnels et le tube collecteur disposent de cel-lules principales (B3) qui peuvent réabsorberle Na^ et sécréter le K\ Le K^ accumulé dansla cellule (au moyen de la Na^K^-ATPase)peut quitter celle-ci par des canaux K* desdeux côtés de la cellule, où le gradient électro-chimique du K* est déterminant pour la sortiedu K\ De plus, sur la membrane cellulaireluminale des cellules principales, il y a descanaux Na* à travers lesquels le Na* peut dif-fuser de la lumière jusque dans la cellule(p. 162). Cette entrée dépolarise la membraneluminale à env. - 20 mV, alors que la mem-brane basolatérale garde son potentiel de reposnormal d'env. - 70 mV (B3). Il en résulte uneforce motrice plus importante (E^ - E^; p. 32)pour la sortie du K^ du côté de la lumière quedu côté opposé ; celle-ci favorise la sortie deIs^ dans la direction de la lumière (il y a sécré-tion). C'est la raison principale du couplageentre la sécrétion du K^ et la réabsorptiondu Na* : plus la réabsorption de Na^ est impor-tante au niveau des cellules principales, plus lasécrétion de 1C est élevée.

D autre part 1 augmentation de la concentration de Na*dans la cellule suite a sa reabsorption semble ralentir1 échange 3 Na^Ca2* au niveau de la membrane basolaterale de la cellule ce qui élevé la concentration intra-cellulaire en Ca^ qui est a 1 origine de 1 ouverture descanaux K du cote luminal

Les cellules intermédiaires de type A (B4) sontnon seulement en mesure de sécréter les ionsH* mais aussi de reabsorber activement le K*,au moyen de la H /K ATPase présente dans lamembrane lummale comme c est le cas dansles cellules bordantes de 1 estomac

Facteurs modifiant la sécrétion de K* (C)1. Une augmentation de 1 apport de K1' pro-voque une élévation de la concentration plasma-tique et cellulaire du K qui en retour augmentela force motrice chimique pour la sécrétion deK*2 pH sanguin 1 alcalose augmente la concen-tration intracellulaire du K* (v ci dessus) alorsque 1 acidose aiguë la diminue et en conséquence aussi dans les cellules rénales ce quiréduit 1 excrétion du K

Toutefois dans 1 acidose chronique 1 excrétion de K*continue de croître Ceci est du au tdit que a) 1 mhibition de la Na* K ATPase par 1 acidose diminue lareabsorption proximale du Na ce qui augmente le fluxurmaire distal (v point 3) et que b) 1 hyperkaliemieprovoque une libération d aldosterone (v point 4)

3. S il y a une augmentation de la vitesse duflux unnaire dans le tube Jonctionnel et le tubecollecteur consécutive par ex a une augmenta-tion de 1 apport en Na* a une diurèse osmo-tique ou a toute autre forme d inhibitionantérieure de la reabsorption de Na le K1'excrète augmente (v par ex perte de K* lors de1 administration de certains diurétiques p 173)L explication probable est que 1 excrétion de K4'est limitée par une concentration lummale don-née en K* donc qu un plus grand volume parunité de temps peut entraîner avec lui plus de K*dans le même temps4 L aldosterone provoque une rétention deNa^ qui conduit a une augmentation du volumeextracellulaire (p 184) a une élévation mode-ree de la sécrétion de H (le pH cellulaire aug-mente) et a une excrétion accrue de K* Deplus dans les cellules cibles elle augmente1 activité Na K* ATPasique et entraîne a pluslongue échéance par ex dans le cas d uneadaptation au K* (v ci dessous) une augmentation du nombre de mitochondnes

Mécanismes cellulaires La forte reabsorption de Na*est obtenue par une synthèse accrue de protéines de

transport (AlPg aldosteron mduced proteins) (= actiond origine genomique elle débute 1/2 heure a 1 heureaprès son induction et 1 effet maximal est atteint aubout de quelques heures) L aldosterone augmente lareabsorption du Na depolanse de ce tait la membraneluminale (B3) et renforce ainsi la force motrice de lasécrétion de K* en augmentant en même temps laconductance au K grâce a 1 élévation du pH cellulaireCes effets provoquent une sécrétion accrue du K IIexiste aussi une ai tu n très rapide (s a min) non gefwnuque de 1 aldosterone sur la membrane cellulaire dontle rôle n est pas élucide

En cas d augmentation chronique de 1 apport en Kla capacité du mécanisme excréteur du K augmente(adaptation au K ) Même dans le cas d une fonctionrénale réduite 1 appareil tubulaire restant encore fonctionnel assure par celte adaptation 1 équilibre du bilanpotassique Par ailleurs dans ce cas plus du tiers de1 excrétion du K peut être pris en charge par le colon

L aldosterone fait partie des minerolocortico-(stero)ides et est produite dans la wne glomeruiee de la corticosurrencile (CS) (D et p 294 ets ) Son rôle essentiel est de régler le transportdu Na* et du K* (v ci dessus) au niveau du reinde 1 intestin et d autres organes (D) La sécré-tion d'aldosterone est stimulée par a) une diminution du volume sanguin et de la pressionsanguine (par 1 intermédiaire de 1 angiotensineI I p 184) et b) une h\perkahemie (D)L ACTH stimule la synthèse d aldosterone(p 297 A) alors que 1 atnopeptine (ANP)inhibe sa libération (p 171 A4)

Des concentrations normales de cortisol un glucocorticoide ne peuvent agir sur le récepteur de 1 aldosterone que du fait qu il est transforme en cortisone parune 11 f t hydrox\^tcroide mdoreductase au niveau descellules cibles de 1 aldosterone

L hyperaldosteromsme peut être d origine pnmaire (tumeurs de 11 CS produisant de 1 aldosteronesyndrome de Conn) ou ÎÉ'(. nuïcitre (lors d insuffisancevolumique p 184) I! s ensuit une rétention de Naaccompagnée d une augmentation du volume extracellulaire et de la pression artérielle des pertes simultanées de K et une alcalose hypokaliemique En casd insuffisance surrenalienne {maladie d Addi^(n)1 absence d aldosterone provoque une forte augmentation de i excrétion du Na ivec rétention du K* ce quiconduit associe a un déficit en glucocorticoides à unesituation dont le pronostic est vital

Rétroaction tubuloglomérulaire.Système rénine angiotensine

L appareil juxtaglomerulaire (AJG A) comprend a)les pailles de 1 artern. I f c f f ( rente (avec des cellulesgranulaires contenant de la remne et mnt-ivLLs p ir lesympathique) et de 1 arteru 11 t f f e r e n l i pioches du glomerule b) les cellules dites de la mut-uU dcn\ (MD) à1 extrémité distafe du segment ascendant de i anse deHenle du même nephron et c) les cellules interstitiellesextraglomcrulaires iP( Iki^cn = coussinet polaire A)L AJG est implique 1 localement dans la rétroaction (feedback) tuhuloglomerulaire (FTG) auniveau du nephron isole par 1 intermédiaire de1 angiotensine II (ATII) et 2 au niveau systémique dans la formation de 1 ATII systèmeremue angiotensiïîe (SRA)FTG La filtration glomerulaire représentant journellement 10 fois le volume extiaccllulaire global (p 168)1 excrétion de sel et d eau doit etic ajustée précisémentpar rapport a 1 apport Pour diverses raisons le TFG dunephrm iwîe (TGFN) et donc aussi la quantité deNaCl qui est filtrée par unité de temps peuvent chan-ger brutalement Si cette dernière est trop importanteles mécanismes de reabsorptK n du NaCl situes distalement risquent d être débordes avec de trop grandespertes d H 0 et de NaCl dins 1 urine si elle est tropréduite on aura une rétention non désirée des deux substances Les quantités de NaCl et d H^O reabsorbeesdans le tube proximal déterminent la vitesse du flux de1 urine tubulaire dans 1 anse de Henle Plus la reabsorption en amont a été faible plus le passage a travers1 anse ascendante large est rapide et 1 urine d autantmoins diluée a ce niveau (p 162) et plus la concentration en NaCl est élevée au niveau de la macula densa[NaCI]^ Si la [NaCl]^ devient trop élevée le TGFest réduit en 1 espace de 10 s par constnction de 1 artafférente et inversement (rétroaction négative) Lesignal de transduction de [NaCl].... sur la constnctionn est pas connu cependant les récepteurs ATII y jouentun rôle essentiel

Un couplage trop ngide entre le TFGN et la [NaCI]^^par 1 intermédiaire du FTG serait toutefois fatal des 1 instant ou la [NaCl]^ s est modifiée suite a des troubleschroniques au niveau du pool du NaCl et donc aussi duvolume extracellulaire (VEC) a long terme une augmentation du VEC réduit la reabsorption proximale duNaCl ce qui augmente la [NaCl]..p entraînant uneréduction du TFG et de ce fait le VEC va continuerd augmenter C est 1 inverse lorsque le VEC est insuffisant Pour éviter ceci la courbe réponse [NaClJ^^TFGNest décalée dans un sens sous 1 action du N0 lorsque leVEC est trop élevé (le TFGN est accru pour une même[NaCl]yp) et en sens inverse lors d une réduction duVEC par 1 intermédiaire de 1 ATII locale

SRA Lors d une chute aiguë de la prèssion sanguine rénale moyenne en dessous de90 mmHg env la libération de rénine est accruepar 1 intermédiaire des barorecepteurs rénaux etaussi de ce fait la concentration plasmatique

systenuque de remne La rénine est une peptidase qui scinde 1 angiotensine I de son substrat1 angiotensmogene (provenant du foie) Cetteenzyme de conversion de 1 angiotensine (angiotensine convertmg enzyme = ACE) produitenotamment dans le poumon détache deuxacides aminés de 1 angiotensine I pour donnernaissance (30 a 40 min après la chute de prèssion sanguine) a 1 ATII (B)

Régulation du SRA (B) Par 1 intermédiairede récepteurs a, adrenergiques le seuil de prèssion sanguine déclenchant 1 augmentation de lasécrétion de rénine peut être relevé la sécrétionde base de remne est augmentée par le biais desrécepteurs p, adrenergiques Les deux pnni ipaux effecteurs du SRA sont 1 ATII et 1 aldoste-rone dont la sécrétion par la corticosurrenale eststimulée par 1 ATII (v ci dessous) Ces deuxhormones augmentent soit directement (rapidement v ci dessous) soit indirectement (pluslentement v ci dessous) la remontée de lapression sanguine (B) ce qui par la suite normalise la sécrétion de remne De plus 1 ATII et1 aldosterone inhibent la sécrétion de remne(rétroaction négative)Une diminution de la pression artérielle moyenne dansun seul rein (par ex suite a une sténose de 1 artèrerénale concernée) augmente également la libération deremne par ce rein ce qui conduit a une hypertensionsystemique dite rénaleEn plus des actions de l'ATII sur la structuremyocardique et vasculaire (surtout par le biaisdes récepteurs AI ) on observe des e f f e t srapides (e r ) et des e f f e t v lents (e 1 ) (B)• Vaisseaux 1 ATII est un très puissant vawconstricteur et de ce fait constitue une substance pressive qui agit via 1 endothelme sur lesartenoles (e r )• SNC 1 ATII agit également sur 1 hypothalamus et provoque ainsi une vasoconstriction parle biais d une stimulation du « centre > circulatoire (e r ) L angiotensine déclenche en outreune sécrétion accrue d ADH et le mécanisme dela soif au niveau de 1 hypothalamus et stimule lebesoin de NaCl (e 1 )• Rein par son action vasoconstnctnce sur1 artenole afférente et/ou efferente 1 ATIIcontribue de façon importante a la régulation dela perfusion du rein et du TGF (e 1 pour 1 autoregulation p 150) En outre 1 ATII stimuledirectement la reabsorption du Na^ dans le tubeproximal (e 1 )• Surrénale 1 ATII stimule la synthèse de 1 aldosterone au niveau du cortex (e 1 p 182)elle agit aussi sur la libération d adrénaline dansla medulla (e r )

Vue d'ensemble

Le cœur propulse le sang à partir du ventriculegauche dans les vaisseaux artériels de la circu-lation sy\témique (guindé circulation) jus-qu'aux vaisseaux capillaires périphériques. Lesang revient au cœur droit par le reseau veineux,puis il est à nouveau propulsé du ventriculedroit vers le poumon d'où il revient au cœurgauche (circulation pulmonaire ou petite circu-lation) (A).

Le volume total de sang, de 4,5-5,5 1 (environ7% de la masse corporelle maigre; Tabl.p. 88), se trouve à environ 80 % dans le système àbasse pression, c'est-à-dire dans les veines, dansle cœur droit et dans les vaisseaux de la petite cir-culation (A, à gauche). Grâce à sa grande exten-sibilité et à s,a forte capacité, le système à bassepression sert de réservoir de sang et peut êtremobilisé par constriction des veines (p. 218). Sil'on augmente la volémie globale (par ex. parune transfusion sanguine), plus de 99% duvolume transfusé se répartit dans le système àbasse pression et moins de 1 % dans le systèmeartériel à haute pression. Inversement, une dimi-nution de la volémie se traduit presque exclusive-ment par une réduction de volume du système àbasse pression. Dans les conditions cardiaques etpulmonaires normales, la pression veineuse cen-trale (4-12 cm H.,0) est une mesure utile poursurveiller le volume sanguin.

Le débit cardiaque (Qc) est le produit de lafréquence cardiaque par le volume d'éjection sys-tolique, ce qui donne, environ 70 [min"'] • 0,08 [1]c'est-à-dire 5,6 1/iiiin (= 3,4 1/min par m2 desurface corporelle) pour un sujet normal aurepos. Une élévation de la fréquence et/ou duvolume systolique peut augmenter considéra-blement le Qc.

Le Qc se partage entre plusieurs organes« placés en parallèle » sur la circulation systé-matique (A, valeurs de Q), compte tenu, d'unepart, de Y importance vitale de chacun d'eux et,d'autre part, de leur besoin instantané (v. aussip. 213A). Une irrigation suffisante du cerveau(environ 13 % du Qc de repos) est essentielle,non seulement du fait de son importance vitale,mais aussi parce qu'il est très sensible à unmanque d'O^ et, que les cellules nerveusesdétruites ne peuvent être remplacées. De même,l'irrigation du muscle cardiaque par les artèrescoronaires (environ 4 % du Qc, au repos) ne doitpas chuter, car il en résulterait une défaillancede la pompe cardiaque et, par voie de consé-quence, de celle de toute la circulation. Lesreins reçoivent à peu près 20 à 25 % du Qc.Cette irrigation tout à fait exceptionnelle

compte tenu de leur poids (seulement 5 % dupoids corporel) s'explique par leur rôle decontrôle et d'épuration. En cas de choc circula-toire (p. 218), le débit rénal peut chuter enfaveur d'un maintien de la circulation cardiaqueet cérébrale. Lors d'un_ effort musculaireintense, jusqu'à 3/4 du Qc peut irriguer lesmuscles squelettiques. Durant la digestion, letractus digestif reçoit de même, une importantefraction de Qc. Il est donc évident que ces deuxgroupes d'organes ne peuvent recevoir simulta-nément un débit maximal de sang. L'irrigationde la peau (env. 10% du Qc, au repos) inter-vient principalement dans la thermolyse. Elleest augmentée lorsque l'organisme produitbeaucoup de chaleur (travail corporel) et/oulorsque la température ambiante est élevée ; aucontraire, elle peut être réduite au profit desorganes vitaux (pâleur, par ex. dans l'état dechoc;p.218).

La circulation pulmonaire, quant à elle,reçoit l'ensemble du débit cardiaque car elle est« placée en série » sur la grande circulation (A).Les artères pulmonaires conduisent le sang vei-neux pauvre en 0 aux poumons où il s'enrichiten 0^ (« s'artérialise»). En outre, par les artèresbronchiques une petite quantité de sang arténa-lisé vient de la grande circulation pour alimen-ter le tissu pulmonaire. Tout ce sang retourne aucœur par les veines pulmonaires.

La résistance à l'écoulement dans la petitecirculation ne représente qu'une fraction de larésistance périphérique totale (RPT) dans lagrande circulation, ce qui fait que le ventriculedroit doit exercer une pression moyenne (env.15 mmHg = 2 kPa) nettement plus faible que leventricule gauche (100 mmHg = 13,3 kPa). Lespetites artères et les arténoles sont les princi-paux responsables de la RPT dans la grandecirculation (A, en haut à droite), d'où leur déno-mination de vaisseaux résistifs.

Réseau vasculaire et écoulementdu sang

Dans le système circulatoire le sang est pro-pulsé dans l'aorte à partir du ventricule gaucheet revient au cœur droit par les veines caves quiaboutissent à l'oreillette droite (A). Dans ce cir-cuit, la pression sanguine moyenne passe de100 mmHg dans l'aorte à environ 2-4 mmHgdans les veines caves (A2), d'où une différencede pression artério-veineuse (AP) d'environ97 mmHg (valeurs pour la circulation pulmo-naire : p. 122). La loi d'Ohm de l'électricité(tension = puissance . résistance) peut s'appli-quer à la circulation :

A P = Q - R ( m m H g ) [8.1]où, Q = flux sanguin total (1. min"'1) et R = résis-tance à l'écoulement. La relation [8.1] s'ap-plique aussi bien à la perfusion d'un organe(R = résistance de l'organe) qu'à la^circulationsystématique dans son ensemble où Q est l'équi-valent du débit cardiaque (Qc ; p. 186) et R larésistance périphérique totale (RPT; au reposenv. 18 mmHg • min • 1~1).

L'aorte et les grosses artères répartissent lesang vers la périphérie et exercent une fonctionWindkessel sur le flux sanguin : leur paroi se dis-tend durant la phase d'éjection (p. 190) sousl'effet de la forte pression systolique et, de cefait, une partie du volume éjecté est emmagasinédans la lumière ainsi élargie du vaisseau. Apresla fermeture de la valve aortique, la paroi seretracte et restitue l'énergie permettant au fluxsanguin de progresser même durant la diastole.L'aorte et les artères transforment ainsi grâce àleur élasticité (compilante = AV/AP^; v. ci-des-sous) le flux discontinu du sang puisé au niveaude la portion initiale de l'aorte en flux continu.

Vitesse d'écoulement V et débit sanguin Q. À partird'une surface de section de 5,3 cm' pour l'aorte et de20 cm2 pour l'ensemble des artères qui en dérivent (AS),on peut déterminer, en tenant compte d'un Qc de5,6 1/mm (= 93 cmVs) au repos, une vilesse moyenned'écoulement V de 18 cm/s dans l'aorte et de 5 cm/sdans les artères (A3), sur toute la durée du cycle car-diaque Etant donné que l'aorte n'est approvisionnéeavec du sang que lors de la phase d'éjection du ventri-cule gauche, V et Q sont nettement plus élevés auniveau de la racine de l'aorte durant cette phase (valeursmaximales, au repos V = 95 cm/s, Q = 500 cmVs).

D'après la loi de Hagen-PoiseuilleR = 8 • 1 • r|/(ir • r4) fo.2]

la résistance à l'écoulement (R) dans un tubedépend de la longueur du tube (1), de la visco-sité (îj) du liquide (p. 92) et de la puissancequatre du rayon interne du tube (r4). Ainsi une

diminution de 16% du rayon (par ex. des arté-rioles) suffit pour doubler la résistance !

Les petites artères et les artérioles sontdans leur ensemble responsables de près de50% de la RPT (vaisseaux r é s i s t i f s ; Al etp. 187 A), car leur rayon individuel relativementpetit exerce sur la RPT une influence (R ~ 1/r*)nettement supérieure à celle de leur surface desection totale (R ~ r2). La moindre modificationdu rayon de ces vaisseaux a un grand effet sur laRPT (p. 212 et ss.); il en résulte une chuteconsidérable des pression!, sanguines à ceniveau. Le diamètre de chaque artériole, et plusspécialement des sphincters précapillairesdétermine également le flux sanguin dans lescapillaires d'aval, c'est-à-dire la distribution dusang dans les capillaires et, par là même, l'im-portance de la surface d'échange.

Les capillaires, bien qu'ayant un rayon bienplus faible (donc une R plus élevée que les arté-rioles), ne participent que pour 27 % à la RPT carleur nombre est considérable (Al et p. 187 A).Les capillaires et les veinules postcapillairessont le site d'échanges de liquides et de solutésentre le sang et l'espace extracellulaire; comptetenu de la très faible vitesse du sang à ce niveau(0,02-0,1 cm/s ; A3) et de leur surface d'échangeconsidérable (environ 1000 m2), ainsi que del'extrême mifueur de leur paroi, ces vaisseauxsont bien adaptés à ce rôle d'échange. Cette min-ceur de la paroi est en relation avec le faiblerayon de ces vaisseaux (Laplace, v. ci-dessous).

La pression transmurale P^[N/m2], c'est-à-dire la différence de pression au niveau de laparoi d'un corps creux (= pression à l'intérieur dela paroi diminuée de la pression de l'environne-ment) correspond à la pression à laquelle la paroidoit résister. La tension de la paroi T |N/m) quien résulte est déterminée par le rayon intérieurr [m] : loi de Laplace. Pour les organes creuxcylindriques tels les vaisseaux sanguins :

P^ = T/r (ou encore P,^ = 2T/r) [8.3a/b]

Ici, T représente la tension totale de la paroi, quelle quesoit son épaisseur. Une paroi épaisse résiste cependantmieux qu'une paroi fine à une P donnée Poui detL'inn-ner la tension S exercée sur la surface de section de laparoi (c'est-à-dire la sollicitation des éléments staictuielsen N/m2), il faut tenir compte de l'épaisseur de la paroi,ce qui tait que la relation (8 3a/b) s'exprimera par ;

P =S w/r (ou encore P = 2S n/r) [8.4a/b]

Les veines ont pour fonction de collecter le sanget de le ramener vers le cœur. Elles représententune part essentielle du système à basse pressionet, du fait de leur volume global considérable(A6), joue un rôle important comme réservoirde sang : vaisseaux capacitifs (p. 186).

Phases du fonctionnementcardiaque (cycle cardiaque)

La fréquence cardiaque au repos est de 60-80/min. Les quatre phases de l'activité desventricules se succèdent en moins d'une seconde(A) ; ce sont : la phase de mise en tension (I) etla phase d'éjection (II) de la systole, la phase derelaxation (III) et la phase de remplissage (IV)de la diastole. Ces phases mécaniques de l'acti-vité cardiaque sont précédées par la stimulationélectrique des oreillettes ou des ventricules selonle cas.

Les valves cardiaques assurent l'écoule-ment unidirectionnel dans le cœur, notammentdes oreillettes vers les ventricules (phase IV) etdes ventricules vers l'aorte ou l'artère pulmo-naire selon le cas (phase II). Durant les phases 1et III, toutes les valvules sont fermées (A, enhaut). L'ouverture et la fermeture des valvesdépendent des pressions de part et d'autre decelles-ci.

Cycle cardiaque. À la fin de la diastole ven-triculaire (phase IVc), la dépolarisation dunœud sinusal (début de l'onde P de l'ECG; Al,phase IVc et p. 196 et ss.) provoque la contrac-tion des oreillettes (A4, phase IVc), puis l'exci-tation atteint les ventricules (complexe QRS del'ECG). La pression ventnculaire augmente(A2, en bleu) et dépasse celle des oreillettes, cequi provoque la fermeture des valves à cuspides(mitrale et tricuspide). La diastole prend fin à cemoment : le volume ventriculaire en fin de dias-tole ou volume télédiastolique (V^p) au reposest en moyenne de 120 ml environ (A4), plusprécisément 70 ml/m2 de surface corporelle(SC).

C'est alors que débute la phase de mise entension (phase I, env. 50 ms) pendant laquelleles ventricules se contractent (toutes les valvesétant fermées : contraction isovolumétrique ;1" bruit du cœur, A6) ; la pression monte alorstrès rapidement (A2, en bleu). Quand la pres-sion dans le ventricule gauche dépasse la pres-sion aortique au-delà de 80 mmHg (ou pour leventricule droit celle de l'artère pulmonaire au-delà de 10 mmHg environ), les valves sig-moi'des (aortique et pulmonaire) s'ouvrent (A2).

Ceci marque le début de la phase d'éjection(phase II, au repos env. 210 ms) durant laquelleles pressions dans le ventricule gauche et l'aorteatteignent un maximum d'environ 120 mmHg(= pression systolique). En début de phase (lia)la plus grande fraction du volume systolique(V^) est expulsée rapidement (A4) et la vitessed'écoulement au niveau de la racine de l'aorteatteint un maximum (A5). Par la suite, l'excita-tion du myocarde cesse (onde T de l'ECG, Al)

et la pression ventriculaire commence à dimi-nuer (le reste du V^ est évacué plus lentement,phase IIb) pour finalement devenir inférieure àcelle de l'aorte et à celle de l'artère pulmonaireselon le cas, ce qui entraîne (peu après) la fer-meture des valves sigmoïdes (2e bruit du cœur,A6). Au repos, le V^ est en moyenne de 80 ml(plus précisément 47 ml/m2 de SC) et, de ce fait,la fraction de sang éjectée (= VyV^) est aurepos de 0,67. Il reste donc dans le ventricule unvolume d'environ 40 ml appelé volume tétésys-tohque (A4),

Alors débute la phase diastolique avec saphase de relaxation isovolumétrique (phase III,60 ms). Pendant ce temps, les oreillettes se sontà nouveau remplies sous l'effet prépondérant del'aspiration réalisée par Y abaissement du plan-cher valvuîaire dû à l'éjection ventriculaire(chute de la pression veineuse centrale (PVC)de c à x; A3). La pression ventriculaire chutebrusquement (A2) et la pression auriculaires'est élevée durant ce temps (onde v de la PVC),ce qui entraîne la reouverture des valves à cus-pides.

La phase de remplissage (phase IV, au reposenv. 500 ms) débute alors. Le sang s'écoule trèsrapidement des oreillettes dans les ventricules(chute y de la PVC ; A3) de sorte que ceux-ci (àfréquence normale) se remplissent à 80% enseulement le quart de la durée de la diastole(phase de remplissage rapide, [IVa] ; A4). Puisle remplissage se ralentit (IVb), et finalementles oreillettes se contractent (phase IVc et ondea de la PVC ; A2, 3). Pour une fréquence car-diaque normale, la contraction des oreillettesintervient pour environ 15 % dans le remplis-sage des ventricules. À fréquence cardiaqueplus élevée la durée du cycle cardiaque estdiminuée, principalement aux dépens de la dias-tole, et de ce fait la contraction auriculaire parti-cipe quantitativement davantage au remplissageventriculaire.

L'activité intermittente du cœur produit uneonde pulsatile (ou de pression), qui s'étend àtravers le réseau artériel avec une certainevitesse : vitesse pulsatile (aorte 3-5 m/s, artèreradiale 5-12 m/s). Celle-ci est notablement plusélevée que la vitesse du flux sanguin qui est aumaximum de 1 m/s dans l'aorte, et d'autant plusgrande que les parois des vaisseaux sont rigides.

Formation et conduction del'excitation dans le cœur

Le cœur comporte des cellules (fibres) muscu-laires qui produisent et propagent des impulsions(système de formation et de conduction de l'ex-citation), ainsi que des cellules qui répondent àces impulsions par une contraction (travail dumyocarde). La genèse de l'excitation siège dansl'organe lui-même contrairement à ce qui sepasse pour le muscle squelettique : on parle derythme spontané ou d'autonomie du cœur. D'unpoint de vue fonctionnel, le myocarde - auricu-laire et ventriculaire — est un syncitium, c'est-à-dire que les cellules ne sont pas isolées les unesdes autres, mais reliées entre elles par des gapjunctions (p. 16 et s.). Une excitation qui naîtquelque part dans les oreillettes ou dans les ven-tricules, conduit à une contraction complète desdeux oreillettes ou des deux ventricules, selon lecas (contraction par tout ou rien).

L'excitation du cœur naît normalement auniveau du nœud sinusal qui constitue le pacema-ker du cœur. La propagation de l'excitation(A) s'étend à partir de ce point aux deuxoreillettes et au nœud atrioventriculaire (nœudAV) et aboutit, après avoir cheminé le longdu faisceau de His et de ses deux branches(Tawara), au réseau de Purkinje qui conduit l'ex-citation au myocarde ventriculaire. Là, elle par-court le myocarde de l'intérieur vers l'extérieuret de la pointe jusqu'à la base, ce qui peut êtresuivi sur l'organisme intact à l'aide de l'ECG (C;p. 196etss.).

Le potentiel des cellules du nœud sinusal estun potentiel pacemaker (Bl, en haut) caractérisépar l'absence de potentiel de repos membranairestable. Cependant, après chaque repolarisation, cepotentiel, dont la valeur la plus négative est lepotentiel diastoîique maximal (PDM; environ- 70 mV), réaugmente (prépotentiel, PP) jusqu'àatteindre le potentiel seuil (PS, environ - 40 mV)au-delà duquel se produit un potentiel d'action(PA).

Les modifications (ultérieures) de conduc-tance ionique (g) de la membrane plasmique et,de ce t'ait, des courants ioniques (I ; p. 32 et ss.)sont déterminants de ce PA (B, en bas) : à partirdu PDM, on observe d'abord une augmentationnon sélective de la conduction, et une entrée (Ipf pour « funny ») de cations qui entraîne unelente dépolarisation. Quand le PS est atteint, g^augmente rapidement, accompagnée d'uneentrée de Ca2^ (L.J plus importante qui est àl'origine de la montée brutale de la pente dupotentiel. Durant l'«overshoot» du PA à desvaleurs positives, g^ augmente fortement, entraî-nant un flux sortant 1̂ ce qui permet la repolari-

sation de la cellule pacemaker jusqu'à sonPDM.

Chaque potentiel d'action du nœud sinusalproduit normalement un battement cardiaque,ce qui signifie que la fréquence des impulsionsde ce pacemaker détermine la fréquence desbattements. Celle-ci peut être ralentie lorsque- la pente du PP diminue (B3a)- le PS se déplace à des valeurs moins négatives

(B3b)- le PDM devient plus négatif, de sorte que la

remontée du PP débute plus bas (B3c), ou que- la repolarisation suivant le PA a un décours

temporel plus lent.Les trois premières situations ont en cominun lefait que le seuil est atteint plus tard.

Toutes les parties du système excitateur etconducteur du cœur ont la capacité de se dépo-lariser spontanément, cependant le nœud sinusaltient le rôle prépondérant dans l'excitation nor-male du cœur (rythme sinusal : 60-100/min).Ceci tient au fait que les autres partie de ce sys-tème ont une fréquence propre plus basse quecelle du nœud sinusal (v. tableau en C ; causes :PP et repolarisation plus lents, voir ci-dessus).C'est pourquoi l'excitation venue du nœud sinu-sal touche les zones situées en aval, avantqu'elles ne se soient spontanément dépolariséesjusqu'à leur potentiel seuil propre. Si, toutefois,la propagation de l'impulsion sinusale se trouveinterrompue (p. 200), la fréquence propre desparties distales du système excitateur et conduc-teur va s'imposer : le cœur bat alors au rythmedu nœud AV (40-55/min), ou à une fréquenceencore plus basse fixée par un pacemaker (ven-triculaire) dit tertiaire (25-40/min).

Alors que les nœuds sinusal et AV sontcaractérisés par un PA à phase ascendante rela-tivement lente (A) dont l'origine principaleest l'entrée du Ca2^, le myocarde actif desoreillettes et des ventricules possède descanaux Na* tensodépendants, dit rapides, quipermettent une entrée brève mais brutale deNa^ déclenchant un PA caractérisé par unemontée relativement rapide, comparativementau PA pacemaker (A). Entre les PA successifs,on note un potentiel de repos stable, ce quisignifie qu'il ne se produit pas de PP, ni, de cefait, d'excitation spontanée dans le myocardeactif. La durée relativement longue du PA myo-cardique sous forme d'un plateau (p. 59A) a unrôle important. Les parties du myocarde exci-tées en premier sont encore réfractaires lorsquel'excitation parvient aux dernières parties dumyocarde, ce qui empêche celle-ci de tourneren rond dans le myocarde (reentry). Ceci estégalement valable pour les fréquences car-diaques très élevées ou très basses, du fait que

>

la durée du PA se calque sur la fréquence car-diaque (B2).

Le PA provoque l'ouverture des canaux Ça2*voltage-dépendants (récepteurs à la dihydropy-ridine) de la membrane des cellules myocar-diques, ce qui induit une entrée de Ça2* à partirde l'espace extracellulaire (p. 63B3). Ceci aug-mente la concentration locale du cytosol enCa2^, suivie de l'ouverture des canaux Ca2^ duréticulum sarcoplasmique (avec des sites récep-teurs à la ryanodine), sous l'influence du Ça2*,ce qui en libère le Ca2^ stocké. Ce flux de Ca24'vers le cytosol realise le couplage électroméca-nique (p. 62) de la contraction cardiaque. Parailleurs, la concentration cytosolique en Ça2* estréglée par un rétrotransport actif de Ça2* dansson site de stockage (via la Ca^-ATPase), ainsique vers l'espace extracellulaire. Cette sortie estassurée, aussi bien par une Ca^-ATPase que parun échangeur 3 Na^/Ca2^ qui est activé par legradient électrochimique transmembranaire deNa*, donc indirectement par la Na^-K^-ATPase.

Le cœur peut battre sans innervation exté-rieure en raison de son autonomie, pourtant Vin-nervation est nécessaire à l'adaptation de lafonction cardiaque à la demande variable del'organisme. Les caractéristiques suivantes de lafonction cardiaque peuvent être modifiés demanière nerveuse (ainsi que par l'adrénalineplasmatique) :-la fréquence de la formation des impulsions

par le pacemaker, donc la fréquence des batte-ments du cœur (effet chronotrope),

- la vitesse de conduction de l'excitation, spé-cialement dans le nœud AV (effet dromo-trope),

-là force de contraction musculaire, c'est-à-dire la contractilité du cœur (effet inotrope).

Ces modifications de l'activité cardiaque sontprovoquées par l'acétylcholine (ACh) libéréepar les fibres parasympathiques du nerf vague(via les récepteurs cholinergiques M, des cel-lules pacemaker), ainsi que par la noradrénaline(NA) libérée par les fibres sympathiques car-diaques et par l'adrénaline (A) circulante (viales récepteurs p,-adrénergiques; p. 84 et ss.).La NA et l'A augmentent la fréquence desimpulsions du nœud sinusal (effet chronotropepositif), alors que l'ACh la diminue (effet chro-notrope négatif). Ceci resuite d'une modifica-tion de la pente du PP et d'un changement duPDM des cellules du nœud sinusal (B3a et 3c).La diminution de la pente du PP et le PDMnégatif sous l'influence de l'ACh proviennentd'une augmentation de g^; l'augmentation de lapente du PP sous l'influence du système sympa-thique (et de l'adrénaline) provient d'une aug-mentation de g^ et d'une diminution de g^.

Seules la NA et l'A exercent une action chrono-trope sur le reste du système d'excitation, ce quileur confère un rôle décisif dans une éventuelleprise en charge de la genèse de l'excitation parle nœud AV ou par le pacemaker tertiaire (voirci-dessus).

L'ACh libérée à partir du tronc gauche dunerf vague retarde la conduction vers le nœudAV, alors que NA et A l'accélèrent : l'effet dro-motrope est respectivement négatif et positif.De ce fait, le PDM et la vitesse d'ascension duPA sont principalement modifiés (B3c et B4). Ilfaut aussi signaler le rôle important joué par lesmodifications de g,; et g^.

Alors que la NA et l'A exercent leur actionchrono- et dromotrope sur le système deconduction, ces médiateurs ont un effet inotropepositif direct sur le myocarde actif. L'augmenta-tion de la contractilité est due à l'augmentationde l'entrée de Ça2* induite par les récepteurs p,adrénergiques, ce qui fait monter la concentra-tion du Ça2* dans le cytosol des cellules myo-cardiques. Cette entrée de Ca^ peut être inhibéepharmacologiquement par des bloquants descanaux Ça2* (également connus sous le nomd'antagonistes calciques). La contractilité esten outre augmentée par une prolongation de ladurée du PA (entrée de Ça2* durant le plateau),ainsi que par l'inhibition d'une Na^-K^ATPase,par exemple par les glycosides cardiaques digi-taline et strophantine (=> plus faible gradient deNa* au niveau de la membrane cellulaire =>moindre force motrice pour l'échangeur3NalyCa2+ =s- sortie de Ca^ réduite => concen-tration du cytosol en Ça2* augmentée).

Lorsque la fréquence cardiaque est réduite,l'entrée de Ca^ par unité de temps est faible(peu de PAs), ce qui offre relativement plus detemps pour la sortie de Ca2^. De ce fait, laconcentration cytosolique moyenne en Ca1* setrouve réduite, donc la contractilité reste relati-vement diminuée. Par ce mécanisme, le nerfvague peut, sans doute indirectement, exercerune action inotrope négative. Le sympathiqueagit à l'inverse.

1 Électrocardiogramme (ECC)

Le tracé de l'électrocardiogramme visualise lesdifférences de potentiels électriques (quelquesmV) qui résultent de l'excitation du cœur. Il peutrenseigner sur la position du cœur, la fréquencedes battements, la genèse et le rythme des exci-tations, l'extension des impulsions, ainsi que surleurs perturbations éventuelles, mais il n'apporteaucune information directe sur la contraction, nisur la fonction «pompe» du cœur.

Les potentiels de l'ECG naissent à la limiteentre les zones excitées et celles non excitées dumyocarde. Un myocarde non excité ou totale-ment excité se manifeste par un potentiel ECOnul (= ligne de base). Pendant la progressiondu front d'excitation à travers le muscle car-diaque, se constituent des potentiels de formesdiverses qui se distinguent par leur taille et leurdirection. Ces grandeurs orientées sont des vec-teurs : ils sont représentés graphiquement pardes flèches dont la longueur exprime la valeurabsolue du potentiel et dont l'orientationindique la direction du potentiel (pointe de la

^ flèche : +). Comme dans un parallélogramme de1 composition de vecteurs force, on peut détermi-

ner un vecteur somme ou résultant (A, flècherouge). Ce vecteur varie tout au long du cycled'excitation, tant en taille qu'en direction; il enrésulte que la pointe de la flèche du vecteurrésultant décrit une trajectoire en lacets (A) quele vectocardiogramme visualise sur l'écran d'unoscillographe.

Le décours temporel du vecteur sommeobtenu à partir des dérivations des extrémitéset de la paroi thoracique peut ainsi être visua-lisé pour chaque plan de dérivation de l'ECG.Une dérivation parallèle au vecteur sommeexprime l'extension maximale de celui-ci (ondeR : env. 1-2 mV), alors qu'une dérivation ortho-gonale à ce vecteur ne provoque aucune dévia-tion. Les dérivations standards I, I I et I I I deEinthoven (C) sont des dérivations bipolaires etse situent dans le plan frontal. Dans les dériva-tions unipolaires de Goldherger (aVR, aVL,àVF; D), situées également dans le plan frontal,l'une des extrémités (par ex. le bras droit pouraVR) est dérivée par rapport aux deux autresélectrodes qui sont reliées ensemble. Ce pro-cédé augmente (aVR = augmented) l'amplitudedes déflexions. Les dérivations unipolaires pré-cordiales de la paroi thoracique V^ - V^ de Wfl-son (F) se situent à peu près dans le planhorizontal. Associées à celles précédemmentdécrites, elles donnent une image tridimension-nelle du vecteur résultant. V^ - V^ sont enregis-trées à partir du thorax, le long d'une ligne àpeu près horizontale (F). L'électrode indiffé-

rente est constituée par trois dérivations de;extrémités reliées ensemble par des résistance'(5 kiï). Ces dérivations precordiales permettende visualiser tout particulièrement les vecteurs iorientation dorsale qui ne produisent que de<déflexions minimes, sinon nulles, dans le plarfrontal. Etant donné que le vecteur QRS moyer(v. ci-dessous) pointe vers le bas, en arrière et Egauche, le vecteur QRS est le plus souveninégatif en V, - V, et positif en V, - Vy

Pour des cas spéciaux on peut obtenir des dérivation;à partir de l'œsophage, de la partie droite du thoras(Y,, - V^) et de la partie gauche du dos (V, - V,) (F2)

Le tracé de l'ECG (B et p. 195C) comporteplusieurs déflexions (= ondes) dont l'incursiorvers le haut est notée +, et vers le bas -, sépa-rées par des espaces (= segments) et des inter-valles. inonde P (amplitude < 0,3 mV, durée< 0,1 s) traduit la dépolarisation des oreillettes,Leur repolarisation n'est pas visible, car elledisparaît dans les déflexions suivantes. L'ondeQ (amplitude < 1/4 de R, < 0,04 s), Vonde R elY onde S (R + S > 0,6 mV) forment ensemble lecomplexe QRS (< 0,1 s) (on l'appelle ainsi,même s'il manque une composante). Le poten-tiel du vecteur QRS moyen se calcule (en tenantcompte du signe) par la somme des amplitudesdes ondes Q, R et S (par convention la premièreonde positive du complexe QRS est notée R, cequi signifie que R ainsi que les deux ondesnégatives Q et S ne sont pas synchrones suitoutes les dérivations). Le complexe QRS tra-duit la dépolarisation des ventricules ; l'onde 7reflète leur repolarisation. Bien que la dépolari-sation et la repolarisation soient des événementsopposés, l'onde T est normalement du mêmesigne que l'onde R (+ dans la plupart des déri-vations), ce qui indique que la dépolarisationet la repolarisation ne sont pas symétriques (v.QRS et T en p. 195 C : flèches vectorielles dansle même sens, malgré une polarité inverse lorsde la repolarisation). L'espace PQ (oreillettestotalement dépolarisées) et l'espace ST (ventri-cules totalement dépolarisés) sont proches de laligne 0-mV. L'intervalle PQ (début de P à débutde Q; < 0,2 s; B) correspond au temps deconduction via le nœud AV.

L'intervalle QT (début de Q jusqu'à fin deT), donc la durée globale de la dépolarisation etde la repolarisation des ventricules, est dépen-dante de la fréquence cardiaque et sa valeur de0,35 à 0,45 s pour une fréquence de 75/min.

Les six dérivations frontales (Einthoven etGoldberger) s'inscrivent; avec leur signe, dans lecercle de Cabrera (E). À partir de deux dériva-tions synchrones au moins (de préférence trois ;

>

>

G) du cercle de Cabrera, on peut construire laprojection du vecteur résultant dans le plan fron-tal et, par exemple déterminer le vecteur QRSmoyen (C3 et G, flèche rouge) qui correspond àpeu près à l'axe anatomique du cœur (« axe élec-trique du cœur») dans les conditions normalesde propagation de l'excitation.

Les positions normales de l'«axe électriquedu cœur» s'étendent chez l'adulte d'environ+90° à - 30° (G, H). On distingue le type droit :a = +120° à +90° (fréquent chez l'enfant, il peutêtre déjà pathologique chez l'adulte), le type ver-tical (a = +90° à +60° ; Gl). le type Indifférent(a = +60° à +30°. G2) et le type gauche (a= + 30° à - 30° ; G3). En pathologie, dominent larotation axiale droite (a > +120°), lors d'unehypertrophie du ventricule droit, et la rotationaxiale gauche (a plus négatif que -30°), lorsd'une hypertrophie du ventricule gauche.

Un infarctus du myocarde étendu peut éga-lement modifier l'axe électrique du cœur. Uneonde Q pathologique (II), c'est-à-dire d'unedurée > 0,04 s et d'une amplitude > 25% duQRS total, est le signe éminent d'un infarctustransmural (qui s'étend à toute la paroi du ven-tricule). Elle apparaît en l'espace d'un jour env.et résulte du fait que le myocarde nécrosé netransmet aucun signal électrique, donc qu'aumoment où cette portion de myocarde devraitsubir une dépolarisation (durant les premières0,04 s), le vecteur d'excitation subsiste dans laparoi saine du cœur, située en face. Le vecteur«0,04 s» indique donc le «site de l'infarctus»,ce qui, par ex. lors d'un infarctus affectant laparoi antérieure, s'exprime par une onde Q forte-ment négative dans les dérivations Vy \y etaVL (et une onde R réduite). Des ondes Q patho-logiques peuvent encore être décelées aprèsquelques années (12, 3), mais ne sont pas lapreuve d'un infarctus aigu. Une surélévation del'espace ST de l'ECG désigne une zone isché-mique, mais pas (encore) nécrosée du myocarde.On peut l'observer : 1. lors d'une ischémie dumyocarde (angine de poitrine), 2. au tout débutd'un infarctus transmural, 3. lors d'un infarctusnon transmural, et 4. dans les secteurs en bordured'un infarctus transmural de quelques heures àquelques jours (M). Un ou deux jours après uninfarctus, l'espace ST se normalise, mais Y ondeT s'inverse pour quelques semaines (15 et 2).

Perturbations électrolytiqueset excitabilité cardiaque

Une hyperkaliémie légère relève le PDM dansle nœud sinusal et entraîne, de ce fait, un chro-notropisme positif. Lors d'une forte hyperkalié-

mie, un PDM plus positif entraîne une inactiva-tion des canaux Na* (p. 46), c'est-à-dire que lapente et l'amplitude du PA dans le nœud AVsont diminuées (effet dromotrope négatif). Enoutre, g^ augmente, de sorte que le PP s'aplanit(effet chronotrope négatif; p. 193, B3a) et quela repolarisation du myocarde s'accélère, avecune chute du Ca2^ intracellulaire. Dans le casextrême, il y a arrêt de l'activité pacemaker(« paralysie du cœur»). Une hypokaliémiemodérée engendre des effets chronotrope etinotrope positifs (p. 193, B3a). Une hypercal-cémie augmente vraisemblablement g^ et, de cefait, abrège le PA myocardique.

ECG. Les modifications des concentrationsde 1C ou de Ça2* sénques entraînent des modifi-cations de l'excitabilité du myocarde et serépercutent sur le tracé de l'ECG :• Si [K*] > 6,5 mmol/1 (hyperkaliémie), l'onde Ts'accroît en amplitude et devient plus pointue, lestroubles de la conduction augmentent la durée del'intervalle PQ et le QRS devient «empâté» et,dans les cas extrêmes on assiste à une «pause»cardiaque.• Si [K^] < 2,5 mmol/1 (hypokaliémie), onconstate un sous-décalage de l'espace ST, uneonde T biphasique (d'abord +, ensuite -) et uneonde U positive supplémentaire (apparaît aprèsT).• Si [Ca^] > 2,75 mmoVl (hypercalcémie), l'in-tervalle QT se raccourcit aux dépens de l'espaceST.• Si [Ca^] < 2,25 mmol/1 (hypocalcémie), l'in-tervalle QT s'allonge.

Troubles du rythme cardiaque

i Les troubles du rythme (arythmies) sont le; résultat de perturbations dans Information ou la

conduction de l'excitation cardiaque et sontdiagnostiqués par l'examen de l'ECG.

Les troubles de la formation de l'excitationmodifient le rythme sinusal. Lorsque la fré-quence sinusale dépasse 100/min (par ex. exer-cice, excitation psychique, fièvre [augmentationde 10 battements/min pour 1 °C], hyperthyroï-clie, etc.), on parle de tachycardie sinusale (A2);lorsqu'elle tombe en-dessous de 60/min (lors del'hypothyroïdie par ex.), il s'agit d'une brady-cardie sinusale. Dans les deux cas, le rythme estrégulier, alors qu'il oscille lors de Varythmiesinusale, ce qui se produit surtout chez les ado-lescents et est lié à la respiration : l'inspirationaccélère le rythme, l'expiration le ralentit.

Excitations ectopiques. Même lorsque l'ex-citation a lieu normalement dans le sinus (excita-tion nomotope, A), des excitations anormalesdites ectopiques (= héîéroîopes} peuvent naîtred'un foyer dans l'oreillette (atrial), dans le nœudAV (nodal) ou dans le ventricule (ventriculaire).Une dépolarisation d'un foyer atrial à fréquenceélevée provoque une tachycardie auriculaire(onde P remplacée par une ligne de base irregu-lière) qui peut entraîner le ventricule jusqu'à unefréquence de 200/min. Au-delà, seule chaque 2e

ou 3e excitation est transmise, les impulsionsintermédiaires arrivant lors de la période réfrac-taire de portions du système conducteur où lespotentiels d'action (PA) ont la durée la pluslongue (généralement le réseau de Purkinje) et,qui ainsi, agissent comme filtre de fréquence.Pour des fréquences auriculaires jusqu'à350/min, on parle de flutter auriculaire et, au-delà, jusqu'à 500/min, il s'agit de lîbrillationauriculaire. L'excitation ventriculaire est alorstotalement irrégulière (arythmie totale). Latachycardie ventriculaire est le résultat d'unesuccession rapide d'excitations (ectopiques)ventriculaires qui débute par une extrasystole(ES, v. ci-dessous et B3). Le remplissage et lespossibilités d'éjection du cœur diminuent. Ilpeut en résulter une fibrillation ventriculaire,c'est-à-dire des pulsations à haute fréquence,non coordonnées, au niveau des différentes par-ties du myocarde (B4). En l'absence de mesuresthérapeutiques, cette situation a les mêmesconséquences funestes qu'un arrêt cardiaque, carla circulation est interrompue.

La fibrillation ventriculaire naît principalement lors-qu'une extrasystole survient dans la « période vulné-rable» du PA qui la précède (période réfraclairerelative, contemporaine de l'onde T de l'ECG,

p. 193A). Les PA apparaissant durant cette phase : a)montrent une pente moins accentuée et sont de ce faittransmis plus lentement, et b) sont de plus courtesdurées. L'ensemble de ces propriétés détermine les pos-sibilités de l'excitation myocardiquc répétée de parve-nir dans des zones toujours ré-excitables {ré-entrée). Lafibrillation ventriculaire peut aussi résulter d'une élec-trociition, et peut être traitée avec succès à l'aide d'unchoc électrique adéquat {défibrillateur}.

Extrasystoles (ES). Si les impulsions d'un foyerectopique auriculaire ou fu-nlal (= supraventriculaire)sont conduites aux ventricules ceux-ci peuvent, de ce faitéchapper au rythme sinusal : arythmie supraventricu-îaire. Lors d'une ES auriculaire, l'onde P de l'ECG estdéformée, mais le complexe QRS est normal. Lors d'uneES nodale, la stimulation auriculaire est rétrograde :l'onde P devient négative et est, soit masquée par l'ondeQRS, soit apparaît juste après ce complexe (Bl à droite).Dans les ES supraventriculaires, le nœud sinusal sedépolarise aussi assez fréquemment, en conséquencel'intervalle entre l'onde R de l'ES (= R^) et l'onde Rconsécutive normale est augmenté par une durée requisepour que l'impulsion se déplace du foyer ectopique jus-qu'au nœud sinusal : c'est la pause post-exîrasystolique.On a alors R^R > RR et (RRpç + R^R) < 2 RR (Bl).

Lors d'une ES ventriculaire (B2, 3), le complexeQRS de ES est déformé. Pour une fréquence sinusalebasse, l 'excitation sinusale consécutive est transmisenormalement aux ventricules : on parle d'ES interposée(B2). Pour une fréquence sinusale plus élevée, l'impul-sion sinu.sale arrive pendant la période réfractaire dumyocarde, aussi seule l'impulsion sinusale ultérieuresera efficace : on a alors une pause compensatoire. IciRRgg + Rp^R = 2 RR.

Troubles de conduction de l'excitation : blocAV. Dans le bloc AV du 1" degré, on a un simpleralentissement de la conduction (intervalle PQ> 0,2 s) ; dans le bloc du 2' degré, seule uneexcitation sur 2 ou 3 franchit le nœud AV ; dansle bloc du 3' degré on a un bloc complet. Ce der-nier se traduit par des pauses cardiaques tempo-raires (syndrome d'Adam-Stockes); cependantdes entraîneurs ventriculaires assurent alors l'ex-citation des ventricules (bradycardie ventricu-laire avec fréquence auriculaire normale). Ils'ensuit une indépendance totale entre le com-plexe QRS et l'onde P (B5). La fréquence car-diaque décroît jusqu'à 40-50/min lorsque lenœud AV assure le rôle de pacemeker (B5) etjusqu'à 25-40/min lorsque les pacemakers ter-tiaires (ventriculaires) fixent la fréquence. Unpacemaker artificiel est alors l'indication théra-peutique formelle.

Un bloc de branche (trouble de conduction dans lesbranches de Tawara) se traduit par une importantedéformation du complexe QRS car la portion du myo-carde affectée est excitée par des voies anormales àpartir du côté sain.

Relation pression-volum*ventriculaire

La dépendance entre la longueur et la tensiond'un muscle (p. 66 et s.) correspond, au niveaudu cœur, à la relation volume ventriculaire (quiexprime la longueur du muscle)-pression intra-rentriculaire (qui exprime la tension du muscle).Si l'on reporte les variations du volume et de lapression durant tout un cycle cardiaque sur undiagramme pression/volume, on obtient le dia-gramme du travail du cœur (Frank 1895) (Al,points A-D-S-V-A pour le ventricule gauche). •

Pour construire le diagramme du travail, il fautconnaître les courbes pression/volume suivantes :• La courbe d'étirement au repos. Elle indique lespressions qui se forment passivement (en l'absence decontraction musculaire) pour divers volumes de rem-plissage du ventricule (Al et A2, courbe bleue).• La courbe des maxima isovolumétriques (Al etA2, courbe verte). Elle est obtenue expérimentalementpuisque - pour différents volumes de remplissage - lavariation de pression ventriculaire maximale est mesu-rée en situation de volume ventriculaire constant (iso-volumique, c'est-à-dire en l'absence d'éjectioncardiaque) (A2 ; flèches verticales).• La courbe des maxima isotoniques (Al et A2,courbe violette). L'éjection est contrôlée expérimenta-lement de manière à ce que - pour différents volumesde remplissage - la pression reste constante durant ladiminution du volume (isotonie ; A2, flèches horizon-tales).• La courbe de maximum auxotonique (courbe MA ;Al et A2, courbes orange). La systole (p. 190) com-prend une phase de contraction isovolumétnque (Al,A-D), qui est suivie par une phase d'éjection auxoto-nique (le volume diminue mais la pression continue des'élever) (Al, D-S). Ce type mixte de contraction portele nom de contraction à postcharge (p. 67B). Pour unvolume de remplissage donné (Al, point A) son maxi- .rnum change (Al, point S), celui-ci dépendant de lapression aortique télédiastolique (Al, point D), maistous ces maxima sont situés sur la courbe MA. Cettedernière est la ligne qui relie le point isovolumétnque etle maximum isotonique (Al, respectivement points T etM) correspondant à un remplissage donné (point A).

Si l'on reporte les valeurs de pression et devolume d'un cycle cardiaque effectif à lamanière d'un diagramme de travail établi enfonction de la pression et du volume, on obtientpour le ventricule gauche le cycle suivant (Al etp. 190) : le volume télédiastolique (V^.p) est, parexemple, de 125 ml (Al, point A). Durant laphase de contraction, la pression ventriculaireaugmente de manière isovolumétrique (toutesles valvules sont fermées) jusqu'à ce qu'elleatteigne la pression diastolique aortique (ici parex. 80 mmHg ; Al, point D), ce qui coïncide

avec l'ouverture de la valve aortique. Pendant laphase d'éjection, le volume ventriculaire décroîtd'un volume équivalent au volume d'éjection(Vp;), alors que la pression continue à croître dumoins au début (p. 188 ; loi de Laplace, relationl8.4b] : ?,„, t , car r [ et w î). Lorsque la pres-sion maximale est atteinte (pression systolique;Al, point S), le volume ne change pratiquementplus, mais la pression chute jusqu'à devenirinférieure à la pression aortique, ce qui entraînela fermeture de la valve aortique (Al, point K).Durant la phase de relaxation, la pression chute(volume constant) jusqu'à 0 (Al, point V). Il nereste dans le ventricule que le volume télésysto-lique (V^; dans l'exemple = 60 ml). Durant laphase de remplissage, la pression ventriculairemonte à nouveau peu à peu (selon la courbed'étirement de repos).

Travail du cœur et puissance ducœur

Étant donné que le travail [J = N • m] = pression[N • m"2 = Pa]. volume [m3], la surface délimitéedans le diagramme pression/volume (Al, surfacerosé) exprime le travail-pression-volume (tra-vail-P-V) fourni par le ventricule gauche durantla systole ( 13 300 Pa • 80 • 10-6 m1 = 1,07 J ; ven-tricule droit : 0,16 J). La plus grande partie dutravail P-V systolique est fournie directementpar le myocarde lors de sa contraction active,une petite fraction est fournie par la reaction pas-sive et élastique du ventricule à sa distensionlors du remplissage. Ce travail de remplissagediastolique (Al, surface bleue en dessous de lacourbe bleue) est fourni en partie (indirecte-ment) par le myocarde ventriculaire, mais enpartie aussi par le myocarde auriculaire, par lesmuscles respiratoires et par les muscles squelet-tiques (p. 204, retour veineux).

Travail total. En addition au travail P-V sys-tolique des deux ventricules réunis (au reposenv. 1,2 J), le cœur doit fournir 20% (0,24 J)de surplus de travail pour l'onde pulsatile (dis-tension des parois des vaisseaux; p. 188, Wind-kessel). Le travail nécessaire pour / 'accélérationdu flux sanguin est très faible au repos (1 % dutravail P-V), mais augmente pour des fréquencescardiaques élevées. La puissance totale dévelop-pée au repos (f = 70/min = 1,17 s) par l'en-semble du cœur est d'environ (1,45 J • 1,17 s-')=1,71 watt.

Régulation du volume d'éjectioncardiaque

Tandis que l'adaptation de l'activité cardiaqueaux besoins de l'organisme est sous contrôleextrinsèque, l'adaptation du volume d'éjection(V^) aux modifications de remplissage (liées àla position du corps, à la respiration) et de lapression aortique est un mécanisme autonomeet dépend de Vétirement télédiastolique dumyocarde (étirement au repos, p. 66 et s.) : c'estle mécanisme de Frank-Starling. Il a aussipour but d'égaliser simultanément les volumesd'éjection des deux ventricules afin d'évitertoute stase dans les circuits pulmonaire et systé-mique.

Lorsque le remplissage (précharge = pre-load; Al) augmente, le début de la phase demise en tension représentée sur la courbe d'éti-rement de repos est déplacé vers la droite (Al,point A^). De ce fait, le volume télédiastolique(V^p) augmente, de même que le Vgg, ainsi quele travail du cœur; le volume télésystolique(V^) augmente lui aussi un peu.

Lorsque la pression aortique (postcharge= afterload ; A2) augmente, la valve aortique nes'ouvre que pour une pression ventriculairedonnée plus élevée (A2, point D^). Pendant unephase transitoire d'adaptation, le volume d'éjec-tion est moindre (V^). Il s'ensuit que le V^augmente pour atteindre V.p^. Le remplissagediastolique suivant déplace alors le début de laphase de mise en tension vers la droite (A2,point A ). Le volume d'éjection se normalisealors (V^,) malgré l'augmentation de la pres-sion aortique (D^). Le V^ est alors relativementbeaucoup augmenté (V.^).

Lorsqu'une modification de l'activité car-diaque est indépendante de la précharge ou de lapostcharge, on parle de contractilité modifiée oud'inotropie. Ainsi la contractilité est augmentéepar l'action inotrope positive de la noradrénalineou de l'adrénaline, ainsi que par l'augmentationde la fréquence cardiaque (voie |3,-adrénergique,action inotrope positive; p. 194). L'un de ceseffets est de déplacer les maxima isovolumé-triques vers le haut (A3, courbe verte). Le cœurpeut alors travailler contre une pression plus éle-vée (A3, point D.ç), et/ou (aux dépens du V^.g)augmenter le Vp^ (A3, Vp^).

Alors qu'une variation de l'étirement passifau repos ne modifie que la force de contractiondu ventricule (p. 203, Bl ) les effets inotropespositifs accroissent également la vitesse decontraction du myocarde (p. 203, B2). L'éléva-tion maximale de la pression isovolumétrique(dP/dt max) est également employée en cliniquepour mesurer la contractilité.

Retour veineux

Le sang venant des capillaires se rassemble dansles veines et est ramené vers le cœur. Les forcesde propulsion du flux veineux sont (B) : a) lerésidu de pression artérielle maintenu au-delà duréseau capillaire (vis à tergo; soit env.15 mmHg), b) V e f f e t de succion dû à l'abaisse-ment du plancher valvulaire lors de la contractioncardiaque, c) la pression exercée sur les paroisdes veines lors de la contraction des musclessquelettiques (pompe musculaire), les valvulesprésentes dans les veines empêchant tout mouve-ment à contre-courant, d) durant l'inspiration seproduisent simultanément une hyperpressiondans l'abdomen et une dépression dans la cagethoracique (pression intrapleurale, P ̂ ; p. 108),conduisant à une dilatation veineuse dans le tho-rax et à une aspiration du sang (p. 206).

Lors d'un changement de position, de laposition couchée à la position debout par ex.(orthostatisme), les vaisseaux des jambes se sur-chargent sous l'effet de la colonne de sang, c.à.d.sous l'effet de la pression hydrostatique. Celaentraîne une dilatation veineuse, du fait de l'ex-tensibilité des veines bien supérieure à celle desartères, et une rétention d'environ 0,4 1 de sang.Cette quantité de sang est en quelque sorte retiréedu volume sanguin directement utile à la circula-tion ou « volume de sang central». Il en résulteune baisse du retour veineux au cœur gauche etune chute du volume d'éjection systolique doncdu débit cardiaque. Pour éviter une trop fortechute de pression sanguine consécutive à ce chan-gement de position (c'est-à-dire pour éviter uncolîapsus hydrostatique}, la résistance périphé-rique et la fréquence cardiaque augmentent demanière réflexe (réflexe orthostatique; p. 7, E etp. 212 et s.). La «rétention» du sang dans lesjambes est plus importante lors de la simple sta-tion debout que lors de la marche (pompe muscu-laire). Inversement, lors de la station debout, il seproduit une baisse de pression dans les veinescéphaliques. Cependant, le point indifférent de lapression veineuse ne se modifie pas en dessous dudiaphragme lors des changements de position.

La pression veineuse centrale (pressiondans l'oreillette droite, normalement de 0-12 cmH 0 [0-9 mmHg]) dépend surtout duvolume de sang. Sa mesure est utile pour sur-veiller, en clinique, les variations du volumesanguin (par ex. lors des perfusions). Une aug-mentation de la pression veineuse centrale (> àenv. 20 ciru-LO [15 mmHg]) se produit en casd'insuffisance cardiaque, lorsque l'effet pompedu cœur est insuffisant; ceci se rencontre enpathologie, et dans les conditions physiolo-giques, lors de la grossesse.

Pression artérielle

Lorsqu'on parle de pression sanguine, il estquestion, en fait, de la pression artérielle systé-mique Dans l'aorte, celle-ci augmente durant laphase d'éjection systolique Jusqu'à une valeurmaximale, la pression systolique (P ), pourdescendre, durant la diastole et la phase de miseen tension (valve aortique fermée), jusqu'à unevaleur minimale, la pression diastolique (P )(Ale tp 191, A2) La différence Pg - P^ consti-tue la pression différentielle Elle est fonctiondu volume d'éjection systolique (V ) et de latompliance (capacitance = AV/AP, p 188) desartères Pour un V^ donne et une compliancedes vaisseaux diminuée, Pg augmente davantageque Pp, c'est-à-dire que la pression différentielleaugmente (ce qui est fréquent lors du vieillisse-ment, v ci-dessous) II en est de même, lorsquepour une compliance donnée, le V^ augmente

Si la résistance périphérique totale (RPT p 188)augmente et que le V^ est éjecte aussi rapidement queprécédemment P^ et P^ augmentent dans la même pro-portion et la pression différentielle reste inchangéeToutetois 1 augmentation de RTP allonge générale-ment la durée d éjection et le rapport augmentation duvolume artériel/écoulement périphérique durant 1 éjec-tion diminue En conséquence P^ augmente moins quePp et là pression diffuentielle diminue

Valeurs normales. Jusqu'à l'âge de 45 ans, onnote normalement au repos (position assise ouallongée), une Pp de 60-90 mmHg et une P de100-140 mmHg Entre 45 et 60 ans d'âge etau-delà de 60 ans, des P^ respectives jusqu'à150 mmHg et jusqu'à 160 mmHg sont considé-rées comme normales (C) Une pression artérielleparfaitement régulée (p 212) est indispensablepour l'approvisionnement des tissus

Une pression artérielle trop faible (hypotension) peutconduire a un état de cho< (p 218) a 1 anoxie (p 130)et à la mort tissulaire Une pression artérielle trop éle-vée chroniquement (hypertension p 216) est elleaussi nuisible car les vaisseaux sanguins en souffrent(en particulier au niveau du cœur du cerveau des reins,et de la peau)

La pression artérielle moyenne (durant ledécours temporel du cycle cardiaque) permet dedéterminer la perfusion périphérique (p 188)

Cette pression peut être estimée a partir d un enregistre-ment graphique de la courbe de pression artérielle (A)(par ex par cathetensme artériel) ou mieux en réduisantl amplitude des oscillations enregistrée sur cette courbejusqu'à ne laisser apparaître que leur trace moyen

Bien que la pression moyenne diminue del'aorte jusqu'aux grandes artères, la pressionsystolique dans les grandes artères (par ex l'afémorale) est généralement plus élevée que dansl'aorte (comparer Al et A2) Ceci est dû a leurmoindre compliance (v aussi vitesse de l'ondepulsatile.p 190)

On peut mesurer la pression artérielle direc-tement à l'aide d'une aiguille placée dans le fluxsanguin Par rapport à l'aorte, la courbe de pres-sion artérielle dans les artères périphériques estdécalée par la durée de propagation de l'onde depression ou onde pulsatile (3-10 m/s, p 190) etde forme différente (Al, 2, courbes de pressionretranscntes) En pratique, la pression artérielleest mesurée indirectement (à hauteur du cœur)par la méthode de Riva Rocci (B)

Un brassard gonflable, relie a un manomètre, est placéautour du bras et un stéthoscope au niveau du pli ducoude en regard de 1 artère numérale Le brassard estgonfle a une pression largement supérieure a ld P,maximale (le pouls radial disparaît ') Ensuite l'ondégonfle peu a peu le brassard (2 a 4 mmHg/s) II appa-raît un premier bruit {bruits dt. Korotko\\ ) synchronede la réapparition du pouls qui situe la limite de la P,(1e lecture) Ce bruit s amplihe d abord pour s atténuerrapidement et devenir plus sourd lorsque la pression dubrassard chute au dessous de la P,, (2e lecture)

Sources d'erreurs de mesure de la pression arté-rielle. Lorsqu'on renouvelle la mesure la pression dubrassard doit être au préalable totalement suppriméedurant 1 a 2 min sinon le barrage veineux risque desimuler une P^ accrue La largeur du brassard devraitégalement être supérieure de 20% au diametie du bras,un brassard relativement trop étroit (bras de sujetsayant une surcharge pondérale ou bras d athlète,mesure au niveau de la cuisse) simule également une Pplus élevée

La pression sanguine est beaucoup plus bassedans l'artère pulmonaire que dans l'aorte(p 186) Une autre particularité de la circulationpulmonaire est la minceur relative des paroisdes vaisseaux ainsi que la grande souplesse deleur environnement (tissu pulmonaire remplid'air) Une augmentation du débit du ventriculedroit entraîne, de ce fait, une dilatation des vais-seaux pulmonaires, c'est a-dire une diminutionde leur résistance (D) Ceci évite qu'une aug-mentation du Qc (par ex durant l'exercice) neprovoque une trop forte élévation de pressiondans les artères pulmonaires Les vaisseaux pul-monaires font en même temps fonction de réser-voir pour absorber les variations transitoires duvolume sanguin (p 204)

!1 Processus d'échanges au niveau

de l'endothélium

L'approvisionnement et l'épuration des cellulesse t'ait au niveau des capillaires et des veinulespostcapillaires (vaisseaux d'échanges; p. 188).Leur paroi endothéliale comporte des «poresfonctionnels» de petite taille (env. 2-5 nm) ouplus grands (20-80 nm, principalement dans lel'oie et les reins), qui correspondent à des fentesintercellulaires ou à des fenestrations de l'endo-thélium. La perméabilité de l'endothélium esttrès variable selon les organes. Alors qu'ilpermet le libre passage de l'eau et des ions inor-ganiques, l'endothélium est largement imper-méable aux cellules sanguines et aux grossesprotéines. Certaines grosses molécules peuventtoutefois traverser cette barrière par transcytoseou grâce à des transporteurs (p. 26 et s.).

Filtration et réabsorption. Au niveau del'ensemble des sites vasculaires d'échanges del'organisme (sauf les reins), 20 litres de liquidefiltrent vers le milieu interstitiel en 24 heures.18 litres sont reabsorbés par jour, c'est-à-direretournent dans les capillaires. La différence,soit 2 1/j, retourne dans le circuit sanguin par lavoie lymphatique (A).

Le taux de filtration (ou de réabsorption) Qyest déterminé à partir du coefficient de filtra-tion K, (= perméabilité à l'eau k . surfaced'échange S) de l'endothélium, et de la pres-sion effective de filtration P^ (Q, = P^, • K,).Le K, est plus élevé dans la branche veineuse dusystème d'échanges (plus large et k >) que dansla branche artérielle. La réabsorption nécessitedonc un trajet plus court ou bien une différencede pression moindre que la filtration initiale(A). P^ est la différence entre la différence depression hydrostatique AP et la différence depression oncotique An; (osmotico-colloidale)entre l'intérieur et l'extérieur de la paroi capil-laire (loi de Slarling; A), où AP = pressionsanguine dans les capillaires (P ) - pressiondu liquide interstitiel (P^, normalement -0 mmHg). Par rapport au cœur, AP est d'environ30 mmHg à l'extrémité artérielle des capillairessystémiques et chute à 22 mmHg à l'extrémitéveineuse. An (env. 24 mmHg; A) s'opposeà AP ; il en résulte que la filtration (P „= +6 mmHg) se change en réabsorption lorsqueP^ devient négative (dans les poumons, APn'est que de 10 mmHg, d'où une P^ très basse).An existe du fait que la concentration en pro-téines (surtout l'albumine) est plus élevée dansle plasma que dans le milieu interstitiel (AC ̂ —1 mmol/1) et augmente lorsque le coefficient dereflexion pour les protéines plasmatiques (o ̂ )est proche de 1,0, donc que la perméabilitiTà

ces protéines devient de plus en plus réduite(A"="»,-R-T-AC^;p.377).

En dessous du niveau du cœur, la pression hydrosta-tique de la colonne de sang s'ajoute à la pression dansla lumière des capillaires (environ + 90 mmHg dans lespieds '). La station debout (surtout) au repos conduit àdes taux de filtration élevés compensés par «aulorégu-lation» a) car du fait de la sortie d'eau, la concentrationen protéines dans les capillaires augmente aussi (chutenormale au niveau des capillaires glomérulaires ;p. 152), ainsi donc que An, et b) parce qu'une filtrationamplifiée augmente P^, ce qui diminue AP.

Lorsque la quantité de filtrat dépasse la sommedu volume réabsorbé et du retour dans lalymphe, il se produit des œdèmes, une ascitedans la région portale, un œdème pulmonairedans la petite circulation.

Parmi les causes d'œdèmes. on peut noter (B) :• Une augmentation de la pression sanguine à l'extré-mité artérielle des capillaires (Bl), suite à une vasodila-tation précapilldire (P f ) , surtout lorsqu'elle estassociée a une augmentation de la perméabilité aux pro-téines (o ̂ l, d'où AJT ,1,), par ex. lors d'inflammationsou d'une anaphylaxie (histamine, bradykinme. etc.).• Une augmentation de la pression veineuse (P ^ àl'extrémité des capillaires (B2) qui, par ex., peut êtrecausée localement par une thrombose veineuse ou auniveau systémique par l'insuffisance cardiaque (œdèmecardiaque). Une stase portale provoque une cifctte.• Une diminution du taux des protéines (surtout l'al-bumine) plasnutiques qui s'accompagne d'une chutetrop importante de AJI (B3 et p. 379, A) et dont la causeest une perte rénale de protéines (protémurie), uneinsuffisance de la synthèse protéique dans le foie (lorsd'une cirrhose par ex.) ou bien un catabolisme élevédes protéines plasmatiques pour couvrir les besoinsénergétiques de l'organisme dans le cas d'une carenceen protéines {œdème de faim)• Une diminution du flux lymphatique (B4) pouvantconduire à des œdèmes locaux, soit par compression(tumeurs), interruption (opérations), destruction (radio-thérapie), ou par barrage (bilharziose) des voies lym-phatiques.• Une augmentation de volume (compliance) du tissuinterstitiel favorise la formation d'œdèmes, de même unepression hydrostatique élevée dans les membres infé-rieurs peut causer des œdèmes des chevilles (B, photo).

Diffusion. Les flux d'eau à travers la paroicapillaire entraînent certes des particules dis-soutes (« solvent drag»; p. 24), toutefois leséchanges de méîaboîiîes par diffusion (p. 20) ontquantitativement le rôle prépondérant dans cestransferts. L'existence d'une différence deconcentration d'une substance donnée entre leplasma et le liquide interstitiel conduit à une dif-fusion nette de cette substance (par ex. Oy CCy.

Approvisionnement du myocardeen 0,

Le myocarde est perfusé par les deux artères coronairesqui partent de la racine de l'aorte. L'artère coronairedroite (env. 1/7 du débit sanguin) approvisionne, nor-malement, la plus grande partie du ventricule droit, lacoronaire gauche (6/7 du débit sanguin) irrigue le ven-tricule gauche (A). La part des deux artères dans l'irri-gation du septum est variable.

Le débit de perfusion coronaire (Q ) estphasique : au cours du cycle cardiaque, il varietrès fortement du fait de la forte pression des tis-sus extravasculaires durant la systole (B, C).Alors que le Q^ au voisinage de l'épicardeainsi que dans les grosses branches des artèrescoronaires situées dans cette zone ne sont pasdffectés, les vaisseaux voisins de l'endocarde duventricule gauche sont comprimés durant lasystole, car, pendant cette phase, la pressionextravasculaire (- pression dans le ventriculegauche, Pyg) dépasse la pression dans la lumièredes artères (C). La perfusion du ventriculegauche est donc essentiellement limitée à la

' diastole (B, au milieu). Ceci concerne beaucoupmoins le ventricule droit du fait de la faiblepression ventriculaire (Pyp) (B, C).

La consommation d'.O, (V^) du myocardeest égale au produit du Q^ par la différence deconcentration artérioveineuse en Oy (Ca-Cv)Lorsque le besoin en 0^ est accru (D, à droite)l'augmentation de la V^ du myocarde ne peut,pour l'essentiel, être assurée que par une aug-mentation du Q^, c'est-à-dire par une vasodila-tation, car pour le cœur, (Ca-Cv)p, = 120 ml/1de sang, ce qui est relativement élevé et, de cefait, le taux d'utilisation d'O; (Ca-Cv)^/Ca^= 120/210, d'env. 60% déjà au repos, ne peutêtre que peu augmenté.

Dans le myocarde, l'adaptation de l'apportd'O, aux besoins d'O, se fait, en premier lieu,par une modification de la résistance vasculaire(D, à gauche). Dans les conditions normales, larésistance des vaisseaux coronaires (distaux)peut diminuer jusqu'à 1/4 de sa valeur de repos(réserve coronaire). De ce fait, le Q (environ250 ml/min au repos) peut être multiplié par 4-5, et ainsi assurer les besoins en 0^ qui sont 4 à5 fois supérieurs lors d'une activité physiqueintense.

Si la lumière des grosses artères coronaires est rétrécieen cas d'artériosclérose, la pression sanguine diminueen aval de la sténose, ce qui induit une autorégulation(v. ci-dessous) par vasodilatation des vaisseaux distaux.Ceci provoque, déjà au repos et selon l'importance dela sténose, l'utilisation d'une partie (ou la totalité) de la

réserve coronaire, de sorte qu'un besoin accru en 0(D) ne peut plus être totalement couvert par un apportd'O^ plus élevé (D) : c'est l'insuffisance coronaire.Le besoin en 0^ du myocarde augmente, d'une part,avec la performance du cœur (travail/temps plus élevé,p. 202 et s.), donc pour une fréquence plus éle\ée et/ouune contractilité supérieure, par ex. lors d'un exercicecorporel (D, à droite), d'autre part, avec le produit de latension île la paroi (S^) par la durée de la systole (= ten-sion'îïme index}. Etant donné que S , = P • r /2w(Laplace, p. 188, relation 8.4b), la Vy, est plusélevée pour une forte pression ventnculaire'et un petitvolume d'éjection systolique que pour une faible pressionventriculaire et un important volume systolique, bien quele travail (P • V) soit identique. Dans le premier cas, lapuissance du cœur est diminuée, c'est-à-dire que pourune pvm P11" élevée, par ex. dans l'hypertension, laconsommation d'O^ est supérieure pour le même travail(D, à droite).

Du fait que le myocarde travaille en aérobie, un besoinélevé en 0; exige une réponse vasodilatatnce rapide.Cette autorégulation du diamètre des vaisseauxcoronaires est contrôlée par plusieurs facteurs :• Facteurs métaboliques. Par leur effet vasodila-tateur : (a) un manque d'Oy car l'O^, a un effetvasoconstricteur; (b) l'adénosine; l'AMP nepeut plus être suffisamment régénéré en ATPlors d'un déficit en Op de sorte que les concen-trations d'AMP et d'adénosine (produit de soncatabolisme) augmentent dans le myocarde.L'adénosine agit, via les récepteurs A sur laparoi musculaire des vaisseaux et les dilate (aug-mentation de l'AMPc); (c) l'accumulation delactate et d'ions H* (issus du métabolisme anaé-robie du myocarde) ; (d) la prostaglandine 1 .• Facteurs endothéliaux. L'ATP (par ex. desthrombocytes), la bradykinine, l'histamine etl'acétylcholine ont un effet vasodilatateur.Cependant, ils agissent indirectement, du faitqu'ils induisent dans l'endothélium la sécrétionde monoxyde d'azote (N0) qui, ensuite, diffusedans les cellules musculaires et conduit à unevasodilatation (p. 279 E).• Facteurs neurohumoraux. L'adrénaline ainsique la noradrénaline libérée par les terminai-sons nerveuses sympathiques ont une actionvasodilatatrice au niveau des récepteurs p -adrénergiques des vaisseaux coronaires distaux.

Selon les disponibilités, le myocarde peut utiliser leglucose, les arides gras libres, le lactate, entre autres,comme substrats énergétiques pour s'enrichir en ATP.Les trois substrats, répartis selon leur part respectivedans l'utilisation d'O^ (« coefficient d'extraction de/'O,»), interviennent le plus souvent au repos,, chacunpour un tiers. Lors d'une activité physique, l'organismeconsomme surtout le lactate en provenancedes muscles squelettiques, où il n'est pas utilisé (A,p. 72 et 282).

Régulation de la circulation

Le rôle de la régulation circulatoire est degarantir l'approvisionnement en sang quelles quesoient les conditions ambiantes et l'activité del'individu (p. 74). Pour ce faire, il faut que a)l'activité cardiaque et la pression sanguine soientsoumises à une régulation optimale (homéosta-sie), b) que chaque organe puisse bénéficierd'une perfusion sanguine minimale, c) qu'unerépartition du débit sanguin au profit desorganes en activité (par ex. les muscles) et auxdépens des organes au repos (dans cet ex. : letractus digestif) soit assurée, car une perfusionmaximale simultanée de tous les organes dépas-serait les capacités du cœur (A).

Le contrôle de la perfusion des organes sefait d'abord par une modification du diamètredes vaisseaux. L'état de tension (tonus} de lamusculature des vaisseaux est sensible : 1. à desfacteurs locaux (B2a/b), 2. à des signaux ner-veux (Bla/b) et, 3. à des signaux hormonaux(B3a/b). La plupart des vaisseaux sont, aurepos, dans un état de tension moyenne (tonusde repos). La dénervation provoque une dilata-tion partielle des vaisseaux ; il s'établit un tonusde base. Celui-ci resuite de dépolarisationsspontanées de la musculature lisse des vais-seaux (p. 70).

Régulation locale de la circulation(autorégulation)

Elle a deux fonctions :• Dans certains organes, l'autoregulation sert àassurer une perfusion constante en réponse auxvariations de pression artérielle (par ex. vaso-constriction lors d'une augmentation de la pres-sion artérielle dans le rein; p. 150).• La deuxième fonction de l'autoregulation estd'ajuster la perfusion à l'activité de l'organe,c'est-à-dire en fonction de son activité métabo-lique (autorégulation métabolique). Ainsi, dansle cas du muscle cardiaque ou du muscle sque-lettique par ex., la perfusion peut augmenter deplusieurs fois la valeur de repos (A et p. 210).

Mécanismes de l'autoregulation• Effet myogène (dépendant de la musculaturedes vaisseaux, Bayiiss) : une distension de laparoi des petites artères et des artérioles sousl'effet d'une augmentation de la pression san-guine provoque une contraction de leur muscu-lature vasculaire (B2a), par ex. dans les reins, letractus gastrointestinal et le cerveau, mais pasdans la peau et les poumons.• Un manque d'O^ provoque généralement une

vasodilatation ce qui veut dire que la perfusionet donc le transport d'O^ augmentent en fonc-tion de l'accroissement de la consommationd'O du tissu. Par contre, dans le poumon, unePO réduite dans l'environnement du vaisseause traduit par une vasoconstriction de ce dernier(vasoconstriction hypoxique ', p. 122).• Réponse métabolique (chimique) locale :une augmentation locale de la concentration demétabolites tels que le COy les ions H*, l'ADP,l'AMP, l'adénosine ainsi que les ions K* dansl'interstitium a un effet vasodilatateur surtoutau niveau des artérioles précapillaires. Ceciaccroît la perfusion, effet qui, non seulement,améliore l'approvisionnement en substrats et enOy mais accélère aussi l'évacuation de cesmétabolites. L'irrigation sanguine du cerveau etdu myocarde (p. 210) est presque exclusive-ment sous contrôle métabolique local. Ceseffets métaboliques ajoutés à ceux de lacarence en 0 expliquent qu'après un blocagede l'irrigation sanguine (garrot, etc.) l'augmen-tation de la perfusion peut être multipliée par 5,dès que le blocage est levé (hyperémie réac-tionnelle).• Diverses substances vasoactives (par ex. lesprostaglandines) parmi celles citées ci-dessous,interviennent également dans l'autoregulation.

Contrôle hormonal de la circulation

Les hormones vasoactives ont une action propresur la musculature des vaisseaux sanguins (parex. l'adrénaline), ou bien elles induisent locale-ment la libération de substances dites vasoac-tives (par ex. N0, endothéline, etc.) qui agissentpar voie paracrine sur le lieu de leur libération(B).• Le monoxyde d'azote (N0) a un effet vasodi-latateur. Il est notamment produit par Vendo-thélium, suite à la liaison de 1' acétylcholine(récepteurs M), de l'ATP, de l'endothéline(récept. ETg) ou de l'histamine (récept. H^) à lamembrane des cellules endothéliales (p. 278).Le N0 diffuse dans les cellules musculaires voi-sines dont il supprime l'activité tonique et doncdilate les vaisseaux.• L'endothéline-1 peut, d'une part, libérer leN0 dans l'endothélium via les récepteurs ETg(vasodilatation, v. ci-dessus), d'autre part, elle aun effet vasoconstriteur par les récepteurs ET^de la musculature vasculaire. Ainsi, si par ex.l'angiotensine I I ou l'ADH (= vasopressine ;récept. V,) se lient à la membrane des cellulesendothéliales, celles-ci libèrent l'endothéline-1qui diffuse vers les couches musculaires voi-sines et provoque leur contraction via les récep-teurs E1\.

»•

• L'adrénaline, sécrétée par la médullosurré-nale (p. 86), a un effet vasoconitricteur (récept.a^ adrénergiques) à concentration élevée; àfaible concentration, elle est vasodilaîatrice parl'intermédiaire des récepteur', fî^-adrénergiquesau niveau des muscles squelettiques, du myo-carde et du foie (C). Physiologiquement, sonaction est principalement fonction de la prédo-minance de l 'un ou de l'autre type de récep-teurs. Dans les vaisseaux rénaux et cutanés, parexemple, les récepteurs cii-adrénergiques sontprédominants.• Eicosanoïdes (dérivées de l'acide arachido-nique; p. 269) : la prostaglandine (PG) F^ lesthromboxanes A^ et B^ ont un effet vasocons-Incleur, alors que les PGE^ ET PGI^ sont vaso-dilatatrice',. L'EDHF (endothelium-derivedhyperpolarizing factor) identifié comme 11,12-epoxyeicosatrienat (11,12-EET) et dont lasécrétion dans l'endothélium est stimulée par lahradykinine (v. ci-dessous), possède égalementun effet vasodilatateur. Il agit en ouvrant lescanaux K* des cellules musculaires des vais-seaux et les hyperpolarise de ce fait, ce quidiminue leur concentration cytosolique en Ca2^• La bradykinine et la kallidine qui sont scin-dées à partir des kininogènes du plasma, parl'enzyme kallicréine, ainsi que l'histamine, ontun effet vasodilatateur. Toutes trois ont égale-ment une influence sur la perméabilité vascu-laire (par ex. lors d'inflammations) et sur lacoagulation du sang.

Contrôle nerveux de la circulation

Le contrôle nerveux de la perfusion des organes(Bl a/b) s'exerce surtout au niveau des petitesartères et des grandes artérioles (p. 188), celuidu retour veineux du sang au cœur (p. 204) s'ef-fectue au niveau des veines (modification deleur fonction capacitive). Dans les deux cas, lavoie régulatrice est généralement le sympa-thique (Bla et p. 78 et ss.), dont la noradréna-line est (sauf dans les glandes sudonpares) lemédiateur postganglionnaire. Elle se lie auxrécepteurs a^ adrénergiques des vaisseaux etexerce un effet vasoconstricteur (B). La cessa-tion du tonus sympathique engendre une vaso-dilatation (Bib). Les vaisseaux des glandessalivaires (sécrétion accrue) et des organes géni-taux (érection) qui se dilatent sous l'effet destimuli parasympathiques ayant comme inter-médiaires des substances vasoactives (la brady-kinine ou le N0 ; v. ci-dessus), constituent desexceptions. En outre, certains neurones libèrentdu CGRP (calcitomn gene-related peptide) quiest un puissant vasodilatateur.

La coordination nerveuse de la perfusion

des organes se fait principalement par deuxvoies : (a) par coactivation d'origine centrale(par ex. lors d'une activation d'un groupe mus-culaire, le cerveau envoie aussi des impulsionsaux centres régulateurs de la circulation), ou (b)par voie réflexe à partir des organes dont l'acti-vité et le métabolisme sont modifiés. Lorsquedes influences locales et nerveuses sont enconflit, par exemple lors de la stimulation sym-pathique durant le travail musculaire, lesinfluences métaboliques locales prédominent,ce qui entraîne une vasodilatation dans lemuscle actif, alors que le sympathique restreintla perfusion des autres muscles .squelettiques.La perfusion de la peau est essentiellement sousle contrôle du système nerveux; d'une part, elleintervient à des fins thermorégulatrices (p. 224),d'autre part, lors d'un déficit du volume san-guin, une vasoconstriction des vaisseaux cuta-nés permet de mobiliser le sang au profit desorganes vitaux comme le cœur et le SNC(pâleur cutanée lors d'une centralisation de lacirculation; p. 218).Lorsque la température est très basse, la vasoconstric-tion d'ongine thermique au niveau de la peau est pério-diquement levée (réaction de Lewt\) pour éviter deslésions cutanées Le réflexe d'axone joue un rôleimportant dans ce mécanisme : par ex une impulsionafférente venant de la peau retourne à la périphérie pardes fibres nerveuses efférentes. L'érythrodermie due augrattage (dermographi^me) est provoquée par un méca-nisme analogue.

Le contrôle central de la circulation (C),incombe au SNC où il siège dans le bulbe etdans le pont. Ces zones reçoivent les informa-tions transmises par les récepteurs de la circu-lation. Il s'agit des récepteurs du système àhaute pression (récepteurs sensibles à l'étire-ment ou à la pression dans l'aorte et dans lesa. carotides ; Rp en C), des récepteurs du sys-tème à basse pression (récepteurs sensibles àVétirement dans la veine cave et dans lesoreillettes ; R^ et Rg en C) et de ceux du ventri-cule gauche (R^ en C). Ces récepteurs évaluentla pression artérielle, la fréquence du pouls (Rpet R^) et la pression de remplissage du systèmeà basse pression (par là même le volume san-guin) : les récepteurs A (R^) réagissent princi-palement lors de la contraction auriculaire et lesrécepteurs B (Rg) lors du remplissage passif(C2). Lors de perturbations de ces grandeurs,les zones régulatrices concernées du SNC(« centres» circulatoires) répondent par l'envoid'impulsions vers le cœur et les vaisseaux (D etp. 5 C2).

Dans le « centre » circulatoire se trouve, enposition latérale, une zone «pressogène» (C,

>

en rouge), dont les neurones (voies bleues)envoient continuellement des impulsions au cœuret aux vaisseaux par le système sympathique ;celui-ci exerce donc une action stimulante sur lecœur (fréquence, force de contraction) et (princi-palement) une action vasoconstrictrice (tonus derepos). Les zones «pressogènes» sont en liaisonétroite avec des neurones situés en position plusmédiane (champ « dépressogène » ; C, en bleu) ;ces deux zones sont aussi reliées aux noyaux dunerf vague (C, en vert), dont l'excitation conduità une diminution de fréquence et de la vitesse deconduction dans le cœur (C, voies orange).

Les impulsions afférentes des réflexeshoméostatiques circulatoires (D3 a/b) passentpar des voies qui vont des barorécepteurs del'aorte et du sinus carotidien vers les centresnerveux (C, voies vertes) ; ces impulsions assu-rent en premier lieu la stabilité de la pressionartérielle (régulation de la pression sanguine).Une hyperpression aigué augmente la fréquencedes impulsions afférentes et active le champdépresseur, dont la réponse réflexe (dépressive)provoque une diminution du débit cardiaque(Qc) via le nerf vague, ainsi qu'une inhibition del'innervation sympathique, ce qui entraîne unevasodilatation et, en conséquence, une diminu-tion de la résistance périphérique totale (RPT)(D4 a/b). Ces deux effets conduisent à une chutede la pression qui était anormalement élevée. Al'inverse, une forte chute de la pression san-guine active les zones pressogènes, ce quientraîne une augmentation du débit cardiaque etde la RPT, de sorte que la pression se rétablit.

C'est grâce aux propriétés des récepteurssensibles aux différences de pression (p. 312 ets.) que cette régulation de la pression sanguinepeut s'effectuer lors de variations aiguës depression, c'est-à-dire qu'elle atténue les fluc-tuations brutales de pression qui se produisentpar ex. lors de changements posturaux ducorps (position couchée/debout) du fait denouvelles répartitions du sang. Le retour vei-neux modifié par ces processus conduirait àdes oscillations importantes de la pression sices réflexes d'homéostasie circulatoiren'avaient pas lieu (réaction orthostatique',p. 204). De même, une diminution de la PO,ou une augmentation de la PCO^ (liaisons croi-sées avec le centre respiratoire) du sangconduisent à une réaction pressogène, c'est-à-dire à une élévation de la pression artérielleindispensable dans ces cas.

Cependant, si la pression sanguine est élevée de manièrechronique (hypertension, v. ci-dessous), cette pressionexcessive est soumise à une stabilisation par ces réflexescirculatoires, ce qui empêche les hypotenseurs d'agir

sur l'hypertension chronique, mais ils contribuent plutôtà la fixer.Une augmentation transitoire du retour veineux (par ex.lors d'une perfusion intraveineuse) conduit aussi à unestimulation de l'action cardiaque (D, à droite). Lasignification physiologique de cette action réflexe,appelée réflexe de Bainbridge, n'est pas évidente. Ilcomplète sans doute le mécanisme de Frank-Stariing(p 202et&.)

Hypertension

L'hypertension caractérise une élévation chro-nique de la pression artérielle systémique.En règle générale, le critère décisif est l'obten-tion d'une pression diastolique supérieure à90 mmHg pour des mesures répétées effectuéesau repos par la méthode de Riva-Rocci (p. 206).Le non-traitement ou un traitement inadéquatprovoque une surcharge du ventricule gauchequi doit travailler plus et s'hypertrophie, ce quiconduit à la longue à une insuffisance ventricu-laire gauche. En outre, l'hypertension constitueun facteur de risque d'athérosclérose et sesconséquences (infarctus du myocarde, attaque,lésion rénale, etc.), et aboutit à une diminutionde la durée de vie d'une part importante de lapopulation.

L'hypertension peut avoir pour cause : a) une augmen-tation du volume du compartiment extracellulaire(VEC), accompagnée d'un retour veineux plus impor-tant, d'où une élévation consécutive du débit cardiaque(hypertension de «volume») ou, b) une augmentationdes résistances périphériques (hypertension de «résis-tance») Comme les différents types d'hypertensionprovoquent des lésions des parois artérielles dont lesrésistances augmentent, l'hypertension de type 'a' setransforme dans le temps en type 'b' ; il s'établit donc,quelle que soit l'origine de l'hypertension, un cerclevicieux

Le VEC devient plus important si l'entrée de NaCl(et d'eau) est supérieure à la sortie Une des causes dela forme la plus commune d'hypertension appeléeessentielle ou hypertension primaire pourrait êtreY apport alimentaire généralement trop riche en NaCÎsurtout chez les patients dits sensibles au sel. Unehypertension de «volume» se produit également si,consécutivement à une insuffisance rénale par ex., unapport relativement faible en NaCl ne peut plus êtreéquilibré, ou si une tumeur surrénale produit demanière incontrôlée une trop grande quantité d'aldosté-rone, amenant ainsi une rétention de Na+

D'autres causes importantes de l'hypertension arté-rielle sont le phéochromocytome, tumeur produisantdes catécholammes qui induisent à la fois une augmen-tation du Qc et de la RPT, ainsi que l'hypertensionrénale (suite à une sténose rénale par ex.) Dans cedernier cas, la libération de rénme est accrue ce quiaugmente la pression sanguine par le système rénine-angiotensine (p 184)

Choc circulatoire

On entend par choc (circulatoire) l'installationet l'extension d'une défaillance circulatoireaiguë ou subaiguë généralisée avec perturbationde la microcirculation et diminution de la perfu-sion des organes d'importance vitale. La causedu choc est principalement une diminution dudébit cardiaque (Qc) ayant pour origine :

• Une diminution du volume sanguin (choc hypovolé-mique) : entraîne une chute de la pression veineusecentrale et une restriction du retour veineux; il s'ensuitune diminution du volume d'éjection systolique (méca-nisme de Frank-Starhng). Les causes de l'hypovolémiepeuvent être une hémorragie (choc hémorragique) ouune autre perte de liquide vers l'extérieur, par la voiedu tractus gastro-intestinal (saignements, vomissementsabondants, diarrhées persistantes), par voie rénale (dia-bète sucré, diabète insipide, diurèse importante), ou parla peau (brûlures, forte sudation sans apport d'eau).Une perte de liquide ver1, l'intérieur peut égalementprovoquer un choc hypovolémique, notamment par sai-gnements internes ou rétention de grands volumesliquidions par ex. lors d'une occlusion intestinale.^ Choc cardiogénique : une défaillance cardiaquepeut notamment être causée par un infarctus aigu dumyocarde, par une insuffisance cardiaque aiguë décom-pensée, ou par une gêne du remplissage du cœur. Ici, àl'inverse du choc hypovolémique, la pression veineusecentrale est augmentée (choc congestif).• Des causes hormonales, entre autres une insuffi-sance surrénalienne, un coma diabétique ou un chochypoglycémique (par ex. en cas de surdosage de l'insu-line).• Une dilatation vasculaire périphérique (sans pâleur)avec stockage du sang en périphérie peut être la caused'une réduction du Qc, comme lors du choc anaphy-lactique (allergie alimentaire ou médicamenteuse,piqûre d'insectes) dans lequel des substances vasoac-tives comme l'histamine sont libérées.

Symptômes. Le choc cardiogénique et le chochypovolémique s'accompagnent d'une chute depression artérielle (pouls filant), d'une éléva-tion de la fréquence cardiaque, ^pâleur avecsueur froide (non observée dans le cas de chocconsécutif à une vasodilatation), d'une diminu-tion du débit urinaire (oligurie) et de forte soif.

Le déficit volumique peut être calculé grossièrementpar le quotient fréquence du pouls (mi^'ï/pression san-guine systolique (mmHg), dénommé index de choc :jusqu'à 0,5 = valeur normale ou perte de sang < 10%;jusqu'à 1,0 = perte de sang < 20-30 % : choc imminent;jusqu'à 1,5 = perte de sang > 30-50% : choc manifeste.

La plupart de ces symptômes sont l'expressiondes moyens d'action régulateurs de l'orga-nisme contre le choc imminent (A). Pour cela,

des mécanismes d'action rapides, visant àréaugmenter la pression artérielle, et d'autresplus lents, pour faire face à l'hypovolémie, secomplètent mutuellement.

Rétablissement de la pression sanguine (A,à gauche). La chute de pression artérielle dimi-nue l'activité des barorécepteurs artériels, ce quiconduit à une élévation du tonus sympathique(Al, p. 214). Le débit cardiaque est alors dérivévers les organes vitaux (artères coronaires, cer-veau) par vasoconstriction artérielle cutanée (lapeau pâlit), digestive, rénale (oligurie) : «cen-tralisation» de la circulation (A2). La vaso-constriction des vaisseaux veineux capacitifs,d'origine sympathique (augmente le remplis-sage cardiaque), la tachycardie et Vinotropismepositif compensent en partie la diminution anté-rieure du débit cardiaque.

Rétablissement du volume sanguin (A, àdroite). La chute de pression artérielle et lavasoconstriction périphérique, lors du chocimminent, abaissent la pression defdtration auniveau des capillaires; de cette manière, leliquide interstitiel est drainé vers le circuit san-guin. Par ailleurs, les volorécepteurs desoreillettes enregistrent l'hypovolémie [pressionauriculaire amoindrie), ce qui freine la sécré-tion d'atriopeptine (= ANF) par le myocardeauriculaire et, par voie réflexe, provoque unelibération d'ADH (réflexe de Henry et Gauer)(p. 170) qui a une action vasoconstrictive(récept. V^ ) et induit une rétention d'eau (récept.V ). La chute de pression sanguine rénale aug-mente la production de rénine, déclenchant lamise en jeu du système rénine-angiotensine-aldostérone (p. 184). Plus tard, les érythrocytesperdus seront remplacés (production accrued'' éryîhropoïétine par le rein ; p. 88) et les pro-téines plasmatiques le seront également grâce àune synthèse accrue dans le foie.

Lorsque l'organisme n'est plus en mesure de détournerle choc naissant, sans intervention extérieure (perfusionetc.), par ses propres mécanismes homéostatiques com-pensatoires, la situation évoluera en choc manifeste. Sila pression systolique reste durablement < 90 mmHg.ou la pression moyenne < 60 mmHg (ce qui peut aussise produire malgré la restitution volumique), l'hypoxieentraîne des dégâts organiques qui, à l'extrême, peu-vent aboutir à des défaillances multiorganiques trèscritiques.

La circulation avant et à lanaissance

qu'après le départ de ces artères que le sang vei-neux du ductus arteriosus débouche dansl'aorte. La partie inférieure du corps ne dispose,de ce fait, que d'un sang relativement pauvre en0^ (saturation = 0,3 ; A). La plus grande partiede ce sang retourne vers le placenta par l'artèreombilicale, où il se recharge en Oy

Lors de la naissance, l'alimentation et l'épu-ration par le placenta cessent brusquement. LaPCO^ du sang augmente de ce fait, ce qui sti-mule fortement les centres respiratoires (par lebiais des chémorécepteurs ; p. 132). Le mouve-ment inspiratoire ainsi provoqué crée unedépression dans le thorax, ce qui entraîne, d'unepart, une aspiration du sang contenu dans le pla-centa et dans la veine ombilicale (« transfusionplacentaire») et, d'autre part un déphssementdes poumons. Le déplissement des poumons etl'augmentation de la PO, alvéolaire t'ont chuterla résistance de la circulation pulmonaire (l'irri-gation augmente, la pression diminue ; Bl, 2)alors que la résistance de la grande circulationaugmente du fait de «l'auto-amputation» duterritoire placentaire au niveau du cordon ombi-lical. Une modification du flux sanguin dans leductus arteriosus se produit alors (désormais :shunt gauche-droit). La circulation pulmonaire

. reçoit encore, pendant quelques jours après lanaissance, du sang de l'aorte. Le remplissage del'oreillette droite est réduit (suppression du sangplacentaire), tandis que celui de l'oreillettegauche s'accroît (la perfusion des poumonsaugmente). La chute de pression qui s'établitentre les oreillettes gauche et droite, ainsi que ladiminution du taux de prostaglandines vasodila-tatrices provoquent la fermeture du foramenovale, environ 2 semaines après la naissance. Leductus arteriosus (canal artériel) et le ductusvenosus se referment également peu à peu. Parces modifications néonatales les circulationspulmonaire et systémique sont alors placées ensérie.

Si le foramen ovale ou le ductus arteriosusrestent ouverts, il se produit des courts-circuitsqui surchargent le cœur (shunts). Dans le casoù le foramen ovale reste ouvert (malforma-tion de la paroi interauriculaire) il se crée uncircuit : oreillette gauche -* oreillette droite(= shunt gauche-droit) -» ventricule droit (sur-charge de volume!) -» poumon -» oreillettegauche ; si le ductus arteriosus reste ouvert ilse crée le circuit suivant : aorte -» a. pulmo-naire (= shunt gauche-droit) -• poumon (sur-charge de pression !) -* aorte.

Le placenta maternel remplit plusieurs fonc-tions à l'égard du fœtus : il sert d'« intestin»(fourniture de nutriments, en partie par transportactif), de «rein» (épuration de\ cataholites), etenfin de «poumon» pour la fourniture d'O^ etl'épuration du COy Maigre la déviation vers lagauche (par rapport à l'adulte) de la courbe dedissociation de l'O., de l'hémoglobine fœtale(p. 129 C), sa saturation en 0^ n'atteint que60% dans le placenta (A, «0,6»).

Le sang est reparti dans le fœtus en fonctiondes besoins particuliers de chaque organe : lesorganes non encore ou peu fonctionnels, commeles poumons, sont pratiquement exclus. Ledébit cardiaque fœtal (pour les deux ventri-cules à la fois) est d'environ 0,2 1/mm/kg depoids corporel, la fréquence cardiaque passede 65/min (5e semaine) à 130 à 160/min. Envi-ron 50% du sang venant du cœur vont vers leplacenta, le reste alimente le corps (35 %) et lespoumons ( 15 %) du fœtus. Le cœur gauche et lecœur droit sont pratiquement branchés enparallèle; un montage en série comme chezl'adulte n'est pas nécessaire à ce stade.

Trajet du sang fœtal (A). Après s'être arté- .riaîlsé dans le placenta, le sang retourne vers lefœtus par la veine ombilicale d'où il est drainépar le ductus venosus (canal d'Arantius), unepartie étant dérivée vers le foie. À l'abouche-ment dans la veine cave inférieure, ce f,ang semêle au sang veineux venant de la partie infé-rieure du corps. Conduit par des replis spéciauxde la veine cave, ce sang arrive dans l'oreillettedroite d'où il passe directement dans l'oreillettegauche au travers d'un orifice de la paroi inter-aunculaire (foramen ovale), puis dans le ventri-cule gauche. De plus, dans l'oreillette droite, sesitue un carrefour (avec un faible mélange desang) avec le sang veineux drainé par la veinecave supérieure, lequel s'écoule dans le ventri-cule droit. Seulement 1/3 du volume d'éjectionde ce sang aboutit dans le poumon (haute résis-tance du circuit pulmonaire car les poumons nesont pas encore déplissés et vasoconstrictionhypoxique ; C et p. 122) ; les 2/3 restants passentpar le ductus arteriosus ou canal artériel dansl'aorte (shunt droite-gauche), dans laquelle, dufait de la faible résistance péripénque (pla-centa), la pression sanguine est relativementfaible, n'atteignant que 65 mmHg en fin degrossesse.

Le sang partiellement artérialisé du ventri-cule gauche irrigue les artères céphaliques (lecerveau est très sensible à un manque d'O !) etla partie supérieure du corps (A). Ce n'est

Bilan des échanges thermiques

L'homme est un être vivant homéotherme (tem-pérature régulée) dont la température resteconstante même lorsque la température ambiantevarie. Cette constatation n'est valable que pourles parties profondes du corps (températuredu noyau « 37 °C). Les membres et la peau(« enveloppe » corporelle) sont eux pratiquementpolkiloîhermes (température variable, p. 225, A).Le maintien d'une température constante dunoyau n'est possible que s'il existe un équilibreentre quantités de chaleur produite et reçued'une pan, quantité de chaleur perdue d'autrepart : c'est la thermorégulation (p. 224).

La production de chaleur dépend deséchange', d'énergie (p. 228). Au repos, la ther-mogenèse est due pour environ 56 % aux organesinternes et pour environ 18 % aux muscles et à lapeau (A2 en haut). L'activité physique aug-mente la production de chaleur dans une telleproportion que la part relative aux muscless'élève, tant en valeur absolue qu'en valeur rela-tive, et peut atteindre 90% de la production dechaleur globale (A2 en bas). Le maintien de lachaleur corporelle peut nécessiter une produc-tion de chaleur supplémentaire par des mouve-ments volontaires du corps ou encore au moyendu frisson thermique et (chez le nouveau-né)par thermogenèse sans frisson à partir de lagraisse brune (p. 225). Un signal avertisseur defroid est transmis de la peau, via l'hypothala-mus et les fibres nerveuses sympathiques, versle tissu adipeux et va induire la liaison de lanoradrénaline aux p^-adrenorécepteurs des cel-lules adipeuses, entraînant par l'intermédiairede l'AMPc : 1) une stimulation de la lipolyse, 2)l'activation d'une lipoprotéinelipase (augmenta-tion des acides gras libres ; p. 254, LPL) etl'augmentation des thermogénines (= UCP1,p. 230). La thermogénine est un monotranspor-teur d'ion H^ présent dans la partie interne de lamembrane mitochondriale qui court-circuite legradient d'ions H+ de cette membrane (p. 17,B2), et par là même augmente la respiration cel-lulaire (production de chaleur) grâce à une pro-duction accrue d'ATP.

La chaleur produite à l'intérieur du corps estvéhiculée par le courant sanguin et transportéevers la surface du corps. Ce flux thermiqueinterne n'est possible que si la températurecutanée est inférieure à celle du noyau. Letransport de chaleur vers la peau dépend essen-tiellement du débit sanguin cutané (p. 224).

Plusieurs mécanismes interviennent dans ladéperdition de chaleur (flux thermiqueexterne) (B) :

1. Radiation thermique (Bl et C). La quan-tité de chaleur perdue par radiation est fonction,entre autres, de la température (à la puissancequatrième) de l'émetteur. Ceci est valable,d'une part pour le revêtement cutané, d'autrepart pour les êtres vivants et objets de l'environ-nement. Si ceux-ci sont plus chauds que lapeau, le corps en recevra de la chaleur, s'ils sontplus froids (ou s'il n'y a pas de corps émetteur :ciel nocturne), la peau pourra perdre de la cha-leur radiante dans cette direction.

La radiation ne nécessite aucun support matériel pourle transport de chaleur, elle est peu influencée par latempérature de l'air qui est un mauvais émetteur. Ainsi,maigre la présence d'air chaud dans une pièce, la cha-leur peut être transmise à une paroi froide; inverse-ment, on peut recevoir la chaleur radiante émise par lesoleil (malgré le vide sidéral) ou par une lampe mfrarouge (malgré l'dir froid).

2. Conduction de chaleur de la peau à l'airambiant. Pour qu'elle ait lieu, l'air doit être plusfroid que la peau, donc un gradient thermiqueest nécessaire. Ce type de déperdition de cha-leur est fortement accéléré par le déplacementde l'air rechauffé par la peau, celui-ci pouvantse faire par exemple par une ascension de l'airchaud ou au moyen du vent (convection ; B2 etC).

3. Les mécanismes 1 et 2 ne sont plus assezefficaces aux températures ambiantes élevées oulorsque l'activité physique est intense; dans cesconditions, la chaleur doit être éliminée par éva-poration (B3 et C). Pour que l'évaporation aitlieu, l'eau nécessaire à ce mécanisme doit êtreamenée à la surface cutanée par un mécanismede diffusion {perspiration insensible) ou encorepar l'activité des glandes sudoripares (B3.p. 78 et ss. et p. 225, D). Chaque litre d'eau éva-porée (mais pas celle qui s'écoule sur la peau)entraîne une déperdition de chaleur de 2428 kJ.Pour des températures ambiantes supérieures à36 °C (C, à droite), seule l'évaporation peutassurer la déperdition de chaleur. Pour des tem-pératures ambiantes encore plus élevées, l'orga-nisme reçoit de la chaleur supplémentaire parradiation et conduction (+ convection). Pourcompenser cet apport extérieur, il faut augmen-ter en conséquence la déperdition thermique parévaporation. Pour que la chaleur produite puisseêtre éliminée par évaporation, il faut que l'airambiant soit relativement sec (déserts, sauna). Sil'atmosphère est trop humide (par exemple dansla forêt tropicale), les températures ambiantessupérieures à 33 °C sont très difficilement sup-portées, même au repos.

ThermorégulationLe rôle de la thermorégulation est de maintenirconstante la température du noyau (A) à unevaleur de consigne, et ce en dépit des quantitésde chaleur reçues, produites ou perdues (p. 222).Cette valeur de consigne de la température esten moyenne de 37 °C et présente des variationscircadiennes d'env. 0,6 °C (min. vers 3 h, max.vers 18 h; p. 381, A). Cette valeur de consigneest contrôlée par une « horloge interne » (p. 334).Un décalage à plus long terme de la valeur deconsigne s'observe durant le cycle menstruel(p. 299, A3) et lors de la fièvre (v. ci-dessous).

L'hypothalamus (p. 330) est le centre decontrôle de la thermorégulation. À ce niveau setrouvent des thermorécepteurs centraux quienregistrent la température du noyau central.L'hypothalamus reçoit des informations complé-mentaires venant de la moelle épinière et desthermorécepteurs périphériques cutanés (p. 314).Dans l'hypothalamus, la température du noyau(température réelle) est comparée à la valeur deconsigne, et s'il existe une différence entre elles,l'hypothalamus met en œuvre les mécanismesde régulation (D et p. 4 et s.).

Si la température centrale dépasse la valeurde consigne (par ex. lors d'un exercice physique),dans un 1er temps le flux sanguin cutané aug-mente et donc le transfert de chaleur du noyauvers la peau augmente grâce à une vasodilatationdes vaisseaux sanguins cutanés ; au niveau desdoigts, on observe une ouverture des anasto-moses artérioveineuses. Non seulement levolume chaleur/temps augmente, mais plusencore le transport chaleur/temps, ce qui diminueles échanges de chaleur par contre-courant entreartères et veines satellites (B). Au niveau desextrémités, le retour veineux des veines pro-fondes est dévié vers le réseau veineux superfi-ciel. Dans un 2° temps, la production sudorales'élève, ce qui refroidit la peau et, par l'intermé-diaire du transfert de chaleur, crée une modifica-tion du gradient de température noyau-peaunécessaire aux pertes de chaleur. La mise en jeude la sécrétion sudorale a pour origine les récep-teurs centraux au chaud. (Dans ce cas, les récep-teurs de la peau ne peuvent rendre compte d'unréchauffement puisque leur environnement est defait devenu plus froid.) Les voies nerveuses effé-rentes vers les glandes sudoripares sont sympa-thico-cholinergiques (D).L'acclimatation à des environnements plus chauds(températures tropicales) nécessite souvent 1 an. Lescaractéristiques d'une telle acclimatation sont : 1) uneaugmentation de la sécrétion sudorale, 2) une diminu-tion de la concentration sudorale en électrolytes, 3) uneaugmentation de la sensation de soif et donc desapports hydriques.

Si la température corporelle tombe en des-sous de la valeur de consigne, on observe uneréduction de la déperdition (vasoconstriction del'enveloppe corporelle, A à gauche), et une aug-mentation de la production de chaleur par aug-mentation de l'activité musculaire volontaire etdu frisson thermique (D). Le nourrisson se refroi-dit très vite du fait de son rapport surface/volumeélevé mais dispose aussi d'une régulation parthermogenèse sans frisson (p. 222). Lorsque sur-vient un refroidissement de l'environnement, les 3mesures de température sont effectuées par lesthermorécepteurs cutanés (p. 314), avant que latempérature centrale ne chute.

Entre la température ambiante pour laquellenous transpirons et celle pour laquelle com-mence le frisson thermique, se situe une zoneétroite de température appelée température deneutralité thermique qui, lorsque nous sommesassis, au repos et peu vêtus, se situe entre 27-32 °C. A l'intérieur de ces limites, la thermoré-gulation s'effectue grâce aux variations du débitsanguin cutané. L'étroitesse de cette zonemontre que l'importance du comportement estessentielle pour la thermorégulation : habille-ment adapté, recherche de l'ombre, chauffagedes habitations, etc. Pour les températuresextrêmes, seul un comportement approprié per-met la régulation de la température (C).

Le fait que la zone de neutralité thermiquesoit perçue comme agréable est purement sub-jectif. Cette zone de neutralité est réalisée, pour95% de la population, lorsque nous sommessans activité et vêtus d'une tenue de bureaulégère dans l'atmosphère d'une pièce où latempérature de l'air et du rayonnement (mur) estd'env. 23 °C, la vitesse du vent < 0,1 m/s et l'hu-midité relative d'env. 50%. La température deconfort ne dépend pas seulement de la tempéra-ture de l'air mais également de l'habillement, del'activité corporelle, du chauffage, du vent et del'humidité ambiante. Elle se situe à 28 °C pourun sujet dévêtu et au repos ; elle est plus élevéedans Veau, variant selon l'épaisseur de la coucheadipeuse sous-cutanée (isolateur thermique) de31 °C (couche épaisse) à 36 °C (couche mince).La fièvre est provoquée par des substances particulières, lespyrogènes exogènes (par ex. endotoxmes bactériennes) ouendogènes (diverses mterleukmes et autres cytokines desmacrophages), qui agissent au niveau de l'hypothalamus etprovoquent la libération de prostaglandmes PCF-, déclen-chant la réaction de fièvre. Au cours de la fièvre, la thermo-régulauon s'effectue à un niveau plus élevé, ce qui signifieque la valeur de consigne est décalée vers le haut De cefait, la températuie corporelle est lelativement trop froideau début (d'où le frisson musculaire fièvre wec frissons) ;lors du décours de la fièvre, la valeur de consigne redevientnormale alors que la température corporelle est trop chaudece qui entraîne vasodilatation et sudation.

Nutrition

Une alimentation convenable doit apporter àl'organisme suffisamment d'énergie, un mini-mum de protéines et de glucides, des substancesminérales (y compris des oligo-éléments), lesacides gras et les acides aminés essentiels et desvitamines. En outre, l'organisme doit disposerd'une quantité d'eau suffisante. Pour assurer untransit intestinal normal, particulièrement dansle côlon, l'alimentation doit contenir de', fibre',,c'est-à-dire des constituants non digestibles desplantes (cellulose, lignine, etc.).

Les besoins énergétiques quotidiens, équi-valents à la dépense énergétique et à l'activité(1 J/s = 1 W = 86,4 kJ/j), dépendent d'un grandnombre de facteurs et varient considérablementmême au repos (métabolisme de repos). On adonc défini un métabolisme de base qui estmesuré 1) pendant la matinée, 2) à jeun, 3) aurepos, en position couchée, 4) à températurecorporelle normale et, 5) dans une ambiance deconfort thermique (p. 224). Sa valeur varie enfonction du sexe, de l'âge, du poids et de lataille corporelle; chez l'adulte elle s'élève enmoyenne à environ 7 MJ/j (= approximative-ment 80 W). L'activité physique augmente lesbesoins énergétiques : pour une activité nor-male, il faut environ 11 MJ/j (= 127 W), pourune activité professionnelle pénible, environ15 MJ/j (= 175 W) chez une femme, et chez unhomme environ 20 MJ/J (= 230 W), pour 70 kgde poids corporel. Ces besoins énergétiquesd'activité représentent des moyennes sur un cer-tain nombre d'années. Mais en une seule jour-née, un travailleur de force peut développerjusqu'à un maximum de 50 MJ/J (= 600 W).Dans les compétitions sportives (le marathonpar ex.) il est possible de développer jusqu'à1600 W pendant 2 heures, bien que le niveaumétabolique journalier soit beaucoup plusfaible.

Les besoins énergétiques sont couverts parles protéines, les lipides et les glucides qui sontles trois substances de base de l'alimentation(B, et traités de biochimie). Les besoins minimaen protéines indispensables à l'équilibre azotésont de 0,5 g/kg de poids corporel (apport mini-mal), dont pour moitié de protéines animales(viande, poisson, lait, œufs), afin d'assurer unapport nécessaire en acides aminés essentiels(histidine, isoleucine, leucine, lysine, méthio-nine, phénylalanine, threonine, tryptophane,valine; et chez l'enfant, l'arginine). Ceux-cisont en quantité insuffisante dans la plupart desprotéines végétales ce qui diminue de moitiéleur « valeur biologique ».

Les besoins énergétiques restants sont cou-verts par les glucides (amidon, sucre, glyco-gène) et les lipides (graisses et huiles animaleset végétales) qui, en tant que substances énergé-tiques, peuvent dans une large mesure se substi-tuer l'une à l'autre : la part des glucides dansl'énergie fournie par les aliments peut êtreramenée à 10% (contre 60% normalement).sans qu'il y ait de troubles du métabolismeD'autre part, les lipides ne deviennent plusindispensables, lorsqu'un apport en vitaminesliposolubles (vitamines A, D, E, K) et en acidesgras essentiels (par ex. acide linoléique) estassuré.

En moyenne, les lipides (1/3 sous formed'acides gras essentiels) représentent environ25-30% de l'apport énergétique (A), proportionqui peut augmenter pour des besoins énergé-tiques élevés (environ 40% pour un travailleurde force). Compte tenu des conditions de travailplus faciles du monde occidental, l'apport ali-mentaire y est trop riche en énergie (lipides aulieu de glucides). Il faut y ajouter la consomma-tion d'alcool (environ 30 kJ/g). Cet apport éner-gétique excessif occasionne souvent unesurcharge pondérale.

L'organisme nécessite l'apport de toute unesérie de substances minérales : en particulierl'apport de calcium (800 mg/j ; p. 290 et s.), defer (10-20 mg/j ; p. 90), d'iw/e (15 mg/j ; p. 288)doit être suffisant. Un grand nombre d'autres«oligo-éléments» (As, F, Cu, Si, V, Sn, Ni, Se,Mn, Mo, Cr, Co) sont également indispensables,mais sont apportés en quantité suffisante parune alimentation normale. En quantité exces-sive, ils peuvent être toxiques.

Les vitamines (A, B^ , By By B|;, C, Dy DyE, H, K,, Ky acide folique, nicotinamide, acidepantothénique) sont des composés organiquesdont l'organisme a besoin pour le métabolisme(généralement sous forme de coenzymes) etqu'il ne peut synthétiser lui-même ou seulementen quantité insuffisante. Bien que les quantitésgénéralement nécessaires soient très faibles, unapport insuffisant peut entraîner des signes decarence spécifique (avitaminose) comme l'hé-méralopie (vitamine A), le scorbut (vitamine C),.le rachitisme (vitamine D = calciol; p. 292),l'anémie (vitamine B^ = cobalamme; acidefolique ; p. 90), le béribéri (vitamine B^ = thia-mine), des troubles de la coagulation (vitamineK; p. 104). Inversement, un apport excessif decertaines vitamines (A, D) peut entraîner desmanifestations toxiques.

»

Dépense énergétique etcalorimétrie

Le métabolisme transforme l'énergie chimiquedes aliments en énergie chimique de métabo-lites endogènes, comme la créatine phosphate etsurtout l'adénosme triphosphate (ATP). L'éner-gie de l'ATP peut ensuite être utilisée pour untravail mécanique (muscles), pour la synthèsede nombreuses substances comme les protéinesde structure, les enzymes, l'urée, entre autres,ainsi que pour l'établissement de gradients deconcentration (Na4', K^ Ça2"*", etc.) dont l'éner-gie potentielle permet, par ex., l'excitation élec-trique des cellules ou le transport actifsecondaire d'autres substances. Tous ces pro-cessus énergétiques libèrent toujours de la cha-leur (p. 38 et s.).

Lorsque les aliments sont totalement oxydés(«brûlés»), c'est-à-dire dégradés en CO ett î f ) , en présence d'O^ (p. 39, C), leur contenuénergétique biologique utile correspond à leurvaleur calorifique physique (VC ^ ).

La VC ^ est déterminée à l'aide d'un calorimètre de^ combustion (A), réservoir d'e-iu, isolé de l'extérieur.

qui renferme une chambre de combustion dans laquelleon introduit une certaine quantité de la substance ali-mentaire considérée qui est ensuite brûlée (avec del'O^). La chaleur ainsi dégagée est absorbée par l'eauenvironnante dont le réchauffement permet ainsi demesurer la VC recherchée

Dans l'organisme, les lipides et les glucidessont également entièrement dégradés en CO +H^O en présence d'Oy Leur valeur calorifiquephysiologique (VC . ) est donc identique à laVC ^ . Elle est en moyenne de 38,9 kJ/g pour leslipides et de 17,2 kJ pour les glucides digestibles(p. 227, A). Par contre, les protéines ne sont pastotalement dégradées dans l'organisme, elles lesont seulement jusqu'au stade de l'urée qui four-nirait à nouveau de l'énergie s'il y avait combus-tion complète. De ce fait, les protéines ont uneVC „ (23 U/g) supérieure à leur VC „ ,(en moyenne 17,2 kJ/g) (p. 227, A). p y"0

Au repos, l'énergie apportée à l'organismesous forme de nutriments est principalementtransformée en chaleur, car l'activité physiqueexterne est infime. Le dégagement de chaleur (àtempérature du corps constante) correspondalors à une dépense d'énergie à l'intérieur del'organisme (par ex. activité des muscles car-diaque et respiratoires ; transport actif des sub-stances, etc.).

La quantité de chaleur dégagée par le corps peut êtremesurée directement par calorimétrie dite directe (B).

Ici, l'animal expérimental est placé dans un récipient,une enceinte d'eau ou de glace, isolée de l'extérieur,absorbe la chaleur qui doit être mesurée et dont laquantité peut être calculée à partir de l'augmentation dela température du liquide ou de la quantité d'eau résul-tant de la fonte de la glace

Chez l'homme, la dépense énergétique peut êtredéterminée plus simplement par calorimétrieindirecte. Ici, la consommation d'O (VO,,p. 120) permet de calculer la dépense d'énergie.Pour cela, il faut connaître l'équivalent calo-rique de l'aliment «brûlé». L'équivalent calo-rique (EC) se calcule à partir de la VC ^ ̂ etde la quantité d'O^ nécessaire à l'oxydation.Pour « brûler » 1 mol de glucose, il faut 6 mold'O, (6 • 22,4 1) (C). La VC ̂ ,du glucose estde 15,7 kJ/g. Ainsi, 180 g de glucose fournis-sent une quantité de chaleur de 2827 kJ pourune consommation d'O, de 134,4 1 soit 21 kJ/10,. Cette valeur représente l'EC du glucosedans les conditions standard (C). En moyenne,l'EC des différents glucides est de 21,15 kJ/1 0,,celui des lipides est de 19,6 kJ/1 Oy celui desprotéines est de 19,65. Les valeurs correspon-dantes à 3 °C sont de 18,8 (glucide-,). 17,6(lipides), 16,8 (protéines) kJ/l Oy

Ainsi, pour calculer la dépense d'énergie àpartir de l'EC, il faut connaître la nature des ali-ments qui sont oxydés. À cet effet, on peut utili-ser le quotient respiratoire (QR = VCO/VO,,p. 120). Pour une consommation exclusive deglucides il est égal à 1,0, comme on peut le voirà partir de la réaction suivante :

Cfî^+60^ 6CO,+6rLO [10.1]

Pour la tripalmitine qui est un lipide, la réactionest la suivante :

2 C,,H,,gO, + 145 0, 102CO,+98HO[10.2]

Pour ce lipide le QR est de 102/145 = 0,7. Étantdonné que la part des protéines est relativementconstante, il est possible d'attribuer un équiva-lent pour chaque QR compris entre 0,7 et 1 (D).La dépense énergétique resuite finalement duproduit EC • VO;.

Une alimentation à base de protéines élève la dépenseénergétique, plus que le glucose par exemple (actiondynamique spécifique). Ceci est dû au fait que pour laproduction d' 1 mol d'ATP à parti! de protéines (acidesaminés), 98 kJ sont nécessaires contre 74 kJ à partir duglucose. La disponibilité d'énergie libre des acidesaminés est donc inférieure à celle du glucose.

Équilibre énergétique,poids corporel

Les dépôts de graisse sont de loin le plus grandréservoir d'énergie du corps. Pour maintenirleur masse constante (mécanisme lipostatique),l'apport et la dépense d'énergie doivent êtreaccordés précisément, à long terme (A) Larégulation de cette homéostasie énergétiquecorrespond à la régulation du poids corporel(PC), quand on considère que le poids corporeld'un individu est largement en rapport avec lamasse de ses dépôts adipeux

La normalité, comme l'insuffisance et l'ex-cès pondéral sont habituellement déterminés parl'index de masse corporelle (IMC = BMI enanglais)

IMC = PC [kg]/(taille [m])2 [103]Par rapport a la plus longue espérance de vie, le poidsnormal correspond a un IMC de 19-24 chez la femme,de 20-25 chez l'homme Les valeurs plus élevées (IMC> 24 ou 25 surpoids, IMC > 30 adiposité = obésité)réduisent l'espérance de vie, car un IMC trop élevé estsouvent associe audiabete sucre (type II), a l'hyperten-

" sion et aux maladies cardiaques

Les facteurs prépondérants dans la régulation(p 4) des dépôts de graisse, ou du poids corpo-rel sont (B)• le centre régulateur, l'hypothalamus, quiintervient à double sens, avec le système lim-bique, le cortex cérébral et le tronc cérébral aux-quels il est relié,• les informations afférentes sur le volume dudépôt de graisse, principalement transmis par laleptine, hormone protéique de 16 kDa, produitepar les cellules adipeuses, et dont la concentra-tion augmente avec la masse graisseuse ;• les signaux efférents par lesquels a) une forteconcentration de leptine (= « entrepôt à graisserempli ») réduit la pnse alimentaire et accroît ladépense d'énergie et, b) un taux réduit de lep-tine (= « entrepôt a graisse vide ») augmente lapnse alimentaire et diminue la dépense énergé-tique (B)

La leptine se lie aux récepteurs de la leptinedu type b (Ob-Rb) de l'hypothalamus (notam-ment les noyaux dorso- et ventromédians, lenoyau latéral, le noyau paraventnculaire, lenoyau arqué), tandis que certains neurones avecOb-Rb se situent devant la barrière hématoencé-phalique (en outre, les lymphocytes T et les cel-lules B du pancréas possèdent également desrécepteurs Ob-Rb)

Effets de la leptine. La leptine entraîne uneperte de poidv qui (contrairement à la faim pri-maire) se limite à des dépôts graisseux, ce qui

referme la boucle régulatrice. Ces processusimpliquent la médiation de neurotransmetteursau niveau hypothalamique (B) :• D'une part, la leptine stimule la sécrétiond'a-MSH (a-mélanostimuline hormone) dont leprécurseur est une mélanocortme (= MC) pro-duite par les cellules POMC (p 280) Via desrécepteurs MC4 (MC4-R), localisés dansdiverses aires de l'hypothalamus, l'a-MSHinhibe la pnse alimentaire et augmente le tonussympathique et la dépense énergétique

L'effet stimulateur d'à MSH sur la dépense énergétiqueest mal connu D'une part, il semble que l'activité quotidienne des muscles squelettiques, ainsi que le tonusmusculaire soient inconsciemment augmentes D'autrepan, on a récemment découvert dans les muscles squelettiques et dans le tissu adipeux blanc, des protéinesappelées uncoupling proteins (type UCP2 et UCPI)qui augmentent la perméabilité de la membrane internedes mitochondnes aux ions H^, provoquant le deconnectage de la chaîne respiratoire, et orientant davantage latransformation de l'énergie chimique en chaleur (etmoins en ATP) Ces protéines qui pourraient s'exprimersous l'action de l'a-MSH, agissent donc de façon tout afait similaire a la thermogemne (= UCP1, p 222)

• D'autre part la leptine inhibe la sécrétion deNPY (= neuropeptide Y) dans l'hypothalamus,ce qui accroît la faim et l'appétit, augmente letonus parasympathique et réduit la dépenseénergétique

Déficit en leptine. Entre autres, le NPY augmente (B)la sécrétion de gonadolibénne (GnRH) Ceci peut pro-voquer une aménorrhée chez les femmes extrêmementamaigries Lors de défection des gènes initiateurs de laproduction de leptine (gène ob de l'obésité) ou durécepteur de la leptine (gène db du diabète), la croîssance pubertaire est affectée et les patientes developpent une adiposité précoce

Outre la régulation a long terme des dépôts graisseux par la leptine, interviennent d autres neurotransmetteurs de peptides inities postérieurement Certainsaugmentent la prise alimentaire, agissant en tant questimulateurs de l'appétit (euroxigènes) (par exeurexine A et B noradrenaline [recept a 2]), alors qued'autres la diminuent, et sont donc anorexigènes (parex la CCK, le CHR, CART [cocame-and amphetamme-regulated transcnptJ l'insuline la serotonmeetc ) Certains peptides sont des signaux de satiété (parex CCK, GLP 1 [glucagon-hke peptide amide], lasomatostatine le glucagon, le GRP [gastrin-releasingpeptide]), c'est à-dire que ces peptides de la satiétélimitent en association avec les stimuli gustatifs et ladistension de la paroi stomacale, la quantité de nourri-ture ingérée par repas

Tractus gastro-intestinal : vued'ensemble, défense immunitaire,débit sanguin

Pour assurer les besoins métaboliques et énergé-tiques de l'organisme (p. 228 et s.), les alimentsdoivent être déglutis, mixés et fragmentés(digestion), puis absorbés à travers la muqueuseintestinale (absorption). Les trois couchesmusculaires du tube digestif participent aumélange et au transport du contenu intestinal.Les transits dans l'œsophage, dans l'estomacet dans les diverses parties de l'intestin varientd'un individu à l'autre et sont étroitementliés à la composition des aliments (valeursmoyennes, A).

Les aliments solides sont mastiqués etmélangés à la salive. Celle-ci a un rôle lubri-fiant et de défense immunitaire (voir ci-dessous)et contient des enzymes. L'œsophage transporterapidement le bol alimentaire dans l'estomac.Le sphincter inférieur s'ouvre alors brièvement,mais empêche par ailleurs un reflux à partir del'estomac. L'estomac proximal sert principale-ment de site de stockage de la nourriture absor-bée. Son tonus la fait progresser dans l'estomacdistal où elle est brassée (fragmentée et émul-sionnée) et où les protéines sont dénaturées parle suc gastrique. Il incombe aussi à l'intestindistal de scinder le chyme en portions. En outre,l'estomac sécrète le facteur intrinsèque (p. 90).

Dans l'intestin grêle, les enzymes produitespar le pancréas et par la muqueuse intestinalescindent les constituants alimentaires en parti-cules absorbables. Les ions HCO^ du suc pan-créatique sont nécessaires pour neutraliserl'acidité du chyme. Les sels biliaires, livrés parla bile, sont indispensables à la digestion deslipides. L'intestin grêle est également le site del'absorption des produits de la digestion (mono-saccharides, ammoacides, dipeptides, monogly-cérides et acides gras libres), ainsi que de l'eau,des substances minérales et des vitamines.

Avec la bile sécrétée par le foie, des produitsde dégradations (par ex. la bilirubine) parvien-nent dans les selles. De plus, le foie a des fonc-tions multiples dans le métabolisme ; ainsi, entreautres, il constitue une station intermédiaireincontournable pour presque toutes les sub-stances absorbées à partir de l'intestin (veineporte, voir ci-dessous) et il intervient dans ladétoxication de nombreuses substances étran-gères (biotransformation) et de sous-produits dumétabolisme pour ensuite les éliminer.

Le gros intestin est le dernier site de reab-sorption de l'eau et des ions. Il est colonisé pardes bactéries et constitue avec le Ciïciiin et le

rectum les lieux de stockage des fèces jusqu'àla défécation ultérieure.

Défense immunitaire. La surface intérieuredu tractus digestif, bordant la lumière intestinale,d'environ 100 m2, doit être dotée d'un systèmeimmunitaire très efficace (p. 94). Ainsi, lesconstituants salivaires comme la mucine, Yim-munogîobuline A (Ig A) et le lysozyme empê-chent la pénétration de germes ; le suc gastriquea une action bactéricide. Le tube digestif pos-sède aussi son propre tissu lymphatique immu-nocompétent, les plaques de Peyer. Des cellulesM (« membraneuses ») spécialisées, situées dansl'épithélium de la muqueuse, permettent auxantigènes luminaux d'accéder aux plaques dePeyer qui, en coopération avec des macro-pliages, peuvent répondre en sécrétant des Ig A(p. 98). Les Ig A passent dans la lumière intesti-nale par transcytose (p. 30) ; grâce à un compo-sant de sécrétion auquel elles s'attachent dansl'épithélium, les Ig A sont protégées contre lesenzymes digestives. L'épithélium muqueuxcontient en outre des lymphocytes intraépithé-liaux (LIE) apparentés aux cellules T-Killer(p. 98) qui communiquent réciproquement avecles entérocytes voisins par l'intermédiaire desubstances agissant en tant que signaux. Lessinusoïdes du foie renferment des macrophages(cellules étoilées de Kupjfer) qui forment unautre bastion de la défense immunitaire. Enfin,la colonisation du gros intestin par la flore intes-tinale protège de la propagation des germespathogènes. Chez le nouveau-né la muqueuse dutube digestif est surtout protégée par les Ig Aprovenant du lait maternel.

Trois branches principales de l'aorte abdomi-nale assurent la vascularisation de l'estomac,de l'intestin, du foie, du pancréas et de la rate (=env. 30% du débit cardiaque). L'irrigation del'intestin est sous le contrôle de réflexes locaux,du système nerveux végétatif et d'hormonesElle est largement indépendante de la pressionsanguine totale (autorégulation), augmente for-tement après les repas (transmetteurs : acétyl-choline, VIP = vasoactive intestinal peptide,etc.) et diminue lors de l'activité physique(noradrénaline, etc.). Le sang veineux chargé desubstances absorbées dans l'intestin passe par laveine porte et arrive au foie. Une partie desconstituants lipidiques réabsorbés se retrouventdans la lymphe intestinale et parviennent dans lacirculation générale après avoir contourné lefoie.

Intégration nerveuse et hormonale

La motilité, les sécrétions, l'irrigation et lacroissance du tractus gastro-intestinal (TOI)sont régulées par les hormones et les messagersà action paracrine du TGI, ainsi que souscontrôle nerveux. Dans les plexus myentériqueet sous-muqueux se déclenchent des réflexesendogènes (système nerveux entérique ; SNE) ;l'activité du SNE est modulée par Vinnervaîionextrinsèque.

Réflexes endogènes. Les réflexes locaux,étroitement limités, sont induits par les tensoré-cepteurs de la paroi de l'œsophage, de l'estomacet de l'intestin, ou par les chémorécepteurs del'épithélium de la muqueuse, provoquant soit unecontraction, soit un relâchement des fibres mus-culaires voisines. Les réflexes, ascendants endirection orale (env. 2 mm), ou descendants (20-30 mm) sont transmis par l'intermédiaire d'inter-neurones et assurent, entre autres, la progressiondu contenu intestinal : réflexe péristaltique.

L'innervation extrinsèque du TGI (p. 78 ets.) est assurée par le parasympathique (pourl'œsophage inférieur et Jusqu'au côlon ascen-dant), par le sympathique ainsi que par desfibres viscéro-afférentes (via les nerfs sympa-thiques ou parasympathiques) qui, entre autres,conduisent les influx afférents des réflexessupra-locaux.

Le SNE peut certes fonctionner indépendamment del'innervation extrinsèque, mais cette dernière à l'avan-tage (a) de faire communiquer rapidement entre ellesdes portions du TGI relativement éloignées les unes desautres, par voie nerveuse par les ganglions abdominaux(afférences viscérales courtes) ou par le SNC (affé-rences viscérales longues), (b) de subordonner les fonc-tions du TGI à celles de l'ensemble de l'organisme, (c)de transmettre au cerveau des processus qui se passentdans le TGI, voire de les rendre conscients (par ex malau ventre)

Neurotransmetteurs. Dans le TGI, commeailleurs aussi, le système nerveux végétatiflibère la noradrénaline (NA) et 1'acétylcholme(ACh), cette dernière à partir de fibres prégan-glionnaires comme de fibres postganglionnaires(= entériques; p. 78 et s.).

Autres neurotransmetteurs du SNE. Ce sont, entreautres le VÏP fvawactive intestinal peptide) respon-sable du relâchement des muscles lisses circulaires etlongitudinaux du TGI, les met- et leu-enképhalines quirenforcent la contraction des sphincters œsophagien,pylonque, et iléocaîcal, le GRP (= gasirm-releasing-peptide) qui stimule la libération de la gastnne ; leCGRP {calciîonm gene-related peptide), qui provoque,entre autres, la libération de SIH

Toutes les hormones endocrines (= trans-portées par la circulation systémique) du TGIsont des peptides et sont produites par les cel-lules endocrines de la muqueuse. On peut noterune similitude de structure entre (a) la gastrintet la cholécystokinine (CCK) d'une part et.d'autre part, entre la sécrétine et le GIP (ainsique le glucagon, p. 282 et s., et le VIP, voir ci-dessus). Les hormones de la même famille ont,de ce fait, à dose élevée (c'est-à-dire pharmaco-logique), des effets très similaires.

La gastrine se rencontre sous une formecourte (G 17 avec 17 a. a.) et une forme longue(G 34 avec 34 a. a.), G 17 représentant 90% dela gastrine antrale. Elle est produite dans l'antrede l'estomac et dans le duodénum (Al) et libé-rée par voie nerveuse par le GRP, ainsi que sousl'effet de la distension de la paroi stomacale etla présence de fragments de protéines dans l'es-tomac, alors qu'un pH < 3,5 dans la lumière sto-macale ou duodénale inhibe sa sécrétion (Al)Ses principaux effets sont la production d'acideet la croissance de la muqueuse de l'estomac(A2).

La CCK (33 a. a.) est produite dans la tota-lité de la muqueuse duodénale. La présence delongues chaînes d'acides gras, d'acides aminéset d'oligopeptides dans la lumière duodénalestimule sa sécrétion (Al). La CCK provoque lacontraction de la vésicule biliaire, inhibe lavidange de l'estomac et stimule la croissance dupancréas ainsi que ses sécrétions d'enzymes et(via la sécrétine, voir ci-dessous) d'HCO.," (A2).

La sécrétine (27 a. a.) est produite dans leduodénum sous l'effet prépondérant de l'aciditédu chyme dans la lumière (Al). La sécrétineinhibe la sécrétion d'acide et la croissance de lamuqueuse de l'estomac, stimule la sécrétiond'HCO^ (potentialisée par la CCK, voir ci-des-sus) et la croissance du pancréas, ainsi que leflux de bile dans le foie (A2).

Le GIP (glucose-dependenî msuîinoîropicpeptide, avec 42 a. a. ; antérieurement : gastricinhibitory peptide = entérogastrone). Le GIP estproduit dans le duodénum et dans le jéjunum, etlibéré par la présence de fragments protéi-niques, lipidiques et glucidiques (glucose !)(Al). Il stimule la sécrétion d'insuline (c'estpourquoi le glucose par voie orale libère plusd'insuline que par injection !) et inhibe la sécré-tion acide (A2).

La motiline (22 a. a.) provient de l'intestin,sous influence nerveuse, et agit sur la mobilitéinterdigestive (Al, 2).

Les messagers à action paracrine du TGIsont, entre autres, Vhistamine, la somatostatineet les prostaglandines.

Salive

La composition de la salive met en évidenceson rôle : les substances mucilagineuses(mucines) lubrifient les aliments et les rendentainsi déglutissables ; elles facilitent aussi lesmouvements de la mastication et de la parole.Les substances alimentaires sont en partie dis-soutes dans la salive, ce qui constitue les condi-tions de l'efficacité des enzymes digestives etdu stimulus gustatif (p. 338). La salive a aussiun rôle important dans l'hygiène buccale et den-taire. Pauvre en NaCl et hypotonique, elleconvient aussi pour le rinçage intermittent desrécepteurs du goût (NaCl !) lors des repas. Lasalive sert aussi de liquide obturateur des lèvreslors de l'allaitement. La digestion des glucides(amidon) peut commencer dès la masticationgrâce à Va-amylase (= ptyaline), alors que l'im-munoglobulme A et le lysoz.yme servent à ladéfense immunitaire (p. 94 et s.). La forteconcentration de HCO ^ tamponne la salive Jus-qu'à un pH de 7 qui correspond au pH optimalde l'amylase et permet à la salive déglutie d'al-caliniser le suc gastrique acide qui peut parve-nir dans l'œsophage (p. 238). La forte sécrétionsalivaire précédant le vomissement, protège demême l'émail dentaire de l'endommagementpar les acides gastriques. Etant donné que laproduction salivaire est étroitement liée à lateneur en eau de l'organisme, la bouche et lagorge deviennent sèches en cas de carence eneau; ceci contribue à la sensation de soi/qui estimportante pour l'équilibre hydrique de l'orga-nisme (p. 168 et 184).

Taux de sécrétion. En fonction du degré destimulation, le débit salivaire est de 0,1 à4 ml/min ( 10-250 uJ/min par glande, B) ce quireprésente 0,5-1,5 V]. Pour un débit de0,5 ml/min, 95% de la salive provient desglandes parotides (salive aqueuse) et des glandessubmaxillaires (salive riche en mucines) ; le resteest sécrété par les glandes sublinguales et lesglandes de la muqueuse buccale.

La formation de la salive comporte deuxétapes : les acini des glandes salivaires produi-sent la salive primaire (A, C) dont la composi-tion électrolytique est similaire à celle duplasma (B) et qui subit ensuite des modifica-tions dans les canaux excréteurs (salive secon-daire). La formation de la salive primaire dansles acini (Cl) est assurée au moyen du trans-port transcellulaire de Cl~. Le Cl-, prélevé dansle sang, est transféré dans les cellules acineusespar un mécanisme de co-transport actif secon-daire Na^-K-^CL, puis passe (conjointementavec HCO^) dans la lumière au moyen decanaux anioniques. Ceci provoque un potentiel

luminal transépithélial négatif qui amène égale-ment le Na^ dans la lumière (diffusion paracel-lulaire), suivi par l'eau pour des raisonsosmotiques. La salive secondaire se forme dansles canaux excréteurs. À ce niveau, le Na^ et leCl" sont réabsorbés, tandis que les ions K* etHCO," (grâce à l'anhydrase carbonique) sontsécrétés (A). Comme la réabsorption de NaCldépasse la sécrétion de KHCO,' et que la per-méabilité des canaux à l'eau est réduite, lasalive devient hypotonique (jusqu'à des valeurstrès inférieures à 100 mosm/kg HO, B).Lorsque le flux augmente fortement, ces proces-sus se réinversent, et la composition de la salivesecondaire s'approche de celle de la salive pri-maire (B).

La production de salive est déclenchée parvoie réflexe (D). Les stimuli sont notamment,l'odeur et le goût des aliments, le contact avecla muqueuse buccale et la mastication, ainsi quela nausée. Les réflexes conditionnés jouent éga-lement un rôle (ils doivent faire l'objet d'unapprentissage : un fait anodin, comme parexemple le bruit des assiettes avant un repaspeut, par la suite, constituer à lui seul un stimu-lus suffisant). Sommeil et déshydratation inhi-bent la sécrétion de salive.

La stimulation de la sécrétion est souscontrôle sympathique et parasympathique(C2):• La noradrénaline induit, par l'intermédiairedes récepteurs 82-adrénergiques et de l'AMPiune sécrétion de salive très visqueuse et riche enmucine.• L'acétylcholme provoque (a) via les récep-teurs Mi-cholmergiques et l'IP^ (p. 82 etp. 274), une élévation de la concentration cyto-solique de Ca^ dans les cellules acineuses. Ils'ensuit, d'une part, une augmentation de laconductibilité du canal anionique luminal avecproduction d'une salive aqueuse et, d'autre part,une augmentation de l'exocytose des protéinessalivaires ; (b) via les récepteurs M,-choliner-giques, l'ACh engendre, la contraction de cel-lules myoépithéliales autour des acini, ce quiexprime le contenu de ces derniers; (c) l'AChstimule la sécrétion de kallicréines qui, à partirdu kininogène plasmatique, libèrent la bradyki-nine. Celle-ci, associée au VIP (p. 234), pro-voque la dilatation des vaisseaux des glandessalivaires. Cette vasodilatation est nécessaire,car la salivation maximale dépasse la valeur duflux sanguin local au repos.

1Déglutition

La couche musculaire de la paroi œsophagienneest en partie striée (le 1/3 supérieur), en partielisse Lors de la déglutition, la langue pousse lebol alimentaire vers l'arrière-bouche (Al) , parréflexe, s'opère alors l'obturation de la caviténasale (A2), la respiration est suspendue, lesvoies respiratoires sont obturées par l'épiglotte(A3), et le sphincter œsophagien supérieurs'ouvre (A4) Le bol alimentaire est entraînévers l'estomac par une onde pénstaltique del'oesophage (A5, Bl,2) S'il advient que le bolalimentaire «s'attache» sur les parois d'aval, ladistension à cet endroit produit une onde pén-staltique secondaire

Dès le début de la déglutition, le sphincterœsophagien inférieur s'ouvre par un réflexevago-vagal (relaxation réceptive, B3) induit parsécrétion neuronale de V1P et de N0, d'ordi-naire, il reste généralement fermé et constitueune barrière contre le reflux du suc gastriqueagressif (pepsine et HC1)

La motilite œsophagienne est le plus souvent étudiéepar des mesures de la pression dans la lumière, il enest de même de la progression de l'onde pénstaltique(Bl, 2) Au niveau du sphincter inférieur, la pression estd'environ 20-25 ininHg au repos, lors de la relaxationréceptive elle chute a quelques mmHg a peine, c'est a-dire la pression qui règne dans l'estomac proximal (B3),ce qui indique l'ouverture du sphincter En cas de dys-fonctionnement de la relaxation réceptive, les alimentspeuvent s engorger dans 1 œsophage (achalmie)La pression sphinctorielle est diminuée par le VIP, lasecrétine la CCK, le N0 le GIF (p 214) et la proges-térone , elle est augmentée par 1 ACh, la gastnne(empêche le reflux durant l'activité digestive motricede l'estomac), la motilme (empêche le reflux durantl'activité motrice interdigestive), ainsi que par unepression intra-abdonnnale élevée (compression, adipo-sité) du fait que le sphincter uLsophagien se situe enpartie dans la cavité ventrale (pression de l'extérieur).

Un reflux sporadique de suc gastrique dans l'œ-sophage distal est un événement physiologiquebanal, que ce soit lors d'une pression fortuite surl'estomac plein, lors de la déglutition (ouverturedu sphincter durant plusieurs secondes) ou lorsdes dites ouvertures îiansitoires du sphincter quipeuvent durer jusqu'à 30 s et font partie du réflexedu rot Le reflux acide abaisse fortement le pHdans l'œsophage distal

La protection de la muqueuse œsopha-gienne après un reflux est nécessaire et est assu-rée comme suit 1 La clearance volumique,c'est-à-dire le revidage rapide du volume dereflux dans l'estomac par le réflexe pénstaltiquede l'œsophage, un volume de 15 m) ne demeure

(sauf de petits restes) que 5-10 s dans l'œso-phage 2. Les restes de suc gastrique subsistantaprès la clearance volumique gardent leur faiblepH, il n'est augmenté que par paliers, lors dechaque acte de déglutition, c'est-à-dire que lasalive avalée assure le tamponnage du résiduacide . clearance du pH.

Vomissement

Le vomissement, dont la nausée, l'augmentationdu flux salivaire, etc. sont les prodromes (C), estprincipalement un réflexe de défense, mais peuiaussi constituer, par ex s'il est dû à une pressioncérébrale élevée, un signe clinique important(hémorragies ou tumeurs cérébrales). Le centrede vomissement situé dans le bulbe rachidier(medulla oblongata) au niveau de la formationréticulée est sous contrôle de chémorécepteursde l'area postrema au plancher du IVe ventricule(ione d'activité sensorielle), où la barrièrehémato-encéphalique est plus perméable

Cette zone est activée, notamment par la nicotine, destoxines, ainsi que par des antagonistes de la dopaminetelle l'apomorphme {emeîique thérapeutique) Les celIules sensorielles sont, en outre dotées de récepteurs auxneurotransmetteurs qui assurent leur contrôle nerveuxPar ailleurs le centre du vomissement peut être activepar des excitations inhabituelles de l'organe de l'equilibration (cmepathie) par une distension excessive del estomac ou de l'intestin, par une évacuation gastriqueretardée, ainsi que par Y inflammation d'organes abdommaux Au cours du premier tiers de la grossesse, nau-sées et vomissements sont fréquents (vomiîus maîutinus}et peuvent exceptionnellement engendrer des troubleslies au vomissement (hyperemesis gravidarum)

Lors du vomissement, le diaphragme est bloqueen position inspiratoire et les muscles abdomi-naux se contractent brusquement Simultané-ment le duodénum se contracte et les sphinctersœsophagiens se relâchent, ce qui a pour effetd'exercer une pression sur l'estomac dont lecontenu est expulsé vers l'extérieur via l'œso-phage

Les conséquences du vomissement chronique sontattnbuables a la wus alimentation, ainsi qu'a la pertede suc gastrique accompagnées par celles de la salivedéglutie des boissons ingérées et aussi des sécrétionsde 1 inlestin grêle En plus d'une hypoio!emie la perted'acidité gastrique (10-100 mmol d'ions H^/l de sucgastrique) provoque une airalose métabolique, encoreaggravée par une h\pokaliemie K^ est perdu aussi bienlors du vomissement (aliments, salive, suc gastrique)qu avec l'urée {hypcralderosteronémie induite par l'hy-povolemie, p 180 et s )

Estomac : structure et motilitéL'cesophage débouche dans lefundu-i, situé au niveau

' du cardia; le fundus est suivi du corps et de V antre.L'extrémité inférieure de l'estomac (pylore) s'aboucheau duodénum (A). D'un point de vue fonctionnel, onfait une distinction entre l'estomac proximal et l'esto-mac di\ttii (A) La taille de l'estomac dépend de sonremplissage, c'est surtout l'estomac proximal qui aug-mente de volume (A, B). La paroi de 1'e.stomac com-porte une couche musculaire longitudinale externe(seulement au niveau des courbures, elle règle la lon-gueur de l'estomac), une puissante musculature circu-laire et une couche interne de fibres musculairess'étendant obliquement. La muqueuse des glandestabulaires gastriques est constituée de cellules princi-pales (CP) et de cellules bordantes (CB) (A) qui pro-duisent les constituants du suc gastrique (p 242) Lamuqueuse gasmque contient en outre des cellulesendocrine1; (notamment sécretnces de gastnne dansl'antre) et des cellules accessoires (ÇA) à mucus.

Les zones proximale et distale de l'estomac ontune importance fonctionnelle (A). La déglutitiond'un bol alimentaire entraîne non seulement l'ou-verture du sphincter inférieur de l'œsophage(p. 238), mais aussi à court terme un relâchementde l'estomac proximal (relaxation réceptive) parun réflexe d'accommodation vago-vagal demanière à empêcher la pression interne de monterau fur et à mesure du remplissage. Sous l'effet dela contraction tonique de l'estomac proximal- qui sert avant tout de réservoir - le contenu gas-trique est alors lentement entraîné vers l'estomacdistal. Au niveau de la limite supérieure de cedernier (au tiers supérieur du corps), se trouve unezone pacemaker (v. ci-dessous). Une stimulationlocale de la paroi de l'estomac (en partie par voieréflexe, en partie par action de la gastrine ; Dl)engendre, à partir de là des ondes péristaltiques- particulièrement fortes dans l'antre - qui chemi-nent jusqu'au pylore. Ces ondes provoquent laprogression du chyme vers le pylore (C5,6,1) oùil est comprimé (C2, 3) et à nouveau refouléaprès fermeture du pylore (C3, 4). Durant cecycle, les aliments sont brassés, mélangés au sucgastrique et partiellement digérés, en outre lesgraisses sont émulsionnées.

Par ailleurs, les cellules pacemaker (= cel-lules interstitielles de Cajal) de l'estomac distalsont le siège de variations de potentiel (ou ondeslentes; p. 244) qui se produisent toutes les 20secondes environ et dont la vitesse (0,5 à 4 cm/s)et l'amplitude (0,5 à 4 mV) augmentent au fur età mesure qu'elles se rapprochent du pylore. Cefaisant, l'activité du potentiel de stimulation deszones distales de l'estomac est dépassée (un peucomme dans le cœur) par un stimulateur situéplus haut, en raison de sa fréquence plus faible.

La fréquence des contractions qui suivent cetteonde d'excitation dépend de la somme desinfluences neuronales et humorales. La gastrineaugmente la fréquence des stimulations et desréponses. D'autres hormones comme le GIFinhibent directement cette motilité, tandis que lasomatostatine ( S I H ) agit indirectement en inhi-bant la sécrétion de GRP (Dl et p. 234).

Durée de séjour des aliments dans l'esto-mac. Les aliments solides restent dans l'estomac,jusqu'à ce qu'ils .soient transformés en particulesen suspension < 1 mm de diamètre (chyme) ; cen'est qu'après qu'ils peuvent passer dans le duo-dénum. Le temps nécessaire pour que 50% de laquantité ingérée aient à nouveau quitté l'estomacest de 10 à 20 min pour Veau. Ce temps aug-mente pour les aliments solides en fonction deleur consistance et de l'intensité du péristaltisme,et peut atteindre 1 à 4 heures (durée de séjour desglucides < à celle des protéines < à celle deslipides). L'évacuation gastrique dépend surtoutdu tonus de l'estomac proximai et du pylore. Lamouline favorise l'évacuation (le tonus de l'esto-mac proximal augmente; le pylore se dilate).L'évacuation diminue lorsque le pH du chymediminue et lorsque son osmolalité ainsi que soncontenu en acides gras libres à chaîne longue eten acides aminés (aromatiques) augmententCette régulation est assurée par des chémorécep-teurs des entérocytes et des cellules à bordure enbrosse situés dans la muqueuse duodénale, desréflexes entérogastriques et des hormones : CCK,sécrétme, GIF et gastrine (p. 234 ; D2). La plu-part du temps, le pylore reste cependant ouvert(libre évacuation de «chyme terminal»). Il secontracte seulement 1. à la fin de la «systole»antrale (v. ci-dessus) afin de retenir les alimentssolides et, 2. durant les contractions duodénales,afin d'empêcher un reflux des sels biliaires quiagressent l'estomac. Néanmoins, si cet événe-ment survient, le reflux d'acides aminées libresnormalement absents dans la lumière gastrique,produit la fermeture réflexe du pylore (D2).

Les matières indigestibles (os, fibres, sub-stances étrangères) ne quittent pas l'estomac pen-dant la phase digestive. Ce n'est qu'au cours de laphase interdigestive qui suit que des ondescontractiles particulières parcourent l'estomac etle duodénum, au rythme d'une «horloge interne»,une fois toutes les 1 heure 30 environ (= migra-ting motor complex, en anglais, ou MMC), ce quiprovoque l'évacuation gastrique des substancesindigestibles, ainsi que le refoulement vers le grosintestin des bactéries ayant migré par voie rétro-grade dans le duodénum. Cette phase de «net-toyage» est régulée par la nwtilme.

1| Suc gastrique

; L'estomac sécrète 3 à 4 litres de suc gastriquepar jour. Ses principaux constituants sont pro-duits par différents types de cellules dans lesglandes tabulaires du fundus et du corps : lespepsinogènes et les lipases (p. 260) sont élabo-rés dans les cellules principales, HC1 et \e fac-teur intrinsèque dans les cellules bordantes,la mucine et le HCO, dans les cellules acces-soires du col des glandes et de la surface de lamuqueuse.

Les pepsines interviennent dans la digestiondes protéines en tant qu'endopeptidases. Ellessont formées par scission à partir de leurs pré-curseurs, les pepsinogènes, puis libérées descellules principales, par exocytose, à pH < 6,dans la lumière des glandes et de l'estomac.L'acétylcholine libérée par réflexe local, en par-tie sous l'influence des ions H+ (et de ce faitindirectement par la gastrine), est le principalvecteur de leur production.

Acidité du suc gastrique. Une sécrétionmaximale d'HCl abaisse le pH du suc gastriquejusqu'à environ 0,8. Il est tamponné par lechyme jusqu'à env. 1,8 à 4, ce qui constitue desvaleurs voisines de celles du pH optimal d'ac-tion de la plupart des pepsines et des lipases. UnpH bas contribue en outre à la dénaturation desprotéines alimentaires et agit comme bactéri-cide.

Sécrétion d'HCl (A). Sous l'action d'uneH*/K*-KTPase dans la membrane luminale descellules bordantes, les ions W (échangés contreK4') vont multiplier leur concentration dans lalumière gastrique par 107 (transport actif pri-maire, Al et p. 26). Le K* retourne dans lalumière par un canal K* de la membrane lumi-nale. Pour chaque ion H* sécrété, un ion HCO,"(provenant de CO^ + OH", sous l'effet de Van-hydrase carbonique, AC), quitte la cellule ducôté sang où il est échangé contre un ion Cl" parun transporteur d'unions (A2). Il en résulte uneaccumulation intracellulaire d'ions Cl" qui pas-sent dans la lumière par un canal Cl~ (A3).Ainsi, chaque ion H^ sécrété est accompagnépar l'arrivée d'un ion Cl' dans la lumière.

Lors de l'activation des cellules bordantes(v. ci-dessous), des canalicules (B2) dont lesparois possèdent une bordure en brosse dense etqui s'enfoncent profondément à l'intérieur de lacellule, s'ouvrent dans la lumière gastrique. Ceténorme accroissement de la surface de la mem-brane cellulaire du côté luminal, avec ses nom-breuses molécules EL/lC-ATPase, permet uneaugmentation maximale de la sécrétion gas-trique d'ions H^, qui passe de 2 mmol/h environau repos à plus de 20 mmol/h.

Le déclenchement de la sécrétion du sucgastrique (B) permet de distinguer des influen-ces («phases») nerveuses, gastriques et intesti-nales (Bl) . L'ingestion d'aliments conduit, parvoie réflexe, à une sécrétion de suc gastrique, lesnerfs gustatifs, olfactifs et optiques constituantles branches afférentes de ces réflexes en partieconditionnés (p. 236). Une carence en glucosedans le cerveau peut aussi déclencher ce réflexe.Le nerf el't'érent est le nerf vague. L'acétylcho-line (ACh) active directement les cellulesbordantes dans le fundus (récepteurs choliner-giques My B2) ; dans l'antre, elle agit sur lescellules G par l'intermédiaire des neurones GRP(gastrin-releasing peptide) pour y induire l;isécrétion de gastrine (B3) qui, à nouveau, activeles cellules bordantes via leurs récepteurs CCKLes cellules H ou cellules ECL (enterochromaf-fin-like) des glandes du fundus sont égalementactivées par la gastrine (réc. CCKg) mais aussipar voie cholinergique et |3, adrénergique (B2) :elles libèrent Vhistamine qui stimule les cellulesbordantes voisines par voie paracrine (récepteursH,). La sécrétion d'acide est également sousinfluences locales du fait qu'elle est stimulée parla gasîrine libérée par contact avec le chyme,dans l'antre ainsi que dans le duodénum (Bl etp.235 A).

L'inhibition de la sécrétion du suc gas-trique est sous la dépendance des facteurs sui-vants : (a) un pH < 3,0 dans la lumière antraleinactive les cellules G (rétroaction négative:Bl, 3) et active simultanément les cellules Dqui sécrètent la SIH (p. 234). Celle-ci, de soncôté, inhibe, par voie paracrine, les cellules Gde l'antre (B2, 3) et les cellules H du fundus(B2). (b) Le CGRP (p. 234), sécrété par voieneuronale, active les cellules D dans le funduset dans l'antre (B2,3). (c) La sécrétine et le GIPd'origine duodénale (p. 234) influencent lasécrétion de suc gastrique par voie rétrograde(Bl). Ainsi le duodénum adapte la compositiondu chyme gastrique ainsi que sa quantité auxbesoins de l'intestin grêle.

La protection de la muqueuse de l'estomaccontre l'agression par le suc gastrique est assu-rée par (a) la couche de mucus et (b) la sécré-tion d'HCO,' par les cellules accessoiressous-jacentes de la muqueuse gastrique. LeHCO," diffuse dans la couche muqueuse et tam-ponne l'acide qui y pénètre à partir de lalumière de l'estomac. La sécrétion d'HCO^" eststimulée par les prostaglandines PGE^ et PGL.Les médicaments anti-inflammatoires, par ex..inhibent la cyclooxygénase 1 et de ce fait laproduction de PG (p. 269), diminuent la protec-tion de la muqueuse et peuvent favoriser l'appa-rition d'ulcères gastriques.

Intestin grêle : structure et motlllté

L'intestin grêle a pour fonction essentielle determiner la digestion des aliments et d'absorberles produits de dégradation conjointement avecl'eau les electrolytes et les vitamines

Structure L intestin grêle (environ 2 m de long mvivo) comprend trois segments le duodénum a la sor-tie de 1 estomac se prolonge par le jéjunum suivi par1 iléon qui s abouche avec le gros intestin L intestingrêle est recouvert extérieurement par le péritoine(membrane séreuse Al) du dessous se trouvent suc-cessivement une couche musculaire longitudinale (A2),le plexus m\entenque (Auerbach A3) une couchemusculaire circulaire (A4) le pîews sous muqueux(Meissnel AS) et enfin la muqueuse (A6) recouverte decellules epttheliaies (A13-15) Les vaisseaux sanguinset lymphdtiquts (A8 et 9) ainsi que les nerfs (A10) parviennent a 1 intestin grêle par 1 intermédiaire du mesentere (A7) La surface de 1 epithelium bordant la lumièreintestinale représente environ 300 a 1600 fois (plus de100 m ) celle d un tube cylindrique lisse environ 3fois pour les valvules conniventes (1 cm de haut) de lamuqueuse et de la sous muqueuse (vahuies de Kercknng Ail) 7 a 14 fois pour les plissements de 1 épithelium (villosites A12) et 15 a 40 fois pour la bordureen brosse (A13) des enterocvies

Anatomie microscopique et fonction. En plusdes enterocytes de reabsorption (A14) les villo-sites sont tapissées des cellules cahciformes(A15) dont le mucus forme une couche lisse etde protection a la surface de l'epithelium A labase des villosites 1 epithelium présente desdépressions appelées cryptes de Lieherkuhn(A16) On y trouve a) des cellules indifféren-ciées et mitotiques d ou proviennent les cellulesvilleuses (v ci-dessous) b) des cellules amucus c) des cellules endocrines et paracnnesqui sont informées de la composition du chymepar des cellules chemosensonelles voisines quiensuite libèrent leurs hormones dans le sang oubien leurs messagers paracnnes dans 1 espaceinterstitiel (p 234) ainsi que d) des cellulescontribuant a la défense immunitaire (p 232)Les glandes de Brunner du duodénum sontsituées plus profondement encore (tela submu-cosa) dans la paroi intestinale et libèrent dans lalumière un produit de sécrétion riche en HCO^

Les bords des villosites sont constamment repousséstandis que de nouvelles cellules se reproduisent a partirdes cryptes Ainsi 1 ensemble de 1 epithelium de 1 in-testin grêle est renouvelé en 3 a 6 jours (mue) Les cel-lules epitheliales repoussees se désintègrent dans la

1 lumière intestinale ou elles libèrent leur contenu parexemple des enzymes et du fer

La motilité de l'intestin est sous le contrôle dusystème nerveux entenque autonome et module;.par des hormones ainsi que par l'innervationextnnseque (p 234) L'intestin est parcouru localement (sur 1 a 4 cm) par des mouvements peudulaires (musculature longitudinale) et dtsegmentation rythmique (musculature circulain.)qui contribuent tous deux au mélange du contenuintestinal et mettent celui ci en contact étroitavec l'epithelium de la muqueuse Ce contact estencore facilite par le mouvement propre desvillosites (lamina musculans mucosae) Pdrcontre les ondes penstaltiques réflexes (30120 cm/min) très marquées en période mterd]gestive (p 240) propulsent le contenu intestinal(env 1 cm/mm) en direction du gros intestin

En stimulant des tensorecepteurs le contenuintestinal (bol alimentaire B) déclenche unréflexe péristaltaque qui, simultanément ressemla lumière en amont du bol alimentaire et 1 élargiten aval En même temps les motoneurones cholinergiques soumis a une excitation très longue (dtype 2) et stimules par des interneurones activentla musculature longitudinale et circulaire respeaivement avant et après le passage du bol Paralleliment a cette activation la musculature circulalKest inhibée en aval (accommodation) et stimuléeen amont (B p 234)

Comme 1 estomac 1 intestin est dote de celIules pacemakers (cellules interstitielles deCajal) dont le potentiel de membrane varie de10 a 20 mV et la fréquence de 3-15/mm ondeslentes (Cl) Des influences nerveuses, endocnnes ou paracnnes peuvent augmenter (=potentiel moins négatif) ou abaisser le niveaud ensemble des potentiels de ces ondes Desque le sommet de l'onde atteint le potentielseuil (environ -40 mV) des séries de potentielsd'action (salves de «spikes») sont déclenchées(C2) Lorsque la base de 1 onde atteint a sontour le potentiel seuil le déclenchement desspikes se prolonge (C3) et engendre unecontraction durable du muscle (spasme)

Propagation de l'excitation. Les salves despikes se propagent dans les cellules musculaires par l'intermédiaire de gap junctions(p 70) de sorte qu elles se contractent rythmiquement a fréquence égale (ou inférieure) Lapropagation de l'excitation du côte anal s arrêtecependant après une certaine distance (zonipacemaker D) des cellules plus distales (avecune fréquence propre plus basse) prennent lerelais de la fonction pacemaker C est la raisonpour laquelle le penstaltisme du duodénum sepropage seulement dans la direction anale

Pancréas

La partie exocrine du pancréas produit chaquejour 1-2 litres de suc pancréatique qui s'écouledans le duodénum. Il contient essentiellementdes ions bicarbonates (HCO^) qui servent àneutraliser (pH 7-8) le chyme riche en HC1 enprovenance de l'estomac, ainsi que les précur-seurs (en majeure partie inactifs) des enzymesdigestives qui sont nécessaires à la digestion desprotéines, des lipides et des glucides dans l'in-testin grêle.

La formation du suc pancréatique présentedes similitudes avec celle de la salive, du faitqu'il est formé en deux étapes et que la sécré-tion de Cl~ par transport actif secondaire dansles acini est suivie par un flux passif d'ions Na1'et d'H,0 (p. 236). Cette sécrétion primaire aune composition en électrolytes analogue àcelle du plasma (comparer Al et 2). Ellecontient aussi les enzymes digestives et d'autresprotéines (exocytose ; p. 30). Dans les conduitsde sortie, le HCO,~ vient s'ajouter à la sécrétionprimaire, suivi passivement par le Na* et Veau.Ainsi la concentration du suc pancréatique enHCO^~ augmente au-delà de 100 mmol/1, alorscelle du Cl" diminue simultanément (A3). Lesconcentrations en Na^^ et en K^ ainsi que l'os-molalité restent inchangées par rapport auplasma (comparer Al et 2) ; c'est là que le sucpancréatique et la salive se différencient (p. 237B). Durant la phase digestive l'essentiel duvolume de suc pancréatique provient de lasécrétion canalaire (A3).

Dans la membrane lummale des cellules canalaires, leHCO^ est sécrété par un échangeur d'amon^ qui pré-lève en même temps du Cl" à partir de lumière (Bl).Pour éviter une diminution de la quantité de HCOg"sécrété du fait d'une moindre disponibilité de Cl",celui-ci recircule vers la lumière par un canal Cl dontla sécrétine provoque l'ouverture (via l'AMPc et laprotéine kinase A = PKA) (B2). La mucoviscidose(fibrose cysîique) rend la fonction de ce canal(dénommé CFTR = cystic fibrosis transmembraneconductance regulator) inopérante, ce qui altère grave-ment la fonction pancréatique Le HCO," provient de laréaction C(X + OH~ catalysée par l'anhydrase carbo-nique. Pour chaque ion HCO, sécrété, un ion t^ quittela cellule vers le sang grâce à un échangeur NaVH"^(B3).

La sécrétion du suc pancréatique est contrô-lée (C) par des fibres cholinergiques (nerfvague), ainsi que par deux hormones : la cholé-cystokinine (CCK; renforce l'influence vagalepar l'intermédiaire des récepteurs CCK^ desfibres cholinergiques dans les acini) et la sécré-tine (Al, 3, B, C et p. 234). La sécrétion de

CCK est inhibée dans une boucle de rétroactionpar la présence de trypsine dans la lumièreintestinale (D). La sécrétine augmente les sécré-tions de HCO., et d'eau dans les conduits desortie, alors que la CCK et I'acétylcholine(ACh) notamment, additionnent leurs effetspour augmenter la concentration cytosolique duÇa2*. Les hormones influencent également l'ex-pression gémque des enzymes pancréatiques

Les enzymes pancréatiques sont indispen-sables à la digestion. Leur pH optimal est de 7 à8. Lorsque la sécrétion d'HCO^ est insuffisante(par ex. dans le cas de mucoviscidose), lechyme reste trop acide, ce qui entraîne uneinsuffisance digestive (maldigestion).

Les enzymes de la protéolyse sont des pio-téases qui sont sécrétées sous une forme inacti\e(pro-enzymes) : le trypfinogéfie, le chymott\p\i-nogène, la pro-élasîase et les pro-carbox\pepudoses A et B. Leur activation se réalise ensuitedans l'intestin où une entéropeptidase transformeen premier lieu le trypsinogène en trypsine (D)qui, à son tour, active le chymotrypsinogènc enchymotrypsine, ainsi que d'autres pro-enzymespancréatiques comme l'élastase et les carbox\-peptidases. Lorsque cette activation a déjà lieu al'intérieur du pancréas, l'organe s'autodigeie(nécrose pancréatique aiguë). La trypsine, lachymotrypsine et l'élastase rompent certainesliaisons peptidiques à l'intérieur de la moléculeprotéique : ce sont des endoprotéases. Parcontie,les carboxypeptidases A et B sont des exopepa-dases : elles détachent les acides aminés de l'ex-trémité carboxyterminale de la protéine.

Digestion des glucides. Va-amylase, sécré-tée déjà sous forme active, scinde l'amidon et leglycogène en oligosaccharides, maltose, malto-triose, a-dextrine limite. Leur dégradation ulté-rieure est réalisée par les enzymes del'épithélium de l'intestin grêle (p. 259).

L'enzyme la plus importante pour la diges-tion des lipides est la lipase pancréatique(p. 252 et s.). Elle est également sécrétée sousforme d'enzyme active et scinde les triglycé-rides en 2-monoglycérides et en acides graslibres. Pour être active, elle nécessite la pré-sence d'autres enzymes, les colipases qui sontformées (aussi sous l'action de la trypsine) àpartir des pro-colipases du suc pancréatique Enoutre, les sels biliaires sont indispensables à ladigestion normale des lipides (p. 248)

Parmi les autres hormones pancréatiques onpeut noter : la (pro)phospholipase A^, la (pro)élastase, les RNases, les DNases et une car-boxylestérase non spécifique.

Bile

Les constituants de la bile sont, outre l'eau etles électrolytes, les sels des acides biliaires, labilirubine, du cholestérol, de la lécithine (=phosphatidylcholine), la bilirubine, des hor-mones stéroïdes, des médicaments, etc. (A). Lessels biliaires interviennent dans la digestion deslipides, alors que la plupart des autres consti-tuants de la bile sont éliminés de l'organismeavec les fèces (fonction d'excrétion du foie;p.250).

Formation de la bile. La bile (env. 0,7 1/j)est sécrétée directement des cellules hépatiquesdans les canalicules biliaires (A). Les hépato-cytes possèdent dans leur membrane sinusoïdaleet canaliculaire de nombreux transporteurs qui,respectivement, absorbent les constituants de labile à partir du sang et les transfèrent dans lescanalicules.

Les sels biliaires (SB). Le cholate et le ché-nodésoxycholate, appelés SB primaires, sontsynthétisés dans le foie à partir du cholestérol.Les SB secondaires qui en dérivent (par ex. ledésoxycholate, le litocholate) sont formés paraction bactérienne dans l'intestin. Les selsbiliaires sont conjugués dans le foie avec la tau-rine ou la glycine, sécrétés dans la bile souscette forme et servent à la formation de micellesdans la bile et dans l'intestin (A).

Transporteurs des SB. Les SB conjugués sont absor-bés par les cellules hépatiques à partir du sang des sinu-soïdes par cotransport actif secondaire avec le Na+

(NTCP = Na^taurocholate cotransporting polypepride)et sont transportés dans les canalicules par voie activeprimaire contre un fort gradient de concentration grâceà un transporteur ATP-dépendant (hBSEP = human bilesait export pump = cBAT = canalicule bile acid trans-porter).

Les SB non conjugués sont immédiatementréabsorbés dans les conduits biliaires (cyclecholéhépatique), alors que les SB conjugués nesont réabsorbés qu'après leur utilisation dans ladigestion des lipides (p. 252), à partir de l'iléumterminal (symport-Na*), et retournent dans lefoie : cycle entérohépatique (B). Le stock totalou pool de sels biliaires de l'organisme (2-4 g)recircule (selon la richesse de l'alimentation enlipides) environ 6 à 10 fois par 24 h, étant donnéque 20 à 30 g de SB sont journellement néces-saires à l'absorption des lipides.

Le cycle entérohépatique provoque une forteaugmentation du taux de sels biliaires dans laveine porte durant les phases digestives. Ceci adeux conséquences : (a) une inhibition de la syn-thèse de SB dans le foie (cholestérol-7a-

hydroxylase; rétroaction négative; B) et, ^même temps, (b) une augmentation de la s é r r f ,tion de SB (et de lipides) dans les canalicule^ „laquelle s'adjoint par effet osmotique une sécré^tion simultanée d'eau, ce qui augmente le flu^biliaire : cholérèse sels biliaires dépendante(C). Il existe aussi une cholérèse sels biliaiic^indépendante (C) qui est à la base de la sécrétioncanaliculaire d'autres composants de la bileaussi bien que de la sécrétion d'HCO^ et d'H,Qdans les conduits biliaires situés en aval. L'ac-tion cholérétique du nerf vague et de la sécrétuies'exerce à ce niveau.

Vésicule biliaire. Lorsque le sphincter entrele canal cholédoque et le duodénum est fermé,la bile produite de façon continue parvient dansla vésicule biliaire où elle est concentrée jus-qu'à 1/10 et stockée (D). L'épithélium de lavésicule biliaire réabsorbe surtout l'eau conjoin-tement avec le Na^ et le CL (Dl), ce qui aboutità un concentré des constituants biliaires spéci-fiques (sels biliaires, bilirubine, cholestérol,phosphatidylcholine, etc.). Lorsque l'organismea besoin de la bile pour la digestion des lipides(ou au passage d'une onde péristaltique inteidi-gestive, p. 240) la vésicule biliaire se contracte(D2) et son contenu se mélange par portions auchyme duodénal.

Le cholestérol est transporté dans la bile sous forme demicelles qu'il forme avec la léciîhine et les selsbiliaires. Une modification dans les rapports dumélange de ces trois substances (E), au profit du cho-lestérol, peut provoquer une précipitation des crisîaii\de cholestérol, ce qui constitue une des causes de laformation de calculs biliaires. Le point rouge et lepoint vert (en E) symbolisent deux exemples demélanges dans la « solution » micellaire.

La contraction de la vésicule biliaire estdéclenché par la CCK (p. 234) et par le plexusnerveux de la paroi vésiculaire lorsque celui-ciest stimulé par les fibres vagales préganglion-naires (D2).

Aux concentrations physiologiques, la CCK n'agit pasdirectement sur la musculature vésiculaire, mais parcequ'elle augmente la sécrétion d'acétylcholine par l 'in-termédiaire de récepteurs neuronaux CCK^. Le CGRP(p 234) et la substance P Cp. 86) sécrétés par des fibressensorielles semblent avoir une action similaire, alorsque le sympathique inhibe la contraction vésiculaire \ iales récepteurs a.-adrénergiques de fibres choiiner-giques Outre les acides gras et les fragments pepti-diques du chyme (p. 234), le jaune d'œuf et le MgSO,sont des stimuli particulièrement efficaces pour lasécrétion de la CCK (cholagogues).

Fonction d'excrétion du foie,bilirubine

Le foie assure la detoxication et l'excrétion denombreuses substances principalement lipo-philes issues du métabolisme (par ex bilirubineou hormones steroides) ou bien absorbées àpartir de 1 intestin (par ex un antibiotique lechloramphenicol) Ceci nécessite une biotrans-formation dans un premier temps des groupe-ments reactifs OH NH, ou COOH sontrattaches aux substances hydrophobes par voieenzymatique (notamment monooxygenases), cequi permet, dans une seconde étape la conju-gaison de ces substances avec de l'acide glucu-romque, de l'acétate, du glulathion de laglycine ou du wlfate Ces produits de conjugai-son, solubles dans 1 eau sont dégrades ultérieu-rement dans les reins et élimines dans 1 urine(par ex sous forme d'acides mercaptunquespour les substances conjuguées au glutdthion)ou bien sont secrètes dans la bile par les hepa-tocytes, pour être élimines par la suite dans lesfèces

Les hepatocytes possèdent dans leur membrane canah-culaire divers transporteurs le plus souvent ATPdépendants comme le MDR1 (multidrug résistanceprotem 1) pour des metabolites relativement hydrophobes surtout cationiques le MDR3 pour la phospha-tidylcholine et le cMOAT (= canalicular multispecificorgamc anion transporter = MRP2 = multidrug résis-tance protem 2) pour des substances conjuguées au glutathion au glucuronide et au sulfate ainsi qu a denombreux autres anions organiques

Sources de bilirubine et conjugaison. La bili-rubine provient a 85 % environ de l'hémoglo-bine des erythrocytes, le reste est issu d autresprotéines de l'heme comme, par exemple lescytochromes (A, B) Lors de la dégradation del'hémoglobine (principalement par les macro-phages) les constituants de la globme et le fer(p 90) sont scindes et, a partir du noyau porphi-nque se forment par étapes successives la bili-verdine puis la bilirubine de couleur jaune(35 mg pour 1 g d hémoglobine) La bilirubinelibre («bilirubine indirecte»), difficilementsoluble, est toxique du fait de sa liposolubilitéElle est donc liée a l albumine dans le sang(2 mol de bilirubine/1 mol d'albumine) maiselle est absorbée dans la cellule hépatique sans1 albumine (A) La, l'utilisation du glucose, del'ATP et de l'UTP permet la formation de1 UDP-glucuronide catalysée par la glucuronyl-transferase ainsi que sa (double) conjugaisonavec la bilirubine (v ci dessus) La bilirubine-diglucuronide hydrosoluble ainsi obtenue est

sécrétée dans les canalicules biliaires par transport actif primaire (cMOAT = hBSEP, v cidessus et p 248)

L'excrétion de la bilirubine par la bile estde 200 a 250 mg par jour dont 85 % sont eliminés avec les fèces Dans l'intestin la bilirubineest dégradée (par les bactéries) en stercobilinogène (incolore) (B) qui est partiellement oxydeen '•tercobiline (fèces de couleur marron) Environ 15% de la bilirubine diglucuronide sontdeconjugues et retournent sous cette forme lipophile (en partie en tant que stercobilmogene) del'intestin au foie (cycle enterohepatique) Unepetite fraction (env 1 %) passe dans la circulation générale et est excrétée sous forme d'umbilinogene (= stercobilinogene v ci-dessous) parle rein (B) Lors d une lésion des cellules hepatiques cette excrétion rénale augmente

Normalement la concentration plasmatiqueen bilirubine est de 17 iimol/1 (=10 mg/1)Lorsqu elle dépasse 30 iimol/1 (= 18 mg/1) environ la conjonctive de l'œil (sclérotique) etensuite la peau deviennent Jaunes il s'agit d'unictère

Les causes de l'ictère peuvent être réparties en troisgroupes1 Ictère prehepatique une augmentation de 1 hemolyse par ex peut provoquer un accroissement tel de 11sécrétion et de la concentration plasmatique de ld bilirubme qu il dépasse les capacités d excrétion du foiLChez ces patients la concentration en bilirubine nonconjuguée ( indirecte ) en particulier est élevée2 L ictère intrahepatique est provoque (a) par unelésion des cellules hépatiques provoquée par exemplepar des poisons (amanite} ou par inflammations {bip itite) avec perturbation du transport et de la cornu^ ns( nde la bilirubine (b) par une absence totale (syndiomede Cngler NaJjar) ou une immaturité du systeniL deglucuroconjugaison et par 1 hémolyse dans 1 ictère dunouveau ne (c) par inhibition de la glucuronyï transierase par les steroides par ex (d) par un trouble congémtal (Dubin Johnson) ou par une inhibition (par desmédicaments ou des hormones steroides par ex ) de 11sécrétion de bilirubine dans les canalicules biliaires3 L ictère posthepatique est du a un obstacle sur ILSvoies excrétrices de la bile comme les calculs biliairesou une tumeur Cette forme est caractérisée par uneaugmentation de la concentration sanguine en bilirubine conjuguée (< directe ) et en phosphatées ail: iimes qui sont aussi un constituant normal de la bileDans les cas 2a 2d et 3 la concentration de la bilirubine conjuguée augmente aussi dans 1 urine (colorationfoncée) Dans le cas 3 en particulier les fèces sont enoutre décolorées car 1 intestin ne reçoit plus de bihrubine, ce qui empêche toute formation de stercobiline

Digestion des lipides

La quantité de lipides consommés (beurre,huile, margarine, lait, viande, charcuterie, œuf,noix, etc.) varie beaucoup selon les individus( 10 à 250 g/j) et est en moyenne de 60 à 100 g/j.Les graisses neutres ou triglycérides, représen-tent la majeure partie (90%) ; s'y ajoutent desphospholipides, des esters du cholestérol et lesvitamines liposolublei A, D, E, K. Les lipidessont généralement absorbés à plus de 95 % dansl'intestin grêle.

Les lipides sont peu hydrosolubles. Leurdigestion et leur absorption dans le milieuaqueux du tube digestif et leur transport dans leplasma (p. 254) font de ce fait appel à des méca-nismes particuliers (A). Les triglycérides peu-vent certes être absorbés en faibles quantitéssans être scindés, mais la dégradation emyma-tique des graisses alimentaires est une conditionpréalable à une absorption normale. Pour per-mettre une action enzymatique optimale, il fautqu'il y ait une émulsification mécanique préa-lable des lipides (surtout par la motricité de l'es-tomac «distal», p. 240), car les gouttelettesgraisseuses relativement petites dans une émul-sion (1-2 iirn; Bl) offrent aux lipases une sur-face d'action importante (par rapport à la masselipidique). Les enzymes suivantes interviennentdans la digestion des lipides :

Les lipases proviennent des glandes sublin-guales^ d\ifundus de l'estomac (cellules princi-pales et cellules mucipares) et du sucpancréatique (A et p. 246). Environ 10 à 30%des lipides sont déjà scindés dans l'estomac (pHacide optimal pour l'activité des lipases sublin-guales et stomacales), 70 à 90% dans le duodé-num et le jéjunum supérieur (pH 7-8, optimalpour les lipases pancréatiques). Les lipases agis-sent au niveau de l'interface huile/eau (B). Pourexercer son activité lipolytique (max. 140 glipides/min), la lipase pancréatique requiert laprésence de Ca2^ et d'une colipase qui résulte del'action de la trypsine sur une pro-colipase pro-venant du suc pancréatique. La lipase pancréa-tique scinde les triglycérides (1" et 31 liaisonester; p. 227, B) en acides gras libres (AGL) eten 2-monoglycérides, grâce à un apport d'eau.

Autour de l'enzyme se forme alors une phase iwtropevisqueuse contenant simultanément des zones aqueuseset des zones hydrophobes (B2) En cas d'excès de Ça2*ou de concentrations trop faibles en monoglycérides,une partie des acides gras se transforme en savons deÇa2* qui échappent à l'absorption et sont excrétés.

La phospholipase A^ (activée par la trypsine àpartir de la pro-phospholipase A^ du suc pan-

créatique) scinde, en présence de sels biliaires etde Ça2*, la 2e liaison ester des phospholipide\(surtout la phosphatidylcholine = lécithine) desmicelles.

Une carboxylestérase non spécifique (=lipase non spécifique) du suc pancréatique agitégalement sur les micelles et n'attaque pas seu-lement les esters de cholestérol (d'où aussi lenom cholestérol-ester[hydrol]-ase), mais aussiles trois liaisons esters des triglycérides et lesesters des vitamines A, D et E.

Il est intéressant de noter que cette lipase est présenteaussi dans le lait maternel (et pas dans le lait de vache),ce qui apporte simultanément au nourrisson que lamère allaite, la graisse du lait et son enzyme de diges-tion L'enzyme est instable à la chaleur; la pasteurisa-tion diminue donc considérablement la digestion deslipides du lait chez les nouveau-nés

Sous l'action conjuguée des sels hiliane\(p. 248), des micelles se forment spontanémentdans l'intestin grêle à partir des monoglycérides,des AGL à chaîne longue et d'autres lipides(B3). Par contre, les AGL à chaîne courte sontrelativement polaires et ne requièrent pas de selsbiliaires, ni de micelles pour être absorbesGrâce à leur petite taille, de 20 à 50 nm seule-ment (et un rapport surface/volume environ 50fois plus grand que celui des gouttelettes grais-seuses mentionnées plus haut), les micelles pei-mettent un contact étroit entre les produits dedégradation des graisses lipophiles et la paruiintestinale et sont donc une condition indispen-sable à une absorption normale des lipides. Lesrégions polaires des molécules participant à laformation des micelles (principalement les selsbiliaires conjugués, les monoglycérides et lesphospholipides) sont ici tournées vers le milieuaqueux et les régions apolaires le sont vers l ' in-térieur de la micelle. Les lipides apolaires dansleur ensemble (par ex. les esters du cholestérol.les vitamines liposolubles, mais aussi les sub-stances toxiques lipophiles) sont logées à l'inté-rieur de la micelle. Durant ces processus, ceslipides sont toujours enrobés dans un milieulipophile (appelée/m d'hydrocarbones) et attei-gnent ainsi finalement la bordure en brosse (éga-lement lipophile) de la membrane des cellulesabsorbantes de l'épithélium intestinal. A ceniveau, les lipides sont absorbés passivement(les AGL en partie par un transporteur) dans lescellules muqueuses. L'absorption des lipides setermine normalement à la fin du jéjunum, tandisque les sels biliaire': libérés des micelles ne sontabsorbés que dans l'iléon distal et sont ensuiteréutilisés (cycle entorohépalique ; p. 249 B).

1 Répartition et stockage des lipides

Les lipides sont transportés dans le sang sousforme de complexes moléculaires sphériques(microémulsions), les lipoprotéines (LP) (A).Leur enveloppe externe est constituée de lipidesamphiphiles (phospholipides, cholestérol) ainsique d'apolipoprotéines, leur noyau internerenfermant des lipides hydrophobes, les trigly-cérides (TG), les esters du cholestérol (Cho-esters). Les LP se différencient par la taille, ladensité (« density » pour la nomenclature), lacomposition en lipides (A), le mode de forma-tion ainsi que par leurs apolipoprotéines(Apo). Ces dernières servent d'éléments struc-turaux aux LP (par ex. Apo AU et -B48), deligands (par ex. Apo B 100 et -E) pour les récep-teurs des LP dans la membrane des cellulescibles (récepteurs B ou E), ainsi que d'activa-teurs d'enzymes (par ex. Apo AI et -Cil).

Les chylomicrons transportent les lipides,surtout les triglycérides, de l'intestin vers la cir-culation périphérique (via la lymphe intestinale)(D), où leur Apo Cil active les lipoprotéine-lipases (LPL) endothéliales qui scindent desacides libre', (AGL) à partir des TG. Ces AGLseront captés principalement par les muscles etles cellules adipeuses (D). Dans le foie, lesrestes des chylomicrons (-remnants) se lient àdes récepteurs par l'intermédiaire de Y Apo E,subissent une endocytose et libèrent leurs TGrestants, leur cholestérol et leurs Cho-esters (B,D).

Le foie exporte le cholestérol et les TG ainsiimportés ou nouvellement synthétisés vers lapériphérie dans les VLDL (very low densityLP) dont l'Apo Cil active les LPL pour libérerles AGL (D). Ensuite, l'Apo Cil étant épuisé,l'Apo E est exposé. Il subsiste des résidus deVLDL ou IDL (intermediate density LP) qui,pour moitié, retournent au foie (liaison avecl'Apo E aux récepteurs LDL, v. ci-dessous) oùils sont rechargés puis quittent à nouveau le foieen tant que VLDL (B).

L'autre moitié des IDL est transformée enLDL (low density LP) au contact des lipaseshépatiques (d'où perte de l'Apo E et expositionde l'Apo B100). Les 2/3 de ces LDL se déchar-gent de leur cholestérol et de leurs Cho-estersdans le foie, et 1/3 les livrent aux tissus extrahé-patiques (B), avec dans les deux cas, la liaisonnécessaire de l'Apo B100 aux récepteurs LDL(v. ci-dessous).

Les HDL (high density LP; B) échangent. certaines apolipoprotéines avec les chylomicrons' et les VLDL et se chargent des surplus de choles-

térol dans les cellules extrahépatiques et dans lesang. À l'aide de leur Apo Al, elles activent

l'enzyme plasmatique LCAT (lécithine-cholesté-rol-acyl transférase qui contribue en partie àl'estérification du cholestérol) et livrent du cho-lestérol et des Cho-esters, notamment au foie etaux glandes productrices d'hormones stéroidev(ovaire, testicules, corticosurrénale) qui possè-dent des récepteurs HDL.

Triglycérides

Les TG contenus dans les aliments sont hydro-lyses dans le tube digestif en AGL et en 2-moni)-glycérides (MG) (C et p. 252). Les acides gras àchaîne courte sont relativement hydrosolubles etpeuvent donc parvenir sous forme libre jusqu'aufoie par la veine porte, alors que les produitshydrophobes de la digestion des lipides, doncles acides gras à chaîne longue et les monoglv-cérides, sont à nouveau synthétisés en TG dansle réticulum endoplasmique lisse de lamuqueuse intestinale (C). Pour ce faire, desprotéines de liaison transfèrent les AGL de lamembrane cellulaire au lieu de synthèse.Comme les TG ne sont pas hydrosolubles, i lssont ensuite intégrés dans des chylomicrons (\ci-dessus). Ceux-ci sont libérés par exocytosedans l'espace extracellulaire ; de là, ils passentdans la lymphe intestinale (contournement dufoie!) et. Finalement dans le plasma sanguinsystémique (C, D). En raison de sa teneur enchylomicrons, le plasma devient trouble pen-dant 20 à 30 minutes après un repas riche engraisses. Le foie synthétise lui aussi des TG ;pour cela, il prélève les AGL nécessaires dans leplasma, ou les élabore à partir du glucose. LesTG hépatiques sont intégrés dans les VLDL (\.ci-dessus) et délivres tels quels dans le plasma(D). Cette exportation dans les VLDL estcependant limitée, ce qui, lors d'une surabon-dance d'AGL ou de glucose (D), peut conduireà un dépôt de TG dans le foie (cirrhose grais-seuse).

Les acides gras libres (AGL) constituent dessubstrats riches en énergie pour le métabolismeénergétique (p. 228). Les AGL sont transportésdans le sang, principalement sous forme de TG(dans les lipoprotéines) et sont scindés à partirdes TG des chylomicrons tout comme ceux desVLDL, par les lipoprotéine-lipases (LPL) del'endothélium capillaire de nombreux organes(notamment tissu adipeux et muscles) (D).L'Apo Cil de surface de ces deux lipoprotéinesjoue ici le rôle d'activateur des LPL. L'insulinequi est sécrétée après un repas, active les LPL(D), ce qui stimule la brusque dégradation desTG alimentaires réabsorbés, ̂ 'héparine (prove-nant par ex. de l'endothélium ou des granulo-cytes basophiles) intervient également dans

^

l'activité des LPL ce qui contribue a « clarifier»le plasma dont 1 aspect laiteux est dû aux chylo-microns («facteur de clarification ») Dans leplasma les AGL sont lies a 1 albumine et attei-gnent ainsi les cibles suivantes (D)^ le myocarde les muscles squeleîîiques lesreins et d autres organes ou ils sont oxydes (p-oxydation) en tant que source d énergie dans lesmitochondnes et transformes en CO, et H,0• les adipocytes (D) ou les TG sont a nouveausynthétises a partir des AGL et stockes En casde besoins énergétiques accrus ou de diminu-tion de 1 apport alimentaire les AGL sont ànouveau hydrolyses dans 1 adipocyte a partirdes TG (lipolyse) et transportes par voie san-guine la ou ils sont nécessaires (D) L adréna-line le glmagon et le cortisol stimulent lalipolyse 1 insuline 1 inhibe (p 282 et s ) ,• le/oie ou les AGL peuvent être oxydés ou ànouveau synthétises en TG

Cholestérol

De même que les TG les esters du cholestérol(Cho-esters) font partie des lipides apolairesLeur transport (B) dans le milieu aqueux del'organisme n est possible que par incorporationdans les LP (ou par liaison a une protéine) etleur utilisation dans le métabolisme ne peut sefaire qu après transformation en moléculespolaires de cholestérol De la même manièreque les TG le sont pour les AGL les Cho estersconstituent la forme de reserve et parfois laforme de transport du cholestérol Les Cho-esters se trouvent dans le « noyau » de toutes lesLP avec le taux le plus élevé (42%) dans lesLDL (A)

Le cholestérol n est pas seulement un consti-tuant essentiel des membranes cellulaires(p 14) mais aussi le précurseur de substancesaussi importantes que les s e l f biliaires (B etp 248) et les hormones steroides (p 294 et ss )Les pertes quotidiennes de cholestérol dans lesfèces (sous forme de coprosterol) et par là peauexfoliée sont de 1 ordre de 0 6 g alors qu ellessont de 0 5 g dans les sels biliaires Ces pertes(moins le cholestérol des aliments) doivent êtrecompensées par une resynthese permanente(intestin foie) (B) Le cholestérol est absorbéavec les aliments en partie sous forme libre eten partie sous forme estenfiee (B en bas àdroite) Avant d être reabsorbes les Cho esterssont transformes en cholestérol par la car-boxyesterase pancréatique non spécifique etabsorbes sous cette forme dans 1 intestin grêlesupérieur (B en bas) La cellule muqueusecontient une enzyme qui estenfie a nouveau unepartie du cholestérol (ACAT [Acyl CoA cho-

lestérol-acyltransférase]), si bien que les chylemicrons renferment aussi bien du cholestenque des Cho esters (A) Le cholestérol et ltCho esters des résidus de chyîomicrons (v cdessus) parviennent dans le foie ou les lipa\(acides des lysosomes hydrolysent a nouveau leCho esters en cholestérol Ce cholestérol peuconjointement avec celui d autres source(LDL HDL) suivre les voies ci après (B)excrétion dans la bile (p 248) 2 transformition en sels biliaires (p 249 B) 3 incorportion dans les VLDL a partir desquels se formerdes IDL et finalement des LDL, sous 1 actiodes LPL (B a gauche) Ces dernières livrent 1cholestérol et les Cho esters aux cellules ayaides récepteurs LDL (foie et cellules extrahepctiques B en haut) La densité des récepteursla surface cellulaire est réglée en fonction debesoins en cholestérol Les LDL sont absorbéedans les cellules par endocytose et les enzymelysosomiales scindent les Cho esters en choie'terol (B en haut a droite) Ce dernier est doncla disposition de la cellule pour une integratiodans la membrane ou pour la synthèse steroidienne Lorsque le cholestérol est en excès il sproduit (a) une inhibition de la synthèse du chclesterol (3 HMG CoA reductase) et (b) unactivation de 1 ACAT (v ci-dessus) qui estenfile cholestérol et le stocke

Une augmentation des lipides du sang (hyperhpoppteinemie) peut concerner le cholestérol (> 2(K220 mg/dl de sérum un adulte sur cinq en Allemagneles triglycérides ou les deux a la fois Dans i h\per cillesteroîemîc familiale qui est la forme la plus grivetaux de cholestérol pldsmdtique est fortement auginm!des la naissance ce qui provoque déjà des infarctichez les adolescents Les causes sont des deficiencLgénétiques des récepteurs de haute affinité des LDL 1cholestérol senque augmente d une part du fait de 1diminution de 1 absorption par les cellules des LDriches en cholestérol et d autre part suite a une secution accrue de cholestérol par les cellules extraheptiques parce que du fait de la diminution d1 absorption des LDL 1 inhibition par la 3 HMG Co^reductase est supprimée La conséquence est une liason plus importante des LDL aux récepteurs (de faib!affinité) appelés récepteurs Scavenger qui sont la causdu dépôt de cholestérol dans les macrophages la pcet les paroi vasculaires L hypercholesterolemie e-donc un facteur de nsque d artériosclérose et de maltdies coronaires

Digestion et absorption desglucides et des protéines

Les glucides couvrent env les 2/3 des besoinsénergétiques (p 226) L amidon (polysaccha-nde) représente une bonne moitié des glucides(incluant 1 amylose et 1 amylopectine) ingèresavec les aliments suivi par le sucre de canne (=saccharose = sucrose) et le sucre du lait (lac-tose) La digestion des glucides commence déjàdans la bouche (Al et p 236) la salive contientde la ptyahne une a amylase qui a pH neutre,est capable de scinder 1 amidon en ohgosaccharides (maîtose maîtotnose a dexînne limite)Ce processus de digestion se poursuit dans 1 estomac proximal mais il est stoppe dans 1 estomac distal par 1 acidité du suc gastrique Unea amylase parvient a nouveau dans le chymealimentaire au niveau du duodénum avec le sucpancréatique (p 246) Le pH optimal 8 lui permet d achever la digestion des polysacchandesjusqu aux oligosacchandes cites plus hautL absorption proprement dite des glucides nepeut se produire que lorsqu ils sont transformesen monosacchandes L hydrolyse du maltose,du maîtotnose et de 1 a dextnne limite doitdonc se poursuivre A cet effet la bordure enbrosse de la membrane luminale des enterocytesrenferme des maltases et des isomaiîases Leglucose qui est le produit terminal est absorbe(comme dans le tube rénal p 158) dans la celIule muqueuse (cotransport actif secondaireavec du Na A2 et p 29 Bl) et immédiatement après transporte passivement dans le sangportai par le transporteur du glucose GLUT2(< diffusion facilitée» p 22) L hydrolyse dulactose du saccharose et du trehalose est assuree par d autres enzymes de la bordure enbrosse la lactose la saccharose (= sucrase) etla trehalase Le galactose ainsi forme (a partirdu lactose) est absorbe par le même mécanismede transport que le glucose alors que le fructose(issu du saccharose) ne peut traverser la membrane luminale des enterocytes que par transportpassif (GLUT5)(A2)

Si la lactase fait défaut le lactose ne peut pas êtrehydrolyse et ne peut donc pas être reabsorbe 11 enrésulte des diarrhées car pour des rdisons osmotiquesle lactose retient 1 eau dans la lumière intestinale et lesbactéries intestinales le transforment en substancestoxiques

La digestion des protéines commence dans1 estomac (Bl) L HCl dénature les protéines etactive les pepsinogenes pour les transformer en8 pepsines différentes Celles ci sont des endopeptidases qui a pH 2 5 scindent les protéines

au niveau de la tyrosine ou de la phénylalaninede la chaîne peptidique Les pepsines sont 1nouveau mactivees dans l intestin grêle (pH 78) En échange les précurseurs d autres proteases provenant du pancréas parviennentjusqu au duodénum ou ils sont actives (p 246)Les trois endopeptidases trypsine chymotrvpsine et elastase fragmentent la molécule proteique en peptides plus courts En outre lescarboxy peptidases A et B (formées dans le pancréas) ainsi que les dipeptidases et les aminopeptidases de la bordure a brosse de lamuqueuse attaquent les protéines par la partieterminale de la chaîne pour les scinder finalement en tn ou dipeptides et (principalement) enacides aminés individuels Ces trois produits dedégradation sont absorbes dans le duodénum etdans le Jéjunum

Les divers acides aminés sont (comme dansle rein p 158) absorbes par plusieurs systèmesspécifiques de transport (B2) Les L aminoacides «neutres» et < acides» parviennentdepuis la lumière intestinale Jusque dans la telIule muqueuse par symport actif secondairecouple au Na* puis de la sont transportes passivement vers le sang portai par diffusion facilitee Les acides aminés canoniques basiques(argmine lysine ornithine) ont leur propre systerne de transport (Na indépendants9) demême que les acides aminés « acides > (acideglutamique et acide aspartique) qui sont de| idégrades dans la cellule muqueuse Les acidesaminés < neutres empruntent plusieurs systernes de transport

II existe une série de troubles congénitaux de l'absorption de groupes spécifique', d acides aminés quisont souvent combines a des troubles similaires auniveau du tubule rénal (amino acidunes rénales lorsd une cystinune par ex)

Les di- et tnpeptides peuvent être absorbessans transformation par un système de co transport (Pep Tl ) qui active un gradient H orientevers la cellule (B2) et qui est de nouveau misen route par une sécrétion d H* (symport actii«tertiaire p 29 B5) Les acides aminés sontgénéralement beaucoup plus rapidement absorbes sous la forme de di et tnpeptides que sousforme libre et sont ensuite hydrolyses en acidesaminés libres dans la cellule

Absorption des vitamines

Les cobalamines (vitamines B,,) sont synthéti-sées par des microorganismes et constituent deséléments indispensables de 1 alimentation desanimaux supérieurs Les principales sources decobalamines sont d origine animale ce sont letoie les reins la viande les poissons les œufset le lait Etant donne que les cobalamines (CN-,OH methyl- adenosyl cobalamme) sont desmolécules relativement grosses et difficilementliposolubles 1 absorption intestinale nécessite lamise enjeu de son propre mécanisme de transport (A) Au cours du passage dans 1 intestin etdans le plasma les cobalamines sont liées àdivers types de protéines de transport 1 lef a i leur intrinsèque (FI) (forme par les cellulesbordantes) dans la lumière intestinale 2 latianscobalamme I I CÎCII) dans le plasma 3 laprotéine R dans le plasma (TCI) les granulo-cytes (TCIII) la salive la bile le lait etc Lescobalammes sont détachées des protéines ali-mentaires par 1 acide gastrique et essentielle-ment liées a la protéine R de la salive et aussi (àun pH élevé) au FI (Al) Dans le duodénum laprotéine R est digérée par la m/Mme la cobala-mme est libérée puis reprise par le FI (résistanta la trypsme) La muqueuse de 1 iléon terminalrenferme des récepteurs très spécifiques pour lecomplexe cobalamine FI elle fixe le complexeet 1 absorbe dans ses cellules par endocytoseCette opération nécessite la présence d ionsÇa2 et un pH > 5 6 (A2) La densité des récep-teurs et donc 1 absorption augmentent pendantla grossesse Dans le plasma la cobalamme estliée aux TCI II et III (A3) La TCII sert essen-tiellement au transport vers les cellule s qui serenouvellent rapidement dans 1 organisme(récepteurs TCII endocytose) La TCIII (prove-nant des granulocytes) apporte la cobalamme enexcès et les dérives de la cobalamme indési-rables jusqu au foie (récepteurs TCIII) ou ilssont stockes ou excrètes avec la bile La TCI(demi vie env 10 J) sert de reserve a courtterme pour les cobalamines du plasma

Une alimentation exclusivement végétale ou destroubles de 1 absorption des cobdiammes provoquent degraves symptômes de carence comme 1 anémie pemicieuse des lésions de la moelle epimere (myelose funi-culaire) etc Ces troubles n apparaissent qu au bout deplusieurs années car la quantité stockée dans 1 orgamsme représente environ 1000 fois la quantité Journa-lière nécessaire c est a dire 1 [^g (p 90)

Sous sa forme metaboliquement active (acidetetrahycirofolique) 1 acide folique ou acidepteroyi-glutamique (Pte-Glu,) est indispen-

sable, à la synthèse de l'ADN (besoins quotidiens 0 1 a 0 2 mg) Les aliments contiennentde 1 acide folique sous des formes ayant a laplace d un acide pteroyi-glutamique (Pte Glu )Jusqu a 7 résidus de^lutamyle (chaînes ï-peptidiques) (Pte GlUy) Etant donne que seul le PteGlu peut être absorbe dans la lumièreintestinale (jéjunum proximal) (B) il faut que lachaîne polyglutamyle soit raccourcie par desenzymes spécifiques (pteroyl polyglutamati.hydrolases} avant 1 absorption Elles sont prob iblement localisées au niveau de la membranelummale de la muqueuse intestinale L absointion du Pte-Glu est assurée par un mécanismede tran sport ai tif spécifique Par la suite dansla cellule muqueuse le Pte Glu forme deI acide 5 methyl tetrahydrofolate (5-Me HPte Glu,) et d autres metabolites (B) Lorsqueceux ci sont déjà présents dans les aliments i lssont aussi absorbes dans la lumière intestin î leselon le mécanisme de transport cite plus hautII en va de même pour le methotrexate qui estun médicament a action cytostatique 1 amethyl cobalamine est indispensable a la transformation du 5 Me IL Pte-Glu, en acide tetnhydrofolique metaboliquement actif Lesreserves d acide folique dans 1 organisme (7 mgenviron) suffisent a repondre aux besoins durantquelques mois (carence p 90)

Les autres vitamines hydrosolubles (B[thiamme] B [riboflavine] C [acide ascorbique] et H [biotine macme]) sont absorbéespar un mécanisme de symport actif secondaneavec le Na* donc de façon tout a fait similaireau glucose ou aux acides aminés (C) Le lieu dereabsorption est le jéjunum et pour la vitamineC 1 iléon Les vitamines B^ (pyndoxal pyndoxine pyndoxamine) ne sont probablementreabsorbees que passivement (simple diffusion)

La reabsorption des vitamines liposolubles(A [retmol] D [cholecalciferol] E [tocopheroi] K [phylloqumone] K^ [farnoqumone])tout comme la reabsorption des lipides (p 252)nécessite la formation de niicelles Les mecanismes d absorption restent inexpliqués (en partie saturables et dépendants de 1 énergie) Letransport dans le plasma s effectue âpres incorporation dans des chylomicrons et des VLDL(p 254 et s )

Réabsorption de l'eau etdes substances minérales

L'homme ingère en moyenne / 5 l d'eau (bois-sons, aliments) par jour Par ailleurs quotidien-nement 7 1 sont déverses en plus dans le tubedigestif avec la salive, le suc gastrique, la bile, lesuc pancréatique et le suc intestinal Etantdonne que seulement 0,1 I/J est excrète avec lesfèces il faut donc que le tube digestif en reab-wrbe au minimum 84 I/J Cette réabsorptiond'eau a lieu principalement dans le jéjunum,dans 1 iléon et aussi, pour une faible part, dans lecôlon (A) Les mouvements d'eau a travers laparoi de l'intestin sont conditionnes osmotiquement Lorsque des particules osmotiquementefficaces comme Na^ et Cl sont absorbées 1 eausuit (B) , au contraire, si des substances sontsécrétées dans la lumière ou si des aliments nonreabsorbables sont ingères avec les substances,l'eau s'écoule alors vers le pôle luminal Ainsides substances difficilement reabsorbables (sul-fate, sorbitol polyethyleneglycol, par ex ) agis-sent comme des laxatifs

La force motrice de reabsorption de l'eauréside surtout dans la réabsorption du Na* duCl" et de substances organiques (B) Lesconcentrations luminales de t^s" et de Cl dimi-nuent constamment du duodénum au côlonCelle du 1W est de 145 mmol/1 au départ de125 dans l'iléon (C) et de 40 environ dans lecôlon Dans l'intestin le Na* est absorbe parplusieurs mécanismes la pompe Nef K*-ATPase sur le côte basolateral de la cellule (B,D) est dans tous les cas 1 élément moteuressentiel (p 26)• Cotransport du Na* avec des substances orga-niques (p 28 et 258) dans le duodénum et dansle jéjunum se produit un flux passif de Na* dansla cellule qui est utilise simultanément pour letransport actif secondaire du glucose, des acidesaminés, des phosphates etc dans la cellule (Dl)Ce transport est electrogene (p 28) d ou unpotentiel transmembranaire négatif du côte lumi-nal (PTN^, p 162) entraînant le Cl hors de lalumière par voie paracellulaire (D2)• Transport parallèle du Na* et du Cl dans1 iléon le Na^ luminal est absorbe par échangecontre des ions H^ (D3) et de même, parallèle-ment, le Cl par échange contre du HCO^(D4), dans la lumière H* et HCO, , reagissentpour former 1LO + CO^, Ce transport électro-neutre assure la majeure partie de la reabsorp-tion du Na*, du Cl etderLO• Diffusion du Na^ principalement dans lecôlon, le Na^ est aussi absorbe au moyen decanaux Na* a travers la membrane lummale(D5) Ce transport de Na+ est dépendant de 1 al-

dostérone(p 182) et également électrogène LePTNZ, (v ci dessus) résultant attire le Cl- horsde la lumière (D2) ou bien provoque la sécretion de IC

Une sécrétion de Cl se produit aussi dans les cellulesepitheliales des cryptes de Lieherkuhn (p 245 A16)(comme dans les acmi des glandes salivaires p 236)Le flux de Cl vers la lumière accompagne par Na+ elH.O est active par 1 AMPc et sous contrôle nerveux LIhormonal (VIP = vasoactrve intestinal peptide prosi iglandmes) Les rôles de cette sécrétion d fLO pourraient être Id liquéfaction d un chyme trop visqueux etune recirculation de 1 H O (cryptes -* lumière -» villosites -» cryptes) afin de stimuler la reabsorption cksubstances mal dissoutes La toxine cholérique bloquila GTPase de la protéine Gs ce qui maintient une augmentation maximale du taux d AMPc Du fait de 1 di.croissement de la sécrétion de Cl le Nd+ et de grandisquantités d edu sont déverses dans la lumière ce quiprovoque de très fortes diarrhées (jusqu a 1 1/h ')

Outre le HCO, du suc pancréatique, le HCO,est également secrète dans la lumière de l'intestingrêle et du gros intestin (A) Le K* est secrète parles cellules des kryptes du colon sous contrôle de1 aldovterone (concentration lummale du K*env 90 mmol/1 ') puis reabsorbe au niveau de lasurface epithehale par 1 intermédiaire d uneH*/K* ATPase (même mécanisme que dans 1 estomac p 243 A) Le rapport IC secrete/ls^ reabsorbe, contrôle par 1 aldosterone, détermine Liperte de K^ (A et p 180) Lors des diarrhées, ilse produit des perte i de K^ et de HCO, (hypokahernie et acidose métabolique p 142)

Alors que les fèces sont pauvres en Na^, Clet en H,0, elles renferment en moyenne 1/3 duÇa2* absorbe Le Ca21^ est reabsorbe dans la partie supérieure de l'intestin grêle (A) avec l'aided'une protéine de liaison du calcium (calciumbmding protein = CaBP) Le calcitnol augmente la synthèse de CaBP et stimule ainsi 11reabsorption du Ca^ (p 292) alors qu'unecarence en vitamine D ou certaines substancesqui donnent avec du Ca2^ des composes insolubies (phytme oxalate, acides gras) reduisenila reabsorption du Ca2^ Tout comme le Ca2^ leMg2'1' est reabsorbe dans l'intestin alors que kfer (Fe) est soumis a un mode de reabsorptionspécial (p 90)

Gros intestin, défécation, fècesLa dernière partie du tube digestif est constituée du

; gros intestin (cacum et colon 1 3 m de long env ) et durectum La muqueuse du gros ntestin se caractérise parla présence de profondes invaginations (cryptes) recou\ertes essentiellement par des cellules muqueusesappelées cellules cahciformes Une partie des cellulesuperficielles (avec une bordure en brosse) sert a 1 ab

s rption

Le gros intestin a deux fonctions principales IIsert de lieu de stockage pour le contenu intestinal (1 stockage cEecum et colon ascendant'' stockage rectum) A son niveau se poursuitégalement la reabsorption de 1 eau et des electiolytes (p 269) de sorte que les 500 a 1500 mlde chyme qui apparaissent chaque jour dans leferos intestin sont concentres a 100 200 mlenviron Le gros intestin n est pas indispensablea la vie De grandes parties peuvent être enlevees par ex suite a des tumeurs

|\ L eau introduite artificiellement dans le rectum (lave\ menî} peut être reabsorbee Les médicaments (wpposi'; toire^) diffusent également dans le sang a travers lai paroi intest nate Les substances ainsi apportées sont

donc soustraites a 1 influence de 1 dcide gastrique et desenzymes en outre elles contournent le foie

Motilite Au niveau du gros intestin on peutobserver des mouvements locaux de brassagecaractérises par de fortes constnctions transversales (contractions haustraîef) ainsi que desonde', penstaltiques anterogrades aussi bien querétrogrades (pacemaker dans le colon trans-verse) ce qui permet aux fèces présentes dansle colon de pouvoir être également stockéesdans le caecum Par ailleurs des mouvements demasse se produisent 3 a 4 fois par Jour (A) Cesmouvements se déclenchent habituellementaprès les repas ils sont dus a un réflexe gastrocolique et a des hormones gastro intestinales

Sur des raàiograpîî es on peut observer le déroulementtype des mouvements de masse après absorption d unchyme contenant de la baryte (•iuhitance de ntraste)(Al A8) on administre le produit de contraste a 7 h(Al) a 12 h la substance se trouve déjà dans les dermères boucles de 1 iléon et dans le caxum Le début durepas de midi accélère la vid mge de 1 iléon (A2) 5minutes plus tard un étranglement se forme a t extremite de la substance de contraste (A3) puis peu aprèsle colon transverse est rempli pu- la substance decontraste (A4) qui est aussitôt a nouveau segmentée etdonc malaxée par des c wsirtUi ns rransïcrsale', (A5)Quelques minutes plus tard (toujours pend nt le repas)1 intestin se resserre brusquement autour de la partie laplus avancée du contenu intestinal et 1 entraîne trèsrapidement (A6 8) jusque dans le sigmoide

Bactéries intestinales A la naissance le tractusintestinal est stérile mais durant les premièressemaines de la vie il est colonise par des bacteries (anaerobies) ingérées oralement Le grosintestin de 1 adulte contient 10 ' a 10' bactériespar ml de contenu intestinal 1 iléon environ 10Le pH peu élevé dans 1 estomac constitue unebarrière a la prolifération bactérienne si bienque dans la partie initiale de 1 intestin grêle lenombre de bactéries est très faible (0 lOVml) Laprésence de bactéries dans 1 intestin augmente1 activité de la défense immunitaire intestinale( inflammation physiologique ) et leur metabolisme est important pour 1 hôte » Elles degradent les glucides indigestibles (par ex lacellulose) ou les disacchandes qui n ont pas étéabsorbes en amont (par ex le lactose) en chaînescourtes absorbables sous forme d acides gras eten un mélange de LOZ (méthane H^ CO ) Lnoutre elles synthétisent la vitamine K

L anus est normalement ferme Plusieursstructures y sont impliquées (Bl) la valvule deKohirausch qui s insère entre deux valvulessuperposées les muscles puborectaux le sphmcter anal interne a motricité involontaire lesphincter anal externe a motricité volontaire etenfin un corps erectile veineux Le tonus dusphincter interne (muscle lisse) est sous contrôlesympathique a adrenergique alors que lesphincter externe (muscle strie) se contractetomquement sous contrôle du nerf honteux

Défécation Lorsque le rectum supérieur(ampoule rectale) est rempli par le contenu intestinal les récepteurs de pression sont stimules(B2) ce qui déclenche par voie réflexe le rel ichement du sphincter interne (accommodationvia les neurones VIP) et le renforcement dutonus du sphincter externe ainsi qu un besoinfécal Si 1 on s y soumet le rectum se raccourcitles muscles puborectaux et le sphincter analexterne se relâchent tandis que les musclescirculaires du colon descendant du sigmoideet du rectum se contractent pour expulser lesfèces avec 1 aide de la sangle abdominale (B3)La fréquence des défécations varie beaucoup (de3 fois/jour a 3 fois/semaine) et dépendde la quantité de fibres indigestibles (par e\cellulose lignine) qui a été ingérée Des evacutions trop fréquentes de selles liquides (diarhees) peuvent provoquer des troubles de mêmeque des défécations trop espacées (constipatic nopiniâtre)

Selles (fèces, C) En moyenne 60 a 80 g deselles sont évacuées par Jour (> 200 g diairhee) Elles sont constituées pour 1/4 environ dematières sèches dont 1/3 proviennent de bactcnés qui sont les hôtes du gros intestin

Systèmes d'intégration del'organisme

Chez les organismes multicellulaires, au contrairedes unicellulaires, les différents groupes cellu-laires et organes spécialisés doivent être intégréset coordonnés (p. 2). Chez les mammifères, lessystèmes nerveux et hormonal assurent cesfonctions ; il faut y ajouter la transmission de l'in-formation- dans le système de défense immuni-taire (p. 94 et s.). Grâce à ces systèmes, lessignaux sont transmis respectivement par voieélectrique et humorale (A).

Les signaux nerveux et hormonaux servent aucontrôle et à la régulation (p. 4) du métabo-lisme et du «milieu intérieur» (circulation, pH,équilibre hydroélectrolytique, température, etc.),ainsi qu'à la croissance et à la maturation del'organisme, aux fonctions nécessaires pour lareproduction et enfin, aux réponses de l'orga-nisme face au milieu extérieur. Dans ces proces-sus de contrôle et de régulation, les informationsdes récepteurs sensoriels des organes internes,de l'appareil locomoteur et des organes des senssont impliqués, de même que les facteurs psy-cho-émotionnels et autres. Dans de nombreuxcas, les signaux interviennent dans des méca-nismes de rétroaction au sein de l'organisme(P. 4).

Les nerfs sont spécialisés dans la transmis-sion rapide de signaux, généralement à grada-tion fine. On distingue un système nerveuxcentral (SNC ; p. 310 et ss.) des systèmes ner-veux périphériques. Ces derniers comprennent :• le système nerveux somatique qui conduitles signaux des organes des sens vers les centres(afférences) et contrôle les muscles squelet-tiques (efférences),• le système nerveux végétatif périphérique(= autonome) (p. 78 et ss.) qui contrôle essen-tiellement la circulation, les organes internes,les fonctions sexuelles, etc. Il est complété par :• des afférences viscérale's, c'est-à-dire desfibres nerveuses qui transmettent les signauxdes organes internes vers les centres et qui, leplus souvent, empruntent les mêmes nerfs queles fibres végétatives (par ex. le n. vague) et,• le système nerveux entérique qui intègre lesfonctions locales de l'œsophage, de l'estomac etde l'intestin (p. 234).

Les hormones, ainsi que la cytokine et lachémokine du système immunitaire (p. 94 etss.), et les neurotransmetteurs (v. ci-dessous)sont des messagers. Les hormones serventessentiellement à la transmission lente et conti-nue des signaux. Les hormones endocrines uti-lisent le système circulatoire pour parcourir de

plus grandes distances dans l'organisme. Leshormones et autres substances messagères quin'agissent que sur des cellules voisines ont uneaction dite paracrine, celles qui retroagissentsur le type cellulaire lui-même producteur demessager sont appelées autocrines.

Les hormones proviennent de glandes, detissus ou cellules producteurs d'hormones(en partie aussi de cellules nerveuses : cellulesneuroendocrines} et ont comme organe effec-teur ou organe-cible, soit une glande hormondiesubalterne (hormones glandotropes) soit untissu non endocrinien (hormones agianào-tropes). Les cellules-cibles possèdent des sitesde liaison spécifique à l'hormone correspon-dante (récepteurs) et la lient avec une hauteaffinité, c'est-à-dire que de très faibles concen-trations hormonales (10~6 - 10~12 mol/1) sontsuffisantes pour transmettre le signal. Grâce àses récepteurs, la cellule-cible « choisit », parmiles nombreux messagers qui lui parviennentsimultanément, le signal qui lui convient.

En étroite collaboration avec le système ner-veux, les hormones contrôlent la nutrition, lemétabolisme, la croissance, le développementcorporel et la maturation psychique, les méca-nismes de la reproduction, V adaptation à l'effortet l'équilibre du «milieu intérieur» (homéosta-sie) de l'organisme (A). La majorité de ces fonc-tions essentiellement végétatives se trouventsous le contrôle central de l'hypothalamus, lui-même influencé par les centres supérieurs ducerveau (p. 330).

Les substances libérées au niveau dessynapses chimiques du système nerveux, impli-quées dans la transmission de l'information auxfibres nerveuses postsynaptiques, aux musclesou aux glandes, sont appelées médiateurs ouneurotransmetteurs (p. 50 et ss.). Certains neu-ropeptides libérés au niveau presynaptique attei-gnent également l'environnement plus lointaindes synapses et exercent, de ce fait, une action« paracrine ».

Les hormones

Les hormones sont des substances chimiquesmessagères de 1 organisme qui assurent latransmission d'informations dans la régula-tion des fonctions organiques et des processusmétaboliques (p 266) Les hormones endo-crines c est a dire celles qui sont distribuéesdans 1 organisme par voie circulatoire sont syn-thétisées dans des glandes endocrines (hypo-physe thyroïde parathyroide surrénale îlotspancréatiques ovaire testicule) ou dans des cel-lules endocrines disséminées de manière dif-tuse (dans le SNC la thyroïde - cellules C - lethymus 1 oreillette le rein le foie le tractusgastro intestinal etc » Les hormones para-( nnes c est a dire ag ssant sur les cellules duvoisinage (hormones tissulaires ou médiateurs,v LI dessous) sont également sécrétées par descellules a localisation disséminée Les neuronessécrètent également des hormones telles 1 adré-naline 1 ocytocme 1 adiuretine Certaines sub-stances du système immunitaire (par ex lathymosme et diverses cytokines) ont égalementune action endocrine

On distingue d après leur structure chi-mique et leur biosynthese trois groupes d hor-mones

1 Les hormones peptidiques hydrophiles(A en bleu fonce) et les hormones glycopro-teiques (A en bleu clair) sont stockées dans desgranules secrétaires et libérées par exocytose encas de besoin Par splicing alternatif et modifi-cation post transcnptionnelle (p 8 et s ) unmême gène peut engendrer des hormones diffé-rentes (par ex la POMC p 280)

2 Les hormones steroides (A en jaune),ainsi que le calcitnol chimiquement apparente,sont lipophiles et issues du métabolisme du cho-lestérol (p 294 et 292) Elles ne sont pas stoc-kées mais leur synthèse est accrue en cas debesoin elles quittent les cellules endocrinesvraisemblablement par 1 intermédiaire d untransporteur de la famille des OAT (p 160)

3 Les dérives de la tyrosine issus du metabolismc (A en orange) regroupent (a) les cate-cholamines hydrophiles (dopamine adrénaline,noradrenalme p 84) ainsi que (b) les hormones thyroïdienne', lipophiles (T3 et T4,p 286)

Transport. Dans le sang les hormones lipo-philes des groupes 2 et 3b sont fixées a des pro-téines les corticoïdes par ex a une globuline etune albumine de liaison du cortiwl la testosté-rone et les œstrogènes a la globuline de liaisondes hormones sexuelle et T3 et T4 a 1 albu-mine et deux autres protéines plasmiques(p 286)

Les récepteurs (sites d'attache) des hormones glycoproteiques et peptidiques ainsi quides catecholamines sont des protéines transmembranaires (p 14) qui lient spécifiquementune hormone donnée du cote extérieur de lamembrane Pour de nombreuses hormones de <.egroupe un messager intracellulaire («secondmessager») est libère du cote intérieur de lamembrane suite a cette liaison et transmet lesignal hormonal dans la cellule Ces «seconds(et en partie troisièmes) messagers» peuventêtre par exemple 1 AMPc le GMPc 1 mositoltnphosphate le diacylgiycerol le Ca^ ou le N0(p 274 et ss ) Certaines hormones peptidiquis(insuline prolactme atriopeptme et de nombreux facteurs de croissance) se lient du coteextérieur a des récepteurs membranaires dont ILSparties moléculaires cytoplasmiques acquièrentalors un pouvoir enzymatique (p 278) Aucontraire les hormones steroides parviennentpar elles mêmes dans 1 intérieur de la celluli(p 278) ou elles se fixent a des protéines recepînces cytoplasmiques et atteignent ainsi le noy lucellulaire ou elles influencent la transcription(effet sur le genome) II en est de même pour TîT4 et le calcitnol

Une cellule cible peut posséder plusieuisrécepteurs différents aussi bien pour des hormones différentes (par ex 1 insuline et le gluc igon) que pour la même hormone (par ex lesrécepteurs a, et |î^ pour 1 adrénaline)

Hiérarchie des hormones (A) Dans denombreux cas une stimulation nerveuse dansle SNC induit une libération d hormone Enpremier lieu 1 hypothalamus intervient commi-relais neurohormonal (p 280 et 330) II transforme le signal nerveux en une libérationd hormones par 1 hypothalamus lui même etdans le lobe postérieur de l hypophyse (LPHneurohypophyse) qui lui est connecte nerveustment ou (secondairement) dans le lobe anîcrieur de l hypophyse (LAH adenohypophyse 1Les hormones glandotropes du LAH commandent des glandes endocrines périphériques (Aen haut en vert) a partir desquelles est libérée1 hormone effectnce (A) Dans ces relais li-signal original peut non seulement efe amplif i e mais aussi être module plusieurs fois(P 272)

Hormones hypophysaires. La libération deshormones du LAH est commandée par des hormones de rang supérieur qui stimulent (releasing hormone RH) cette libération ou l<ifreinent (inhibitmg hormone I H ) (A et tableau)La plupart des hormones du LAH sont glandotropes (p 280) Les deux hormones du LPH(ADH ocytocme) sont libérées par des signauxnerveux (p 280)

p'autres hormones endocrines largementndependantes de 1 axe hypothalamo hypo-

,,n\saire sont les hormones pancréatiques, la'arathormone la calcitomne et le calcitnol,\ anf, lotni^ine et 1 aldosterone (p 182 et s ),1 frythiopixetine (p 88) ainsi que les hor-mont '• h1"11'0 intestinales (p 234) La sécré-tion d atnopeptine est commandée par dessignaux de pression (p 170) celle de la mêlatonine par des atferences nerveuses (stimuhlumineux été p 334)

De nombreuses hormones dites tissulairesou des médiateurs ont (comme quelques unesdes hormones citées ci dessous par ex 1 an-giotensme II) une action paracnne dansles glandes endocrines et exocrines dans laparoi gastrique ainsi que lors de processusinflammatoires La bradikimne (p 214 et 236),1 histamme (p 100 et 242) la serotonine (= 5-hydroxytryptamine p 102) et les eicosanoidesen font partie

Chez 1 homme les eicosanoides (du grecEIKOOI = vingt [atomes de C]) dont font partieles prostaglandines (PG) les tromboxanes(TX) les leucotnenes et les epoxveicosatnénûîes sont synthétises a partir de 1 acide arachidonique (AA) (Les PG dérivées de 1 AAportent 1 indice 2 ) L AA provient de 1 alimen-tation (viande) ou est synthétise a partir d'unacide gras essentiel 1 acide linoleique Dansl'organisme 1 AA est estenfie comme compo-sant de la membrane cellulaire phospholipi-dique de laquelle il est libère grâce a unephospholipase A^

II existe trois voies principales pour la syn-thèse des eicosanoides a partir de 1 AA

1 La voie de la cyclooxvgenase (COX) par1 intermédiaire des COX 1 et COX 2 1 AA esttransforme en PGG^ dont denve la PGH^ a par-tir de laquelle sont formes les composes biolo-giquement actifs PGE^ PGD^ PGF, PGI, (=prostacycime) et TXA; Les COX 1 et COX-2sont inhibes par des anti inflammatoires nonsteroidiens comme 1 aspirine

2 La voie de la lipoxygenase par 1 intermé-diaire de la 5 lipoxygenase (surtout dans lesgranulocytes neutrophiles) 1 AA produit (parl'intermédiaire du 5 HP ETE = 5 hydroperoxyeicosatetraenoate) le leucotnene A^ dontdérivent les leucotnenes C,, D^ et E^ Le rôle dela 12 lipoxygenase (dans les thrombocytes) estmal connu alors que la 15 lipoxygenase produit les lipoxynes (LXA^ LXB^) actives sur lesvaisseaux sanguins

3 La cytochrome P^ epoxygenase induit laproduction des epoxyelcosatnenates (EpETrE =EE)

Quelques effets typiques des eicosanoides

La PGE^ relaxe les muscles bronchiques etvasculaires (et maintien le ductus artenosus etle foramen ovale ouverts p 220) induit lacontraction des muscles intestinaux et utérinprotège la muqueuse gastrique (p 242) inhibela lipolyse augmente le TFG intervient dans lareaction de fièvre (p 224) sensibilise les terminaisons nerveuses nociceptives (douleur') etaugmente la perméabilité vasculaire (mflammation ') La PGD^ induit la contraction du musclebronchique La PGI^ (= prostacycline) produlte dans 1 endothelium a un effet vasodilatateur et inhibe 1 agrégation des thrombocytesalors que la TXA^ (dans les thrombocytes) stimule celle ci et a une action vasoconstnctnce(p 102) Le 11,12-EpETrE a un effet vasodilatateur(=EDHF p 214)

Signaux humoraux : régulation eteffets

Les hormones et autres signaux humoraux sér-ient à réguler (p. 4) le processus par lequel laréponse à un signal influence, par voie deretour, l'émetteur du signal (par ex. la glandehormonale) : rétroaction (angl. feedback). Larapidité de la rétroaction dépend de la vitesse ducntaiwil^me de la substance émeîtrice '. plusvite elle est dégradée, plus rapide et ainsi plusflexible sera la régulation.

Dans la rétroaction négative, l'émetteur dusignal (par ex. l'hypothalamus, production deCRH) réagit à la réponse par voie de retour(dans cet ex. : la concentration plasmatique encortisol, Al) en freinant la chaîne reactionnelleCRH =» ACTH => corticosurrénale (CS) et, dece fait, la libération de cortisol. L'hormone duLAH peut également exercer une inhibitionrétroactive sur l'hypothalamus (A2), de mêmeque l'hormone effectuée sur le LAH (A3). Parailleurs, le taux d'un métabolite (par ex. le glu-cose sanguin) contrôlé par l'hormone, peut lui-même être le signal de rétroaction (dans ce cas,inhibition de la sécrétion de glucagon, stimula-tion de la sécrétion d'insuline ; B). La rétroactionconcerne aussi les signaux nerveux (circuits decontrôle neuroendocrine!,), par ex. la régulationde l'osmolalité du plasma (p. 170).

Dans la rétroaction positive, la réponse amplifie lesignal original, ce qui conduit a une réponse elle-mêmeamplifiée et ainsi de suite (v ci-dessous : régulationautocnne)

Les hormones de rang supérieur contrôlent nonseulement la synthèse et la libération de Vhor-mone effectnce, mais aussi la croissance desglandes endocrines périphériques. Si parexemple, la concentration de l'hormone effec-tnce dans le sang reste encore trop faible malgréune synthèse et une libération maximales par lescellules glandulaires présentes, ces cellules vontse multiplier jusqu'à ce que la quantité de l'hor-mone effectrice synthétisée soit suffisante pourinhiber la glande de rang supérieur correspon-dante (par ex. la formation des goitres ; p. 288).Une telle hypertrophie compensatrice d'uneglande endocrine périphérique peut aussi s'ob-server, par ex., après ablation partielle; de laglande.

Les hormone', acîmmisîree', artificiellement (par ex lacortisone) présentent la même action mhibitnce sur lalibération des hormones de rang supérieur (dansl'exemple, l'ACTH et la CRH) que l'hormone libéréenormalement (dans l'exemple, le cortisol) par la glande

périphérique (ici, la corticosurrénale). L'administrationchronique d'une hormone effectrice entraîne ainsi uneinhibition et une légression du site de production nor-mal de cette hoi mone atrophie compensatrice.On appelle phénomène de rebond (« rebound»), unelibération, passagèrement subnormale, d'une hormonfde rang supérieur (par ex l'ACTH) en réponse à uneinterruption de la production de l'hormone périphé-rique.

Parmi les principales actions des hormonesendocrines et paracrmes, ainsi que des autressubstances humorales émettnces de signaux, ondénombre le contrôle et la régulation• des activités en^matiques, soit par modifica-tion de la configuration des enzymes (méca-nismes allostériques) ou bien par inhibition oustimulation (induction) de la synthèse enzyma-tique ;• des processus de transport, par ex. des modi-fications du nombre ou du taux de synthèse decanaux ioniques ou de transporteurs ainsi que.respectivement, leur probabilité d'ouverture etleur affinité;• de la ( roissance (v. ci-dessus), donc notam-ment la stimulation de la division cellulaire (pro-lifération) ou la mort «programmée» de cellules(apoptose), par différenciation ou dédifférenciation des cellules ;• de la sécrétion d'autres hormones. Le contrôlepeut se faire par voie endocrine (par ex. libéra-tion de cortisol par l'ACTH, A5), par l'intermé-diaire de liaisons courtes de type. portai au seinde l'organe (par ex. action de la CRH sur la libé-ration d'ACTH, A4, ou du cortisol de la CS suila synthèse d'adrénaline dans la médullosurre-nale, A6), ou par voie paracrine (par ex. effet dela somatostatine [SIH] sur la sécrétion d'insulineet de glucagon ; B).

Lorsque les cellules possèdent des récepteurspour leurs propres signaux humoraux, elles émet-tent des signaux autocrines. Ceux-ci servent• à la rétroaction négative sur la cellule ellemême, comme pour stopper rapidement la libé-ration d'un médiateur (par ex. la noradrénaline.p.84),• à la coordination de cellules semblables, paiex. pour la croissance,• à la rétroaction positive sur la cellule sécré-trice elle-même et de cellules semblables entreelles. Ainsi, un signal unique et faible peut êtreamplifié, par ex. lors de la production d'eicosa-noïdes ou l'expansion clonale des cellules T(p. 96 et s.).

Transmission cellulaire de signauxmessagers extracellulaires

Les hormones ainsi qu une série d'autressignaux humoraux comme les neurotransmet-teurs (p 55 et 82) les cytokmes et les chemo-kmes (p 94 et ss ) jouant le rôle de messagers(first messenger) parviennent par 1 espaceextracellulaire Jusqu a la cellule cible concer-née Celle ci possède des récepteurs (recep )spécifiques au messager correspondant qu'ilsfixent avec une haute affinité

Les messagers glycoproteiques et pepti-diques ainsi que les catecholaniiiic.s se fixentsur le cote extérieur de la membrane de la cel-lule cible Suite a la liaison hormone récepteur(avec quelques exceptions comme 1 insuline etla prolactine p 278) et a certaines reactionsentre les protéines (et parfois aussi les phospho-lipides) membranaires il y a libération deseconds messagers a 1 intérieur de la cellule,qui y transmettent le signal Parmi ceux ci ondistingue 1 adenosme et la guanosme mono-phosphates cycliques (AMPc GMPc) 1 mositol-1 4 5 tnphosphate (/P,) et le 1 2 diacylgiycé-rol (DAG) ainsi que le Ça + Bien que spécifiquede 1 action du messager a la nature des récep-teurs de la cellule cible beaucoup de substancesmessagères peuvent avoir le même second mes-sager De plus la concentration de (.elui ci peutêtre augmentée par un messager mais diminuéepar un autre Les cellules possèdent souvent dif-férents types de récepteurs pour un même et seulmessager

L'AMPc comme second messagerPour qu une réponse cellulaire faisant intervenirl'AMPc ait lieu la membrane de la cellule cibledoit contenir en plus du récepteur une protéineG(uanyl nucleotid bindmg) stimulatnce et/oumhibitnce G^ ou G^ (Al) Ces protéines G sontformées de 3 sous unîtes a (ou a ) p et 7 etsont donc des heterotnmeres Au repos la sousunité a est liée a la guanosme diphosphate(GDP) Lorsque le messager réagit avec lerécepteur le complexe M R se lie a la G^ GDP(ou G GDP A2) La GDP est alors remplacéepar la GTP cytosolique et au même instant lecomplexe (3v et le complexe M R se détachent(A3) Ce processus requiert du Mg2* L a GTPainsi formée active 1 adenylcyclase du côteintérieur de la membrane (la concentration de1 AMPc cytosolique augmente) tandis que 1 d,-GTP 1 inhibe (la concentration de l AMPcchute A3)

Les substances messagères activant la G, (élévationde l'AMPc) sont les suivantes ACTH adenosini(recep A ^ A ^) adiuretine = vascpressine (recep V )adrénaline et noradrenalme (reLep p P;) calcitoniniCGRP CRH dopamine (recep D D,) FSH gluc igon histdmme (recep HJ ocytocme (recep V v cdessus) diverses prostaglandines (recep DP IP EPEP^) serotomnc = 5 hydroKytryptamme (recep 5 HT5 HT,) secretine VIP ain i que (effet partiel) TRH elTSH etc

Les substances messagères activant la G, (chutede l'AMPc) sont en partie les mêmes que celles citéesci dessus mais agissent sur un récepteur différent Ontrouve acetylcholine (r cep M M ) adenosme(recep A A ) adrénaline et noradrenaline (recep a )angiotensine II chemokme dopamine (it-cep D DD^) GABA (recep GABA^) glutamate (recepmGLU^ mGLU^g) meldtonme neuropeptide ^opiolde serotomne = 5 hydroxytryptamme (ret-ep5 HT,) somatostatine etc

Effets de l'AMPc. L AMPc active les protéinekinases de type A (PKA = A-kinase) responsables de la phosphorylation des protéines (suitout des enzymes ou des protéines membranaireincluant les récepteurs eux mêmes) (A4) L iréponse de la cellule dépend de la nattire de 11protéine phosphorylee qui est elle même controlee par les protéines kinases présentes dans ] icellule-cible Certaines protéines sont activeLspar la phosphorylation d autres sont inactivees

Ainsi par exemple 1 APMc exerce (par 1 intermediand une PKA) une double action glycogenolvtique 1phosphorylation inactive la glycogene synthetase qicatalyse la formation du glycogene tandis qu ellactive la glycogene phosphoryldse qui stimule la degradation du glycogene

Toute la chaîne de signaux a partir de la liaisondu messager jusqu a la réponse cellulaireconstitue la transduction Dans cette chaîne ILsignal est (a) influence par d autres signaux et(b) amplifie de plusieurs puissances 10 uniseule molécule d adenylcyclase activée peutformer de nombreuses molécules d AMPc et dePKA dont chacune peut tour a tour phosphoryler de très nombreuses molécules d enzymesLa connexion de kinases supplémentaires dansla chaîne transductionnelle engendre des cascades entières de kinases (v ci dessous) qui renforcent encore le signal initial et qui en memt.temps servent a des actions régulatrices supplementaires

L interruption de la chaîne de signaux (Aa droite) est due a 1 activité GTPa'iique de lasous unité a qui hydrolyse le GTP auquel elleest liée en GDP et en P (AS) et qui va reformeravec pY, le tnmere protéine G En outre

¥

>1 AMPc est inactivé par une phosphodiesteraseen 5 AMP (A4, 6) de même les protéinesantérieurement phosphorylees peuvent êtredephosphorylees par des phosphatases (A4) Deplus le récepteur peut être inactive par phosphorylation ce qui le rend insensible en présence de fortes concentrations de messager(devensibilisatton)

La toxine cholérique bloque la GTPase De ce fait1 action de rupture de cette dernière sur 1 adenylcyclase (A5) est supprimée et la concentration d AMPcaugmente jusqu a des valeurs extrêmes (v les consequinces sur la cellule intestinale p 262) La toxinepertussique (coqueluche) inhibe ld protéine G suppnmwiî s m e f f e t inhibiteur sur 1 adenylcyclase et provoque par la même une augmentation de 1 AMPcintiacellulaire Celle ci peut aussi être due a 1 activationdirecte de 1 adenylcyddse par ld forscholme L mhibttion de ld réaction AMPc —t 5 AMP par la theophylline ou par la caféine prolonge ld durée de vie de1 AMPc et dinsi 1 effet du messager correspondant

Par 1 intermédiaire des G^ G et d autres proteines G (G^) (avec ou sans intervention de1 adenylcyclase) des canaux ioniques peuventêtre mis en jeu Ainsi par ex certains canauxÇa + sont actives par des protéines G et mactives par des protéines G^ alors que certainscanaux K^ sont actives aussi bien par des proteines G que par (le complexe Py) des protéinesG (par ex v p 83B) Dans la famille des proteines G on compte aussi la G^ des récepteursolfactifs la transducine des bâtonnets de larétine (p 348 et s ) ainsi que 1 a-gustducmedes récepteurs gustatifs (p 338)

L'IP^ et le DAG comme seconds messagersPar suite de la liaison de messagers - utilisantcette voie de transduction - a leur récepteurextracellulaire la sous unité a est libérée(comme celle de la protéine G v ci dessus) del'heterotnmere de la protéine G et active lapho'iphohpaie C |î (PLC-P) présente a la faceinterne de la membrane cellulaire (Bl) LaPLC (3 scinde le phosphatidyl mositol 4 -5-diphosphate (PIP,) contenu dans la coucheinterne de la membrane cellulaire en inositol1 4 5 tnphosphate (?3) et en diacylgiycenne(DAG) qui en tant que seconds messagersparallèles ont des effets différents et coopèrentaussi en partie (Bl)

L ?3 hydrophile atteint via le cytoplasmeles sites de stockage du Ça2* (surtout le REp 36) ou il se lie aux canaux Ca^ provoquantleur ouverture (B2) De ce fait le Ça2* passedes sites de stockage dans le cytoplasme ou il

peut constituer un troisième messager dans ungrand nombre de fonctions cellulaires, notarnment en interagissant avec les signaux AMPcdépendants Une majorité des effets du Ça2*sont modules par la calmoduline qui lie le Ça2

(par ex v p 70)Le DAG lipophile reste dans la membrane

cellulaire ou il exerce deux fonctions• Le DAG est transforme par la phospholipaseA-2 (PLA 2) en acide arachidomque qui a sontour est metabohse en etcosanoides (B3 etp 269)• Le DAG active une protéine hnase C (PKC aKinase C) celle ci est Ça2* dépendante (d ou leC) du fait que le Ca^ libère par 1 IP, (v ci dessus) est nécessaire a la translocation de la PKCdu cytoplasme dans la couche intérieure di ldmembrane cellulaire (B4) La PKC ainsi activéephosphoryle toute une série de protéines surleurs restes serine ou threonine

Le PKC induit pdr ex une cascade de phosphorylationssuccessives (torte amplificdtion du signal v ci dessus)aboutissant finalement a la phophorylation de la MAP(mitogen dctivdted protein) kmase qui pénètre dans lenoyau cellulaire et y active un facteur de transcnpt unElk 1 Une autre protéine régulatrice des gènes NF KBest également libérée par ces processus de phospht r\ lation par la PKC De plus la PKC stimule 1 dntiportNAVH ce qui augmente le pH cellulaire si ndlimportant pour bon nombre d événements celluhiris

Les messagers activant l'IP^ et le DAG sont L itreautres 1 acetylcholme (recep M M ) 1 ADH = \ sopressme (recep V ) 1 adrénaline et la noradren il ne(recep a ) ld brddykinine ld CCK 1 endothehne lagastrme la glutamine (recep mGLLJ mGLU ) laGRP 1 histamme (recep H ) le leucotnene la neirotensme 1 ocytocme diverses prostaglandines (n- epFP TP EP^) la serotonme = 5 hydroxytryptan me(recep 5 HT^) ld tachykmine le thromboxane A et(effet partiel) la TRH et la TSH

L'interruption de la chaîne de signaux estici aussi due a 1 inactivation de la protéine G(hydrolyse du GTP) par 1 action des phosphatases (v ci dessus) et a la dégradation de 1 ?3

Récepteurs enzymes membranairesdes messagers

Ces récepteurs agissent (sans 1 intervention deprotéine G) avec leur domaine cytoplasmiqucen tant qu enzyme qui est activée par la liaisondu messager au domaine extracellulaire durécepteur On peut les ranger comme suit encinq classes

1. Récepteurs guanyl-cyclases qui transforment le GTP en GMPc second messager qui a

>•

son tour, active la protéine kinase G (PKG)(v ci-dessus) C'est, par ex , le récepteur deV atnopeptine

2. Récepteurs tyrosine kiniises (C) quiphosphorylent des protéines sur les groupements OH des résidus tyrosine Parmi eux,on compte les récepteurs a 1 insuline et a denombreux facteurs de croissance (growth fac-tors) comme par ex E(pidermal)GF PDGF,N(erve)GF, F(ibroblast)GFs, H(epatocyte)GF,I(nsulm)GF 1

L information provenant de la fixation du messager estsouvent transmise (pour EGF et PDGF par ex ) grâce ala dnnensation des domaines extracellulaires des recepteurs (dimensdtion Cl => C2) et du fait que leursdomaines cytoplasmiques se phosphorylent mutuellement (autophosphorylation, C2) Dans d autres caspar ex pour 1 mwlme et 1 IGF 1 le récepteur est déjàinit iaiement un heterotetramere (a.p,) qui après sonautophosphoryldtion phosphoryle une première proteme {insulin recepîor substrale 1 ÎRS 1) celle ciactive alors des protéines cibles possédant un domaineSH2 (C3)

3. Récepteurs sérine/thréonine kinases, parex le récepteur TGF f S , qui agissent commeceux du groupe 2, saut que la phosphorylationne se fait pas sur des résidus tyrosine, mais,comme pour les kinases C (v ci dessus) sur lesgroupements OH des résidus senne ou threomne des protéines cibles

4. Récepteurs associés aux tyrosine kinasescaractérises par l'association du récepteur a uneprotéine (surtout de la famille Src) a activitétyrosine kinasique qui, alors seulement, phos-phoryle le récepteur Les récepteurs de la STHde laprolactme de 1'erythropoielme et de nombreuses cytokines en font partie

5. Récepteurs tyrosine phosphates quidétachent le phosphate des restes tyrosine (parex celui du recep CD45 intervenant dans l'activation des cellules T)

Hormones à récepteurs intracellulaires

Les hormones steroides (p 270 rectanglesjaunes), le calcitnol et les hormones thyroï-diennes ont en commun avec les autres hor-mones la spécificité de la réponse cellulaire,bien que le déroulement de la chaîne des reac-tions soit différent Elles traversent facilementla membrane cellulaire grâce a leur bonne liposolubilité

Les hormones stéroides trouvent dans leurscellules-cibles respectives la protéine cytoplas-mique de liaison (D) Cette liaison provoque ledétachement de protéines inhibitnces (appelées

heat shock proteins, HSP) du récepteur, apre^quoi le complexe hormone protéine réceptrice.(H R) migre dans le noyau cellulaire (trons/ocation) ou il induit la transcription de certainsgènes (induction) ou bien l'inhibe II s'ensuitune synthèse de protéines accrue (par ex Alpp 182) ou amoindrie qui sera alors responsablede la réponse cellulaire finale (D)

/ La triiodotyronine (T3, p 286 et s ) et lecalcitriol (p 292) se fixent a leur protéineréceptrice respective dans le noyau cellulaire(récepteur nucléaire) Les récepteurs des deuxhormones sont des facteurs de transcriptionactives par les hormones et induisent, dans lecas du calcitnol notamment, la protéine de li nson du calcium qui est impliquée dans Vabwiption intestinale du Ça2* (p 262) D âpres desdonnées récentes, les hormones steroides et lecalcitnol pourraient aussi agir sur les fonctionscellulaires par voie non genomique

N0 comme molécule signal

Dans les neurones mtrogenes et dans l'endothehum, le N0 (monoxyde d'azote) est libère parl'activation de la NO-synthétase (NOS) neuionale ou endotheliale par le complexe Ca^-L ilmodulme (E) Bien que le N0 n'ait qu unedemi vie de quelques secondes, il diffuse sirapidement dans les cellules voisines (par ex del'endothelium dans les cellules musculaires desvaisseaux) qu'il peut y activer la guanylykv-clase cytoplasmique qui transforme le GTP enGMPc (E) La GMPc, en tant que second missager, active la protéine kinase G (PKG) quidiminue la [Ça2*], selon un processus encoremal connu ce qui provoque une vasodilatation(des artères coronaires, par ex )

La vasodilatation induite par le GMPc au niveau desartères profondes du pénis provoque 1 érection quipeut être therapeutiquement prolongée par le fait qUL ]ddégradation du GMPc peut être retardée par des inhihiteurs de la phosphodiesterdse type 5 spécifique duGMPc (par ex sildénafilcitrate = Viagra»)

Système hypothatamo-hypophysaire

Dans l'hypothalamus, 1 des signaux humorauxpériphériques (par ex des hormones circulantescomme le cortisol) peuvent être commutes enetterences nerveuses et 2 des afferences ner-veuses en messages endocriniens (neurosecré-tion)

Le 1" type de transfert est possible notamment du faitque ! hypothalamus est voisin des organes circumventri-culaires (OVLT [organum vasculosum laminde terimnalis] 1 emmenée médiane 1 organe subfomical laneurohypophyse) structures qui ne constituent pas de barnere hemdto encéphalique de sorte que par ex les hor-mones peptidiques hydrophiles puissent dussi y parvenir

L hypothalamus est etroitement lie avecd'autres partie du SNC (p 330) II contrôle denombreuses régulations végétatives, influencedes fonctions encéphaliques supérieures par sesneuropeptides et montre de son côte, desdépendances vis-a vis du rythme veille sommeil(p 334) et de facteurs ps\cho-emotionnels Lessituations de stress, par ex induisent (via laCRH et 1 ACTH, v ci dessous) une sécrétion decortisol et peuvent empêcher le saignementmenstruel de la femme

Neurosécrétion. Certains neurones de l'hy-pothalamus sont capables de synthétiser deshormones, de les intégrer dans des granules, deles transporter sous cette forme jusqu'aux ter-minaisons neuronales (transport axoplasmique,p 42) et les libérer dans le sang Ainsi l'ocyto-cine et l'ADH transitent des noyaux magnocel-lulaires de l'hypothalamus dans le lobepostérieur de 1 hypophyse (LPH), les libermeset les statmes (et aussi l'ADH) vers Vemmencemédiane de l'hypothalamus (A) La libérationdes hormones dans le sang par exoc)tose, a par-tir des terminaisons nerveuses, se fait grâce auxpotentiels d action Ici, comme lors de la libéra-tion des neurotransmetteurs (p 50 et s ), le Ça2*pénètre dans la terminaison nerveuse

Les hormones du lobe postérieur de l'hy-pophyse (LPH), c'est a dire l'hormone antidiu-retique (= ADH = argmme-vasopressine) etl'ocytocine passent directement dans la circula-tion générale L'ADH freine l'élimination del'eau par l'intermédiaire des récepteurs V^ destubes collecteurs rénaux (p 166) et exerce uneaction vasoconstnctnce en libérant 1 endothé-line grâce aux récepteurs V, de l'endothelium(p 212 et s ) Des neurones transporteursd ADH aboutissent aussi a l'eminence médianeL ADH qui, la, est sécrétée et déversée dans lesystème porte (v ci dessous) contrôle, conjoin-tement avec la CRH, la libération d'ACTH dans

le lobe antérieur de l'hypophyse (LAH) Che;la femme, l'ocytocine agit sur la motilite utenne (p 304 le nom de l'hormone provient dugrec [oky tokos] = accélérant la naissance etn'a nen a voir avec 1 0^) et stimule V éjection dulait lors de l'allaitement Ceci est dû a unréflexe neurohumoral induisant la sécrétiond'ocytocine (et de prolactine, p 303) sous 1 etfet de la succion du mamelon

Les libérines ou releasing hormones (RH)pour le LAH (GnRH, TRH, SRH, CRH, p 270et s ) sont en premier lieu déversées dans unsystème porte a partir des neurones neurosecieteurs de l'hypothalamus et parviennent ainsipar une voie sanguine courte, au système capillaire du LAH ou elles provoquent la libérationdes hormones du LAH dans la circulation gei i_raie (A) La sécrétion des RH est contrôlée p irrétroaction négative (p 272) Pour quelqui.shormones du LAH, il existe aussi des statinesou inhibiting hormones, IH (SIH, PIH = dopamine, p 270 et s )

Les libermes et les statmes ont respectivement uneaction stimulatnce et mhibitnce (par ex TRH et SIHp 270 et s ) sur la sécrétion de plusieuis hormones duLAH Par ailleurs des hormones périphériques (notamment pour les rétroactions p 272) comme 1 ADH etde nombreux neurotransmetteurs comme le neuropeptide Y la noradrenalme, la dopdmme (v ci dessus)le VIP et les opicides interviennent dans le contrôle dessécrétions du LAH

Le LAH est le lieu de sécrétion de quatre hormones glandotropes, ACTH TSH FSH et LHainsi que des hormones non glandotropes, piolacune et STH

La sécrétion de V hormone de croissance STH(hormone somatotrope = GH = growth hormone)est sous le contrôle de la GH RH, de la SIH et duIGF-1 (v ci-dessous) et stimule notamment lasynthèse proteique ( e f f e t anabolisant) et la croîtsance du squelette Ici, les somatomedines (fac-teurs de croissance d'origine hépatique) serventd'intermédiaires, par ex lors de 1 incorporationdes sulfates dans le cartilage La somatomedineC (= insulin Ilke growth factor-l= IGF 1) inhibela sécrétion de STH (rétroaction négative) Sansl'action des somatomedmes, la STH est lipo- etglycogenolytique

Le peptide précurseur de 1 ACTH est la pro opiomelaMcorîine (POMC) A partir de celle ci dérivent aussi (horsdu LAH) la Ci endorphme qui d un rôle analgésique dansle SNC et immunomodulateur périphérique et 1 a MSH(hormone a melanostimulante = a-melanocortme) quiparticipe a la régulation pondérale par 1 hypothalamus(p 230) et stimule les melanocytes a la périphérie

Métabolisme des glucides,hormones pancréatiques

Le glucose est le principal support énergétiquedu métabolisme chez 1 homme le cerveau et leserythrocytes sont totalement dépendants du glu-cose La concentration du glucose sanguin(glycémie) se trouve donc au centre du métabo-lisme énergétique Elle est fixée d une part par1 utilisation du glucose et d autre part par laproduction du glucose

Les notions qui suivent sont importantes pour comprendre le métabolisme des glucides (A, C)1 Glycolyse du sens strict du terme il s agit de ladegrad ition anaerobie du glucose en lactose (p 72)Elle se pioduit dans les elythrocytes dans la médullairerénale cl en partie dans le muscle squelettique (p 72)La degiadmon aérobie du glucose a lieu principalement dans le SNC dans le muscle cardiaque et squelettique et dans la plupart des autres organes2 Glycogenese c est la foirnation de glyeogene a partir du glucose (dans le foie et le muscle) La glycogenese réalise le stockage du glucose et stabilise laglycémie Le glycogene ne peut être stocke dans lemuscle que pour les besoins propres de celui ci3 La glycogenoivse est 11 dégradation du glycogene englucose c est donc 1 inverse de 24 La gluconeogenese (d ins le foie et le cortex rénal)est la synthèse de glucose a partir de substrats non glucidiques notamment des acides immes (glutamme parex ) du laetate (provenant de la glycolyse anaerobie dumuscle et de 1 erythiocyte) et du glyct-rol (provenant dela dégradation des lipides)5 La lipolyse est la dégradation des lipides avec formation de glycerol et d acides gras libres6 La lipogenese est la synthèse de lipides (stockesensuite dans le tissu adipeux)

Les îlots de Langerhans du pancréas ont unrôle prépondérant dans le métabolisme des glu-cides On distingue trois types de cellules A Bet D (p 273B) Les cellules A (ou a 25 % descellules) produisent le glucagon les cellules B(ou p 60 % des cellules) produisent 1 insuline,et 10% sont les cellules D (ou S) secretnces desomaîosîatme ( S I H ) Ces hormones ont proba-blement une influence paracrine sur leur forma-tion et leur sécrétion réciproques Les cellulesinsulaires de la tête du pancréas produisent enoutre le polypeptide pancréatique dont la fonction physiologique est toutefois mal établie Ceshormones sont transportées a concentration elevee vers le/o;( par la veine porte

Les principales fonctions des hormonespancréatiques sont de 1) stocker les alimentsingères sous forme de glycogene et de graisse(insuline) 2) mobiliser a nouveau les reservesénergétiques pendant le jeune ou le travail en

situation de stress, été (glucagon, adrénaline)3) maintenir ainsi la glycémie constante (A) et4) stimuler la croissance

Insuline

Formation 1 insuline est un peptide (6 kDa) constituede 51 acides aminés Elle est formée par élimination dela chaîne C de la proinsulint (84 acides dmines) qu ielle même est scindée a partir d une prepromsulinElle contient 2 chaînes peptidiques (A et B) reliéesentre elles par des ponts disulfures Dégradation lademi vie de 1 insuline est d environ 5 a 8 minutes elleest principalement dégradée dans te foie et le rein

Le principal stimulus de la sécrétion d'insu-line qui se fait de manière puisante est uneaugmentation de la glycémie (B a droite) Lesétapes de la sécrétion d insuline sont les suivantes f du glucose plasmatique -s> î du glucose dans la cellule B => î oxydation duglucose => î de 1 ATP cellulaire =» fermetundes canaux K ATP dépendants => depolans ition => ouverture des canaux Ça + potentieldépendants => î Ca2^ dans la cellule L augmentation du Ça provoque (a) une CTOC)(O»de 1 insuline et (b) une reouverture des canau\K (par rétroaction négative) La sécrétion d msuline est principalement stimulée lors de ladigestion aussi bien par les fibres vagales cholinergiques que par la gasînne la secretine leG1P (p 234) et le OLP 1 (glucagon Ilke relatedpeptide = enteroglucagon) qui est scinde a partirdu proglucagon entenque Par ailleurs certainsacides aminés (surtout la leucine et 1 argmine)les acides gras libres et une série d hormoneshypophysaires ainsi que quelques hormonessteroides provoquent une augmentation de 11sécrétion d insuline La sécrétion d insuline eslinhibée par 1 adrénaline et la noradrenalim(récepteurs o^ A, B) ainsi que par SIH (p 271B) et le neuropeptide galanme Par exempleune glycémie trop taible (jeune activité corporelie intense et prolongée) sera enregistrée pale SNC (chemorecepteurs sensibles au glucose)et entraînera par voie réflexe une activation dusystème sympathique

Le récepteur a l'insuline est un heterotetramere (a.P )compose de deux sous unîtes a extracellulaires quilient 1 hormone et de deux sous unîtes [3 transmembranaires qui en tant que récepteur t\ro^ine kiiw^e elapies leur autophosphorylation fixent et phosphorylentle substrat récepteur de i insuline î (1RS 1) Puis a soitour 1RS 1 phosphoryle des protéines intracellulairepossédant un domaine SH^ et qui transmettent le signal(p 277 C3)

Action de l'insuline (A, B, C) L'insuline a uneaction hypoglycemianîe anabolique et hpoge-mque et assure le stockage du glucose princi-palement dans le foie La, elle active desenzymes qui stimulent la glycolyse et la glyco-genese et réprime celles qui sont impliquéesdans la gluconeogenese L'insuline augmenteaussi l'implantation du transporteur GLU-4dans la membrane des cellules des musclessquelettiques Tous ces processus réduisent laglycémie (augmentée après les repas) Environ2/3 du glucose absorbe dans l'intestin enpenode postprandiale sont temporairement stoc-kes par ce moyen de manière a pouvoir êtreremobilises (par le glucagon) durant les phasesmterdigestives Ceci assure avant tout au SNC,qui est fortement dépendant du glucose unapport suffisant en glucose relativement peudépendant des prises alimentaires L insulineassure également le stockage des acides aminéssous forme de protéines (anabohsme) principa-lement dans le muscle squelettique stimule lacroissance influence le métabolisme des lipides(p 257 D) ainsi que la distribution du K^ dans1 organisme (p 180)

Un excès d'insuline se traduit par une hypoglycémiequi pour des valeurs < a environ 2 mmol/1 (< 0 35 g/1)entraîne une déficience de substrat énergétique du cer-veau (avec possibilité de coma) pouvant aboutir auchoc h'\pogl\cemique

Un apport excessif de glucides (surcharge adi-peuse) dépasse la capacité de stockage en glycogene sibien que le foie transforme le glucose en acides grasqui sont convoyés vers le tissu adipeux sous forme detriglycérides (p 257 D)

Le diabète sucre (diabètes mellitus = DM)peut être cause par un manque d insuline (type 1 ouDID = diabète msulino dépendant) ou par une réduc-tion de 1 efficacité de 1 insuline (type II ou DNID =diabète non insuline dépendant en partie avec uneinsulinemie augmentée) II est caractérise par une augmentation de la concentration du sang en glucose(hypergl\cemie) pouvant conduire a Id glucowrie(p 158) Déplus la hpolyse (p 257 D) n est plus mhibée ce qui signifie qu une grande quantité d acidesgras est libérée Bien qu une partie de ceux ci puisseêtre utilisée pour la production d énergie via 1 acetylCoA les autres produisent de 1 acide acétique et àpartir de la de 1 acide p oxybutynque {acidose metabohque 1 p 142) et de 1 acétone (cetose) Puisque lasynthèse hépatique des lipides est indépendante de1 insuline une grande quantité d acides gras libres estdisponible et s accumule sous forme de triglycéridesdans le foie (foie gras)

Glucagon/ somatostatme/ somatotropine

Le glucagon des cellules A est un peptide de29 acides aminés, forme a partir du progluca-

gon (= glicentine), stocké dans des granules etlibère par exocytose La sécrétion est stimula epar les acides aminés des protéines alimentaires(surtout l'alamne et Fargimne) par 1 hypog]\cemie (jeûne activité corporelle prolongée BJainsi que par une excitation du sympathique(via les (^-récepteurs A) A l'inverse le glucose et SIH inhibent la sécrétion (p 273 B) clémême qu une augmentation du taux des acidesgras libres plasmatiques

L'action du glucagon (A, B, C) s exerce p ir1 intermédiaire de 1 AMPc (p 274) et est engrande partie antagoniste de l'insuline Elitconsiste principalement a maintenir une glycemie constante durant les périodes entre les rep isou de forte consommation de glucose et ainsiassurer 1 approvisionnement en énergie Le butest atteint par (a) une augmentation de la gluconeogenese a partir du lactate des acides amints(dégradation des protéines = catabolisme) et duglycerol (provenant de la hpolyse)

Une augmentation de la concentration plasmatique uiacides aminés (AA) stimule la sécrétion d insuline ci.qui en 1 absence d apport simultané de glucose aboutirait a une hypoglycémie Celle ci est contrecarrée p 11une libération de glucagon (hyperglycemiant) pro\(quee également par les AA De plus le glucagon slimule la gluconeogenese d partir des AA ainsi CLSderniers alimentent en partie le métabolisme ener^itique Si par ex un patient reçoit une perfusion d AApour stimuler la synthèse proteique il faut en mêmetemps lui administrer du glucose pour empêcher lacombustion de ces AA

La somatostatine des cellules D (avec 14 AASIH-14) est libérée (comme l'insuline) lorsd une augmentation de la concentration plasmatique en glucose et en arginine (donc après lerepas) et inhibe par la suite la sécrétion d insuline par voie paracnne (récepteurs G ) (p 273B)

En outre la SIH inhibe non seulement la sécrétion di-gastnne (stimulatnce de Id digestion) (p 243 B3) maisinterrompt également le stockage des nutriments induitpar 1 insuline La SJH inhibe aussi la sécrétion du glucagon (p 273 B) Lors d un manque de glucose ceteffet est supprime par la sécrétion de catecholaminesqui diminue la libération de Id SIH

La somatotropine (STH, GH) agit a court termecomme 1 insuline (par 1 intermédiaire de la sornatonicdîne p 280) A long terme elle est hyperglycemiantece qui stimule la croissance

L influence des glucocorticoides sur le metabohsme des glucides (C) est expliquée plus en detaiip 296

Hormones thyroïdiennes

La glande thyroïde est formée de folliculesarrondis (de 50 à 500 }vm de diamètre) dont lescellules produisent les deux hormones thyroidiennes la th\ toxine (T, tetralodothyronine) etla trnodoth\roninc (Ty) T., et T^ sont stockéesdans le (olloidi des follicules (A, Bl) ou ellesse lient à une glycoproteine la thyroglobuline(B2) La synthèse et la libération de T, et T^sont contrôlées par 1 axe thyrolibenne (TRH)thyreostimulme (TSH) (A p 270 et s) T/T,agissent sur la croissance et la maturation maisaussi de diverses façons sur le métabolisme de1 organisme

Par ailleurs les cellules parafolliculaires oucellules C synthétisent la calcitomne (p 292)

La thyroglobuline (660 kDa) est synthétisée dans lesnbosomes des cellules thyroïdiennes puis migre dans1 appareil de Golgi ou elle se lie aux glucides Enmême temps elle est intégrée dans des vésicules puislibérée dans le colloïde par exocytove (Bl et v p 30)

La cellule thyroïdienne prélevé a partir dusang 1 iode nécessaire a la synthèse hormonalesous forme d lodure (I ) par un symport 2 Na*1 (NIS transport actif secondaire) et 1 enrichit25 fois environ (B2) La TSH stimule (via1 AMPc) cette absorption basolaterale de 1 enaugmentant sa capacité de transport (enrichissement en 1 jusqu a 250 fois) tandis que d autresanions (par ex dans 1 ordre d efficacité C10,SCN N0^ ) 1 inhibent par compétition

Pour la synthèse des hormones 1 ion 1 estcontinuellement extrait a partir du stock intracellulaire de 1 (pool ! } et oxyde par 1 intermediaire de la thy reoperoxydase (TPO) au niveaudes microvillosites de la membrane du cote ducolloïde en 1 élémentaire qui a 1 aide de lamême enzyme réagit avec environ 20 des 144résidus tyrosme de la thyroglobuline (C) Par ceprocède le groupement phénol des résidus tyrosil est iode en position 3 et/ou 5 si bien que lachaîne proteique contient maintenant des residus dnodot\rosine (DIT) ou monoiodot\rosme(MIT) Les étapes de cette synthèse sont activees par la TSH (via IP^) et inhibées par lethiouracile le thiocyanate le glutathion etd'autres substances réductrices La structure dela thyroglobuline est telle que les résidus detyrosme iodes (restant dans le colloïde) peuvents'unir les uns les autres ainsi le groupementphénol d un DIT ou (MIT) va se coupler avecun autre DIT par une liaison ether de tellemanière que la chaîne de thyroglobuline vadevenir une tetraiodoth)roninc et (pour undegré moindre) une truodothyromne (C) Ce

sont les formes de stockage des hormones thyroidiennes T^ et T^

La TSH stimule également la libération deT, et T^ la thyroglobuline du colloïde entrant anouveau dans la cellule par endoi i loie (B3, C)Ces vésicules fusionnent avec les lysosomesprimaires pour former des phagol\ soiomes danslesquels la thyroglobuline est hydrolysee pardes proteases Par ce moyen T^ et T sont liberées (env 0 2 et 1 3 mol/mol de thyroglobuline)et rejoignent le flux sanguin (B3) ou 1 1 desMIT et DIT qui sont également libérées estscinde par une desiodase et redevient disponiblepour une resynthese hormonale

Régulation de la sécrétion des hormonesthyroïdiennes. La TRH hypothalamique(p 280) stimule la sécrétion de TSH par le LAHalors que la somatostatme (SIH) 1 inhibe (Ap 270) L effet de la TRH est modifie par la T.,plasmatique Pour ceci comme dans les autrescellules cibles la T^ doit être desiodee en T.,5La T, inhibe la sécrétion de TRH dans 1 hypothalamus et diminue la densité des récepteurshypophysaires a la TRH ce qui se traduit parune diminution de la libération de TSH et enconséquence de T^ et T^ (rétroaction négative)Chez le nouveau-né la sécrétion de TRHsemble être stimulée par voie nerveuse sousl'effet du froid (thermorégulation p 224)L'heterodimere TSH (26 kDa) qui est formed'une sous unité a (identique a celle de LS etde FSH) et d une sous unité (3 contrôle toutesles fondions de la glande th\roide c est a direl'absorption de 1 iode la synthèse et la libéranon de T^ et T^ (A-C) ainsi que la perfusion etle développement de la glande

Un goitre est une hypertrophie diffuse ou sous formede nodosités de la thyroïde La cause d un goitre diffuspeut être par ex un manque d iode qui entraîne undéficit en T et T_^ celui ci provoque notamment uneaugmentation de la sécrétion de TSH Une augmentation chronique de TSH conduit d un goitre car les celIules folliculaires se multiplient sous son influence(goitre hyperplauque) La synthèse de T^ et T^ augmente alors et peut normaliser la concentration sanguine de cette hormone euthyroidie Souvent un telgoitre persiste même quand 1 agent goitngene a disparu(par ex le déficit en iode)

Un déficit en T^ et T^ (hypothyroidie) peut apparaitre quand la thyroïde hypertrophiée ne peut plus fournir suffisamment de T^ et T^ goitre hypothyroidiqueCe dernier se forme aussi lors de perturbations congenitaies dans la synthèse de T et T, (v ci dessous) d unedestruction inflammatoire de la thyroïde etc

Dans 1 hyperthyroidie une tumeur de la thyroïde(nodule sécrétant) ou un goitre diffus (dans la maladiede Ba^edon) produit trop de T^ et T^ indépendammentde la TSH Dans ce cas un auto anticorps des recep

y

leurs TSH se lie à ceux-ci et agit comme la TSH en sti-mulant la production et la sécrétion de T^ et T^.

Transport de T, et T,. T, et T, se trouvent dansle plasma dans un rapport de 1/40 et y sont liéesà > 99%, du fait de leur faible solubilité, à troisprotéines différentes (affinité plus marquée pourT ) : 1 ) une globuline fixant la thyroxine (thy-roxin binding globulin = TBG) qui transporteles 2/3 de T,; 2) une préalbumine fixant la thy-roxine (thyroxin binding prealbumihe = TBPA)qui transporte le reste de Ty conjointement avec3) une albumine sérique. Des traces (env.0,33 %) de T^ et T^ libres circulent dans le sang,mais constituent néanmoins la forme active auniveau des cellules cibles. Certains médica-ments libèrent Tç et T^ de leur liaison protéiqueet augmentent ainsi le taux plasmatique des hor-mones libres.

Efficacité de T, et T,. T^ est 3 à 8 fois plusactive que T^ et agit plus rapidement (T, a unedemi-vie de 1 jour, celle de T, est de 7 jours).La T^ circulante ne provient que pour 20 % de lathyroïde, 80% sont produits dans le foie, lesreins et dans toutes les cellules cibles par déio-dation de 1̂ . La conversion de T, en T, estcatalysée par une S'-désiodase microsomale quilibère l'iode en position 5' de l'anneau externe(C). C'est pourquoi T^ est considérée comme laforme hormonale active, alors que T^ représentela forme de stockage dans le plasma.

Si, par contre, l'iode est enlevé sur l'anneauinterne (par une 5'-désiodase), la T^ est transfor-mée en une reverse T^ (rï^) inactive. Normale-ment, la production de T^ et rT, en périphérieest du même ordre de grandeur (env. 25 u.g/j).La formation de T diminue (économie d'éner-gie) et celle de rT, augmente durant le jeûne, dufait de l'inhibition de la 5'-désiodase. Cepen-dant, la 5'-désiodase hypophysaire (v. ci-des-sous) n'est pas inhibée, si bien que la libérationde TSH (non souhaitable dans ce cas) par rétro-action négative ne s'effectue pas.

Les récepteurs aux T,ç et T^ sont des, facteursde transcription (de type a et p) sensibles auxhormones. Ils sont situés dans le noyau cellu-laire où le complexe hormone-récepteur se lie àla protéine régulatrice de gènes spécifique dontils influencent la transcription.

Les effets de T, et T, sont multiples, maisportent surtout sur le métabolisme intermédiaire.Ceci implique une augmentation du nombre desmitochondries comme celui des crêtes mito-chondriales, une augmentation de l'expressionde la Na*-K*-ATPase, une influence sur le méta-bolisme du cholestérol, etc. De cette manière, T^augmente en général la consommation d'O aucours d'un accroissement de la dépense éner-gétique et favorise ainsi la production de cha-

leur. Celle-ci est augmentée du fait que T sti-mule l'expression de la thermogénine dans lagraisse brune (p. 222). T, influence en outre î ' e f .ficacité d'autres hormones. Par exemple, lorsd'une hypothyroïdie, l'insuline, le glucagon, laSTH et l'adrénaline perdent leurs effets stimula.teurs sur les échanges énergétiques. Au contrairelors d'une hyperthyroïdie, la sensibilité à l'adré^naline augmente (notamment fréquence car-diaque accrue), probablement parce que la Tstimule la synthèse de p-adrénorécepteurs. LaT., stimule également la croissance et la matuia-tion, en particulier du cerveau et des os.

Un manque d'hormones thyroïdiennes chez le nou-veau-né entraîne ainsi un retard de la croissance et de lamaturation (par ex. nanisme et ralenttsfiemenî du de\ e-îoppement sexuel) et des troubles du SNC (déficienceintellectuelle, convulsions, etc.) : crétinisme Un traite-ment par des hormones thyroïdiennes durant les sixpremiers mois de la vie peut empêcher, en partie, F dp-parition des troubles

Métabolisme de l'iode (D). L'iode circure dansle sang sous trois formes : 1 ) iode inorganique I~(2-10 u.g/1), 2) iode organique non hormonal(traces) sous forme de thyroglobuline iodée, MITet DIT, et 3) iode combiné à T, et T^ (35 à 80 u.gd'iode/1) qui, elles-mêmes sont liées aux pro-téines plasmatiques (v. ci-dessus) : «proteinbound iodine» (PBI). 90% de ce dernier sontinclus dans la T'y fraction encore appelée «buta-noi-extractable iodine » (BEI). Les besoins quoti-diens en iode sont d'environ 150 u.g (de 250 à500 uig en cas de fièvre et d'hyperfonctionne-ment de la thyroïde). L'iode excrété (D) doit êtreremplacé par un apport alimentaire. Le selmarin (et par conséquent les animaux marins) etles céréales provenant de terrains riches en iodeen contiennent beaucoup. Un manque d'iodedans l'alimentation peut être compensé par uneadjonction d'iode dans le sel de cuisine. Le laitmaternel contient de l'iode et les femmes allai-tantes ont un besoin accru en iode (env.200 u,g/j).

Équilibre du calcium etdu phosphate

Le calcium, principalement sa forme ionisée(Ça24') joue un rôle important dans la régulationde nombreuses fonctions cellulaires (p. 36, 62 etss., 192 et 276). Le calcium représente 2% dupoids corporel dont 99 % se retrouvent dans lesquelette et 1 % sous forme dissoute dans lesliquides corporels. La concentration 'du calciumtotal dans le sérum est normalement de 2, / à2,6 mmol/l. Environ 60% du calcium total sontfiltrés librement, dont 4/5 sous forme de Ça2*ionisé libre (1,1-1;3 mmol/l) et 1/5 sous/oroiecomplexée. Les 40% du calcium sérique res-tants sont liés à des protéines, surtout à l'albu-mine et, ainsi, non filtrables (p. 178). Cetteliaison avec les protéines augmente parallèle-ment avec le pH sanguin, dont l'élévationaccroît le nombre de sites de liaison disponibles.De ce fait, le Ça2* ionisé diminue lors d'unealcalose et augmente lors d'acidose (d'env.0,21 mmol/l de Ça2* par unité de pH). Ainsi,Yalcalose (due à l'hyperventilation par ex.) peutentraîner une tétanie, de même façon qu'unehypocalcémie.

Pour maintenir le bon équilibre du calcium(A), les entrées de Ça2* doivent contrebalancerses sorties. 'L'entrée de Ça2* est d'environ 12-35 mmol/j (1 mmol = 2 méq = 40 mg). Le lait,les fromages, les œufs et l'eau «dure» sontriches en Ça2*. Dans un bilan équilibré, la plusgrande partie du Ça2* ingéré est éliminée par lesselles, le reste par l'urine (p. 178), alors que jus-qu'à 90% du Ça2* alimentaire sont reabsorbésdans l'intestin lors d'un déficit en Ça2* (A etv.p.262).

Pendant la grossesse et l'allaitement, le besoin de Ça2*est accru car celui-ci est absorbé par l'enfant, par l'in-termédiaire du placenta (env. 625 mmol) ou du laitmaternel (jusqu'à 2000 mmol), et intégré dans sonsquelette. C'est pourquoi un déficit en Ça2* est souventobservé pendant et après une grossesse.

L'équilibre du phosphate est étroitement lié àcelui du calcium, mais il est moins strictementrégulé que ce dernier. L'entrée quotidienne dephosphate est d'environ 1,4 g, dont 0,9 g enmoyenne sont absorbés et sont aussi à nouveauexcrétés par les rems (p. 178). La concentra-tion sérique du phosphate est normalement de0,8 à 1,4 mmol/l.

Les sels de phosphate de calcium sont trèspeu solubles. Si le produit, concentration deÇa2* par concentration de phosphate dépasseune certaine valeur (produit de solubilité), lephosphate de calcium précipite, ou bien, dans

l'organisme vivant, les sels de phosphate de cal-cium se déposent, essentiellement dans les os etle cas échéant, aussi dans d'autres organesL'administration de phosphate fait chuter l^concentration sérique de Ca^car du phosphatede calcium se dépose dans les os. À l'inverseune hypophosphatémie entraîne une hypercaicé^mie (libération de Ça2* à partir des os).

La régulation hormonale de l'équilibre ducalcium et du phosphate est assurée par la pai a-thormone, le calcitriol et, de manière moindrepar la calcilonine. Elles agissent principalementsur trois organes : l'intestin, les reins et les 01(BetD).

La parathormone (PTH). La PTH est unehormone peptidique de 84 acides aminés. Elleest formée dans les glandes parathyroïdes (cor-puscules épithéliaux). La synthèse et la libéra-tion de l'hormone sont réglées par laconcentration de Ça2* ionisé dans le plasma,pour lequel les cellules de la glande disposentde chémorécepteurs (p. 36). Si la concentrationde Ça2* chute en-dessous de sa valeur normale(hypocalcémie), la libération de PTH dans lesang augmente et inversement (D, à gauche)Les effets de la PTH tendent tous à élever lacalcémie (préalablement abaissée) (D) : 11)Dans les os, les ostéoclastes sont activés (v ci-dessous), d'où une résorption osseuse avec libé-ration de Ça24 (et de phosphate). (2) La PTHstimule la dernière étape rénale de la synthèsedu calcitriol qui, ensuite, favorise l'absorptionde Ça2* au niveau intestinal (v. ci-dessous). (3)La PTH augmente la synthèse du calcitriol auniveau rénal, de même que la réabsorption deÇa2* qui est rendue nécessaire par l'afflux deÇa2* consécutif à (1) et (2). De plus, la PTHinhibe la réabsorption de phosphate (p. 178)L'hypophosphatémie ainsi obtenue stimule lalibération de Ça2* à partir des os et empêche laprécipitation de Ca^-phosphate dans les tissus(produit de solubilité ; v. ci-dessus).

Un déficit ou une inactivité de la PTH (hypo-eï p^eudo-hypoparaîh^rolài^me) provoquent une hypocalcémie(instabilité du potentiel de repos -» crampes . tétanie)et un déficit secondaire en cdlcitnol, tandis qu'un excèsde PTH {hyperparalh\roidi',me) ou une ostéohsemaligne perturbent la régulation de Ça2* et se traduisentpar une hypercalcémie qui. lors d'épisodes prolongespeut provoquer une calcification (rems, etc ) et si [C\i +!> 3,5 mmol/l, un coma, une insuffisance rénale et îlestroubles du rythme cardiaque.

La (thyréo)calcitonine (CT) est également une hor-mone peptidique (32 acides aminés) synthétisée dansles cellules parafolliculaires ou ce!iule-, C de la / / '^-roide qui possèdent également des chémorécepteurs auÇa2* (p. 36). Une hypercalcémie augmente consideia-blement la concentration plasmatique en CT (D, à

>•

droite) pour une [Ça2*] < 2 mmol/1 le taux de CTn est plus décelable La CT diminue le taux sénque deÇa2 (préalablement élevé) principalement par sonaction sur les os Elle y inhibe 1 ci tivite stecdasiquestimulée par la PTH ce qui entraîne (du moins tempo-rairement) une augmentation de 1 absorption de Cd^par les os (D5) Quelques h )rm ncs ^,u în intestinalesaugmentent la libération de CT ce qui tavonse 1 incorporation osseuse du Ça absorbe en période postprandiale Cet effet ajoute a une possible influenceretardatrice de la CT sur la digestion empêche toutehypercalcémie postprandiale laquelle entraînerait uneinhibition (indésirable dans cette situation) de ld libération de PTH avec en conséquence une augmentation de1 excrétion rénale du Ça2 venant d être absorbe La CTagit également au niveau rénal (D6)

Calcitnol (= 1 25 (OH), cholecalciferol) Plusieurs organes sont impliques dans la synthèsede cette hormone lipophile en relation étroiteavec les hormones steroides (C) Au niveau dela peau 1 action des rayons VV (soleil lampessolaires) permet la transformation du 7 dehydrocholesterol en calciol (= cholecalciferol =vitamines D,) avec une étape intermédiaire(provitamme D) Ces deux produits sont liésdans le sang a une protéine de transport de lavitamine D pour laquelle le calciol a la plushaute affinité et qui est donc le mieux transporte C est pourquoi la provitamme D resteencore quelques temps dans la peau après irradiation par les UV (stockage a court terme) Lecalcidiol (v ci dessous) et le calcitnol sont aussilies a la protéine de transport qui est produite enplus grande quantité durant la grossesse sous1 influence des œstrogènes

Quand le rayonnement UV est insuffisant le calcioldoit être administre en complément vitamimque oralLes besoins sont d environ 400 unîtes - 10 ng/J pourles enfants la moitié pour les adultes L ergocalciferol(= vitamine D,) provenant des plantes peut être utilise ala place de la vitamine D animale (les étapes suivantessont identiques)

Le calciol est transforme en calcidiol (= 25OH cholecalciferol) dans le foie Dans leplasma celui ci représente avec 25 u.g/1 et unedemi vie de 15 J la forme principale de stockage Ce n est que dans le rein (et le caséchéant dans le placenta) qu est produite lavéritable substance active le calcitnol (= 1 25(OH); cholecalciferol C)

La régulation du taux plasmatique de calcitnol s effectue aussi bien par 1 intermédiaire del a / a hydroxylase rénale au dernier stade de lasynthèse que par la 24 hydroxylase enzymequi inactive le calcitnol

La PTH qui est sécrétée en grande quantités lors d hypocalcemie (D2) un déficit en phosphate et la présencede prolactine (lactation) qui activent la 1 a hydruxylase et inhibent la 24 hydroxylase favorisent la synthèse du calcilriol Celle LI LSI diminuée du fait que(rétroaction négative) le calcitnol (a) inhibe directement la 1 a hydroxylase (b) inhibe la libération dePTH et (c) rétablit en stimulant 1 absorption inte inale du Ça2 et du phosphate la concentration plas i atique en Ça2 et en phosphate (v ci dessous) Ces deuxions inhibent la 1 a hydroxylase de plus le phosphateactive la 24 hydroxylase

L organe-cible le plus important du calcitnol est1 intestin bien qu il ait également un effet surles os les reins le placenta les glandes marnmaires les follicules pileux la peau et d autresorganes II se lie a son récepteur nucléaire etinduit 1 expression de la protéine de liaison ducalcium et de la Ça2 ATPase (p 278 36) Certains effets ne sont pas de nature genomiqueNormalement le calcitnol stimule 1 absorptionintestinale du Ça2* (D4) et la minéralisation dusquelette cependant a doses excessives il provoque une décalcification osseuse cet effet étantpotentialise par la PTH Dans le rein (p 178) leplacenta et les glandes mammaires le calcitriolaugmente le transport du Ça2 et du phosphate

Dans 1 hypocalcémie transitoire les os peuvent ser\ rde tampon momentané pour le Ça ^D) mais en defintive le déficit en Ça2 est rétabli par un apport intestinalaugmente sous 1 effet du calcilriol Si par contre 1suffisance de calcitnol est effective en raison par id un déficit en vitamine D lie a un apport ou a uabsorption réduits (trouble de la digestion des lipided un rayonnement insuffisant ou d une 1 a hydroxyllion réduite (insuffisance rénale) une déminéralisâtdu squelette survient (osîeomalacie rachitisme chiz1 enfant) La raison principale est la libération excesive de PTH (hyperparathyroidie compensatoire)

Biosynthèse des hormonesstéroïdes

Le cholestérol est la substance de base des hor-mones stéroïdes (A). Il est synthétisé principale-ment dans le/oie à partir de Vacétyl-CoA, enpassant par des stades intermédiaires (squaîène,lanovtérol, etc.), puis est transporté dans les lipo-protéines vers les glandes endocrines (p. 256).Le cholestérol peut également être synthétisé denovo dans la corticosurrénale, mais non dans leplacenta (p. 304). Les hormones stéroïdes sontstockées en faible quantité sur leur lieu de pro-duction (corticosurrénale, ovaire, testicule, pla-centa) ; en cas de besoin, elles doivent êtresynthétisées à partir de la reserve cellulaire decholestérol.

Le cholestérol contient 27 atomes de C.Après plusieurs étapes intermédiaires, le pré-gnénolone (21 atomes de C ; A, a), précurseurdes hormones stéroïdes, est formé. A partir dupregnénolone, la progestérone est synthétisée(A, b). Cette dernière n'est pas seulement unehormone sexuelle femelle (p. 298 et ss.), maisaussi le point de départ de la synthèse de toutesles autres hormones stéroïdes : 1. les hormonesde la corticosurrénale (CS) avec 21 atomes deC (A, en jaune et orange), 2. les hormonessexuelles mâles (androgènes) avec 19 atomes deC, dans le testicule (p. 306), dans l'ovaire et laCS (A, en vert et bleu) et 3. d'autres hormonessexuelles femelles (œstrogènes ; p. 298 et ss.)avec 18 atomes de C (A, en rouge).

Les substances de base de la synthèse des hor-mones stéroïdes sont présentes dans toutes lesglandes hormonales stéroi'diennes. Le type d'hor-mone et le lieu de production sont en définitivefixés par 1. la présence, ou non, de récepteursaux hormones de contrôle de rang supérieur(ACTH, FSH, LH, etc.) et 2. la prédominanced'un type d' enzyme intervenant sur la structuremoléculaire des stéroïdes dans les cellules de laglande hormonale concernée. La corticosurré-nale contient des 17-, 21- et 11-hydroxylases,enzymes qui introduisent un groupement OH surl'atome de C correspondant (numérisation ; A, enhaut, à gauche). Une hydroxylation sur l'atome21 (A, c) rend le stéroïde inattaquable par la 17-hydroxylase. Ainsi, comme dans la zone glomé-ruiée de la CS, seuls les minéralocorticoïdes(p. 182), donc la corticostérone et l'aldovtérone(A, d et e) peuvent être synthétisés. Si l'hydroxy-lation a lieu d'abord sur l'atome C17 (A, f ou g)la voie de synthèse conduit d'une part aux gluco-corticoïdes (surtout dans la wne faiiciculée de laCS [A, h-j-k]) et d'autre part aux 17-cétosté-roïdes avec un groupement cétone sur le C17 (A,1 et m). Les glucocorticoïdes et les 17-cétosté-

roïdes peuvent également être synthétisés, encontournant la progestérone, à partir du 7 7a-0fi-prégnenolone.

Les 17-cétostéroïdes peuvent conduire auxdeux œstrogènes (p. 302), œstrone et œstradiolsoit par voie directe (A, o-p), soit par voie indi-recte avec comme intermédiaire un androgène.la testostérone (A, q-r-p). Certaines cellules-cibles des androgènes (par ex. la prostate) ontcomme véntable substance active la dihydrote^-lostérone ou ï'œstradiol synthétisées toutesdeux à partir de la testostérone (A, s ou r, res-pectivement).

Les 17-cétostéroïdes sont synthétisés dans les gonades(testicules, ovaires) et dans la CS TIs apparaissent aussidans l'unne, ce qui permet de les utiliser dans le îesî ula mésopyrone (mélhopyrapone) pour détecter laréserve d'ACTH : normalement la sécrétion d'ACTH setrouve sous le contrôle (rétroaction) des glucocorticoides (p 296). La métopyrone inhibant la 11-hydrox^lase (A, d et j), l'inhibition portant sur la stimulation del'ACTH est levée et la formation des 17-cétostéroïdesse trouve augmentée. Si ce n'est pas le cas (malgré uneCS saine), il faut conclure à une modification pathologique de la libération d'ACTH

La dégradation des hormones stéroïdes se faitessentiellement dans le foie. Elles y sont généra-lement conjuguées à des wlfates ou à des acidesgîucuromques et ensuite excrétées par la bile oul'unne (p. 160 et 250). La forme principale d'ex-crétion des œstrogènes est Vœstriol, celle desprogestatifs (progestérone, 17a-OH progesté-rone) est le pregnandiol. Son dosage dans lesurines peut servir de test de grossesse (p. 304)Une augmentation du taux des œstrogènes chezl'homme (valeurs normales, v. tableau p. 302).par ex. à la suite d'une diminution de la dégrada-tion des œstrogènes (troubles hépatiques), pro-voque notamment une hypertrophie des glandesmammaires (gynécomastie).

Cortkosurrénale : glucocorticoïdes

La zone glomérulée (Al) de la corticosurrénale(CS) produit les minéralocorticoïdes : aldosté-rone, corticostérone et 11-désoxycorticostérone(p. 182 et 294). La wnefasc-K niée (A2) synthé-tise surtout les gîucocorticosdes '. le cortisol(hydrocortisone) et (en moindre quantité) lacortisone (p. 294). La zone réticulée (A3) est lasource principale des androgènes de la CS qui,avec par ex. la déhydroépiandrostérone, commesubstance de base des hormones sexuelles, sontexportés vers d'autres tissus (p. 304).

Dans le sang, le cortisol est transporté sousforme liée, surtout à la transcortine (= cortisolbinding globulin = CBG), une protéine spéci-fique de transport à forte affinité de liaison.Dans le cas où la conformation de la CBG semodifie, par ex. au voisinage de zones d'inflam-mations, le cortisol est libéré.

Le CRH et VACTH sont responsables de larégulation de la formation et de la libérationdes glucocorticoïdes (A4, 5; p. 270). L'ACTHest en outre responsable du maintien de la struc-ture de la CS et de la disponibilité des précur-seurs des hormones (cholestérol à partir desesters du cholestérol et néosynthèse ; progesté-rone, 17a-OH progestérone; p. 256 et 294). Lasécrétion d'ACTH se trouve, d'une part, stimu-lée par la CRH et l'adrénaline et, d'autre part,contrôlée (par rétroaction négative) par le corti-sol (en partie par l'intermédiaire de la CRH, A;p.273 A).

De plus, il existe un rythme nycthéméral spontané dela sécrétion de CRH, et par conséquent d'ACTH et decortisol. dont le maximum se situe le matin (B, «valeurmoyenne») Des mesures, à courts intervalles, des tauxhormonaux montrent que la sécrétion d'ACTH, et doncaussi de cortisol, se fait par épisodes toutes les 2 à3 heures (B).

Les récepteurs protéiques (p. 278) des gluco-corticoïdes se retrouvent pratiquement dans tousles organes. Les effets (essentiels) des glucocor-ticoïdes sont de ce fait variés. Ils agissentnotamment sur les fonctions suivantes :

1. Métabolisme des glucides et des acidesaminés (p. 283, A et p. 285, C) : le cortisol aug-mente la concentration du glucose sanguin(«diabète stéroïdien») en consommant desacides aminés retirés des protéines. Ainsi, le cor-tisol a une action catabolique (dégradation dessubstrats, voire même des tissus). Ceci entraîneune augmentation de l'excrétion d'urée.

2. Cœur et circulation : les glucocorticoïdesprovoquent une augmentation de la force decontraction cardiaque et une vasoconstriction

périphérique, ce qui, dans les deux cas, est dû àune augmentation de l ' e f f e t des catécholamines(p. 194 et 214) : e f f e t permissif du cortisol. Enoutre, le cortisol fait augmenter la productiond'adrénaline dans la médullo-surrénale (A6) etd'angiotensine dans le foie (p. 184).

3. Les glucocorticoïdes ont (surtout à fortedose) des effets anti-inflammatoires et anti-allergiques, en inhibant la synthèse des lyrn-phokines et la libération d'histamine (p. 100) eten bloquant les lysosomes. À l'inverse, lesinterleukines 1 et 2, ainsi que le TNFa augmen-tent la sécrétion de CRH, ce qui conduit, parex., à de forts taux de cortisol lors d'infectionsgraves (v. ci-dessous).

4 Reins : les glucocorticoïdes ralentissent 1'excrétionde Veau et maintiennent un TFG normal Ils réagissentaussi avec les récepteurs à l'aldostérone, cependant i l ssont transformés en cortisone par une lî^-h}drof.\\u -roide-oxydorédui îase dans les cellules-cibles de l'aldnstérone De ce tait, des concentrations normales decortisol n'agissent par sur les récepteurs à l'aldosté-rone ; cependant, à forte dose, elles ont le même effetque l'aldostérone (p. 182).5. Au niveau de l'estomac, les glucocorticoïdes rédui-sent la protection de la muqueuse, de sorte qu'un tauxélevé de glucocorticoïdes ainsi que le stiess aigu (v ci-dessous) représentent un risque d'ulcères gastriques(p. 242)6. Au niveau du cerveau, en cas de fortes concentralions de glucocorticoïdes, apparaissent, non seulementun effet sur l'hypothalamus (A), mais également desmodifications de Ï'EEG et des troubles psychiques.

Le stress provoqué par le travail corporel oupar un accablement psychique augmente lasécrétion de cortisol par l'intermédiaire d'unelibération accrue de CRH et une augmentationdu tonus sympathique (A). La plupart des effelsdes glucocorticoïdes cités ci-dessus composentégalement cette réaction de stress (mobilisationdu métabolisme énergétique, augmentation dutravail cardiaque, etc.). De graves maladies coi-porelles (par ex. septicémies) ou psychiques(par ex. la dépression) maintiennent en perma-nence un taux de cortisol très élevé (jusqu'à 10fois la valeur normale).

1 Ovogenèse, cycle menstruel

Le développement de 1 ovocyte (ovogenese) de 1 ovo^onie Jusqu a l \i cyle / nm ire (dans le follicule pnmordidl) débute dejd 1 )ngtemps avant la naissanced ne b en plus tôt que le stades correspondants de lapermatogenese (p 306) Cette phase fœtale prend fin

après la première sernd ne de la grossesse mettant unterme a la formation de not voiles ovogomes Les ovocyles demeurent alors dans un état de repos Jusqu a ceque a partir du début de 11 maturité sexuelle tous les28 jours un ovocyte (dans le follicule de de Graaf)achevé sa maturation pour être fécondable

Cycle menstruel Apres le début de la matura-tion sexuelle de la femme se produit une secretion cyclique sur 28 jours env des hormonessuivantes (Al, A2) gonadolibenne (GnRH) etdopamine (PIH) par 1 hypothalamus folliculetropine (FSH) luteotmpme (LH) et prolactme(PRL) par 1 hypophyse progestérone œstroginet (surtout 1 œstradiol = E^) et inhibme par1 ovaire De fait la GnRH contrôle la libérationpulsatile de la FSH et de la LH (p 300) qui àleur tour agissent sur la production de 1 E^ et dela progestérone Grâce a la libération périodiqued hormones les fonctions sexuelles femellessont réglées pour ne laisser mûrir chaque moisdans 1 ovaire qu un seul ovocyte apte a êtreféconde (A4) et pour préparer les organessexuels de la femme a la réception de lasemence et a la nidation de 1 ovule fécondé(A5) La particularité de ce cycle menstruel estla répétition mensuelle du saignement vaginalmenstruel ou règles dont 1 arrivée constituepar définition le début du cycle

Les premières règles (menarche) se situent a 1 âge de13 ans environ chez la femme européenne A partir dela 40 année environ les cycles deviennent plus irreguhers et après une période de transition d une dizained années (penmenopause) on note entre 48 et 52 ans1 arrêt définitif des menstruations (ménopause)

La durée du cycle est de 21 a 35 jours Alorsque la seconde phase du cycle phase liiteale (=phase secretoire ou du corps jaune) a une duréeassez régulière d environ 14 jours la premièrephase phase folliculaire (= phase de prolifération) peut varier de 7 a 21 jours L ovulation(rupture folliculaire) sépare les 2 phases (A)

Lorsque la durée du cycle varie de plus de 2 a 3 jours1 ovulation n a certainement pas eu lieu Ces cyclesanovulatoires représentent jusqu a 20 % des cycleschez les femmes en bonne santé

Durant le cycle on note (à côté des effets corporels et psychiques) les modifications suivantes,au niveau de 1 ovaire de 1 utérus et du cervi\(A)

1" Jour : début du saignement menstruel(durée de 4 a 6 jours)

1er au 14e Jour (variable v ci dessus) 1^phase folliculaire commence le 1e jour du Siiignement et se prolonge jusqu a 1 ovulationCette phase est nécessaire au développement dela muqueuse utérine (endometre) qui se trou\ eainsi préparée a recevoir 1 ovocyte féconde(A5) Durant cette phase environ 20 folliculesmûrissent dans 1 ovaire sous 1 influence de laFSH L un d eux devient dominant et secrètedes quantités croissantes d œstrogènes (A4p 300) Le col de l utérus (orifice du cervix) estpetit et ferme par un bouchon de mucus hautement visqueux

14e Jour (variable v ci dessus) la produition d œstrogènes par le follicule augmente foitement a partir du 12° ou 13e jour (A2) II eiresuite une augmentation de la sécrétion de LUqui provoque 1 ovulation (Al, 4 p 300) suivie1 a 2 jours plus tard d une élévation de la teniperature basale (température corporelle prise lematin avant le lever et a jeun) d env 05 °C etqui demeure a cette valeur jusqu a la fin ducycle (A3) Ce sursaut de la température basilesert d indicateur de 1 ovulation Au moment de1 ovulation le mucus cervical est moins visqueux (safilance augmente) et le col de l utérusest légèrement ouvert ce qui rend possible lepassage des spermatozoïdes

14e au 28' Jour la phase luteale est caractensee par le développement du corps jaune (A4)qui secrète la progestérone (A2) et par lessécrétions des glandes de la muqueuse utenne(A5) C est au 22 jour que la muqueuse utenneréagit le plus fortement a la progestérone c esta dire a la période ou la nidation survient acondition qu une fécondation ait eu lieu Sinonla progestérone et les œstrogènes inhibent laGnRH (p 300) entramant 1 involution du corpsjaune La chute rapide des taux plasmatiquesd œstrogènes et de progestérone (A2) provoqueune constnction des artères de 1 endometre etdonc une ischémie II s ensuit une desquamation de la muqueuse utérine c est a dire 1 hemorragie menstruelle (A5)

Régulation hormonale du cyclemenstruel

Chez la femme, la gonadolibérine ou GnRHest libérée toutes les 60 à 90 mm en «puises»d'une durée de 1 min (mode pulsatil) sous l'in-fluence de divers neurotransmetteurs, ce quientraîne une libération également pulsatile deFSH et de LH par le lobe antérieur de l'hypo-physe (LAH) Un rythme beaucoup plus rapideou une libération continuelle réduisent la sécré-tion de FSH et de LH, ce qui conduit a la stén-lite Pendant le cycle menstruel, la sécrétion deces deux hormones varie aussi de façon relativel une par rapport a l'autre, c'est-à-dire qued'autres facteurs influencent leur libération

Outre les influences du système nerveux central(ettets psychiques stress) qui sont véhiculées par uneséné de neurotransmetteurs (par ex la noradrenalme[NA] et le neuropeptide Y [NPY]) dans le sang du sys-tème porte de l'hypothalamus, ce sont les hormonesovariennes, œ^tro^ene', (E^ E^, E^, v ci dessous), lapro^fiîerone et 1 inhibme qui modulent la libération dfiLH et de FSH Les hormones ovariennes ont uneinfluence indirecte sur la sécrétion de GnRH ellesagissent sur des cellules du SNC qui via le glutamate,la NA et le NPY stimulent les neurones sécréteurs deGnRH, ou bien les inhibent par l'intermédiaire duGABA et des opioldes

Dès la fin de la phase lutéale on note une élé-vation du taux de FSH (p 299, Al), déclen-chant, tout au début de la phase folliculaire(Al), la prolifération de la granulosa dans unevingtaine de follicules où elle stimule les cel-lules granuleuses a produire de l'aromatase.Cette enzyme induit la formation des deuxœstrogènes E et E. a partir des androgenes, tes-tosîérone et androstenedione (p 295, A, flèchesr et o) qui sont synthétisés au niveau de lathèque, puis transférés dans les cellules de lagranulosa La sécrétion de LH est relativementfaible (Al, p 299, Al), mais elle induit, auniveau des cellules thequales, l'activation d'en-zymes intervenant dans la synthèse des andro-genes nécessaires a la formation des œstrogènes( 17p-hydroxysteroide-déhydrogénase, C 17-C20-lyase) Les œstrogènes du follicule indui-sent la densification de ses propres récepteurs àla FSH, il en résulte que le follicule le plusnche en œstrogènes atteindra la plus forte sensi-bilité à la FSH, grâce a quoi, il sera sélectionnéen tant que follicule dominant vers le 6e jour(A2) A partir du milieu de la phase folliculaireles œstrogènes limitent la sécrétion de FSH etde LH (rétroaction négative, avec l'aide de l'm-hibine, A2), mais ils induisent par la suite une

augmentation des récepteurs à la LH sur les cel-lules de la granulosa Des lors, celles-ci produi-sent aussi de la progestérone (début de laluteimsation) qui est transférée dans les cellulesthequales (A3) pour servir de substance de baseafin d'augmenter la synthèse des androgenes(p 295, A, flèches/et /)

Les œstrogènes et l'mhibme freinent de plus en plus Idsécrétion de FSH, ce qui fait diminuer la productiond'œstrogenes dans les autres follicules En consiquence, les androgenes s'y accumulent ce qui entraîne1 apoptose de ces follicules non sélectionnés

Durant la phase folliculaire tardive (A3), lessécretioni de LH et de FSH augmentent reguliirement, ce qui élevé fortement leur concentration plasmatique Le pic de FSH (13° Jour en\ )provoque la /" division meiotique de l'ovocytc.Les œstrogènes augmentent (via l'hypothala-mus) la sécrétion de LH ainsi la productiond'androgene donc d'œstrogenes est accrue(rétroaction positive), de sorte que le taux deLH atteint rapidement son maximum pic deLH au 14e jour (A3) Environ 10 h plus tard, lefollicule se rompt et l'ovocyte est libéré ovula-tion En l'absence de cette brusque montée deLH, ou si celle-ci est trop faible, l'ovulation n'apas lieu, et, de ce fait, il ne peut y avoir de grossesse

Phase lutéale (A4) La LH, la FSH et lesœstrogènes transforment le follicule en corpsjaune qui, des lors, produit l'hormone gestative,la progestérone, en quantité fortement crois-sante Durant cette phase lutéale qui débutealors (A), les œstrogènes et la progestéroneinhibent la sécrétion de FSH et de LH (en pai-tie, via l'inhibition indirecte de GnRH, v ci-dessus) dont le taux plasmatique chuterapidement Cette rétroaction, des lors négatinentraîne une forte diminution des concentrationsplasmatiques d'œstrogenes et de progestéroneen fin de cycle (vers le 26e J), ce qui provoque lesaignement menstruel (p 299, A2) Peu avant,la sécrétion de FSH se remet déjà à augmenter(A4)

Lorsque, des le début de la 1" moitié du cycle, onadministre conjointement des œstrogènes et des progestatifs l'ovulation n'a pas lieu La plupart des inhibi-teurs de l'ovulation (pilule) reposent sur ce principe

j Œstrogènes

Les œstrogènes (E) sont des hormones stéroïdesà 18 atomes de C et sont essentiellement formésà partir du 17-cétostéroïde androstènedione, enpartie via la testostérone (p. 295, A). Les lieuxde synthèse sont l'ovaire (cellules de la granu-losa et de la thèque), le placenta (p. 304), la< orticosurrénale et les cellules interstitielles deLevdig des testicules (p. 306). Dans quelquescellules-cibles de la testostérone, celle-ci esttransformée en œstradiol pour y accomplir seseffets en tant que tel.

À côté de l'œstradiol (E ), œstrogène le plusimportant, Yœstrone (E,) et Yœstriol (E,) ontégalement une activité biologique, mais plusfaible (effets relatifs E; : E| : E, = 10:5:1). Les E(et la testostérone) sont transportés dans lesang, principalement liés à une globuline spéci-fique (sex-hormon binding globulin = SHBG).Le principal produit de dégradation de E, est E,.

Administré oralement, E^ est pratiquementsans effet, car il est en grande partie éliminé dusang dès le premier passage dans le foie. De cefait, les œstrogènes actifs par voie orale doi-

'i vent avoir une autre constitution chimique.Effets. Les E jouent un rôle important dans

le développement des caractères sexuelsfemelles, néanmoins dans une moindre mesureque les androgènes chez le mâle (p. 306). Uneaction optimale de la progestérone ne peut sou-vent s'exercer qu'après une préparation par lesœstrogènes (sur l'utérus par ex.). D'autresactions importantes des E sont :• Durant le cycle menstruel (p. 298 et tabl.)les E stimulent la maturation du follicule dansl'ovaire. Au niveau de l'utérus, les E stimulentla prolifération de la muqueuse utérine et aug-mentent les contractions du muscle utérin. Dansle vagin, les E provoquent un épaississemerit dela muqueuse et une augmentation de la desqua-mation des cellules épithéliales riches en glyco-gène. Le glycogène permet une plus grandeproduction d'acide lactique par les bacilles deDoderlein, ce qui diminue le pH du vagin jus-qu'à 3,5-5,5 et atténue les risques d'infection.Au niveau du col, l'orifice utérin constitue, avecle bouchon cervical, une barrière importantepour la pénétration des spermatozoïdes dansl'utérus. Les E modifient la consistance de laglaire afin de favoriser la migration des sperma-tozoïdes et leur survie en période d'ovulation.• Dans le processus de fécondation, les E pré-parent les spermatozoïdes (dans l'organismefemelle) à la pénétration dans la membrane del'ovocyte (capacitation) et règlent la vitesse decheminement de l'ovocyte à travers l'oviducte.

• Effets extragénitaux des E. Lors de )apuberté, les E stimulent le développement desseins, les modifications vaginales, la distribu.tion de la graisse sous-cutanée et (conjointe-ment avec les androgènes) la pilosité pubienneet axillaire. De plus, les E augmentent la coa-gulabilité du s a / i g , ce qui, par ex., accroît lerisque de thronbose lors de la prise de«pilule». Ils entraînent également une rétentiond'eau et de sel aussi bien au niveau rénal quelocal. Localemeit, ceci peut provoquer desœdèmes, effet qu a été utilisé pour dérider lapeau à l'aide de cosmétiques contenant desE. Les E freinent la croissance en longueur desos, accélèrent la soudure épiphysaire (che?l'homme aussi) et stimulent l'activité desostéoblastes. De ce fait, la carence en E après laménopause entraîne une résorption osseuse(ostéoporose). Les E réduisent aussi la concen-tration des LDL e; augmentent celles des VLDLet des HDL (p. 254 et s.), ce qui pourrait expli-quer que l'athérosclérose soit plus rare chez lafemme que chez l'homme. Les E rendent lapeau plus mince et plus souple, réduisent l'ac-tivité des glandes sébacées et augmentent ledépôt de graisse sous-cutané. Finalement, les Einfluent sur de nombreuses fonctions du SNC,comme le comportement sexuel et social, lareactivité psychique, etc.

progestérone

, i()ormone progestative la plus active, et debeaucoup, est la progestérone (P). C'est unehormone stéroïde à 21 atomes de C, formée ànartir du cholestérol via le prégnénolone(o. 295). Les lieux de formation sont le corps. ' f i e , le follicule, le placenta (p. 304) et,'comme chez l'homme, la corticosurrénale. Elleest transportée dans le sang (comme le corti-sol) principalement liée à la globuline de liaisondu cortisol (CBP = transcortine). Comme Eyelle est déjà en grande partie détruite dès le pre-mier passage dans le foie, de sorte que la Padministrée oralement est pratiquement ineffi-cace. Le principal produit de sa dégradation estle prégnandiol.

Effets. Le rôle principal de la P est prépa-rer le tractus génital de la femme à l'implanta-tion et au développement de l'œuf fécondéet au maintien de la grossesse (v. tabl.). Leseffets de la P et des E sont souvent antago-nistes, toutefois une influence préliminaire(par ex. l'induction de la multiplication desrécepteurs à la P durant la phase folliculaire)ou simultanée des E est nécessaire à de nom-breuses actions de la P (développement mam-maire par ex.).• L'utérus est l'organe cible le plus importantde la P. Après une action préliminaire des E, la Pstimule la croissance du muscle utérin (myo-mètre) ; elle provoque dans la muqueuse utérine(endomètre) préparée par les E, une transforma-tion glandulaire (p. 298) et en modifie l'approvi-sionnement vasculaire et la teneur en glycogène :passage d'un endomètre prolifératif à un endo-mètre sécrétoire (maximum vers le 22e jour ducycle). À ce moment, la P joue aussi un rôleimportant dans la nidation éventuelle d'un œuffécondé. La P réduit, en outre, l'activité du myo-mètre, ce qui est important pendant la grossesse.Au niveau du col, la P rétrécit l'orifice utérin etmodifie la consistance du bouchon cervical desorte que les spermatozoïdes ne puissent plus letraverser.

Pendant la phase lutéale, la P inhibe la libération deLH. Des progestatifs proches de la progestérone, admi-nistrés, durant la phase folliculaire, ont un effet inhibi-teur sur l'ovulation, ce qui, joint à celui de lacapacitation des spermatozoïdes (p. 302) et à l'actionsur le col (v. ci-dessus), leur confère un rôle contracep-tif (« mini-pilule »).

• Au niveau du SNC, des doses élevées de Pont un effet anesthésique (dû au produit dedégradation, le prégnénolone). La P favorise laprédisposition aux crises d'épilepsie, elle a

une action thermogène entraînant une aug-mentation de la température basale (p. 298) etelle est probablement responsable des troublescomportementaux et de l'état dépressif précé-dant le saignement menstruel, ou en fin degrossesse.• Au niveau du rein, la P inhibe légèrementl'action de l'aldostérone, ce qui a pour effetd'augmenter l'élimination de NaCl.

Prolactine, ocytocine

La sécrétion de prolactine (PRL) est inhibée parla prolactostatine (PIH, identique à la dopa-mine) et stimulée par la thyrolibérine (TRH)(p. 270). Chez l'homme et la femme, la PRLaugmente la libération de PIH par l'hypothala-mus (rétroaction négative). Au contraire, E, et Pinhibent la sécrétion de PIH (indirectement, parun médiateur, comme pour la GnRH. v. ci-des-sus), de sorte que la sécrétion de PRL augmente,en particulier au cours de la 2e partie du cycle etdurant la grossesse. Chez la femme, la PRL pro-voque (conjointement avec les E, la P, les gluco-corticoïdes, l 'insuline) le développement de lapoitrine durant la grossesse et, ensuite, la lacto-genèse (formation du lait). Durant l'allaitement,la succion du mamelon maternel déclenche unesécrétion particulièrement forte de PRL :réflexe de lactation. Simultanément, la sécré-tion d'ocytocine est accrue, ce qui est nécessaireà l'éjection du lait; d'autre part, elle stimule etrenforce les contractions utérines lors de la par-turition. V arrêt de l'allaitement réduit le tauxde PRL et laisse rapidement se tarir la produc-tion de lait.

Hyperprolactinémie. Le stress et certains médica-ments inhibent ta sécrétion de la PIH et augmentent defait celle de PRL. Une hyperprolactinémie peut, entreautres, être provoquée par une hypothyroïdie, au coursde laquelle l'élévation du taux de TRH stimule la libé-ration de la PRL- Chez les femmes, une hyperprolacti-némie provoque une formation de lait (indépendante dela grossesse ; galactorrhée) et une absence d'ovulation.Ceci constitue un moyen de contraception chez denombreux peuples primitifs dans la mesure où lesmères allaitent pendant de longues années (v. ci- des-sus) et sont donc en principe stériles pendant cettepériode.

Régulation hormonale de lagrossesse et de l'accouchement

A cote d autres fonctions (p 220) le placentacouvre une grande partie des besoins hormo-naux pendant la grossesse Les hormones de1 ovaire maternel sont également nécessaires,surtout a son début (A)

Hormones placentaires. Le placenta produitles hormones suivantes HCG (human chononu, gonadotropin) corticolibenne (CRH)a sîrogenes (E) progestérone (P) HPL POMC(p 280) etc La HCG contrôle le 1er tiers de lagrossesse (période de trois mois après les der-nières règles) alors que 1 HPL et les E contrôlespar la CRH n augmentent fortement chez lamère que durant le 3° tiers (B) Les hormonesplacentaires parviennent aussi bien dans 1 orga-nisme maternel que dans celui du fœtus Lesliens étroits qui existent entre la formationd hormones chez la mère le fœtus et le placenta(A) ont conduit a la notion d unité fœtoplacen-taire

Les rôles de la HCG sont (a) de stimuler laproduction de DHEA de DHEA S et d autressteroides dans la CS fœtale (v ci dessous) (b)d inhiber la formation des follicules dansl'ovaire maternel (et comme la LH auparavant)et, (c) de maintenir la production de P et E parle corps jaune (Al) A partir de la 6e semaine degrossesse ceci n est plus nécessaire car le pla-centa produit suffisamment de P et de E

La plupart des tests de grossesse sont bases sur ladétection de HCG àan^ 1 urine (des les 6e 8 jours aprèsla fécondation) Du tait que les taux de sécrétion de Eet P augmentent fortement pendant la grossesse (tabip 302) ces hormones et leurs produits de dégradation(œstriol et pregnandiol) sont excrètes dans 1 urine desfemmes enceintes Ceci peut être également utilise pourle diagnostic de grossesse

Pour la production des hormones steroides Pet E le placenta est contrairement aux autresglandes endocrines dépendant de 1 approvisionnement en précurseurs correspondants(cholestérol et androgenes p 294) venant descorticosurrenales maternelles et fœtales (CS,A2) (Chez le fœtus cet organe comporte deuxzones fœtale et adulte [ZF ZA] et est momen-tanément plus important que le rein ') Ainsi leplacenta capte le cholestérol et le pregnenolonepour faire de la P La P retourne notamment,dans la CS fœtale ou elle est transformée (dansla ZF) en deh)droepiandrosterone (DHEA) eten son sulfate (DHEA S) Tous deux sont trans-formes dans le placenta en E Dans le testicule

du fœtus mate la P est transformée en testosterone.

Le taux d HPL (human placenta lactogen = HCS „human chonomc somatolm immo]tropin) croît ciefaçon continue pendant la grc sesse Comme la prolactme (p 303) HPL peut stnnulei le développement disglandes mammaires et la pu duction de lait et commeSTH (p 280) influencer la croissdnce et le développement en général L un des rôles importants de HPLsemble être 1 augmentation de /a glycémie che f amère

La corticolibenne CRH formée dans le placenta joue un rôle clé dans la régulation hor-monale de la naissance A partir de la 12'semaine de grossesse sa concentration dans lesang maternel augmente exponentiellement asavoir plus rapidement avant une naissance piematuree et plus lentement avant une naissanceretardée qu avant une naissance a terme c esta dire que la vitesse d iu»mentation de la production de CRH placentaire détermine la duréede la grossesse La CRH stimule (a) la sécrétiond ACTH par 1 hypophyse fœtale ce qui accroîtla formation de cortisol dans la CS (ZA) fœtalequi stimule la sécrétion de CRH (rétroactionpositive) et par ailleurs accélère la maturationdes poumons et (b) la production de DHEA etde DHEA S dans la CS (ZF) fœtale dont le placenta synthétise principalement des œstrogènes(E) (v ci dessus)

La concentration des E maternels croît fortement en fin de grossesse et de ce fait s opposeau maintien de la grossesse par la P Les Einduisent 1 expression de récepteurs a i OCMHcme (p 303) d a adrenorecepteurs (p 84) et degap Junctions (p 16 et s ) au niveau du muscleutérin Par ailleurs les cellules utérines sontdepolansee'i Toutes ces reactions augmcnti itl excitabilité de l utérus De plus la productionde PG est accrue Celles ci activent des colla Lnases qui ramollissent le collagene rigide d insle col Les tensorecepteurs de 1 utérus repondinta la croissance et aux mouvements du fœtus p ir1 envoi de signaux nerveux a 1 hypothalamusentraînant une libération accrue d ocytocinc q 11reviendra renforcer les contractions utérines(rétroaction positive) Les gap Junctions peimettent a 1 excitation spontanée des cellules dupacemaker du fundus de se propager de façon«homogène» dans le myomètre tout entier (aenv 2 cm/s) (p 70)

Androgènes, fonction testiculaire

Les androgènes (hormones sexuelles mâles)sont des hormones stéroides a 19 atomes deC On compte parmi eux la îestostérone (T), la5ri-dihydrote.stostérone (DHT) et des 17-iéto-steroides (DHEA, etc , p 294) de moindreaction androgénique Chez l'homme, 95 % de laT sont sécrétés dans le testicule (A2) et 5%dans la corticosurrénale (CS, Al), chez lafemme, elle est sécrétée dans l'ovaire et la CS.Les concentrations plasmatiques sont env. 15lois plus importantes chez l'homme que chez lafemme, mais déclinent avec l'âge Comme lesautres stéroides, la T est liée pour 98 % à desprotéines (l'albumine et la SHBG = sex hor-mone bmding globulin, A2) dans le sang

Le testicule produit également de petites quantités deDHT et d'œstradiol (E^) De plus importantes quanti-tés de DHT (via une 5ct reductase) aussi bien que de E^(via l'aromatase) sont formées a partir de la T, dans lescellules-cibles de celle ci, puis en partie libérées dansle plasma La DHT et la T se fixent sur les mêmesrécepteurs intracellulaires L'E, joue également un rôlechez l'homme elle agit par ex sur la soudure eprphy-saire, dans la préparation de l'éjaculat, sur l'hypophyseet l'hypothalamus

La régulation de la production de T s'effectuepar la LH dont l'hormone de contrôle est laGnRH qui, comme chez la femme, est libéréepar à-coups (toutes les 1,5 à 2 h) La LH stimulela sécrétion de T dans les cellules interstitiellesde Le^dig du testicule (A2) La T et l'E_, inhi-bent la sécrétion de LH et de GnRH (rétroactionnégative)

La FSH également libérée par l'intermé-diaire de la GnRH, stimule la sécrétion d'inhi-bine dans les cellules de soutien de Sertoli dutesticule (A3) et y induit l'expression de laprotéine de liaison des androgènes {androgenbindmg protein = ABP) dont la présence condi-tionne l'action de la T sur la spermatogenese (v.ci-dessous) En outre, la FSH induit les récep-teurs à LH des cellules de Leydig La sécrétionde FSH est inhibée par la T, la DHT, l'E^ et l'in-hibme (rétroaction négative, A) et stimulée parVactivine dont le rôle physiologique reste à élu-cider

Outre le rôle important de la testostéronedans la différenciation sexuelle mâle, la sperma-togenèse, ainsi que la croissance des organesgénitaux, de la prostate et des vésicules sémi-nales (v ci-dessous), elle contrôle le développe-ment des caractères sexuels secondaires mâles :pilosité, aspect physique, volume du larynx(mue de la voix), activité des glandes sébacées

(acné), etc. De plus, une sécrétion suffisante deT est nécessaire à une libido normale (pulsionsexuelle), à l'aptitude à procréer (poteniiagenerandi) et à 1'aptitude à s'accoupler (potentia coeundi) de l'homme La T stimule aussiVhématopoiese et a une action anabolisante(sur les tissus), ce qui se traduit normalementpar un fort développement musculaire che?l'homme Au niveau du SNC, la T a de plus uneinfluence sur certains comportements, commel'agressivité, etc

Développement et différenciation sexuels Apres tadétermination du sexe génétique (chromosomique} (B|se développent les gonades spécifiques au sexe(glandes germinales) dans lesquelles vont migrer liscellules germmales {spermaîogomes, v ci-dessous) Ledéveloppement et la ditteienciation somatiques ulkrieurs se font en 1 absence de T dans le sens d'uneféminisation (C) La T est nécessaire au développementmâle dans ces deux étapes (C) et, pour d'autres étapes(par ex la descente des testicules dans le scrotum), unfacteur supplémentaire est requis (CGRP ' = calcitoningene-related peptide) Une surproduction d'androgenesou une administration artificielle (anabolisant!,) peutentramer une masculinisation (ï mlisaîlon) de l'orgamsme féminin (C)

Fonction testiculaire. Dans le testicule, en plusdes aspects fonctionnels déjà décrits, se déroulela formation, en plusieurs étapes (vpermatoge-nèse), des cellules germinales mâles (spermatowides), durant laquelle le testicule est aussisoumis à l'action de la T (A3) La spermatoge-nèse a lieu dans les canalicuïes testiculaires(tubes séminifères, longueur totale env 300 m ')dont l'épithélium germinatif est constitué descellules de soutien de Sertoli et des cellules ger-minales Les tubes séminifères sont séparés dureste du tissu testiculaire par la barrièrehémato-testiculaire La T, nécessaire à la matu-ration des spermatozoïdes et à la préparation del'éjaculat ultérieur (p. 308) ne peut franchircette barrière que sous forme liée à VABP

Spermatogenèse (B) Les spermatogomes (cellulesgerminales primaires) qui se sont développées jusqu'àla puberté, subissent une 1^ division mitotique L'unedes cellules tilles est conservée (contrairement a l'ovogenèse, p 298) pendant toute la vie comme réserve dela lignée germmale, l'autre se divise plusieurs fois pouise transformer en spermatocyïes de 1er ordre La 1division méiotique donne naissance a deux spermatocyîes de 2 ordre qui lors de la méiose I I se divisentchacun en 2 spermaîides, ces dernières se différenciantfinalement en spermatozoïdes A partir de la Ve dmsion méiotique les cellules ne possèdent plus qu'unnombre haploïde de chromosomes

Réflexes sexuels, copulation,fécondation

Réflexes sexuels chez l'homme (Al) Desinflux émanant des récepteurs tactiles cutanésdes organes génitaux (surtout du gland du pénis)ou d'autres plages cutanées («wnes érogenes-a)se dirigent vers le centre erecîeur au niveau dela moelle sacrée (S2-S4) où ils sont commutéssur les neurones parasympathiques efferents desnerfs pelvici splanchmci (autrefois n erecteurs)qui provoquent l'excitation sexuelle (érection).Des influences corticales inhibitnces et stimula-tnces, induites par des impressions sensitives,l'imagination et divers facteurs psychiques sontdéterminantes dans le déroulement de ce réflexed'érection Les influx efferents de ce réflexeprovoquent dans les corps érectiles du pénis (parle N0, p 278) une dilatation des branches(artères hélicines) de l'a profonde du pénis,accompagnée d'un ralentissement de la sortie dusang II en résulte une pression extrême (env.1000 mmHg) dans les corps caverneux, ce quigrossit et raidit le pénis érection Dès que l'ex-citation dépasse un seuil critique, le centre é}a-culateur, situe dans la moelle dorsale (L2-L3),est active (A2) Les influx sympathiques effe-rents provoquent alors le déversement d'unepartie de la sécrétion de la prostate (tout justeavant l'éjaculation) et l'émission du sperme,du canal défèrent dans l'urètre postérieur Ceciprovoque, par voie réflexe, l'éjaculation dusperme, accompagnée de l'orgasme qui consti-tue une excitation sexuelle maximale se repercu-tant a tout l'organisme (augmentation desfréquences respiratoire et cardiaque, de la pres-sion artérielle, transpiration, élévation du tonusmusculaire) Lors de l'éjaculation, le sphincterinterne de la vessie se contracte et ferme celle-ci, les contractions rythmiques du canal défé-rent, des vésicules séminales ainsi que desmuscles buibo- et ischiocavemeux expulsent leliquide séminal à l'extérieur de l'urètre

L'éjaculat (2 6 ml) contient 35 200 millions de sper-matozoïdes/ml, qui sont mélanges au plasma séminal,lequel renferme notamment des prostaglandmes(venant de la prostate) celles ci favorisent la contrac-tion utérine Lorsque, lors de la copulation (actesexuel) l'ejaculat parvient dans le vagin, l'alcalinité duplasma séminal y augmente le pH, ce qui est essentielpour la motilite des spermatozoïdes qui doivent encoreparvenir dans la trompe utérine pour féconder l'ovule(pour cela il suffit d un seul spermatozoïde ')

Réflexes sexuels chez la femme (A2) Lesmêmes stimuli que chez l'homme (v ci-dessus)provoquent, lors de la phase d'érection, l'engor-

gement des tissus érectiles du vestibule vaginalet du clitoris par le sang, entraînant l'activitésécrétoire des glandes des petites lèvres vul-vaires et une transsudation séreuse vaginale, cequi augmente les capacités lubrifiantes On noteaussi une érection des mamelons Lorsque lastimulation est soutenue, les influx afférentsparviennent aux centres médullaires dont lesefférences sympathiques engendrent lors de laphase orgasmique (climatère) des contractionsrythmiques de la paroi vaginale (plate-formeorgasmique), un allongement et un élargisse-ment du vagin et une rectitude de l'utérus Cecifait de la place pour l'éjaculat et, simultané-ment, l'orifice utérin s'ouvre et reste ouvertpendant 1/2 h env Des contractions utérines sedéclenchent peu après l'orgasme (vraisembla-blement par de l'ocytocme locale) Bien que lesréactions de l'organisme soient similaires acelles de l'homme (v ci-dessus), la phase orgas-mique est beaucoup plus variable chez lafemme Chez la femme, la conception est pos-sible sans érection ni orgasme

Fécondation. L association entre le spermatozoïde etl'ovocyte a lieu normalement dans l'ampoule de latrompe uîenne, que n'atteignent que lO^lO^des \ff~Wspermatozoïdes de 1 ejaculat Durant ce trajet (ascen-sion des spermatozoïdes) ils doivent traverser lemucus cervical celui ci constitue un réservoir de spLrmatozoïdes durant plusieurs jours Les 5 h env pendantlesquelles les spermatozoïdes nagent jusqu'à l'ampoulesont nécessaires a leur capacitation (p 302) Lors de laréaction acrosomiale des récepteurs spécifiques deliaison des spermatozoïdes d l'ovocyte sont exposes etl'acrosme, enzyme proteolytique nécessaire a la pênetration du spermatozoïde dans la corona radiaîa de1 ovocyte est activée

Apres 1 ovulation (p 298 et ss ), l'ovocyte parvientdans la cavité abdominale d'ou il est capte dans untube Lors de ld rencontre entre ovule et spermatozoïde(favorisée par chimiotactisme) ce dernier se fixe sur ILSrécepteurs de la zone pellucide de l'ovocyte et pencliedans celui ci les membranes des deux cellules fu',ionnent A ce moment se parachevé la 2e division meiotique ainsi donc que la f e c ondaîton La pénétrationd'autres spermatozoïdes est empêchée par des modihcations proteolytiques rapides des récepteurs de 1 ouicyte (réaction zonale) La fécondation a généralementlieu le 1er jour après la copulation et n est possible queJusqu'à 24 h après l'ovulauon

Structure du système nerveuxcentral

Le système nerveux central (SNC) comprend lecerveau et la moelle épinière. Cette dernière estdivisée en segments en rapport avec les ver-tèbres, mais elle est plus courte que la colonnevertébrale (A). Cependant, les nerfs spinaux nequittent le canal médullaire qu'à la hauteur de lavertèbre correspondante. Le nerf spinal estformé de fibres afférentes qui vont de la racinepostérieure de la moelle vers le SNC et de fibresefférentes qui vont de la racine antérieure versla périphérie. Lin ner/est donc un faisceau defibres nerveuses (p. 42) ayant des fonctions etdes directions en partie différentes.

En coupe transversale, la moelle épinière(A) présente une partie sombre, en forme depapillon, la substance grise. Dans ses cornesantérieures, elle renferme principalement lescorps cellulaires des voies efférentes (essentiel-lement vers les muscles : motoneurones) et,dans ses cornes postérieures, les corps cellu-laires des interneurones (neurones intermé-diaires du SNC) Les corps cellulaires des fibresafférentes se trouvent hors de la moelle épi-nière, dans le ganglion spinal. L'autre partie dela moelle épinière est formée de substanceblanche qui contient surtout les axones desvoies ascendantes et descendantes.

Le cerveau prolonge la moelle épinière : ilcomprend le bulbe rachidien (D7), \epont (D6),le mésencéphale (05), le cervelet (E), le diencé-phale et le télencéphale (E). Le bulbe, le pont etle mésencéphale forment le tronc cérébral, quiglobalement est structure comme la moelle épi-nière et contient les corps cellulaires des nerfscrâniens (noyaux, nucléi) et les neurones de larégulation respiratoire (p. 132) et circulatoire(p. 212 et ss.). Le cervelet est particulièrementimportant en ce qui concerne la motricité ducorps (p. 326 et ss.).

Le thalamus (C6), formation du diencé-phale, constitue un relais important pour toutesles fibres afférentes (de la peau, des yeux, desoreilles etc., mais aussi des autres parties ducerveau), ̂ 'hypothalamus (C9) appartient aussiau diencéphale; siège des centres végétatifs(p. 330) il joue un rôle essentiel dans l'activitéendocrine (p. 266 et ss.) de Vhypophyse qui luiest proche (D4).

Le télencéphale est formé de noyaux etd'écorce cérébrale. En ce qui concerne lesnoyaux, on peut citer les ganglions de la baseimportants pour la motricité, le noyau caudé(C5), leputamen (C7), \epallldum (C8) et aussien partie les amygdales cérébelleuses (C10).

Celles-ci appartiennent, avec d'autres parti»du cerveau (par ex. le gyrus cingulaire; D2) a,système limbique (p. 330). Le cortex, pan-externe du télencéphale, est divisé en quatre parties (lobes), séparés par des rides (sillons), paex. le sillon central (Dl, E) et le sillon latéral(C3, E). Selon la classification histologique deBrodmann, le cortex est divisé en champs ouaires (E, chiffres), dont la plupart se différen-cient par leur fonction (E). Les deux moitiés dutélencéphale sont étroitement liées par le mrpscalleux (Cl et D3). Le cortex est responsable detoutes les activités conscientes et de nombreusesactivités inconscientes, il est le centre d'inte"ra-tion de toutes les sensations conscientes et lesiège de la mémoire.

Liquide céphalorachidien (LCR)

Les cavités internes (ventricules) du cer\eaurenferment un liquide (liquide céphalorachi-dien) qui baigne aussi les espaces périphériquesdu SNC. Les deux ventricules latéraux (B, C2)sont reliés aux IIIe et IVe ventricules et au canalcentral de la moelle épinière (B). Les plexuschoroïdes (B, C4) produisent environ 650 ml deLCR par jour lequel est réabsorbé au niveau desvillosités arachnoidiennes (schéma B). Leséchanges de substances entre le sang et le LCRou le cerveau sont plus ou moins inhibés saufpour le COy l'O et l'H 0 (barrière hémato-encéphalique ou barrière hémoliquidienne) Lesorganes circonventrU ulaires (OCV ; p. 280)constituent toutefois une exception. Certainessubstances comme le glucose et les acides ami-nés sont véhiculées selon des mécanismes detransport particuliers, d'autres, comme les pio-téines, ne peuvent pas passer la barrière hémato-encéphalique ; ceci doit être pris en compte lorsde l'administration de médicaments (accessihi-lité liquidienne). Si le LCR ne peut s'écoulei. lecerveau se trouve comprimé ce qui est à l'ori-gine de l'hydrocéphalie (chez les enfants).

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Perceptions et traitement desstimulations

Au moyen des sens, nous captons de trèsnombreuses informations (10" bits/s) de 1 envi-ronnement dont une faible partie seulement(10' - 102 bits/s) nous devient consciente le resteest traite par notre inconscient ou pas traite dutout Inversement nous fournissons des informa-tions ( 107 bits/s) a 1 environnement (A) grâce a laparole et aux mouvement1', {mimique t)Le bit (en anglais binary digit) est une unité de mesurequi définit le ( ontenu en informations (8 bits = 1 byte)le bit/s est aussi une unité qui définit un flux d informalions La page d un livre équivaut a environ 1000 bitsUne image télévisée transmet plus de 10*' bits/sLes stimulations sont transmises a 1 organismesous la forme de différente types d énergie(électromagnétique pour les stimulationsvisuelles mécanique pour les stimulations tac-liles etc ) pour celles ci il existe des récep-teurs spécifiques groupes en organes des sens(par ex yeux oreilles) ou disperses a la surfacedu corps (récepteurs cutanés) ou a 1 intérieurde 1 organisme (osmorecepteurs) (Dans cetouvrage pour minimiser les ambiguïtés nousutiliserons le mot récepteur pour les protéinesde liaisons par ex aux hormones mais pas pourles organes des sens ) Par opposition chaquetype de cellule sensorielle est spécialise pourenregistrer un stimulus propre qui lui estadapte amenant ainsi une impression senso-rielle spécifique (modalité des sens par ex leson) dans beaucoup de cas différentes qualitéspeuvent être perçues a partir d une seule moda-lité (par ex le niveau et la fréquence d un son)

Perceptions des stimulations (B) La stimu-lation modifie les propriétés de la membrane dela cellule réceptrice (transduction) ce quientraîne la formation d un potentiel de récep-teur (potentiel générateur ou potentiel récep-teur) qui peut être depolansant (le plus souvent)ou hyperpolansant (par ex les récepteurs senso-riels de la rétine) Plu': la stimulation est forteplus le potentiel récepteur est ample (Cl) Sil'amplitude de ce potentiel atteint un certainseuil (Bl) il se crée un potentiel d action (PA,Bl et p 46 et s ) qui sera propage par la fibrenerveuse il y a transformation du stimulusPlus la stimulation est forte et donc plus lepotentiel récepteur est ample plus le nombre dePA véhicules par le nerf est grand (C2)S il existe entre le capteur et Id fibre nerveuse airerente une synapse on parle de cellule •,cn^iti\e ^econdaire (par ex cellules gustatives et auditives) alorsqu un capteur et ses fibres afférentes proprement ditesconstituent une cellule ',insiît\e primaire (parex cel-lules olfactives nocicepteurs)

Codage du signal. L information primaire estcodée sous forme de fréquence de PA (impu)sions/s) La fréquence de ceux ci est proportionnelle a 1 intensité du stimulus (recepîe n^proportionnels) ou a sa variation {recepteuis < j ; fferentiels) ou aux deux simultanément (reunleurs a sensibilité différentielle et proportionne //< )(v parex p 114) A la synapse suivante 1 inlormation transmise sera a nouveau dei ode c plus lafréquence du potentiel reçu sera ele\ ee plus laquantité de médiateur libère dans 1 espace synaptique sera importante et plus le potentiel posls\naptique excitateur (PPSE p 50 et ss ) seraélevé Si ce potentiel atteint a nouveau le seuil(B2) un nouveau potentiel (PAs) sera génèreLe codage sous forme de fréquence présente 1 avantage de transmettre plus efficacement le signal que sicelui ci était transmis au moyen de 1 amplitude dupotentiel sur de longues distances Qusqu a plus d unmètre chez 1 homme) 1 amplitude du potentiel sciaitbeaucoup plus facilement modifiée (d ou un signalerroné) que ne 1 est la fréquence du PA D autre p irtau niveau de la synapse le signal est amplitie ou allaibli (par d autres neurones) C est pourquoi 1 amplitudedu potentiel se prête mieux a cette dernière modulationdu codage de 1 information

Les afferences inhibitnces ou excitatrices auniveau des synapses servent par ex a contrasterune information pendant son trajet vers le SNC(D et p 354) Pour cela les informations vehiculees par les fibres voisines sont atténuées c estI inhibition latérale

Objectivement la transformation des stimulisensoriels peut être analysée au fur et a mesurede leur intégration dans le SNC par 1 enregistrement de potentiels cellulaires Cependant lepassage de 1 information au niveau conscientdoit être apprécie subjectivement En premierlieu nous sommes capables de décrire desimpressions sensorielles (par ex «la couleurverte») et des sensations (par ex de petits«tirets verts») L expérience et le raisonnementpermettent d interpréter 1 événement et par lasuite de le reconnaître par ex une «branche desapin» évoque «Noël» Les figures d un puzzlemontrent qu un seul et même individu peut ressentir et interpréter une même impression sensonelle de différentes manières

Les autres concepts importants en physiologie sensorielle sont le seuil absolu (p 340et s 352 362) le seuil différentiel (p 340 et s352 368) la sommation spatiale et temporelle(p 52 352) 1 adaptation (augmentation duseuil de stimulation lors du maintien de la stimulation p 352) le champ récepteur (p 3')4)de même que 1 habituation et la sensibilisationCes derniers mécanismes sont importants dansles processus d apprentissage (p 336)

Récepteurs cutanés

Grâce aux voies somatosensitives encore appe-lées voies de la sensibilité somatoviscérale,l'homme perçoit les sensations en provenancedes récepteurs sensitifs du corps (et non desorganes des sens). Ceux-ci comprennent en par-tie des récepteurs de l'appareil locomoteur (pro-prioception ; p. 316), des récepteurs des organesinternes (par ex. nociception ; p. 318) commeceux de la surface corporelle : sensibilité de lapeau ou sensibilité superficielle.

La sensibilité tactile est hautement différen-ciée pour la reconnaissance déforme, ̂ percep-tion d'objets et leur position dans l'espace(capacité de stéréognosie). Les récepteurs cuta-nés sont localisés à la main et plus particulière-ment aux extrémités des doigts, de la langue et dela cavité buccale. Pour la perception stéréognos-tique au niveau du SNC, le signal des récepteursvoisins doit être intégré dans un modèle spatial,coordonné par la sensorimotricité.

Au niveau de la peau dépourvue de poils (Aà gauche) se trouvent les mécanorécepteurssuivants :• Les terminaisons fusiformes de Ruffini-Kol-ben (A3) ; chacune d'elles entre en contact avecune fibre nerveuse myélinisée. Ces récepteurssensibles à la pression sont de type lent (slow) etadaptable appelé SA II. Plus la pression (p) sur lapeau (profondeur de la pénétration ou poids d'unobjet) est grande, plus la fréquence de déchargedes PA stimulants envoyés (PAs) est élevée (Bl).De ce fait, la réponse aux stimulations des récep-teurs SA II est uniquement proportionnelle à l'in-tensité de la (pression) stimulation : ce sont desp-récepteurs (ou détecteurs d'intensité).• Des fibres nerveuses myélinisées se terminentau niveau des cellules de Merkel (A2). Ce com-plexe axone-cellule de Merkel est un récepteurSA I. Il est également sensible à la pression(qualité de pression), c'est pourquoi la fré-quence des PA dans la fibre est proportionnelleaux variations de pression ou à la vitesse deschangements de pression (dp/dt) (différence dequalité de pression). Le récepteur SA 1 est aussiun PD-récepteur (mélange de Bl et 2).• Au niveau des corpuscules cellulaires deMeissner (Al) se terminent également desfibres nerveuses myélinisées, mais de typerapide adaptable; ces D-récepteurs, spécifiquesaux changements de pression, sont des RA-récepteurs. C'est grâce à eux que l'on perçoitles sensations tactiles (de contact) au niveau dela peau (pénétration de 10 à 100 iim) et lesvibrations (10 à 100 Hz). Au niveau des zonesvelues de l'épiderme, cette fonction est assuréepar les récepteurs des follicules pileux (AS),qui reagissent aux déformations.

• Les corpuscules de Paccini (A4) répondent auchangements de pression et aux accélérations(d'p/dt2), et sont de ce fait spécialisés pour enie-gistrer les vibrations (100-400 H/.; profondeur< 3 iim). La fréquence d'impulsions des PA estalors proportionnelle aux fréquences de vibrations(B3). De tels récepteurs d'accélération jouentaussi un rôle dans la sensibilité profonde (p. 316)

La densité des récepteurs de type SAI et R/\est importante au niveau de la pulpe de l'indexet du majeur (environ 100/cm2) de même qu'au-tour de la bouche, et leurs fibres nerveuses véhi-culent les informations d'une toute petite zone(petit champ réceptif). Étant donné qu'il n'existeaucune convergence du signal au niveau des neu-rones centripètes, les récepteurs des doigts et dupourtour de la bouche ont un très grand pouvoirde discrimation pour les sensations tactiles.

Ceci est possible grâce au seuil spatial entre deuxpoints ou seuil spatial simultané qui correspond à ladistance minimale nécessaire peur que deux stimulusappliqués soieni perçus distinctement. Elle est d'envuon1 mm au niveau des doigts, lèvres et pointe de la langue,4 mm au niveau de la paume de la main, 15 mm auniveau du bras et > à 60 mm au niveau du dos.Les récepteurs SAII, dont la fonction n'est pas claire-ment définie, ont un champ réceptif plus large. C'estaussi le cas des corpuscules de Paccini, qui sont, de cefait, plus spécialement adaptés à la détection des vibra-tions (par ex. au niveau du sol).

La peau renferme des récepteurs thermiquespour les températures < à 36 °C (récepteurs aufroid) et des récepteurs thermiques pour les tempé-ratures > à 36 °C (récepteurs au chaud). Plus latempérature est basse (entre 36 et 20 °C), plus lafréquence des impulsions dans les fibres nerveusesqui innervent les récepteurs au froid est élevée;c'est l'inverse qui se produit pour les récepteurs auchaud (entre 36 et 43 °C, C). Entre 20-40 °C, onconstate une adaptation rapide de la thermorégula-tion (récepteur P-D : une eau à 25 °C ne semblefroide qu'au début). Les températures extrêmessont en revanche ressenties comme froides ouchaudes en permanence (d'où notre réflexe de pro-tection contre une chute de la température du noyauou d'éventuelles lésions cutanées). Alors qu'il suf-fit d'une paire de récepteurs au froid et au chaudpar cm2 au niveau de la peau pour assurer celtefonction, la densité de ces récepteurs au niveau dela bouche est beaucoup plus élevée («mesure» dela température par les lèvres ou la joue !).

Pour les températures > à 45 °C, il existe probable-ment des récepteurs au chaud spécifiques. Analogues àceux d'autres organes sensoriels, c'est grâce à eux quenous sentons la capsaicine, substance piquante (anwie)qui donne l'impression de «feu dans la bouche» lorsquenous mangeons du chili-con-carne. L'excitation des mp-teur.'s de capsaicine (= RV1 = récepteur à la vanilloide detype 1) provoque l'ouverture de canaux canoniques dansles terminaisons nerveuses nociceptives, ce qui conduit ala dépolansation et au déclenchement d'un PAs.

Sensibilité profonde,réflexes proprioceptifs

Les récepteurs de force d indication de position articulaire et des mouvements corporelsparticipent a la sensibilité profonde ou proprio-ception Par ailleurs les récepteurs de 1 organevestibulaire (p 342) et les mecanorecepteurscutanés (p 314) sont aussi des prorirlownsews( cepteurs) de même que les fuseau-x neuromus( ulaires les récepteurs tendineux (= organe deGolgi limite entre tendons et muscles) et leslecepîeurs articulaires Les fuseaux neuromus-miaires sont très imponants pour la mesure dela position articulaire et des mouvements ilscomprennent des P et D récepteurs (v ci des-sous) La vitesse des changements de positiondépend de la fréquence des impuisions anté-rieures (D récepteur p 315D1 sommet de lacourbe) quand a la position articulaire termi-nale elle est le reflet d une fréquence d impul-sion constante (P récepteur) dans les fibres(p 315 D2)

Les fuseaux neuromusculaires (Al) serventa ajuster la longueur du muscle Ils sont dis-poses parallèlement aux fibres musculairesstriées (extrafusonales) et comprennent deuxtypes de fibrev musculaires intrqfusales lesfuseaux a chaîne (P récepteur) et les fuseaux asac nucléaire (D récepteur) Tous deux sontentoures par des terminaisons nerveuses affé-rentes de t\pe la en forme de spirale lesfuseaux a chaîne le sont en plus par des fibresafférentes de t\pe II (type neuronaux p 49 C)Ces terminaisons annulospiralees sont lesrécepteurs a 1 etirement des fibres intrafusalesqui intonnent la moelle epiniere de la longueur(afferences la et II) ou de 1 état d etnement(afférentes la) du muscle Le motoneurone y(ou motoneurone fusonal) relie aux terminai-sons contractiles des deux types de fibres tuso-nales constitue la voie efferente qui permet defixer la longueur ou la vitesse des changementsd'etirement du fuseau (Al, Bl)

L organe tendineux de Golgi (A2) est dis-pose en série avec les fibres musculaires striéesStimule grâce a la contraction d une moindrequantité d unîtes motrices il pamcipe a 1 ajuste-ment de la tension musculaire Ses fibres affé-rentes Ib de même que celles des afferencescutanées et articulaires une partie des affe-rences la et II des fuseaux neuroniusculairesainsi que des impulsions descendantes panici-pent a 1 intégration multimodale de toutes cesinformations au niveau de la moelle epiniere aumoyen d un interneurone Ib (D2) lequel inhibe1 activité du motoneurone a au niveau demuscle correspondant (inhibition autogène) Au

moyen de l'interneurone excitateur (D5) lesmuscles antagonistes sont eux stimules

Réflexe monosynaptique d'etirement (C)Quand un muscle squelettique est soudainementétire par ex par un coup pone sur son tendonles fuseaux neuromusculaires le sont aussi Leuretirement provoque une stimulation des afterenées la (B2, C) qui par les racines posteneures de la moelle epiniere gagnent la corneantérieure de la moelle ou elles excitent directement (de manière monosynaptique) les motoneurones a du même muscle entraînant sacontraction La durée d un tel réflexe monosynaptique est de ce fait particulièrement courte(environ 30 ms) Comme la stimulation et laréponse concerne le même organe on parle dereaction réflexe propnocepnve Le rôle d un telréflexe est de contrôler rapidement les changements < involontaires » de la longueur du muscleet donc le positionnement aniculaire

Activité supraspinale (B3) Lors d unecontraction musculaire «volontaire» les motoneurones a et y sont actives simultanément(coactivation a - y ) Le capteur de longueur(ou d etirement) est active par une modificationde longueur Si la longueur du muscle vient achanger par ex suite a une modification inattendue de la charge 1 activité des fibres a est re^ulee (réflexe de compensation de charge) Lesmodifications de la longueur musculaire consecutive a un mouvement complexe peuvent êtremodulées par les vanations d activité des fibresY (sous contrôle central) celles ci augmentent1 etirement initial des fibres intrafusales et doncle changement d etirement («contrôle moteurdu fuseau »)

Les voies du réflexe a 1 etirement peuvent être testées(par ex avec des électrodes cutanées) par la stimulât onélectrique des nerfs (mixtes) musculaires et par ! enn.gistrement simultané de 1 excitation du muscle c est leréflexe H (Hoffmann)

Le réflexe myotatique est complète par d autres circuits poh synaptiques qui se terminent sur les fibiesafférentes de type II Si le réflexe propnoceptif contr Ue1 extenseur (comme par ex dans le refiexe patellai 1.1il faut que les motoneurones a du fléchisseur cônespondant soient inhibes pour permettre une extens nefficace ce qui est possible grâce a 1 intervention d intemeurones la inhibiteurs (Dl)

Pour mettre fin au réflexe il faut inhiber lacontraction de 1 extenseur (a) Le fuseau neuromusLUlaire se relâche ce qui produit en retour une diminul "de 1 excitation dans les fibres la (b) Les récepteurs u 1dmeux inhibent le motoneurone a via 1 interneuroni- Ih(D2) (c) Les motoneurones a s inhibent mutuellenit-npar le moyen de leurs collatérales (D3) par une cellu^de Renshaw (D4) inhibition rei. urretïîe (v au s

p 321 Cl)

Douleur

La douleur est une impression sensonelle déplai-sante accompagnée au niveau conscient d uneexpérience désagréable Ce signal indique que1 organisme risque d être endommage {lésion) Parla nociception les sensations perçues par les nocicepteur\ sont conduites par les voies nerveusescentripètes et transmettent au niveau central lesignal nociceptif tandis que la douleur correspon-dante est traduite en sensation subjective

En dehors du cerveau et du foie tous les tis-sus renferment des nocicepteurs (NoC) Ceux-ci correspondent a des terminaisons libres enforme de chapelet de perles provenant desdxones périphériques (A) dont les corps soma-tiques se trouvent dans les ganglions de laracine postérieure de la moelle ou dans lesnoyaux tngemmaux La majorité de ces fibressont des fibres de type C a conduction lente(< 1 m/s) les autres sont des fibres myeliniseesde type A ô (5 30 m/s type de fibres v p 49 C)

Lors d une blessure on ressent d abord une douleurrapide (fibres Aô ) vive et passagère et plus tardivement une douleur lente (fibres C) et sourde qui dureplus longtemps et est moins bien localisée Les NoC nesont pas adaptables (les douleurs dentaires peuvent durerdes jours entiers ') et peuvent même diminuer leur seuil(v ci dessous) par un phénomène de sensibilisation

Spécificité des nocicepteurs La majorité des NoCfonctionnent de manière polymodale (fibres C} c est adire qu ils repondent aux augmentations d intensité destimuli d origine mécanique aussi bien que chimiquetant aux stimuli froids que chauds La classe restreintedes nocicepteurs de type ummodal comprend lesthermonociceptcurs (fibres AÔ) qui ne sont stimulesque pour des températures extrêmes (> 45 °C < 5 °Cp 314) les mecanonocicepteurs (libres Aô) ainsi queles NoC du sommeil (dans les organes internes) quipeuvent par ex être stimules lors d une inflammationconsécutive a une sensibilisation

Les Noc comprennent des récepteurs dont lesignal est une substance spécifique certainessont mhibitnces comme par ex les opioldes(desensibilisation) et d autres excitatrices (sen-sibilisation) comme par ex la bradykmme ou laprostaglandine E^ au niveau des terminaisonslibres (A) Les calmants de la douleur (analgé-siques} agissent soit par voie endogène (dynor-phine enkephaline endorphine) soit par voieexogène opiolde (morphine) de même que parinhibition de la synthèse des prostaglandmes(par ex au moyen de 1 aspirine p 269)

Une sensibilisation consécutive a une inflammationpar ex par un coup de soleil provoque non seulementun abaissement du seuil des NoC au stimulus (hyperal-gesie) mais aussi une perception douloureuse (allody-me) lors de stimuli habituellement non douloureuxappliques sur cette zone comme par ex un effleurement

cutané ou un stimulus thermique modéré (par ex dp1 eau chaude a 37 °C) Lorsque les NoC sont stimulesils agissent en libérant des neuropeptides comme |asubstance P ou le CGRP (calcitomn gène related pentide) qui par 1 intermédiaire des vaisseaux enviionnants favorisent la progression de 1 inflammation L est1 inflammation neurogene

Les lésions des fibres nociceptives sont souvent d )uloureuses (neurogenes = douleur neuropathique | etressenties comme si elles provenaient de la penpheiiedouleur projetée (par ex douleur osseuse due a l eirdsèment d un nerf après déplacement d un disque virtebral) Les fibres nociceptives peuvent être bloquées par1 intermédiaire du froid ou par une anesthesie locale

Voies nociceptives (Cl) Les axones ceninpètes des neurones nociceptifs se terminentdans la corne postérieure de la moelle epmieieAu niveau médullaire arrivent aussi les atterenées nociceptives des organes internes et envente assez souvent sur les mêmes neuronesque les afferences cutanées

Cette convergence des atterences somatiques etviscérales nociceptives est vraisemblablement la causeprincipale des douleurs irradiées ainsi lors de stimuliviscéraux noxiques les douleurs sont ressenties commeprovenant des territoires de la peau correspondani aumême segment médullaire ce sont les zones de HeadLors d une atteinte cardiaque par ex la douleur siègedans li cage thoracique (angine de poitrine lors d ischenue myocardique) et irradie souvent au bras gaucheou au m\eau gastrique (B)

Apres croisement au niveau médullaire lesafferences nociceptives (Cl) empruntent le faisceau spinothalamique dont les fibres parcourentla corne antérieure de la moelle (se reunissentavec les fibres du nerf trijumeau) et se dirigentvers les centres au niveau du thalamus A partirde la zone ventrolaterale du thalamus les fibresatteignent les dires SI et SU du cortex a partirdes noyaux médians les voies se dirigent vers lesystème limbique

La douleur a plusieurs composantes une ce m\santé sensorielle qui renseigne sur t origine h durée et1 importance de la douleur une composante mon ecomme le réflexe de fuite (p 320) ou le maintien d unebonne position une composante vegeîaîi\e (par ex latachycardie) et une composante affective comme par exun sentiment déplaisant Parallèlement a cela il y a p irticipation (ou coopération) de la douleur mémorisée ce quiconduit a une lutte contre la douleur et donc a un comportement face a la douleur (par ex gémissements)

La nociception est freinée sur son trajet par lesvoies descendantes au niveau du thalamus et lamoelle epmiere (transmetteur les opioldes)c est 1 inhibition descendante Les noyaux desvoies descendantes (C2, bleu) siègent dans letronc cérébral et sont actives par les fibres nociceptives du faisceau reticulospinal (retrocontrole négatif)

Réflexe polysynaptique

Contrairement à ceux du réflexe proprioceptif(p. 316), les capteurs du réflexe extéroceptif nese •situent pas dans l'organe cible. L'arc réflexecomporte plusieurs synapses (polysynaptiifue).C'est pourquoi la durée de ce réflexe est supé-rieure à celle du réflexe proprioceptif. Parailleurs, elle dépend de la durée de la stimula-tion et de {'intensité du stimulus (•sommationtemporelle variable et sommation spatiale dansle SNC ; p. 52). Ex. : démangeaisons nasales =>éternuements. Le fait que la réponse réflexepuisse se propager plus ou moins loin suivantl'intensité du stimulus est typique de cesréflexes (par ex. toussotements => toux avecétranglements). Parmi les réflexes extéroceptifs,on peut citer des réflexes de protection, commele réflexe de fuite (v. ci-dessous), le réflexe cor-néen, l'écoulement lacrymal, la toux et l'éter-nuement, de même que des réflexes de nutritioncomme le hoquet, la succion ainsi que lesréflexes locomoteurs ou les nombreux réflexesvégétatifs. Citons encore les réflexes extérocep-tifs testés lors d'un examen clinique neurolo-gique, comme le réflexe plantaire, le réflexecrémastérien et le réflexe abdominal.

Le réflexe de fuite est l'exemple type duréflexe extéroceptif (A) : une stimulation dou-loureuse de la voûte plantaire droite par ex.entraîne une flexion de toutes les articulationsde la jambe ipsilatérale (réflexe de flexion). Lesafférences nociceptives (p. 318) sont répartiesdans la moelle épinière et dirigées par des inter-neurones excitateurs (IN, Al) vers les motoneu-rones (MN) des fléchisseurs ipsilatéraux et pardes IN inhibiteurs (A2) vers les MN des exten-seurs ipsilatéraux qui se relâchent (A3, inhibi-tion des antagonistes). Un exemple un peudifférent de réponse réflexe est donné par leréflexe de flexion croisé qui augmente parailleurs la distance (fuite) entre les nocicepteurset l'origine de la douleur et permet ainsi de pro-téger l'organisme. Il provoque la contractiondes extenseurs controlatéraux (A5) et par l'in-termédiaire d ' IN inhibiteurs la relaxation desfléchisseurs controlatéraux (A4, 6). Les affé-rences nociceptives vont également atteindred'autres segments de la moelle épinière (par desfibres ascendantes ou descendantes ; A7, 8) cartous les fléchisseurs et extenseurs ne sont pasinnervés par un seul segment de moelle. Parailleurs l'influx provoque une flexion du brasipsilatéral et une extension du bras controlatéral{réflexe croisé double). Naturellement, le stimu-lus est véhiculé jusqu'au cerveau où seront per-çues les sensations douloureuses (p. 316).

Par opposition au réflexe proprioceptif monosynaptiqueoù seuls les MN a sont activés pendant la réponseréflexe, dans le réflexe extéroceptif, les deux types deMN sont activés (coactivation a-Y, p 316).

V excitabilité réflexe du MNa trouve son ori-gine dans les nombreux interneurones qui sontsous le contrôle des centres supraspinaux(p. 324). Dans l'attente de stimuli nociceptifs, lecerveau peut par ex. raccourcir le temps deréponse des réflexes médullaires.

Les troubles supraspinaux ou l'interruption des voiesdescendantes (lésions paraplégiques) peuvent conduire ades anomalies (hyperréactivité réflexe) et simultanémentà des réflexes stéréotypé!,, tandis qu'un manque de réflexelié à des troubles déterminés de la moelle épinière ou desnerfs périphériques n'en provoque pas

Inhibition de la transmissionsynaptique

Les transmetteurs inhibiteurs de la moelle épi-nière sont le GABA (acide f aminobutyrique) etla glycine (p. 55 F). Au niveau du cerveau et dela moelle épinière, ces substances provoquentune inhibition présynaptique (B), qui appar.iïtpar ex. au niveau de la synapse entre les a tfe-rences la et le MN a. Cette inhibition se réalisepar l'intermédiaire d'un IN GABAergique dontl'extrémité s'accole à la terminaison présyrup-tique des fibres la, réalisant ainsi une synapseaxoaxonale. Le GABA est inhibiteur car il aug-mente la conductibilité aux ions Cl" (GABA ^-récepteurs) et aux ions K^ (GABAg-récepteuis)ce qui court-circuite la membrane et abaisse Liconductibilité aux ions Ça2* (GABAg-récep-teurs). Cela diminue la libération du neurotrans-metteur au niveau de la terminaison du neuroneinhibiteur (B2) et diminue l'amplitude dupotentiel postsynaptique PPSE (p. 50). L'inhibi-tion présynaptique a pour but de diminuer lesinflux arrivant sur le MN, sans quoi, commelors de l'inhibition postsynaptique, l'excitabilitétotale de la cellule serait abaissée.

Dans l'inhibition postsynaptique (C), un INinhibiteur augmente la conductibilité au Cl" et auK^ de la membrane du neurone postsynaptiqueprès du sommet axonal, si bien que le courai tdépolarisant du PPSE se ferme plus rapidemen

L'inhibition postsynaptique de l'intemeuron •se réalise au moyen de collatérales axonali 'récurrentes qui provoquent l'activité inhibitrit •du MN (inhibition récurrente ou rétrogradrdu MN par les cellules de Renshaw glycynelgiques ; Cl) ou bien de manière directe par l 'mtermédiaire de la stimulation d'un autre neuronesitué en amont (Cl). L'inhibition des extenseursipsilatéraux (A2, 3) dans le réflexe extéroceptilest un exemple d'inhibition antérograde.

Transmission centrale desinformations sensorielles

Les informations sensorielles de la peau et despropriocepteurs sont transmises en grande partieaux centres somatosensitifs situés au niveau ducortex SI (gyrus postcentral} par les voies descordons postérieurs de la moelle qui formentle système lemniscal (C, vert). Les informationssensorielles de la peau (sensibilité superficielle)et de l'appareil moteur (sensibilité profonde)gagnent la moelle épinière par la racine posté-rieure. Une partie de ces fibres afférentes pri-maires parcourt la moelle sans décussation(croisement) et emprunte les cordons postérieursjusqu'à ce qu'elles atteignent les noyaux descordons postérieurs du bulbe rachidien (N.cuneatus et gracilis). Les cordons postérieurssont organisés de manière somatotopique, plusl'origine des fibres est éloignée du crâne, plusces fibres sont disposées latéralement. Les affé-rences secondaires des noyaux des cordonspostérieurs croisent dans le lemmsque médian etatteignent le noyau ventrobasal du thalamus(noyau ventropostéro/ate'ra/, VPL) où elles sontégalement représentées de manière somatoto-pique. Les fibres somatosensitives du goût (N.trijumeau) se terminent dans la zone ventropo-stéromédiane (VPM) du N. ventrobasal. Lesafférences tertiaires atteignent Finalement lesneurones du groupe IV au niveau de l'aire SI ducortex somatosensitif. Le rôle du système lem-niscal des cordons postérieurs est de transmettredans ses fibres à conduction rapide, des infor-mations relatives au toucher (pression, contact,vibration) et à la position ou au mouvementdes articulations (proprioception) jusqu'à leurdénouement dans le temps et l'espace au niveaudu cortex cérébral.

De la même manière que pour le cortexmoteur (p. 325 B), chaque partie du corps seprojette sur l'aire corticale correspondante (airede projection) au niveau du cortex somatosen-sitif (SI, gyrus posicentral, A) ou elle est reor-ganisée (représentation somatotopique ; B).Trois caractéristiques importantes sont à noter,( 1 ) chaque moitié du cerveau reçoit les informa-tions de l'hémicorps controlatéral (les voiescroisent au niveau du lemnisque médian, C), (2)au niveau de l'aire SI, la grande majorité desneurones reçoit les afférences tactiles provenantdes doigts et de la région buccale (p. 314), (3)les informations afférentes sont organisées encolonnes corticales orientées verticalement(p. 333 A) et spécifiquement selon la nature desstimuli (par ex. le toucher).

Système spinothalamique antérolatéral(C, violet). Les nerfs afférents des noci- et ther-

mocepteurs et la dernière partie des récepteursde la pression et du toucher sont déjà réorgani-sés au niveau de la moelle épinière (au moyend'un interneurone). Le neurone reorganisateurcroise déjà vers le côté opposé dans le segmentmédullaire correspondant pour former dans lecordon latéral antérieur de la moelle épinière lefaisceau spinothalamique qui se dirige vers lethalamus.

Les afférences sensorielles qui se dirigentvers le cortex peuvent être inhibées au niveau detous les relais (moelle épinière, bulbe et thala-mus) par les voies descendantes (provenant ducortex). Celles-ci peuvent notamment modifierle champ récepteur, régler le seuil et (pour uneafférence commune d'une autre origine) laréprimer modérément et «rechercher» unemodalité sensorielle de stimulation plus élevée(«écouter», «épier»).

Lors d'une section hémilatérale de la moelle épmsrre(D), du fait des lésions des segments sous-jacents. onobserve les troubles suivants (syndrome de Brown-Séquard) • une paral^ie motrice tout d'abord flasquepuis plus tard spasmodique du côté lésé et, du tan drl'agencement des voies médullaires, des troubles dutoucher de ce même côté (augmentation du seuil eni iedeux points, p 314) ainsi que des troubles de la sensi-bilité douloureuse et thermique controlatérale (anesthé-sie 'ienwnelle di^wciée)

Inversement à ce qui a été dit précédemment desorganes des sens isolés et du système spécifique.il existe un système non spécifique (E) dont lepoint central est la formation réticulée bulbaireCette formation agit en intégrant les informefions sensorielles qui lui parviennent de tous 1 sorganes des sens et de toutes les voies afférent -,de la moelle épinière (yeux, oreilles, sensibili 'superficielle, nociception...) et des ganglions clla base. Les voies sortantes cholinergiques 'adrénergiques de ce système descendent d'uipart vers la moelle épinière et atteignent d'aulpart presque tout le cortex (p. 333 A), le systèmelimbique et l'hypothalamus en passant par lesnoyaux « non spécifiques » du thalamus et le >voies thalamocorticales «non spécifiques». Lusubstance réticulée exerce une influence fondamentale dans le niveau de vigilance et d'éven(activité arousale), c'est pourquoi on lui donni-le nom de système réticulé nctivateur ascendant.SRAA.

Sensori-motricité

La motricité dirigée, responsable des mouve-ments intentionnels ou volontaires (marcher,saisir, jeter un objet, etc ), intervient dans lamotricité posturale dont le but est de contrôlerla position verticale, l'équilibre du corps ainsique sa position dans l'espace II existe en per-manence une coordination entre motricité diri-gée et motricité posturale mais celle-ci s'exercede manière plus approfondie pour le traitementdes informations continues provenant de la péri-phérie (sensibilité), c'est pourquoi on lui donnele nom de sensomotricile

Le motoneurone a (MNa) dans la corneantérieure de la moelle epimere ou les noyauxmoteurs des nerfs cérébraux constitue la voieterminale de l'activité musculaire squelettiqueSeulement une partie du faisceau corticospinalet des afferences la atteignent le MN a demanière monosynaptique Les autres fibres arri-vant sur le MNa (via la centaine d'interneu-rones excitateurs ou inhibiteurs) proviennent dela périphérie (propno-, noci-, mecanocepteurs),des autres segments de la moelle epimere, ducortex moteur, du cervelet et des centres moteursdu tronc cérébral

Motrocité volontaire. Les mouvementsvolontaires se déroulent selon la séquence résolu-tive d'événements suivants ^programmation(avec rappel des programmes appns antérieure-ment) -» exécution du mouvement (Al-4), étapepour laquelle interviennent conjointement les(ré-)afferences médullaires du système motoneu-ronal de même que la prise en considération d'in-formations en provenance de la périphérie C'estpourquoi des corrections sont possibles aussi biendès le début que pendant l'exécution du mouve-ment

L'activité neuronale des premières phases communes setermine au niveau de nombreuses aires corticales etpeut être accompagnée d'un prépotentiel corticalnégatif (via les aires associatives et via le vertex) Elleest d autant plus importante et apparaît de manière pré-coce avant le début du mouvement (environ 0 3 3 s )que celui ci est difficile

Les commandes motrices corticales (C enhaut, aires numérotées, v p 311 E) sont assu-rées par (a) l'aire motrice primaire corticale,Ml (aire 4), (b) le cortex premoteur, CPM (aire6 latérale) et (c) l'aire motrice supplémentaire,AMS (aire médiane 6) Elles présentent unemême organisation somatotopique (ceci estindique pour Ml en B) et sont agencées soma-totopiquement de manière réciproque et coor-donnée

Les afferences corticales proviennent dpquatre régions, à savoir 1 la périphérie ducorps (via le thalamus =» SI [p 323A] =» cor.tex sensoriel associatif => CPM), 2 les ganglions de la base (via le tahiamus => Ml, CPMet AMS [A2] => cortex prefrontal associatif) 3le cervelet (via le thalamus =» M 1 et PM, A2)ainsi que 4 les aires corticales sensorielles etposteropanetale (aires 1 -3 5 et 7)

Les efférences du cortex moteur (D, E F)(C) atteignent (a) la moelle epimere, (b) lescentres moteurs subcorticaux (v ci-dessous etp 328) et (c) via les voies commissurales lecôte conîrolateral

Les voies pyramidales comprennent le/oiçceau corticospinal et une partie des fibres coiticobulbaires Elles comportent plus de 90% defibres minces dont la fonction est peu connueLes grosses fibres directrices du faisceau corti-cospinal (C) vont de l'aire 4, de l'aire 6 ainsi quedu cortex sensoriel (aires 1, 2, 3) vers la moelleepmiere, a savoir (a) une petite part vers lesmotoneurones a et y responsables de la motricitédes doigts (préhension fine) et (b) la majeure partie vers les nombreux mtemeurones de la moelleépiniere, ou ils ont une influence tant sur lesinflux entrants provenant de la périphérie que surles efférences motrices (via la cellule de Ren-shaw) et de ce fait sur les réflexes spinaux

Fonction des ganglions de la baseLes ganglions de la base sont mis en jeu parallè-lement dans plusieurs boucles corticocorticalesde signaux Ces boucles associatives, qui parcourent les cortex frontal et limbique, sontindispensables a la bonne exécution des informations sensorielles au niveau mental, a un boncomportement lors de situations émotionnelles,enfin a la motivation et la planification a longterme de nos actes Les deux boucles squelettemotrice et oculomotnce (v ci-dessous) assurentultérieurement la coordination et la vite: id exécution des mouvements jusqu a leur nasation Ainsi, les signaux efferents des gaglions de la base sont modules au mvei ithalamocortical, soit stoppes par les noyau\moteurs du thalamus, par ex le colliculus supineur, qui a une action mhibitnce (desinhihitioivoie directe) soit potentialises (voie indirecte i

La station d'entrée des ganglions de la baseest le striatiim (= noyau putamen et noyaucaude) dont les neurones sont stimules par lesvoies provenant de l'ensemble du cortex (avecle glutamate comme transmetteur, D)

Les neurones du stnatum utilisent comme agent transmetteur inhibiteur le GABA avec un cotransmetteiiilibère conjointement qui est soit la substance P (SP)

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soit les enképhalines (D; transmetteur p. 55). Les sta-tions de sorties des ganglions de la base sont d'une partla partie réticulaire de la substance noire (SNr) etd'autre part la partie interne dupalîidum (Pi) qui parl'intermédiaire de neurones GA5Aergiques du striatumont une action inhibitrice (D). La substance noirecomme le pallidum peuvent par ailleurs inhiber lesnoyaux ventro latéraux du thalamus par augmentation deleur activité spontanée GABAergique. L'excitation dustriatum à partir de ces structures provoque par voiedirecte une inhibition thalamique. Au contraire,lorsque l'excitation se fait au niveau des neurones dustriatum, le GABA et l'enképhaline sont libérés, ce quiprovoque l'inhibition dupaHicium externe (Pe), lequelinhibe à son tour le noyau subthalamique par l'intermé-diaire du GABA. Enfin, l'excitation des noyaux de laSNr et du Pi par l'intermédiaire du glutamate permetd'obtenir, par voie indirecte, une profonde inhibitionthalamique. Au niveau du thalamus, les voies afférentesétablissent un relai puis se projettent à nouveau sur lesaires cérébrales motrices et sur le cortex préfrontal, ainsiil existe une voie cortico-thalamo-corticale partant desganglions de la base et intervenant au niveau des aires dela motricité squelettique (voie squelettomotrice via leputamen) où elles se terminent. La voie oculomotricecomporte le noyau caudé, la SNr et le colliculus supé-rieur et est impliquée dans la motricité oculaire (p. 342et 360). Les voies descendantes partant de la SNrgagnent le tectum et le noyau pédicule pontique.

La pathophysiologie est particulièrement importantecar la partie compacte de la substance noire, SNc. et sesneurones dopaminergique^ interviennent par l'intermé-diaire de la dopamine sur l'ensemble du striatum (D).Grâce aux récepteurs^ (augmentation de l'AMPc). lesneurones GABA/SP du striatum sont stimulés demanière directe (v. ci-dessus) et par l'intermédiaire desrécepteurs-D^ (diminution de l'AMPC). les neuronesGABA/enképhaline du striatum sont inhibés indirecte-ment. Ces flux de dopamme sont essentiels au bon fonc-tionnement du striatum. La dégénérescence de plus de70% environ des neurones dopaminergiques de la SNc(Parkinson morbide), par ex. par prédispositions héré-ditaires, lors de traumatisme (boxeur), d'infections etc.,se traduit la plupart du temps par une inhibition du tha-lamus moteur avec comme conséquence une diminutionde la motricité volontaire. Les symptômes de cettemaladie sont le.s suivants : une pauvreté de mouvements(akinésie) et une lenteur dans l'exécution de ceux-ci(bradykinésie), une petite écriture (micrographie) et unemimique réduite (visage ressemblant à un masque) demême qu'un tremblement de repos important (mouve-ments du pouce et des doigts comme si l'on «comptaitde l'argent»), une hypertonicité musculaire (rigidité)enfin une attitude posturale penchée.

Rôle du cervelet

Le cervelet au niveau duquel convergent ungrand nombre de neurones provenant des autresparties du cerveau est un centre de contrôleimportant des fonctions motrices et est relié aucortex comme à la périphérie par des voies affé-

rentes et efférentes (F, en haut). Il est aussiimpliqué dans la planification des mouvementsde même que dans leur exécution et dans leurcontrôle ; de plus, il veille à l'adaptation motriceet la bonne fin d'exécution de nouveaux mouve-ments (apprentissage des processus moteurs).Enfin, le cervelet est grandement impliqué dansVexécution du travail cérébral (attention, etc.).

Anatomie (F en haut). Les parties du cervelet phylogé-nétiquement les plus anciennes, V archicerebelîum (com-prenant le noâulub et [efloculus) et le paleocerebellurn(formé de la pyramide, de l'uvule, des lobes paraflocu-laires et d'une grande partie du lobe antérieur) sontsitués en position médiane. La pars inîermedia peutaussi être considérée comme faisant partie du cerveleimoyen. Le neocerebellum, partie phylogénétiquement laplus récente, très développé chez l'homme, est situelatéralement. La majorité des efférences sont consti-tuées par l'archicerebellum et le vermis mais aussi par leve^tibulocerehellum, le paleocerebellum comme le spi-no( erebeîlum enfin le neocerebellum comme le pontoce-rehellum Le cortex cérébral et ses plicatures (folioles icomprend (de l'extérieur vers l'intérieur) dans sescouches moléculaires (avec les dendntes des cellules dePurkinje et leurs afférences), la couche des cellules dePurkinje (corps somatique des cellules de Purkinje) et lacouche des cellules granulaires.

Le cervelet moyen et la pars intermedia sont lesrégions mises en jeu pour le contrôle des déci-sions motrices (FI, 2) et pour le contrôle visuelmoteur (p. 342 et 360). Entrées : il reçoit desafférences d'origine spinales, vestibulaires etvisuelles de même que des efférences designaux moteurs descendants destinés auxmuscles squelettiques. Les fibres sortantes ducervelet moyen se dirigent via les noyaux intra-cérébraux gîobulus, emboliforme et fastigialvers les centres moteurs de la moelle épinière etdu tronc cérébral et vers les noyaux vestibu-laires extracerébelleux (noyau latéral de Dei-îers). À partir de là, la motricité oculaire peutmoduler la motricité posturale et la motricitévolontaire via le faisceau vestibulospinal.

Le cervelet latéral (= hémisphères) est plusparticulièrement impliqué dans la programma-tion des mouvements (F3). Sa flexibilité fonc-tionnelle rend possible l'adaptation motrice etl'apprentissage des processus moteurs. Il estrelié au cortex cérébral par deux types de voies-Les voies entrantes le relient (a) via les noyauxdu pont et les fibres moussues (v. ci-dessous)aux aires corticales qui sont principalementmises enjeu dans les phases de planification desmouvements {cortex associatif pariétal, préfron-tal et prémoteur, cortex sensitivomoteur etcortex visuel) de même que, (b) via Yolive infé-rieure et les fibres grimpantes (v. ci-dessous)

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aux centres moteurs corticaux et subcorticaux.Les efférences du cervelet latéral se font princi-palement depuis les noyaux dentatus du thala-mus moteur vers les aires corticales motrices.

Les lésions du cervelet médian entraînent des troublesde l'équilibration et de la motricité oculaire (vertige,nausée, nystagmus pendulaire) et une démarche troncu-laire ataxique (mouvements incertains et excessifs).

Les lésions des hémisphères cérébelleux se tradui-sent par des troubles de l'initiation, de ta coordination etde l'arrêt des mouvements moteurs volontaires et dans la«reprogrammation» rapide du mouvement opposé (dia-dococinésie). Il s'ensuit le développement d'un tremble-ment au fur et à mesure que l'objectif prévu approche(tremblement d'intention}, une déténor.ition de la capa-cité d'apprécier les distances (dy\métrie) et de terminerles mouvements (phénomène de rebond} , l'enchaîne-ment des mouvements rapides n'est plus possible : onparle d'adiadococinésie. De plus, l'élocution est lente,monotone et de mauvaise qualité (dysarthrie).

L'ensemble du cortex cérébelleux assure demanière unitaire des fonctions d'organisation etde connexion. Les fibres sortantes du cortexcérébelleux sont formées par les neurones prove-nant des 15 • 106 cellules de Purkinje. Elles ont,par l'intermédiaire du GABA, une action inhibi-trice sur les neurones des noyaux fastigial, embo-liforme, dentatus et latéral vestibulaire (Deiters)avec lesquels elles sont connectées (F, à droite).

Entrées. Les afférences de la moelle épinière (faisceauspinocérébelleux) qui font relais dans Volive inférieurese prolongent par les fibres grimpantes excitatrices(ayant pour transmetteur l'aspartate) qui divergent(1:15) transversalement sur des unités longitudinales,les lambeaux des cellules de Purkinje agencés en striesdonnant ainsi un foyer d'excitation sagittale. A ceniveau se terminent aussi des fibres sérotoninergiquesémanant du noyau du raphé et des voies noradréner-giques provenant du locw coeruleus. Les fibres mous-sues (afférences pontine, réticulaire et spinale) stimulentles cellules granuleuses, dont les axones présentent desparties en forme de T {fibres parallèles) et sont réorga-nisés dans les couches moléculaires avec une hauteconvergence (environ 10°' : 1) puis atteignent quelquesmm plu.s loin les lambeaux des cellules de Purkmfequ'elles excitent : foyer d'excitation longitudinal, il estbien montré que le système des fibres grimpantes (ilexiste au niveau du «point de décussation» une orienta-tion des foyers d'excitation vers la même direction)s'affaiblit alors que les afférences des fibres moussuesvers les cellules de Purkinje se renforcent. De nombreuxinterneurones (cellules de Golgi, cellules steliaires etcellules granuleuses) augmentent le contraste du modèlede stimulation au niveau du cortex cérébelleux par inhi-bition latérale ou par rétroinhibition.

Motricité posturale

II existe déjà au niveau de la moelle épinièredes réflexes relativement simples comme lesréflexes d'étirement (p. 316) mais on peut aussirencontrer des ensembles moteurs plus com-plexes comme ceux mis enjeu dans le réflexe deflexion et quelques réflexes de marche (p. 320).

La section de la moelle épinière (paraplégie) se traduit,en dessous de la lésion, par une défaillance de tous lesréflexes périphériques (a réflexie, choc spinal), puis, plustardivement par une récupération de certains réflexes.Normalement les réflexes spinaux sont moduléspar les centres supraspinaux (E). La motricitéposturale est contrôlée en premier lieu par lescentres moteurs du tronc cérébral (El) :noyau rouge, noyaux vestibulaires (en particulierle noyau latéral de Deiters), et une partie de laformation réticulée. Ces centres constituent lesrelais des réflexes de posture et de redresse-ment, dont la fonction est de maintenir (involon-tairement) la posture et 1''équilibre du corps. Lesréflexes de posture déterminent le tonus muscu-laire et V accommodation du cristallin (p. 343C). Des afférences en provenance du labyrinthe{réflexes toniques labyrinîhiques} et des proprio-cepteurs du cou (réflexes toniques cervicaux}modulent ces réflexes. Ces mêmes afférencesinterviennent dans les réflexes de redressement(réflexes labyrinthiques et cervicaux) dont le rôleest de toujours ramener le corps dans sa positionnormale. C'est d'abord le tronc (en réponse auxafférences des propriocepteurs du cou) qui estramené dans sa position normale. En outre, desafférences en provenance du cervelet, du tronccérébral (C), des yeux, des oreilles, du nez (odo-rat) et des récepteurs cutanés modulent aussi cesréflexes de redressement. Par ailleurs, lesréflexes statocinéîiques qui interviennent par ex.dans la préparation au saut ou dans le nystagmus(p. 360) sont également importants pour la pos-ture et l'équilibration.Les voies descendantes en provenance du noyau rougeet des partie', médullaires de la formation réticulée(faisceau rubrospinal et réticulospinal latéral) exercentun effet inhibiteur sur les motoneurones a et y (p. 316)des extenseurs et un effet excitateur sur les fléchisseurs(E2). Inversement, les voies descendantes en prove-nance du noyau de Deiters et des parties pontiques de laformation réticulée (faisceau vesîibuîospinal et réticu-lospinal médian) inhibent les fléchisseurs et stimulentles fibres a et 7 des muscles extenseurs.

La section du tronc cérébral en dessous du noyaurouge entraîne une rigidité de décérébration car, dansce cas, c'est l'influence du noyau de Deiters sur lesmuscles extenseurs qui prédomine.

L'ensemble des fonctions d'intégration et decoordination du système moteur et des fonctions des

Hypothalamus, système limbique

L'hypothalamus est le centre de coordination detous les processus végétatifs ainsi que de la plu-part des processus endocriniens (p 266 et ss )De plus c est le principal organe d intégrationpour la régulation des milieux intérieurs durythme veille sommeil ainsi que de la croissance,du développement corporel et mental et de lareproduction de l espèce II participe de nom-breuses manières aux informations sensorielleset humorales (A) Enfin par ex les hormonespeptidiques peuvent Jouer un rôle au niveau de labarrière hematoencephalique par le moyen de1 organe circumventnculaire (p 224)

L hypothalamus est a même de réguler la températurecorporelle (p 224) grâce aux thermorecepteurs 1 osmoîarite et 1 équilibre hydrique (p 168) par le moyen d osmo-recepteurs enfin le maintien d une concentrationminimale en glw f i e par 1 intermédiaire de récepteurs auglucose D autres mfornidtions relatives aux milieux inté-rieurs lui parviennent par des neurones provenant derécepteurs dissémines sur 1 ensemble du corps commepar ex les thermoreiepteurs de la peau les osmorecep-teurs du foie (p 170) et les tensorecepteurs de 1 oreillettedroite (p 214) En outre 1 hypothalamus fait intervenir1 organe circumventriculdire de nombreux récepteurshormonaux (p u" ex du LOitisol et 11 dngiotensme TI) lesquels interviennent dans ld régulation homeo statique dumétabolisme énergétique mais aussi pdr ex du cortisolde 1 ACTh et du CRH ainsi que de la leptme et de laCCK Enfin pour assumer ses fonctions ddns la crois-sance et la reproduction des informdtions relatives à1 ouverture du col utenn juste avant la naissance du bébéou la succion du noumsson ainsi que des signaux hormonaux provenant des gonades lui parviennent égalementpar I intermédiaire de neurones afférents

Le système limbique est sous la commandede 1 hypothalamus (A) II régule le comportementinné et acquis {«choix du programme» v ci-des-sous) et est le site pnviligie du comportement ins-tinctif des motivations et des émotions («mondeinteneur >) Le système limbique commande éga-lement 1 expression des émotions (peur colère,fureur ennui joie bonheur etc ) ce qui est impor-tant pour les repercussions sur 1 environnementInversement les odeurs agissent comme dessignaux en provenance de 1 environnement et sontintimement liées au comportement c est ce quetraduisent certaines expressions consacrées tellesque une atmosphère familiale» (reactiond alarme mutile) ou «ne pas pouvoir sentir quel-qu un» (alarme')

Le système limbique comprend une partie corticale(hippocampe i,\rus parhippocampique g\ruy cingulus qui font partie du cortex olfactif) et une pdrtie subcorticale ( c o f p s amygdalien noyaux septaux noyauthalamique antérieur) II existe des connexions reciproques avec i hypothalamus latéral (principalement

pour le rappel des programmes v ci dessus) et avecles cortex temporal et frontal

Les relations avec le cortex servent avanttout a 1 intégration de ̂ perception (importantedans la détermination du comportement) a1 évaluation des signaux provenant du mondeextérieur et au contenu mnesique

Programme comportemental (A) L hypothalamus latéral peut a 1 aide d autres piogrammes contrôler les processus hormonauxaussi bien végétatifs que moteurs dont il -i \^charge II participe ainsi au déterminisme denotre comportement enfin il coordonne lesactivités hormonales et végétatives a 1 inteneurde notre organismeOn détermine ainsi• un comportement defensif (reaction d alarme) avecdes composdntes somatiques (mimiques de rejet rapprochement et ecartement du bras mouvement d évitement fuite ou contre attaque) hormondies (adrendii iecortisol) et végétatives (sympathique) la préparationde défense se traduit d un point de vue énergétique parune libération d acides gras une inhibition de 1 msi 11nosecretion une augmentation de la pression sanguinede la respirdtion et de la vasculansation muscuinremais une diminution de la vasculansdtion du trai-tusgastromtestmal etc• un programme mis en jeu lors d un exercice physiquequi comporte les mêmes composantes somatomotn evégétative et hormondie que celles du comportementdefensif mais non extériorisées• un comportement nutrihonnel intervenant dans laprise alimentaire la digestion et 1 ingestion de liqui ILScomme par ex la recherche de nourriture dans un ref igerateur ld préparation de boissons 1 activité paras^ npathique avec régulation des sécrétions du tractusgastromtestmal ou la diminution de 1 activité ITIUSLLIlaire en période postprandiale etc• un comportement reproductif qui comprend larecherche du partenaire les mécanismes nerveux le1 excitation sexuelle la régulation hormonale au C O L I Sde la grossesse (p 304)• une reaction thermoregulatnce qui apparaît! lorsde 1 exposition a des températures extérieures extrêmeset/ou lors d exercices physiques très pénibles (prodition de chaleur élevée) de manière a mamtelconstante la température du noyau central (p 224)

Les voies du système monoaminergique(neurones noradrenergiques dopaminergiqii ^et serotomnergiques) sont parti culiereme timportantes pour la régulation comportement iglobale qui s étend du tronc cérébral a toutes 1autres parties du cerveau La stimulation expcimentale principalement des zones adreni-giques conduit a un renforcement positif (eve 1de 1 intérêt recompense) tandis que les neurones serotonmergiques font partie d un syterne de désintéressement > Les systemimonoarninergiques sont aussi des sites d actionpour plusieurs produits pharmaceutiques ps\chotropes

Organisation corticale, EEC

Le cortex cérébral possède des capacités fonc-tionnelles dans de nombreux domaines comme laperception consciente, la réalisation de projets,l'action et la motricité volontaire (p 322 et ss.).

Organisation et connexions intracorticales(A) Le cortex cérébral est constitué de sixcouches (I-VI) disposées parallèlement à lasurface de l'écorce cérébrale Le cortex cérébralest ainsi structuré de manière verticale sousforme de (donnes corticales ou de modulescorticaux (épaisseur 0,05 - 0,3 mm, profondeur1,3 - 4,5 mm) qui traversent les six couches

Les voies afférentes spécifiques et non spécifiques duthalamus se terminent respectivement sur la couche [V,et sur les couches 1 et II (A3), celles provenant desautres au es corticales sur la couche 11 (A2) Les grandeset les petites cellules pyramidales (Al, 80 % des cel-lules corticales) se trouvent dans les couches V et IIIrespectivement (la plupart ont pour transmetteur le glu-tamate, par ex dans le stnatum, p 325 D) Les axonesdes cellules pyramidales quittent la couche VI dans lacolonne qui leur est propre pour former les voies de sor-tie du cortex, la majorité de ces axones se dirige versd'autres aires corticales ipsilaterales (fibres associa-tives) ou controlaterales (fibres commissurales) (A2) etseulement une petite partie vers la périphérie (A4 etp 325 C) Les cellules pyramidales ont localement desinteractions entre elles par des collatérales axonales Ledendnîe apicai des cellules pyramidales se dirige vers lacouche la plus superficielle des colonnes corticales IIprésente a sa surface plusieurs soulèvements en formed'epme (spines), qui se terminent au mo)en de nom-breuses synapses sui des fibres thalamocorticales, asso-ciatives et commissurales Les fibres afférentes agissenttoutes au moyen de différents transmetteurs comme lanoradrenalme la dopamme, la serotomne, i'acetylcho-Ime et l'histamine Le traitement d'information auniveau cortical s'effectue au moyen de cellules stel"laires, morphologiquement différentes (Al), certainessont excitatrices (ayant comme transmetteur le VIP, laCCK et d'autres peptides), d'autres sont mhibitnces(GABAergiques) Les dendntes des cellules pyrami-dales comme des cellules stelldires rejoignent aussi descolonnes voisines, si bien qu'il existe des milliers d'in-teractions entre les colonnes cellulaires Les synapsesdes cellules pyramidales sont capables de modifier leuractivité (plasticité), ce qui est important dans les pro-cessus d'apprentissage (p 336)

Potentiel corticaux. Comme dans le cas del'ECG, il est possible d'enregistrer l'ensembledes variations de potentiel du cortex cérébralsur toute la boîte crânienne à travers le scalp(cuir chevelu) c'est l'électroencéphalo-gramme (EEG; B) Sa contribution principaleest de délivrer aux synapses des cellules pyra-midales à partir de PPSEs un PPSIs relative-

ment peu important (p. 50 et ss.). Ceux-ci se tra-duisent sous forme de rythme visible sur le traceEEG mais apparaissent seulement de manièredirecte sur le cortex (ondes a et 7 lors de l'éveilconscient), sous forme d'ondes corticales demoindre fréquence en provenance d'autrerégions cérébrales (entraînement), d'ondes exprovenant du thalamus et d'ondes 0 provenantprobablement de l'hippocampe

Les variations de potentiel EEG vers le bas (confiairement a l'ECG) sont positives conformément a laconvention Cependant, pour simplifier, une depolansation (stimulation) du cortex profond et une hyperpokirisation des couches superficielles corticales conduit al'apparition d une pointe vers le bas (+) et inversement

Normalement, ces variations de potentiel (tracesélectroencéphalographiques) sont surtout déter-minées par le degré d'éveil et varient aussi bienen amplitude (a) qu'en fréquence ( f ) (B, C) lesondes a (f » 10 Hz , a » 50 uV) prédominentchez l'adulte détendu (au repos, les yeu\ferme\lhabituellement elles se présentent de manieiesimultanée sur plusieurs dérivations, on paileS EEG synchronisé Si les yeux restent ouverts sid'autres organes des sens sont stimulés ou M parex un calcul mental difficile est effectué, lesondes a disparaissent (blocage du rythme a ) eton enregistre à leur place des ondes p (f » 20 H/a inférieure à celle des ondes a), v par ex plusparticulièrement les tracés occipital (B) ou parié-tal lors de l'ouverture des yeux La fréquence etl'amplitude des ondes apparaissent dès lors, surdifférents points d'enregistrement, très différentes(l'EEG est dit désynchronisé) Les ondes P rêvelent une intensification de l'attention et une au'2-mentation (par l'adrénaline par ex ) de l'acti\ rc(«arousalactivity»)duSRAA(p 322) Lesond sY (> 30 Hz) se rencontrent lorsque l'on apprer 1Au cours de l'endormissement (stades A/B/>sommeil léger [D]) on enregistre des ondes -9 i emoindre fréquence qui se transforment en ondesencore plus lentes (ondes ô ) pendant le somme i lprofond (stades D/E, C, D)

En clinique, l'EEG joue un rôle diagnostiqueimportant, par ex en cas d'épilepsie (ondisconvulsives et ondes-pointes localisées ou génirahsees, C), pour l'appréciation du degré demotricité du cerveau, pour la surveillance del'anesthésie enfin pour la détermination de moitcérébrale (EEG plat).

Pour localiser précisément les foyers d'activité au niveaucortical, on peut combiner l'EEG avec / enceplwfognphie magnétique (MEG) (d'ou une meilleure resolutionquelques mm), il est alors possible de mesurer a travella boîte crânienne et grâce aux courants ioniques cortieaux induits, les plus petits champs magiîetiqufs

Comportement veille-sommeil,rythme circadien

Les différents stades de sommeil (p 333 D)peuvent être mis en évidence grâce a 1 EEG(p 332) Lorsque 1 on quitte 1 état d éveil yeuxfermes (ondes a) nous entrons de manièreconsciente dans une phase d endormissement Aqui s installe peu a peu et au cours de laquelleles ondes a se raréfient avant de disparaîtrecomplètement Nous atteignons alors successi-vement et graduellement les stades de sommeilB (= stade 1) avec des ondes ft C (= stade 2)caractérise par des ondes en forme de fuseaux(fuseaux de sommeil) et plus tard par de largesondes pointes (complexes K) et finalement lesstades de sommeil D et E (= stades 3 et 4) comportant des ondes ô dont 1 amplitude augmentepetit a petit et dont la fréquence atteint un mini-mum au cours de la phase E (p 333 D) Cesommeil profond est encore appelé sommeilSWS (slow wave sieep) Du stade 1 au stade 4le seuil d éveil augmente petit a petit et atteintson maximum environ une heure après le débutde la phase d endormissement Le sommeil esta nouveau plat et le premier stade REM de sommeil est de nouveau atteint Ainsi se termine lepremier cycle de sommeil et nous dormons anouveau profondement Dans le sommeil REM(« sommeil de rêve ) la plupart des musclessquelettiques sont relaxes (inhibition du moto-neurone) pourtant les fréquences respiratoire etcardiaque augmentent des contractions soudaines des doigts ou de la face apparaissent unestimulation du pénis ainsi que des mouvemensoculaires rapides (rapid eye movements) surviennent également Tous les autres stades dusommeil sont globalement appelés sommeilN(on)REM Lorsqu on se réveille d un sommeil REM on se souvient beaucoup mieux desrêves que si 1 on se réveille d un sommeilNREM Un cycle de sommeil dure environ90 mm et se répète 4 ou 5 fois par nuit (p 333D) Au fur et a mesure que 1 on se rapproche dumatin le sommeil NREM se raccourcit et lesondes s applatissent tandis que la durée desphases de sommeil REM au nombre de 10 environ dépasse les 30 min

Les nourrissons dorment longtemps (environ 16 h/javec 50% de phase de sommeil REM) les enfants de10 ans environ 10 h (20% de sommeil REM) tandisque les jeunes adultes dorment seulement 7 8 h enfinau dessus de 50 ans 6 h de sommeil suffisent (avec dèslors 20% de sommeil REM) Le sommeil SWS represente alors de manière évidente la part ld plus importante du stade C (= 2) Lorsque 1 on est arrdche ausommeil d REM (réveil durant cette phase) la durée dusommeil a REM peut augmenter au cours des nuits suivantes Le sommeil d REM est ainsi rattrape Les

2 3 premiers cycles de sommeil (noyau du sommeilssont essentiels L absence totale de sommeil conduit ala mort Le mécanisme en cause est jusqu a t-e jourmconnu d autant que 1 on connaît peu de chose sur lerôle physiologique du s,ommeil

Le cycle journalier veille-sommeil etd autres rythmes circadiens (diurnes) sont sousle contrôle d un générateur rythmique endogène(« horloge interne ») qui se trouve dans le noyausuprachiasmatique (NSC) de 1 hypothalamus(A) La période circadienne endogène dure che/1 homme 24 a 25 heures Ce rythme endogènene peut exister qu en état d isolement total clé1 environnement (cave sans fenêtre grotte etcB) Ce rythme est normalement synchronise (vci dessous) sur une période de 24 heures par un«marqueur de temp~s externe» Lors d un deçàlage horaire (voyage lointain dans le sens estouest) il faut compter plusieurs jours deresynchronisation (/t 1 lag)

Des décalages» plus importants de 1 horloge eentraie endogène ont été découverts récemment (Al) Lesneurones du NSC rente rment les protéines CLOCK etBMAL1 qui etabhssenlî une liaison avec leur domainespécifique PAS entraînant la formation d un heterodimère Ce dimere CLOCK BMAL 1 pénètre dans ILSnoyaux cellulaires ou ill se lie par une séquence promotnce ( E Box ) a un gène d oscillateur per(iode) 1 ouper2 et per3 et active annsi la transcription de ce gèneApres une temps de latence ceux ci vont s exprimer atravers trois protéines PERI PER2 et PER"Î qui pirleur propre trunere bloqjueront 1 effet (ou 1 action) de laCLOCK BMAL 1 term ant ainsi la boucle de rétroactionnégative La manière pair laquelle ce cycle provoque lesreactions neuronales die resynchronisation (potentielmembranaire) n est p is encore clairement établie

Le plus important marqueur de tempsexterne pour la synchronisation de 24 h est lalumière du jour celle ci a partir de certainescellules ganglionnaires de la rétine informe leNSC par 1 mtermedi.aire du faisceau retmohypothalamique (A2, 3) Les cellules du NSC sontcouplées les unes au'x autres (A3) et sont a 1 ongme par 1 intermediiaire de différents systèmeseffecteurs du SNC (A4) des modifications circadiennes des secretiions hormonales de la temperature centrale et du rythme veille sommeil(A5etB en haut)

Selon la phase du r_ythme endogène dans laquelleon se trouve le marqueur de temps freine ou acceleiecelui ci Les informations du marqueur de temps paiviennent jusqu a 1 epipihyse (glande pineale) et provquent a ce niveau une inhibition de la sécrétion de1 hormone melatomne La melatonme agit égalementau niveau du NSC Lors d un voyage en pays étrangerla prise de melatonine Jpeut raccourcir 1 adaptation demanière importante ellle agit par 1 intermédiaire derécepteurs MT^ du NS'C au niveau duquel elle a uni-action sédative stoppamt les très nombreuses stimulations nerveuses noctuirnes (en absence de lumièrev ci dessus)

Conscience, langage, mémoire

La conscience est caractérisée par le pouvoir defocaliser son attention, la faculté d'abstraction,la faculté de verbalisation qui consiste à expri-mer les événements par des mots, la capacitéd'élaborer des projets à partir d'expérience pas-sées, la prise de conscience de soi et la facultéd'établir des valeur!,. La conscience est capablede maîtriser, par ex., les situations inhabituellesou difficiles que nous rencontrons dans la vie detous les jours {faculté d'adaptation). Nous nedisposons que de très peu d'informationsconcernant l'activité cérébrale (LCSC, v. ci-des-sous) qui gouverne la conscience et contrôle lepouvoir d'attention, en dehors du fait qu'ellenécessite une interaction entre Y activité du sys-tème sous-cortical et la formation réticulée(p. 322) ; celle-ci inhibe notamment au niveaudu thalamus les afférences en provenance ducortex via le striatum (p. 326).

L'attention. Les informations recueillies parles récepteurs sensoriels sont transmises dans lamémoire sensorielle (A) en une fraction deseconde puis comparées et traitées avec lecontenu de la mémoire à long terme. Lors desituations de routine, comme celle que l'on ren-contre par ex. dans la circulation automobile,ces informations inconscientes ne sont pasprises en compte (attention automatisée) si bienqu'elles n'interfèrent pas avec l'arrivée d'autresinformations (par ex. une conversation en voi-ture). Notre attention volontaire, contrôlée(juste) est stimulée par l'arrivée de stimuli inha-bituels ou par leur nombre important (par ex. laplace donnée aux choses prioritaires), la réac-tion qui en découle est possible (limite de capa-cité du système de contrôle, LCSC) parcequ'une bonne partie du fonctionnement cérébral.est involontaire. La capacité d'attention pour leschoses fondamentales est limitée, si bien quenous ne pouvons normalement porter notre inté-rêt que sur une chose à la fois.

Il existe une mémoire implicite (procédu-rale) dont le rôle est d'emmaganiser fidèlementles choses apprises comme par ex. le savoirassociatif (réflexes conditionnés ; par ex. p. 236)ou non associatif (réflexes d'habituation et desensibilisation). Les ganglions de la base, le cer-velet, le cortex moteur, les centres amygdaliens(réaction émotionnelle) etc. sont impliqués danscette mémoire inconsciente.

La mémoire explicite (déclarative, mémoiredu savoir) au contraire emmaganise le réel(savoir sémantique) et les faits vécus dans l'ex-périence personnelle (savoir épisodique). L'ac-cumulation des informations s'effectue dans lesaires associatives uni- et polymodales sous le

contrôle du système temporal médian (hippo-campe, cortex hippocampique péri- et entorhi-nal). Elle tient compte du contexte temporel etlocal des événements pour emmagasiner l'en-semble des données dans les spines des den-drites corticaux (p. 322) situés au niveau desaires associatives. Le rappel du contenu mné-sique nécessite la mise en jeu d'un certainnombre d'événements.

La connaissance explicite (A) commencedans la mémoire sensorielle qui ne retient l'in-formation venant des sens (de manière automa-tique) que pendant un temps très court (< \ s)Une petite partie de ces informations parvient àla mémoire primaire qui ne retient que 7 infor-mations environ par unité de temps (par ex. desgroupes de chiffres) et durant quelquessecondes seulement (mémoire à court terme).Mais pendant ce temps, la plupart de ces infor-mations auront été verbalisées (traduites enmots). La mémorisation à long terme dans lamémoire secondaire se fait par le moyen d'exer-cices répétés ou consolidation. Le rappel de cesinformations est toutefois relativement long àmettre en œuvre. La mémoire tertiaire, parcontre, ne peut stocker que les messages fré-quemment répétés (écriture, lecture, nomspropres) ; cette mémorisation durera la vieentière tout en restant d'un accès très rapide.

L'acquisition de la mémoire primaire (mémoire à courtterme) s'effectue probablement grâce à \'excitaîionrépétitive de circuits neuronaux en boucle, alors quedes mécanismes biochimiques prévaudraient dans laformation de la mémoire à long terme. Accessoirement,des événements donnés étalés dans le temps peuvent,par l'apprentissage lié à une stimulation répétée surplusieurs heures ou plusieurs jours, aboutir au renforce-ment de liaisons synoptiques (LTP, long-term-poten-tiation} au niveau des pointes dendritiques et jouer unrôle essentiel.

Mécanisme de la LTP. La libération présynaptiquede glutamate (p. 55 F) active le récepteur-AMPA etcrée ainsi un courant entrant de Na+ qui dépolarise lamembrane postsynaptique. Suite à cette dépolarisationpostsynaptique, les canaux iomques-Mg^ sont inacti-vés (bloqués), dès lors, le récepteur-NMDA est aussiactivé d'où l'entrée de Ca^ dans la cellule. De ce fait,la concentration cytosolique du Ca2^ [Ca^J, augmente.Lorsque ce mécanisme se répète souvent, il entraînel'autophosphorylation de la calmoduline par l'intermé-diaire de la Ca-M-kinase II (p. 36) ; ce mécanisme sepoursuit Jusqu'à ce que la [Ca2^ diminue à nouveau.La Ca-M-kinase II entraîne la phosphorylation desrécepteurs-AMPA (augmentation de sa conductance) etaccroît son entrée dans la membrane postsynaptiquetant et si bien que le transport synaptique se prolonge(LTP).

Troubles de la mémoire (amnésies). Cliniquement,on distingue les amnésies rétrogrades dans lesquelles on

observe une perte de la mémoire primaire et, de façonpassagère, des difficultés à se rappeler des souvenirsstockés dans la mémoire secondaire (origine : une com-motion cérébrale, un électrochoc etc.) et les amnésiesuntéiogrades dans lesquelles on note une incapacité àtransférer de nouvelles informations de la mémoire pn-maiie à la mémoire secondaire (syndrome de Korsakoff}.

Le langage (v. aussi p. 370) sert d'une part demo\en de communication : réceptions d'informa-tions par les yeux, les oreilles ou même par letoucher par ex. chez les aveugles, et pour / 'émis-sion d'informations par le biais de l'écriture et dela parole. D'autre part, il est nécessaire pourrendre conscientes les impressions sensorielles,c'est-à-dire concevoir des idées, élaborer desconcepts, qui pourront ensuite être exprimés pardes mots. Ainsi une économie de stockage estpossible au niveau mnésique. L'élaboration ainsique le traitement des concepts et du langage nesont pas représentés de façon symétrique dans lesdeux hémisphères. Chez le sujet droitier, l'hémi-sphère gauche est dans la majorité des cas lesiège principal du langage (hémisphère domi-nant, région temporale majeure), chez le gaucher

c'est l'hémisphère droit dans 30-40% des cas.L''hémisphère non dominant est donc importantpour la reconnaissance des mots, la compositionmusicale et pour de nombreuses exécutions aver-bales (par ex. la musique, la perception spatiale,la reconnaissance des visages).

L'illustration de ces faits est confirmée par l'observa-tion de malades chez lesquels on a été amené à prati-quer une section des connexions interhémisphériques (àcause d'épilepsie grave). Ces malades porteurs d'unsplit-brain sont tout à fait capables de nommer unobjet s'ils le touchent de leur main droile car les infor-mations sensorielles qui en proviennent sont traitéespar l'hémisphère gauche. Par contre ils en sont inca-pables s ' i ls utilisent leur main gauche car le traitementde l'infoirnation a lieu dans l'hémisphère droit. C'estpourquoi la section complète des connexions interhé-misphériques s'accompagne de désordres plus impor-tants que d'autres sections, et qu'une telle opérationn'est pas encore exécutée sur des malades porteursd'autres accès convulsifs graves,

Clie

Le SNC renferme ~ 10" cellules nerveuses et 10fois plus de cellules gliales (ohgodendrocytesastrocytes cellules ependymaires microglie A)Les ohgodendrocytes (ODC) forment des gainesde myéline entourant un mais vraisemblable-ment plusieurs axones simultanément (A)

Les astrocytes (AC) participent dans le SNC à1 homeostasie extracellulaire des ions K* et H*lors d une stimulation de fréquence élevée lesneurones libèrent des ion', K* dans 1 interstitium(B) Une augmentation de la concentration inter-stitielle en K et donc une depolansation mdesirâblé du neurone (équation de Nemst p 32 eq1 18) entraîne une modification de 1 AC qui vacapter le K en excès Le processus est identiqueavec les ions H+ Lorsque les AC sont unis par1 intermédiaire de gapjunctions (p 16 et s ) ilspeuvent fournir ensemble une grosse partie de leurcharge locale en K* ou H aux AC voisins (B)

Les AC protègent le domaine synoptique deson entourage au moyen de fines lamelles demanière a ce que les transmetteurs libères nepuissent perturber d autres synapses alentoursLes AC peuvent également capturer le transmetleur et supprimer son action Ainsi le glutamate(Glu) est transforme en glutamme (GluNIL) auniveau intracellulaire et est reexporte dans 1 interstitium d ou il sera a nouveau recapte par lescellules nerveuses et resynthetise en glutamate(recyclage du transmetteur B)

De nombreux AC ont d une pdrt des récepteurs autransmetteur (le glutamate pai ex détache par vague leCa^ d un AC a un autre) d autre part sont capables demodifier dans une situation donnée la concentration enÇa2 mtracytosohque du neurone si bien que 1 on peutdire que les deux types de cellules agissent simultanément Les AC inter\ lennent dans le transport de substanceentre les capillaires sanguins et les neurones et parûLipentainsi grâce a la neoalue genèse a 1 homeustusîe energetique des cellules nelveuses Pendant les premiers stadesde la différenciation Lmbryonnaire les AC par leur étirement long et étendu ervent de support aux cellules nerveuses indifférenciés Lt les guident dans la bonnedirection participant ainsi a 1 ebaui hc des structures duSNC Ils permettent lussi lors du développement duSNC le bon déroulement de 1 expression des gènes dansles cellules nerveuses en partie grâce aux facteurs decroissance (NGF = nei\e growth tactor BDGF - bramdenved growth tactoi GDNF = glial denved growth factor) qui dirigent les cellules ghales le GDNF agit commeun facteur trophique pi ur les cellules nerveuses adultes

La microglie (A) possède une immunocompetencemise en ]eu lors de lésions ou d infections du SNC etjoue un rôle compar ible lux macrophages en dehors duSNC (p 94 et ss ) 1 es cellules ependymaires tapissentles cavités internes du SNC (A) Les cellules gliales ontla possibilité de se diviser et peuvent de ce fait être à1 origine de la formation de cicatrices (foyer epileptique possible) ou de tumeurs (gliome)

Gustation

Chacune des 50 100 cellules sensorielles secondaires de la langue (qui se renouvellent toutesles 2 semaines) sont solidaires des 5000 bourgeons du goût (D) Les stimulations sensoriellessont acheminées jusqu aux terminaisons desnerfs crâniens VII IX et X puis transportéesjusqu au noyau du tractus solitaire pouratteindre enfin après une grande convergence(a) le gyrus postcentral via le noyau ventral duthalamus (p 323 B la langue) et (b) le systèmelimbique grâce a des collatérales transitant parle pont et 1 hypothalamus (C)

II existe des récepteurs a quatre saveurs tondainenlales lucre wle acide et amer dont larépartition et la densité différent sur la languetoutefois la qualité du goût sucre des alimentsest plus spécialement déterminée grâce au glutamate L monosodique (GLM)

Les chemorecepteurs du goût permettent de ree nnaître les qualités suivantes le sale qui permet d dpprecier les cations (Na K etc ) mais les ani nsjouent également un rôle Le Na par ex agit par 1 intermediaire du canal Na qui permet la depolansal ondes cellules sensorielles L acide les ions H bloquentle canal K ce qui entraîne également la depolansati ]L amer une grande famille de gènes (> 50) sert decodage pour de nombreux récepteurs a ! amer Lamajorité des cellules sensorielles sont sensibles adiverses protéines spécifiques ch ique protéine étantplus spécifique d un type de récepteur si bien qu endéfinitive les récepteurs sont sensibles a toutes 1 svariétés d amer L information très large est transm e(par le moyen de ta protéine G a ^usîducine) pv isignal avertisseur (v ci dessous) qualifiant seulem il1 amer ce qui ne donne aucune idée sur la sorte lesubstance amere Le sucre les cellules spécifiques ugoût renferment un capteur metabotrope sensible uglutamate (mGluR4) dont la stimulation abaisse 11concentration cytosolique en AMPc et dont 1 acti\ati iest a 1 origine d une très grande augmentation de !aconcentiation en GLM mécanisme identique a cel ides mGluR4 du cerveau

Seuils de perception. Le seuil de reconnaissance pour le sulfate de quinine et la saccharines élevé a environ 10 "' (mol/1) a 10 3 pour 1 acidechlorhydnque et pour le sucre de canne et a environ 10 2 pour le NaCl Le seuil différentiel AI 1(p 352) optimal est d environ 0 20 La concentiition en substances gustatives déterminées pemittde reconnaître une sensation gustative commeagréable ou désagréable (E) Pour ce qui est de1 adaptation v p 341 C

Les fonctions du goût permettent par ex lecontrôle des aliments (goût désagréable 01amertume pour celle ci le seuil particulièrement bas peut mettre en garde contre un empolsonnement) et le déclenchement de la secretioisalivaire et gastrique (p 236 et 242)

1! OlfactionE

Les 107 cellules sensorielles primaires sen-sibles aux odeurs sont situées dans le neuroépi-thélium de la tache olfactive (Al). Ce sont descellules bipolaires; leurs dendrites portent 5-20cils olfactifs recouverts d'une couche de mucustandis que les axones, regroupés en paquet( f i l e t s olfactif:,) partent vers les centres (Al, 2).Ces neurones sont régulièrement renouvelés àpartir des cellules basales (cycle de 30-60Jours). Ils répondent à un grand nombre de sti-muli agressifs (par ex. aux vapeurs acides ouammomaquées) perçus au niveau des terminai-sons libres (nerf trigéminé) situées au niveau dela muqueuse nasale.

Les substances odorantes sont de petites molé-cules (M^ 15-300) qui parviennent avec l'air ins-pire (phénomène accentué par le reniflement)jusqu'à la région olfactive où elles vont se distri-buer sur les couches olfactives, et se fixer à leurprotéocapteur sur la membrane ciliaire. Ces der-niers sont codés, chez l'homme, par une gigan-tesque famille de gènes (500-750 gènes répartisur l'ensemble des chromosomes) ; chaquerécepteur sensoriel n'étant vraisemblablementl'expression que d'un seul gène. Environ 40% deces gènes n'expriment qu'une partie de leurséquence, ce qui permet de faire ressortir environ200 - 400 types de capteurs différents. Ceux-cise lient ensemble à la protéine G^ (= G ) (B etp. 274 et ss.), ce qui augmente la conductancecationique de la membrane du récepteur, crée unflux entrant de Na1' et de Ca^ et dépolarise la cel-lule.

Spécificité des capteurs olfactifs (A3). Lesqualités spécifiques des protéines moléculairesde structure reconnaissent les structures dessubstances odorantes.

Le capteur 17 du rat par ex est sensible au n-octane-aldéhyde mais jamais à l'octanol m à l'acide octanoiqueou à l'aldéhyde qui, comparé au n-octanal possède res-pectivement plus de deux groupements méthyl eninoins ou en plus Grâce aux liaisons aromatiques, untype de capteur peut par ex substituer un groupementen onho, méîa ou para par un autre ayant la même lon-gueur que celui du groupement déplacé Grâce aux dif-férents groupements constituant sa molécule, unesubstance odorante est en mesure d'exciter plusieurstypes de capteurs olfactifs (par ex A3, en bas a droite).Les fleurs de jasmin ou le vin renferment respective-ment une douzaine et une centaine de substances odo-rantes Leur odeur est de ce fait un ensemble complexede sensations (intégrées par le cortex olfactif)

Voies olfactives (A2). Les axones quittant lesdifférents capteurs (environ 101) situés dansl'épithélium sensitif prennent contact à l'intérieurdu bulbe olfactif dans sa région glomérulée avec

les dendrites primitifs des cellules mitrales et apanache (CM, CP). La région glomérulée est parconséquent un centre de convergence olfactive auniveau duquel les signaux provenant d'un mêmetype de capteurs se rassemblent et conver-gent. Les différentes protéines sensorielles, per-mettent par ailleurs de connaître à quelles cellulesglomérulaires les axones qui lui parviennent serattachent. Les cellules pénglomérulaires et nra-nuleuses se réunissent avec les CM et CP et lesinhibent (A2). Les CM s'autostimulent par l'in-termédiaire de synapses réciproques (A, «+/->^faisant intervenir les cellules périglomérulaires etgranuleuses, et sont d'autre part inhibées, par l'in-termédiaire de voies efférentes venant du cortexprimaire olfactif et du noyau olfactif controlatrralantérieur (A2, voies en violet). Ces circuits i en-dent possible Y autoinhibition et l'inhibition libé-rale (contraste) de même que la désinhibition parles centres supérieurs. Les axones des CM seprojettent (a) via la commissure antérieure etaprès inversion au niveau du noyau olfactif anté-rieur, sur le bulbe controlatéral des CM et (b) \ iale faisceau o l f ac t i f , au niveau du cortex olfcn t i fprimaire (cortex prépynforme, tubercules olLu.-tifs, noyau corticalo-amygdalien). L'ensemNedes stimulations olfactives parviennent à \'h\pu-thalamus (p. 330) et au système limhique (no\auamygdalien : composante émotionnelle), à l ' d f r i -mation réticulée et, soit via le thalamus soit demanière directe, jusqu'au néocortex (cortex orbi-tofrontal).

Seuils de perception. Il suffit de 4 • 10"" gde méthyl-mercaptan (contenu dans l'ail) parlitre d'air pour donner l'impression que «çasent quelque chose » (perception ou seuil absolude perception). Pour une concentration de 2 •lO"" g/1, la substance est reconnue (seuil dereconnaissance). Ces perceptions liminairesdépendent de l'humidité et de la température del'air et sont, pour d'autres substances 10'° foisélevées. Le seuil différentiel DI/I (p. 352) de0,25 est relativement élevé. L'adaptation (C)est probablement due à une désensibilisationchimique des récepteurs, par ex. une adaptationneuronale.

Les fonctions de l'odorat sont par ex. ; 1. ledéclenchement des sécrétions salivaires et gas-triques en présence d'odeurs agréables et, inver-sement, la mise en garde contre des alimentsavariés par des odeurs déplaisantes, 2. la sur-veillance de l'hygiène corporelle (odeurs desueur, excréments), 3. la reconnaissance d'in-formation sociale au travers d'odeurs reconnuescomme «familiales» ou «étrangères», etc(p. 330), 4. l'influence sur le comportementsexuel et 5. les influences sur l'affectivité engénéral (sentiment d'envie et de dégoût par ex.)

Équilibration

Les trois canaux semi-circulaires, situés perpendicu-lairement les uns par rapport aux autres (Al), compor-tent chacun une ampoule dont la crête {proéminenceampullaire, A2) est porteuse de cellules sensoriellessecondaires (cellules ciliées), dont les longs prolonge-ments (cils, A3) sont englobés dans la cupule (A2). Cescellules comportent un long kinocil au niveau du pour-tour cellulaire et environ 80 autres stérêocils longs etplus menus dont les pointes se lient aux longs cils voi-sins lors de mouvements vers la gauche (A3).

Canaux semi-circulaires. Lorsque les cilssont au repos, les cellules ciliées libèrent untransmetteur (glutamate) qui génère la transmis-sion d'un PA (PAs) dans les fibres nerveuses sedirigeant vers le ganglion vestibulaire. La rota-tion de la tête entraîne simultanément un mouve-ment automatique des canaux semi-circulaires.Du fait de l'inertie de Vendolymphe qu'ilscontiennent, un bref courant apparaît dans lacupule ; celui-ci courbe les stérêocils et les dirigedans le sens du gradient de pression (A2). Tousles cils suivent le même mouvement ce qui, parun processus inconnu, modifie la conductancedes cations au niveau des cils. Lorsque la cour-bure des stérêocils dans la direction des kinocilsaugmente, la conductance des ions K^, Na^ etÇa2* se modifie et un courant ionique entrants'instaure (entre l'endolymphe et les cellulesciliées existe un gradient électrochimique pources 3 ions ; v. p. 366). La cellule se dépolarise, lescanaux Ca2^ s'ouvrent, la libération du glutamateet la fréquence des PA augmentent. Le phéno-mène inverse se produit lorsque les cils se cour-bent dans le sens contraire. La fonction des 3canaux semi-circulaires est de mesurer les accé-lérations angulaires lors d'éventuels mouve-ments rotatoires (stimulus adéquat) de l'axe de latête dans l'espace (signes de tête, rotations etinclinaisons de côté de la tête). Comme les mou-vements normaux de la tête ne durent pas plus de0,3 s (accélération => décélération), l'excitationprécoce et de proche en proche des canaux semi-circulaires génère une nouvelle vitesse rotatoire.

Lorsque le corps subit une rotation prolongée àvitesse constante la différence de pression disparaît. Lorsde la décélération du mouvement giratoire, un nouveaugradient de pression s'établit dans l'autre direction :l'augmentation de déformation des cils au début du mou-vement giratoire augmente la fréquence des PA; l'in-verse se produira lors de l'arrêt. Cette stimulationprovoque des vertiges et un nystagmus (v. ci-dessous).

Maculae. Les cils des saccules et ulriculessitués sur les maculae (Al, 4) baignent dans unecouche gélatineuse (A4) enrichie de cristauxrelativement lourds de carbonate de calcium(otolithes; densité - 3,0). Ceux-ci déplacent lamembrane otolithique et donc les cils qu'elle

contient (A4), d'une part en raison de leur iner-tie lors de mouvements céphaliques alternésd'autre part en raison du changement de direc-tion de V attraction terrestre lors de modifica-tions de la position de repos de la tête. Lesmaculae ont pour fonction de détecter (a) desmouvements linéaires (mouvements de transla-tion) et aussi (b) les déviations de la position dela tête par rapport à la verticale.

Connexion avec les centres. Les neuronesbipolaires du ganglion vestibulaire acheminentl'excitation vers les noyaux vestibulaires (A, B).De là partent des voies très importantes qui vontatteindre, de manière controlatérale, les noyaii\des muscles oculomoteurs du cervelet (p. 326).des motoneurones de la musculature squelettique

• et du gyrus postcentral (siège de l'orientationspatiale consciente). Les réflexes vestibulairesont deux fonctions : (a) le maintien de l'équilibrecorporel (motricité posturale ; p. 328) et (b) laconstance d'une «perception visuelle correcte»du monde environnant, nonobstant les mou\ c-ments du corps et de la tête (motricité oculaire. Bet p.360).

Par ex. l'inclinaison brutale d'un plan sur lequel estplacé un sujet (C) produit une excitation vestibulairequi entraînera une forte extension du bras et de idcuisse du côté aval (réaction de soutien) et une flexiondu bras du côté amont (C2). Un malade souffrant detroubles de l'équilibration ne pourra pas réagir et per-dra l'équilibre (C3).

Étant donné que le vestibule est incapable,seul, de distinguer si l'origine d'un mouvementprovient de la tête ou du corps entier (sensibilitémotrice), les informations en provenance despropriocepteurs de la musculature du cou ainsique les informations visuelles seront prises encompte par les noyaux vestibulaires. Les efte-rences se dirigent des deux côtés vers les noyau \des muscles oculomoteurs et chaque déviationde la position de la tête sera immédiatement cor-rigée par des mouvements de compensation d '\•yeux (B). Ce réflexe vestibulo-oculaire faciliteconsidérablement V orientation dans l'espace.

L'exploration clinique de l'appareil vest ibutai iL 'peut être réalisée à partir de ses effets sur la motnc eoculaire. Lorsqu'un sujet, soumis à une épreuve \rotation sur son axe vertical (fauteuil tournant) pendii'renviron 1/2 min est brutalement arrêté dans son mou\ 'ment, la stimulation du canal semi-circulaire honzoni ilprovoque un nystagmus posîrotatoire : les yeux ^déplacent horizontalement et lentement dans la dire'.lion du mouvement, puis reviennent par une secou^<'rapide à leur position initiale, la rotation vers la droiiL;produit un nystagmus vers la gauche et inversemeilt(p. 360). La stimulation calorique adéquate par de l'e.iufroide (30 °C) ou par de l'eau chaude (44 °C) du can.ilsemi-circulaire horizontal entraîne un nystagmus cal"rique et permet une exploration bilatérale de l'appamivestibulaire.

Structures de l'œil, sécrétionlacrymale, humeur aqueuse

La lumière incidente traverse l'appareiloptique de l'œil, à savoir la cornée, l'humeuraqueuse, le cristallin et le corps vitré (A) avantd'atteindre les photorécepteurs de la rétine. Cetappareil projette sur la rétine une image (renver-sée) réduite du monde environnant. La transpa-rence, l'intégrité de la forme et la régularité dela surface de chacun des éléments de cet appa-reil optique sont autant de conditions requisespour une bonne qualité d'image. Au niveau dela cornée, ce rôle est essentiellement rempli parle liquide lacrymal. Celui-ci est sécrété par lesglandes lacrymales (situées dans l'anglesupéro-externe de l'orbite) et répandu sur la sur-face de l'œil (formation identique à celle de lasalive élémentaire ; p. 236) grâce aux battementsréflexes des paupières. Son écoulement vers lacavité nasale se fait à travers les deux canauxlacrymaux (situés à la commissure des pau-pières supérieure et inférieure; B) et le saclacrymal. Le liquide lacrymal améliore les pro-priétés optiques de la cornée en comblant sesirrégularités ; il entraîne les poussières, les gaztoxiques, etc., protège la cornée de la dessicca-tion (troubles visuels) évitant ainsi son opacifi-cation. Il renferme notamment du lysozymemais aussi de l'immunoglobuline A (p. 98et 232) qui assure la défense contre les germeset sert de lubrifiant pour les paupières. Leslarmes sont en outre l'expression de l'émotion.

Grâce à ses fibres musculaires, circulaires etradiaires, l'iris contrôle l'entrée de la lumièredans l'œil (A; p. 353 Cl). Les muscles constric-teur et dilatateur de la pupille sont respective-ment responsables de la constriction (myosis) etde la dilatation pupillaire (mydriase). La dilata-tion de la pupille resuite d'une stimulation adré-nergique, sa constriction d'une stimulationcholinergique.

Le globe oculaire (ou bulbe oculaire)conserve sa forme d'une part grâce à son enve-loppe, la sclère (ou sclérotique ; A, C) et d'autrepart grâce au maintien d'une pression intra-oculaire plus élevée que la pression des milieuxenvironnants (valeur normale 15-22 mmHg).Ces conditions de pression sont essentiellementremplies grâce à un équilibre entre la produc-tion et l'écoulement de l'humeur aqueuse (C).Ce liquide est sécrété par les procès ciliairesdans la chambre postérieure de l'œil (les méca-nismes de transports ioniques actifs et l'anhy-drase carbonique sont essentiels à cettesécrétion) puis s'écoule à travers la chambreantérieure de l'œil et le canal de Schlemm vers

le système veineux. La totalité de l'humeuraqueuse est renouvelée en environ 1 heure.

Cet écoulement peut être entravé dans certaines condi-tions, par ex. lorsque la contraction du muscle dilata-teur de la pupille comprime le canal. Cela entraîne uneaugmentation de la pression intraoculaire (glau.corne), provoquant des douleurs et des lésions réti-niennes. Le traitement médicamenteux du glaucomeaigu vise à freiner la production d'humeur aqueuse (parex. au moyen des inhibiteurs de l'anhydrase carbo-nique) et à réduire le diamètre pupillaire.

Le cristallin est suspendu par les fibres de lavinula (C). Lors de la vision au loin (accommo-dation pour la vision au loin), ces fibres se ten-dent, aplanissant ainsi la courbure du cristallin(surtout celle de sa face antérieure; D, en haut),Lors de la vision de près (accommodation pourla vision de près), les fibres de la zonula se relâ-chent suite à la contraction des muscles ciliaire1,et le cristallin reprend, grâce à son élasticité, sacourbure initiale (D, en bas et p. 346).

La face interne du globe oculaire est tapisséetrès loin vers l'avant par la rétine, sauf au niveaude la zone d'émergence du nerf optique (papilledu nerf optique ; A). En face de l'orifice pupil-laire, la rétine présente une légère dépression(fovea centralis; A). La rétine de l'œil comporteles couches suivantes (de l'extérieur vers l'inté-rieur, E) : les cellules de l'épithélium pignii'n-taire, les photorécepteurs (bâtonnets et côno),les cellules horizontales, les cellules bipolaires,les cellules amacrines et les cellules ganglion-naires. Les prolongements centraux (environ106) de ces dernières partent du globe oculaire etconstituent le nerf optique (p. 335 et ss.).

Photorécepteurs. Les bâtonnets et les cônescomportent différentes parties ou segments, unecouche externe sensible à la lumière, une mincepièce de transition (contenant un cil) et enfin lapartie principale des cellules sensorielles (situéeà ('intérieur) (p. 349, Cl). La partie interne estconstituée des organites cellulaires normaux etétablit un contact synaptique avec les cellulessuivantes. Les pigments photosensibles sontcontenus dans les 800 disques memhranaire<i(environ) des segments externes des bâtonnetsde même que dans la membrane plasmiqueinvaginée (en forme de peigne) des cônes(p.348).

Les couches externes sont régénérées habituellementde la manière suivante : les duquel membranaires sontrepoussés vers le sommet tandis que les nouveauxse forment sur la rangée interne. Les vieux disquessont phagocytés par \'éptïhéîtumpigmentaire. ceux desbâtonnets le sont en fait le matin, ceux des cônes le soir.

Appareil optique de l'œll

Physique. Les rayons lumineux sont réfractés lorsqu'ilspassent d'un milieu aérien dans un autre milieu Si lasurface de séparation entre les deux milieux est sphé-nque (dioptre sphenque), il se forme une image, c'est-à-dire que les rayons qui divergent a partir d'un point objetse rejoignent en un point image de l'autre côte dudioptre Un tel système optique simple (A) possède unfo\er antérieur ou foyer objet (dans 1 air) (F,) m foyerpostérieur ou foyer image (F^), un point principal (H) etun centre (C) (NdT pour informations complémen-taires, voir un livre de physique) Les rayon-, e mis parune source très éloignée (») peuvent être considéréscomme parallèles, S'ils pénètrent parallèlement a l'axeoptique de l'œil, ils se rencontrent en F^ (Al, pointrouge) S ils pénètrent en biais ils se projetteront endehors de F mais dans le même vlan (plan foial) (Al,point violet) Les rayons émis par une source rapprochéen étant pas parallèles se projettent en dehors du planfocal, en arrière de celui-ci (A2 points vert et brun)

L'appareil optique de l'œil comporte plu-sieurs dioptres et plusieurs milieux l'ensembleconstitue la dioptnque de l'œil On peut simpli-fier un tel système et l'assimiler à un systèmeoptique simple («œil réduit») Lorsque l'œilregarde un objet donne (Obj), les rayons passentpar le centre optique C, puis divergent a nou-veau (angle a) jusqu'à ce qu'ils atteignent larétine où ils produiront une image (Im, A2)

Grâce a ces constatations il est possible de calculerque 2 points, sépares de 1 mm (tan a = 1/3000 , a ==0,0175° - 1 ) et éloignes de 3 m, seront représentes sur larétine et éloignes 1 un de l'autre de 5 u.m (p 348) Lorsquela vision est normale ces deux points peuvent êtres dis-tingues nettement parce que, sur ces 5 um de fovea ontrouve 3 bâtonnets dont les 2 situes extérieurement sontstimules alors que celui place au centre ne l'est pas

Lors de l'accommodation à distance, le fais-ceau de rayons parallèles issus d'un point objetéloigné formera en F une image punctiformenette (Bl, point rouge) C'est en ce point F^ quese situe la rétine dans la vision de loin, les récep-teurs recevant ainsi une image nette Cet œil«règle» pour la vision au loin verra de façonfloue un objet rapproché car l'image de cet objetse formera en arrière de la rétine (Bl, pointsverts) Lorsque l'œil accommode pour la visionde près, la courbure du cristallin augmente, modi-fiant sa réfringence (v ci-dessous), ce qui ramènedans le plan de la rétine l'image d'un point rap-proche, cette image deviendra nette (B2, pointsverts) Mais l'œil ne pourra plus voir nettementun point éloigné car F ne se trouvera plus dans leplan de la rétine (B2, F'p)

L appareil optique de l'œil a une puissance derefraction (v ci-dessous) plus importante sur les bordsque dans l'axe optique Cette aberration sphériquepeut être minimisée par contraction de la pupille

Le réfringence ou «pouvoir» de réfraction del'œil s'exprime en dioptries (D) Elle est égale aVmverse de la distance focale antérieure (1/F^)exprimée en m (distance F^ - H = 0,017 m,lorsque l'œil accommode pour la vision de loin,Bl) La réfringence maximale de l'œll au repos(vision a l'infini) sera donc égale à 58,8 D (= 10,017) tandis que la refraction pour la partie prin-cipale de l'œil, air-bord de la cornée, est de 43dioptries Lorsque Y accommodation est maximale(chez un jeune homme normal), la réfringenceaugmente d'environ 10-14 D Cette augmentationde réfringence appelée amplitude d'accommo-dation (AmAc) se calcule à partir de la formulesuivante 1/punctum proximum - 1/punctumremotum (m ' = D) Le punctum proximum (PP)est la distance minimale a laquelle il est encorepossible de voir distinctement, elle est de0,07-0,1 m chez le jeune homme Le punctumremotum (PR) c'est-à-dire le point le plus éloignequi puisse être vu distinctement est situé normale-ment à l'infini (oo) L'amplitude d'accommodationpour un PP de 0,1 m ou 10 D est égale a 0, car Ito= 0 L'amplitude d'accommodation diminue avecl'âge en raison d'un durcissement du cristallin (50ans de 1 a 3,5 D) , il en résulte une presbytie(C1-C3) dans laquelle la vision au loin est conser-vée (Cl) mais qui nécessite le port de verret <orrecteurs convergents pour la vision de près (C3)

La cataracte est due a l'opacification du cristallinSi l'on procède a l'ablation chirurgicale du cristallin ilfaudra faire porter au sujet des verres correcteursconvergents (des verres de contact ou une lentille artificielle dans l'œil) d'une puissance d au moins 15 D

Dans la myopie, les rayons parallèles se projettent enavant de la renne (en général parce que le globe oculaireest trop long, C4) Le «punctum remoturo» se trouvealors rapproche (C5) La myopie peut être comgee parune lentille (concave) divergente ( D), qui va faire diveigerles rayons parallèles comme s'ils provenaient du punctumremotum (C6) (ex punctum remotum de 0,5 m lentillecorrectrice requise -2 D) Dans ce cas pour la vision deprès, le cristallin (comme chez le sujet normal) devraaccommoder (C7) Dans l'hypermétropie, le globe ocu-laire est trop court et le sujet doit déjà accommoder lorsqu'il regarde au loin (C8) Une partie de son amplituded'accommodation étant déjà utilisée, son pouvoir derefraction ne suffit plus a la vision de près (C9) Une tentille convergente (+D) corrigera ce défaut (C10 et Cil)

La courbure de la surface comeenne est souvent plusaccentuée dans une direction (généralement la verticale)que dans une autre II en resuite une différence de refracbon entre les deux plans si bien qu'un point apparaîtcomme une ligne (un plan en dehors du focus) c estl'astigmatisme (régulier) Fréquemment observe lors dela presbytie il peut être corrige par des lentilles cïlirdnques Un astigmatisme irregulier avec des imagesdéformées irrégulièrement est lie a des lésions (cicatrices)de la cornée il peut être corrige par des lentilles decontact sphenaues, le liquide lacrymal situe en dessousde la lenulle compense les déviations de forme

Acuité visuelle, photorécepteurs

L'acuité visuelle (vision) est la grandeur quipermet de mesurer les performances de l'œil.Avec un bon éclairage, un œil normal estcapable de distinguer deux points séparés auminimum de 1 minute (c'est-à-dire dont lesrayons incidents forment entre eux un angle ade 1 minute : \'(= 1/60 degré) (A; p. 346).L'acuité visuelle (exprimée en minute d'angle"')se mesure grâce à la formule : 1/a. La valeurnormale est de 1/1.

En pratique, pour mesurer l'acuité visuelle, on utilisedes tableaux (ototypes) portant des lettres de différentestailles formées d'éléments qui à la distance indiquée(par ex 5 m. A) sont vus sous un angle de 1'. Desanneaux peuvent remplacer les lettres (anneaux de Lan-dolt), ils comportent une ouverture qui est vue sous unangle de 1' (A) L'acuité visuelle se mesure par le rap-port entre la distance à laquelle le sujet perçoit cet objetde 1 ' (lettre ou ouverture de l'anneau) et celle à laquelleil devrait le percevoir Exemple l'emplacement del'ouverture de l'anneau de droite (A) doit normalementêtre perçu à une distance de 3,3 m Si tel est le cas,l'acuité visuelle sera de 3,3/3,3 = 1,0 (valeur normale).Si à une distance de 3,3 m le sujet ne reconnaît quel'ouverture de l'anneau de gauche, l'acuité visuelle serade 3,3/8,5 = 0,39 car l'ouverture de l'anneau de gaucheest déjà perçue à 8,5 m par un œil emmétrope

Les récepteurs photosensibles de la rétine sontconstitués par 6 • 10' cônes et environ 20 foisplus de bâtonnets (p. 345 E). Leur repartitionsur la surface rétinienne est inégale (Bl) : dansla fovea centralis, il n'y a que des cônes; leurdensité diminue rapidement du centre maculairevers la périphérie de la rétine alors que lesbâtonnets sont plus nombreux dans une zonesituée à environ 30° autour de la fovea. En allantvers la périphérie de la rétine, leur densité dimi-nue et passe d'un maximum de 1,5 • lO'/mm2

jusqu'à une valeur d'environ 1/3. Il n'y a pas dephotorécepteurs au niveau de la papille : c'est la« tache aveugle ».

Pour regarder avec précision un objet pen-dant la journée, on le fixe de telle sorte que sonimage se projette sur la fovea centralis. Lemouvement d'un objet situé à la périphérie duchamp visuel provoque un réflexe en saccade(p. 360) de manière à ce que cet objet se pro-jette sur la fovea centralis En dehors de la foveacentralis, l'acuité visuelle (v. ci-dessus) diminuerapidement (B2) et parallèlement à la densitédes cônes (B2). L'adaptation de la rétine àl'obscurité se fait par le moyen des bâtonnets(Bl, 2). Les cônes servent par conséquent à laperception des détails (et à la vision des cou-leurs) dans une ambiance éclairée (vision photo-

pique), alors que les bâtonnets permettent lavision (en noir et blanc) dans un environnementfaiblement éclairé (vision scotopique, crépuscu-laire), c'est pourquoi il faut tenir compte d'unecertaine baisse de l'acuité visuelle en vision cré-pusculaire (B2, acuité visuelle).

Fonctionnement des récepteurs

Les colorants visuels ou pigments visuels quiabsorbent la lumière sont contenus dans lescônes et les bâtonnets (Cl) ; ils constituent, àl'image des enzymes ou des signaux molécu-laires, les intermédiaires de la transformationd'un signal photopique en une excitation élec-trique des récepteurs : c'est la transductionphotoélectrique. La membrane discale desbâtonnets contient de la rhodopsine (C2)Celle-ci est constituée en intégralité d'une pro-téine membranaire, Vopsine, et d'une partiealdéhydique, le / l-cis-rétinal. Celui-ci se lie àun résidu lysine qui va se fixer à l'opsine, l'en-semble étant stabilisé dans la couche pigmen-taire après combinaison réciproque avec deuxacides aminés. L'excitation lumineuse provoquela réaction pholochimique primaire conduisantà la rhodopsine (durée : 2 • lO"'4 s), qui consisteen une isomérisation du 11-c^-rétinal en all-rroni-retinal (C3). Si la lumière nécessaire estinsuffisante, il se forme en premier lieu de labarthorhodopsine puis, grâce à la lumirhodop-sine de la métarhodopsine 1 (en seulement10~1 s) et enfin de la métarhodopsine I I (Dl)

La méfarlîodopsine I I (= MR II) réagit avecla G^-protéine (p. 274) ou transducine (= G^-pro-téine) ; ensuite, après remplacement du GDP pardu GTP, celle-ci induit le détachement des sous-unités o^ et PY du GTP (Dl). L'activation del'a^-GTP provoque uniquement l'inhibition dela sous-unité (Ipp^) de la phosphodiestérase-GMPc, PDE (D2), ce qui entraîne la diminutionde l'activité inhibitnce du PDE et provoque ainsila diminution de la concentration cytosolique dela guanosine-monophosphate-cyclique (GMPclL'activation, par un quanta de lumière, d'uneseule molécule de rhodopsine contenue dans lesbâtonnets peut provoquer l'hydrolyse du GMPcjusqu'à 106 mol/s grâce à une amplification encascade de l'activité enzymatique.

Dans l'obscurité (D, à gauche) le GMPc selie aux canaux canoniques (Na*, Ça24') de lamembrane cellulaire et les maintient ouverts sibien que les ions Na^ et Ca2^ pénètrent dans \dcellule et la dépolarisent à environ - 40 m\(D3, 4). (Ce «courant d'obscurité» comporteaussi une sortie de K^ de la partie interne durécepteur.) Le Ca^ entrant dans la cellule est

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échangé au niveau de la membrane plasmiquepuis est ensuite rééjecté grâce à une pompeNa^Ca2* (p. 36) ; c'est la raison pour laquelle laconcentration cytosolique de Ça2* [Ca24^ àl'obscurité est constante (entre 350-500 nmol/1)(D6).

Lorsqu'un signal lumineux apparaît, laconcentration intracellulaire en GMPc diminue(D2) ce qui entraîne la dissociation du GMPcdes canaux cationiques ; ceux-ci se ferment. Ils'ensuit une hyperpoîarisaîion d'environ• 70 mV : c'est le potentiel de récepteur (D, àdroite). Ce potentiel de récepteur inhibe la libé-ration du glutamate à la base du récepteur (D5)ce qui provoque une variation du potentiel desneurones de la rétine et par la suite un signalélectrique (p. 354).

Arrêt de la reaction lumineuse et cyclesde régénération

• La rhodopsine (E2). Une rhodopsine-kinase(RK) participe avec la transducine (concentra-tion 100 fois plus élevée) à la liaison sur la MRII (E2, à droite). La liaison de la RK et de laMR II provoque la phosphorylation de la MR IIdont l'affinité avec la transducine diminue, etaugmente pour une autre protéine, l'arrestine.L'arrestine empêche la liaison ultérieure de latransducine sur la MR II, ainsi le all-fron.î-réti-nal se sépare de l'opsine ce qui conduit à nou-veau à la déphosphorylation et à la formationd'une nouvelle quantité de 11-cu-rétinal.• Le all-trans-rétinal (El) est transporté desphotorécepteurs dans l'épithélium pigmentaire,puis réduit sous forme de all-trans-retinol, esté-rifié et enfin à nouveau régénéré en 11-ci's-reti-nal. Une fois retourné dans les photorécepteurs,le 11-cu-rétinal se lie à l'opsine (E2).

Le réîinol est la vitamine A^. Un manque chronique decette vitamine ou de ses précurseurs (substances caroti-noïdes) empêche la synthèse de rhodopsine et conduit àune mauvaise vision nocture (p. 352).

• Transducine (E3). L'a^-GTP possède uneactivité ATPasique qui lui permet de scinder leGTP en GDP + P., ce qui suspend son activité.L'o^-GDP et la sous-unité pi' s'associent pourformer la transducine. La régénération de latransducine est accélérée par le GAP (GTPaseactivating protein). Une autre protéine, \&phos-ducine, est phosphorylée lorsqu'on se trouvedans l'obscurité (D6) et déphosphorylée à lalumière (D7). Dans ce dernier cas, la phosdu-cine se lie à la sous-unité py (D7, E3) ce quibloque la régénération de la trasnducine (rôledans l'adaptation à la lumière, v. ci-dessous).

• PEBE. Pendant la régénération de la transdu-cine, il y a libération de Ip^ ; celui-ci est à l'ori-gine ide l'inactivation de PDE (E3).• GIMPc. L'apparition d'un signal lumineuxprovoque la fermeture des canaux cationiquesdonc l'arrêt de la fuite de Ça2* ; puis l'échangede 3 Na^/Ca2* se poursuit ce qui entraîne unebaiss.e de [Ça2*],. Lorsque cette concentrationatteint 100 nmol/1, la capacité du GCAP (guany-lyl cyclase-activating protein) de fixer 4 ionsÇa2* disparaît ce qui provoque l'activation de laguan ylylcyclase, laquelle permet une nouvellesynthièse de GMPc. La concentration en GMPcaugmente à nouveau, les canaux cationiquess'ouivrent et le récepteur est prêt à recevoir unnouv eau signal lumineux. Ce cycle du Ca2^ a uneffet rétroactif négatif sur la synthèse de GMPc.

Ions Ça2* et adaptation des récepteurs(v. a ussi p. 352)

Dans un environnement sombre, la [Ça21'], estaugmentée, ce qui favorise la liaison Ca^-ca;-nwduline (p. 36) et de ce fait la phosphorylationde la phosducine (D6) via la voie de l'AMPc etde 1& phosphokinase. En environnement clair(faible [Ca2^), la phosducine est déphosphory-lée et la régénération rapide de tansducine estinhibée (D7, E3). À la lumière, la phosphoryla-tion du MR II est accélérée par l'intermédiaired'une autre protéine liée au Ca2^ la recoverine(E2). Ces deux mécanismes montrent le rôleimportant du Ça2* dans l'adaptation des récep-teurs (p.352).

B ien que les cônes possèdent un équipementenzymatique et des substances analogues auxbâtonnets pour émettre des signaux, ils sont 100fois moins sensibles à la lumière que ces der-niers ; c'est aussi la raison pour laquelle ils nepeuvent percevoir an rayon lumineux unique.Ceci est probablement lié au fait que la réactiondans les cônes est inactivée plus rapidement.Comparé à la rhodopsine des bâtonnets, les troistypes de pigments des trois sortes de cônes (11-cit-rétinal lié à trois différentes opsines) n'ab-sorbent chacun qu'une part du spectre lumineux(p. 357 E). Ce mécanisme est fondamental pourla vision des couleurs (p. 356).

Adaptation de l'ail à des niveauxd'éclairement différents

L'œil humain peut perc-voir un stimulus lumi-neux aussi faible qu'u»e petite étoile dans leciel. Par ailleurs, il peu apprécier des éclaire-ments aussi intenses qie ceux d'un glacier enplein soleil. L'appréciaton d'éclairements aussiextrêmes (1 : 1012) n'est possible que grâce àl'adaptation de l'œil ai\ différences de lumi-nosité. Lorsqu'un sujet dont l'œil est adapté àune lumière diurne noimale pénètre dans unepièce faiblement éclairse, il commence par latrouver totalement obscire, cette faible lumino-sité se situant alors en dessous du seuil de sensi-bilité de son œil. Au bout de quelques minutes,son seuil de sensibilité l'étant abaissé, il distin-guera l'aménagement dr la pièce. L'observationdes étoiles par ex. nécessite une adaptationencore plus longue. L'idaptation à l'obscuritén'atteint son maximum qu'au bout de 30 minutesenviron (A). L'intensif; minimale perçue à cemoment-là constitue le seuil absolu de sensibi-lité de l'œil (dans les courbes A et B on lui aattribué la valeur 1 ).

Chez le sujet normal la courbe d'adaptationrétinienne à l'obscurilé en fonction du tempsprésente une cassure paur une intensité situéeautour de 2000 fois le seuil absolu (A, courbebleue). C'est là qu'est ttteint le seuil des cônes(« seuil de la vision diurne »). La seconde partiede la courbe traduit l'idaptation quelque peuretardée des bâtonnets (\, courbe violette). Chezun sujet achromate, sujet qui ne voit pas les cou-leurs (« monochromatie des bâtonnets^), onn'obtient que cette seconde partie de la courbealors que la courbe qui traduit l'adaptation isoléedes cônes (A, courbe rouge) caractérise le sujetqui ne voit pas la nuit (tiéméralopie ', p. 350).

Seuil différentiel (= capacité à distinguerdeux intensités lumineuses voisines). La notionde seuil différentiel de l'œil est aussi importantedans la vision. Soit 1 et ï' deux intensités trèsproches l'une de l'autre et différenciables parl'œil; le seuil différentiel absolu AI se mesurepar 1 -1'. Le seuil différentiel relatif est AI/I ; ilest relativement constant pour une stimulationde valeur moyenne (relation de Weber). Le seuildifférentiel le plus bas égal à 0,01 (le discerne-ment est particulièrement bon) est observé pourune intensité ambiante optimale (égale à envi-ron 109 fois le seuil absolu; B). Le seuil diffé-rentiel relatif s'élève considérablement lorsde l'adaptation à l'obscurité ; il s'accroît égale-ment pour des éclairements ambiants plusintenses. Le port de vwres solaires aura alors,entre autres effets, celui d'abaisser ce seuil dif-férentiel.

Le système oculaire dispose de différent»!mécanismes d'adaptation aux variations del'éclairement ambiant (C) :• La pupille est capable, par un mécanismeréflexe, de modifier dans un rapport de 1 à 16 laquantité de lumière pénétrant dans l'œil (Q)Elle est plus ouverte à l'obscurité qu'à ]alumière. Le rôle principal de cette réactionpupillaire est d'adapter l'œil à une variationbrutale de l'éclairement ambiant (réflexe pupillaire;p.358).• La sensibilité des photorécepteurs est denature chimique et dépend de la quantité delumière reçue (C2). Un éclairement intensediminue pendant longtemps la concentrationcytosolique en Ça2* des photorécepteurs, ce quiprovoque par l'intermédiaire de la recovenne etde la phosducine une moindre disponibilité dela rhodopsine ou de la transducine (p. 348 et •s.)Ainsi, la réduction de leur concentration dimi-nue la probabilité de rencontre d'une moléculede rhodopsine avec la lumière (photons), donc àla métarhodopsine II d'atteindre la transducine.par contre, dans une ambiance faiblement éclai-rée, les concentrations en rhodopsine et transdu-cine augmentent si bien que les photorécepteurssont très sensibles à la lumière.• La sommation spatiale constitue un méca-nisme d'adaptation extrêmement puissant pourl'œi); la surface rétinienne (c'est-à-dire lenombre de photorécepteurs) à partir de laquelleune fibre du nerf optique est activée dépend del'état d'adaptation (C3). Cette sommation spa-tiale augmente à l'obscurité et diminue à lalumière (p. 354).• Des stimulis brefs d'intensité infraliminaire,peuvent devenir supraliminaires et déclencherun potentiel d'action (PA) lorsqu'on augmenteleur durée (si l'œil les fixe plus longtemps).C'est la sommation temporelle (C4). Le pro-duit, intensité de la stimulation x durée de la sti-mulation est égal à une constante.

Une adaptation « locale » est observable lorsde ce qu'on appelle le contraste successif. Sil'on fixe le centre d'une image en noir et blanc(D) pendant environ 20 s, les parties noiresapparaissent plus claires que l'environnementlorsque le regard se porte rapidement sur unepage blanche : ceci est dû à un accroissement desensibilité dans les plages rétiniennes corres-pondantes.

Traitement rétinien desstimulations visuelles

Les phorécepteurs ont un potentiel membranaired'environ - 40 mV dans l'obscurité. Lors d'unestimulation photonique, une hyperpolarisalion secrée de manière brutale dans les cônes et en penteplus douée dans les bâtonnets. Ce potentiel derécepteur (A, à gauche), de l'ordre de -70 mV,est la conséquence d'une diminution de laconductance membranaire des cellules senso-rielles visuelles au ions Na+ et Ça2* (p. 348 et s.).Comme dans d'autres cellules sensorielles, pourune large gamme d'intensités, l'amplitude de cepotentiel récepteur est proportionnelle au loga-rithme du quotient intensité du stimulus/seuil del'intensité du stimulus (relation de Fechner). Lepotentiel de récepteur diminue la libération deglutamate par le récepteur. Selon l'importance dece signal au niveau de la rétine, on peut percevoirsi le signal entrant est direct ce qui permet lavision photopique ou s'il provient de manière«latérale» ce qui permet la vision scotopique.Les potentiels d'action se forment uniquementdans les cellules ganglionnaires (A, à droite) tan-dis que les potentiels des autres neurones de larétine (A, au milieu) dépendent du changement depente de V amplitude du signal et sont transmis enpartie de manière électrotonique (p. 48 et s.) grâceaux courtes distances existant dans la rétine.

Le signal entrant «direct» peut, dépuis les cônes,emprunter deux directions, l 'une via les cellules bipo-lairef-On qui sont iiépolansées par la lumière (inversiondu signal électrophysiologique) et stimulent égalementles cellules ^an^honwiire^-On qui leur font suite (A),l'autre via les ceiiuU", bipolaires-Ojfqw sont hyperpola-nsées par la lumière entraînant alors l'inhibition des cel-lules ganglionnaires-Off qui leur font suite. Le signalentrant «latéral» peut de la même manière emprunter lechemin suivant : bâtonnets -> bâtonnets-cellule bipolaire-> bâtonnets-cellule amacrine —> cellule bipolaire-On ouOff ̂ cellule ganglionnaire-On ou Off. Les groupesbâtonnets-cellules bipolaires ou bâtonnets-cellules ama-cnnes peuvent être dépolarisés par la lumière. Enfin, lescellules bipolaires-Off peuvent être inhibées par l'inter-médiaire d'une synapse chimique et les cellules bipo-îaires-On stimulées par une synapse électrique (p. 50).

Lorsqu'un signal lumineux arrive sur une cel-lule ganglionnaire-On il génère un potentiel d'ac-tion (PAs, A, à droite) dont la fréquence croîtproportionnellement à l'amplitude du potentielrécepteur. Lorsque l'on enregistre (microélec-trodes), des PAs d'une cellule ganglionniare-On,on peut, en utilisant des stimuli adéquats, délimi-ter la surface rétinienne à partir de laquelle desinfluences excitatrices ou inhibitrices s'exercentsur cette cellule en fonction de la fréquence desPAs. Cette surface est appelée champ récepteur(CR) du neurone. En état d'adaptation à la

lumière, les CR des cellules ganglionnaires de larétine sont concentriques et se composent de 2régions distinctes : un centre et une périphérieannulaire (B). L'éclairement du centre entraîneune augmentation de féquence des PA des cel-lules ganglionnaires-On (Bl) alors que l'éclaire-ment de la périphérie la réduit ; l'interruption de lalumière provoque également une excitation (B2).Ce type de CR est appelé champ à «centre On».Les CR des cellules ganglionnaires-Off réagissentde manière inverse par champ à «centre O f f »(B3,4). Cette organisation fonctionnelle des CRest due aux cellules horizontales (p. 344). Pourcela, l'information provenant des photorécepteursdes CR de la périphérie est inversée alors quecelle des récepteurs du centre est normale. Cetteréaction antagoniste du centre et de la périphériedu CR accroît le contraste du stimulus : auniveau d'une frontière clair-obscur, la partiesombre sera perçue plus sombre alors que la par-tie claire paraîtra plus claire. Si l'ensemble du CRest éclaire, l'information en provenance du centresera privilégiée.

Un cercle gris par ex. apparaîtra plus sombre surune plage blanche et plus clair sur une plage sombre :c'est le contraste simultané (C, à gauche). Si l'onregarde les grilles noir/blanc, blanc/noir (C, à droite),les zones d'intersection de la grille blanche paraîtrontplus sombres alors que celles de la grille noire paraî-tront plus claires. Cette illusion est due à un moindrecontraste en ces points et peut être expliquée par ta sti-mulation effective perçue («somme algébrique» desexcitations) à l'intérieur du CR (C, au milieu).

Lors de l'adaptation à l'obscurité, le centredu CR augmente aux dépens de la périphérie quitend à disparaître. Il en résulte une sommationspatiale accrue (p. 353 C3) qui s'accompagned'une réduction simultanée du contraste et doncde l'acuité visuelle (p. 349 B2).

Ceci est valable également pour les cellulesganglionnaires (type fi ; p. 358) et de manière pluslarge pour les cellules des voies visuelles, dont lesCR à la lumière rouge et verte (ou bleue et jaune)ont des effets excitateurs opposés (p. 357 E). Lathéorie des couleurs complémentaires (théoriede Hering) se trouve actualisée à ce niveau sur leplan fonctionnel. Dans le domaine de la percep-tion chromatique, il en résultera une augmentationdu contraste (augmentation de la saturation descouleurs; p. 356). Si l'on fixe par ex. une pagemulticolore (p. 359 C) pendant environ 1/2 min etque l'on porte ensuite son regard sur une pageneutre, on voit apparaître les différentes couleurs

• complémentaires (contraste coloré successif).Des CR de formes différentes peuvent être mis en

évidence au niveau de centres situés plus haut sur lavoie visuelle (V,, Vy p. 358). La forme des stimulilumineux (raies, arêtes), leur longueur, leur orientationaxiale et leur mouvement directionnel ont une grandeimportance à ce niveau.

Vision des couleurs

Lorsqu'une lumière blanche (lumière solaire parex.) traverse un prisme, elle se décompose en unspectre dont les couleurs vont du rouge au violet(couleurs de l'arc en ciel). Le rouge corresponden gros aux longueurs d'onde (X) comprisesentre 650-700 nm et le violet à celles comprisesentre 400-420 nm (A). L'œil est sensible à cettegamme de À,. La lumière blanche peut s'obtenirsans que soient utilisées toutes les longueurs .d'onde du spectre visible. Il suffit de réaliser unmélange additif de deux couleurs particulières(couleurs complémentaires). Les lumièresorange (612 nm) et bleue (490 nm) constituentpar ex. une paire complémentaire.

Un triangle des couleurs (B) ou une représentationsemblable (par ex. un tableau de couleur normale,norme DIN 5033) visualise ce phénomène : le spectrevisible est représenté sur les deux côtés opposés à l'hy-puthénuse et en son centre figure un point appelé«blanc». Toute droite passant par ce point coupe lescôtés du triangle à hauteur des paires de couleurs com-pémentaires (par ex. 612 et 490 nm, B). Le mélangeadditif de quantités à peu près égales de rouge et de vert,donne une impression de jaune (C). Avec une propor-tion plus importante de rouge, on obtiendrait del'orange, avec une plus forte proportion de vert on auraitdu vert-jaune donc des couleurs situées entre le rouge etle vert sur les côtés du triangle. 11 en est de même pourun mélange de vert et de violet (B et C) dont la combi-naison donne une teinte pourpre qui n'est pas une cou-leur spectrale (B). Cela signifie qu'à partir deproportions différentes des trois couleurs du spectre(conformément à ce qui a été dit plus haut, le rouge[700 nm], le vert [546 nm] et le bleu [435 nm]), on peutréaliser toutes /e.î autres couleurs; la couleur blanchepeut également s'obtenir soit à partir des trois couleursfondamentales, soit à partir de nombreuses paires decouleurs complémentaires.

Au mélange additif de couleurs (C) s'oppose leprincipe du mélange soustractif de couleurs qui estutilisé par ex. en peinture ou dans les filtres teintés enphotographie. Une peinture jaune ou un filtre jauneabsorbe la composante bleue de la lumière blanche.Ainsi la couleur complémentaire Jaune demeure. Sil'on mélange du jaune et du rouge, le vert est égale-ment absorbé, ce qui produit de l'orange.

La sensibilité chromatique des photoré-cepteurs est conditionnée par V absorption delumière par les pigments visuels. La rhodopsinedes bâtonnets (p. 348) responsable de la visioncrépusculaire achromatique absorbe les lon-gueurs d'onde de la lumière entre 400-600 nmet son maximum d'absorption (\^) se situevers 500 nm (El). La nuit la lumière vert-bleuapparaîtra proportionnellement plus claire et lalumère rouge plus sombre. La nuit, le port delunettes rouges par ex. permet l'adaptation desbâtonnets à l'obscurité. Les cônes permettent la

vision diurne des couleurs. On en distingue 3types (El) : le pigment des cônes-P absorbe defaçon maximale les petites longueurs d'ondecomme la lumière bleu-violet (\^ = 420 nm),celui des cônes-M absorbe les longueursd'onde moyennes allant du bleu-vert au jaune(\nax = ^<ï nm^' cem1 ^es GÔnes-G absorbe lesgrandes longueurs d'onde allant du jaune aurouge (\^ == 565 nm). (Les courbes de sensibi-lité physiologique représentées en El prennenten considération l'absorption de la lumière àtravers le cristallin.) Les lumières ultraviolette(X^ < 400 nm) et infrarouge (\^ > 700 nm)ne sont pas visibles.

Le rapport de ces trois types de cônes (= vali-dité périphérique de la théorie trichromatiquedes couleurs) et leur transposition en un canalnoir et blanc et un canal de couleurs inversé auniveau de la rétine et du CGL (E2 et p. 354), per-mettent au cortex visuel (v. aussi p. 358) dereconnaître non seulement les différentes cou-leurs, soit environ 200 tons différents de couleur(seuil absolu de discrimination spectrale de 1-2 nm; D, courbe normale) mais également lasaturation des couleurs (mélange de gris).

La perception des couleurs est plus complexe encore,car, par ex., un morceau de papier «blanc» apparaîtblanc non seulement si on l'observe en lumière blanche(lumière du jour) mais également en lumière jaune(lampe à incandescence) ou même en lumière rouge. Demême, on ne voit pas différentes couleurs lorsqu'onregarde le côté ensoleillé ou ombragé d'une maison.Cette constance des couleurs est le résultat d'un méca-nisme rétinien et cérébral de perception des signaux.Tout ceci est valable pour la constance des grandeurs etdes formes : sur la rétine, l'image d'un homme placé à200 m est beaucoup plus petite que celle d'un hommesitué à 2 m; malgré cela nous le considérons comme detaille normale. Au niveau de ta rétine, une table rectangu-laire n'aura pas la même- forme selon qu'on l'a regardede dessus (elle parraît vraiment rectangulaire) ou de côté(elle ressemble alors à un losange).

Le daltonisme se caractérise par une absence ouune mauvaise discrimiination de certaines couleurs(seuil de discrimination chromatique élevé; D). Cettedéficience, le plus souvient héréditaire, touche environ9 % des hommes et 0,5 % des femmes. On distingue lesprotanopes (cécité au rouge), les deutéranopes (cécitéau vert) et les tritanopes (cécité au bleu-violet). Dans lecas d'une déficience et mon d'une cécité totale aux cou-leurs, on parle de prot-- (deuter-, t r i t - ) anomalie. Onteste la vision chromatiqme au moyen de planches chro-matiques ou bien d'un canomaloscope. Dans ce cas, 1^sujet doit, en mélangeamt (v. ci-dessus mélange additif)du rouge et du vert, obitenir un jaune bien précis. Unsujet protanomale par ex;, utilisera une très forte propor-tion de rouge alors qu'iun deutéranomale utilisera unetrop grande quantité de vert. Par contre, un protanopeappellera jaune tout ce (qui correspond à des longueursd'onde supérieures à 5210 nm.

Champ visuel, voies optiques ettraitement du signal visuel dans leSNC

On appelle champ visuel la portion de l'espacevue par un œil immobile, la tête restant elle-même immobile (Al).

La mesure du champ visuel s'effectue grâce à unpérimètre constitué sur le principe d'un hémisphèrecreux au centre duquel se trouve l'œil du sujet. Celui-cidevra signaler le moment où il voit apparaître ou dispa-raître dans son champ visuel un signal lumineux arri-vant par le côté, par en haut, par en bas, etc. Lesscotomes sont des défaillances partielles dans l'aire duchamp visuel. Ils peuvent être provoqués par deslésions siégant dans l'appareil optique (cataracte parex. ; p. 346), dans la rétine ou le long des voiesvisuelles (v. ci-dessous). La tache aveugle (A) est un«blanc» dans le champ visuel normal ; elle correspondà une interruption de la rétine située temporalement à15°, au niveau de ïapapitîe du nerf optique (p. 349 B).En vision binoculaire (p. 361 A), la tache aveugle estchaque fois compensée par l'autre œil. Le champ visuelest plus petit pour des signaux colorés que pour dessignaux achromatiques. (Lorsqu'on fait pénétrer trèslentement dans son champ visuel un objet rouge parex., le sujet verra le mouvement bien avant de recon-naître la couleur de l'objet.)

La rétine possède plus de 108 photorécepteursqui sont reliés à environ 10' cellules ganglion-naires rétiniennes au niveau du nerf de la rétine(p. 354) et dont les axones forment le nerfoptique. Cette convergence d'un grand nombrede récepteurs sur un petit nombre de neuronesest très forte à la périphérie de la rétine (plus de1000/1) tandis que dans la fovea centralis, cer-tains cônes ont leur «liaison» privilégiée avecle cortex visuel. A une faible convergence (auniveau de la fovea centralis par ex.) correspondune acuité visuelle élevée mais un niveau desensibilité faible tandis que la forte convergencedes signaux émanant de la périphérie de larétine conduit à l'effet inverse (v. aussi somma-tion spatiale, p. 353 C3).

La rétine renferme trois types de cellulesganglionnaires : 10% d'entre elles sont desgrosses cellules a (Y, système magnoceilulaire)qui repondent rapidement et de manière « pha-sique » à une information lumineuse (vision desmouvements) et dont les axones ont une conduc-tion rapide, 80 % sont de petites cellules |3 (X,système parvocellulaire) ayant un petit champréceptif (discrimination spatiale élevée), répon-dant à une lumière constante de manière prolon-gée («tonique») ; ce type de cellule permetl'analyse des couleurs et possède des axones plusminces. Ces deux types de cellules sont fréquem-

ment comparés à des cellules On et Off (p. 354)Le troisième type de cellules (10%) est constituéde cellules f (W, système koniocellulaire) ; ellesservent à l'accommodation pupillaire (v. ci-des-sous) et aux saccades consécutives à des réflexes(p. 348 et 360) ; leurs axones allant vers lemésencéphale sont encore plus minces.

Des objets situés dans les portions nasales duchamp visuel des deux yeux (B, bleu et vert) seprojettent sur les hémirétines temporales et inver-sement. Si l'on suit les voies optiques, les fibresdu nerf optique qui proviennent des hémirétinestemporales restent du même côté (B, bleu et vert)alors que les fibres provenant des hémirétinesnasales croisent dans le chiasma optique (B,orange et rouge). Les fibres provenant de la foveacentralis sont représentées de manière bilatérale.

Une lésion du nerf optique gauche par ex. conduit à unecécité {scoîome} dans te champ visuel de l'œil gauche(Ba) tandis qu'une lésion de la bandelette optiquegauche supprime les moitiés droites des champs visuelsdes deux yeux (Bc). Une lésion médiane du chiasmaoptique entraîne un scotome temporal bilatéral («cécitéen œillères», Bb).

Les fibres de la bandelette optique continuentleur trajet et atteignent les 6 couches qui com-posent le corps genouillé latéral rétinotope duthalamus (CGL). Dans les couches 2, 3 et 5 seterminent les axones en provenance de l'œilipsilatéral, dans les couches 1, 4 et 6 se termi-nent ceux de l'œil controlatéral. Les axones descellules a atteignent les cellules magnocellu-laires des couches 1 et 2 ; celles-ci servent derelai vers le cortex visuel pour la conductionrapide des informations relatives au mouve-ment. Les axones des cellules (3 vont vers lescouches 3-6 du CGL parvocellulaire, qui parti-cipent à la reconnaissance des couleurs et desformes. Les cellules a comme les |3 projettentle rayonnement visuel d'origine rétinienne surle cortex visuel primaire (V,) et, après relais,sur d'autres aires visuelles occipitales (V^ ,).

L'aire V^, formée des couches 1-6 disposées dans un planperpendiculaire à la surface corticale (p. 333 A), estconçue de manière à permettre l'analyse modulaire réti-notopique en trois dimensions, x, y et z (en colonnes de3 x 1 x 1 mm) ; on distingue ainsi les colonnes oculairesdominantes dans le sens-y («éventail» des informationstrès variées en provenance des deux yeux), de manièreverticale (dans le sens-z) les colonnes d'orientation(«éventail» de tous les stimuli visuels), enfin les cylindres(dans la direction-z) chargés du traitement des couleurs.

Les informations relatives aux couleurs, à laperception avec une haute définition des formesstationnaires, enfin aux mouvements et à la pro-

fondeur stéréoscopique sont véhiculées aumoyen de radiations visuelles, par des voies sub-corticales séparant en partie l'information, etaboutissent à l'aire V^. La perception visuellen'est possible qu'après intégration de ces diffé-rents aspects. Lors de l'activité quotidienne élé-mentaire, le traitement des informations visuellesest pris en charge pour plus de moitié par le cor-tex; pour simplifier, dans notre regard deschoses, le cortex pariétal analyse le « qui » et lecortex temporal le «quoi».

L'axone de la bandelette optique (tels ceuxdes cellules y) se dirige vers de nombreusesrégions subcorticales du cerveau entre autres(a) vers la région prétectale responsable desmouvements de vergence et de motricité ocu-laire verticale, (b) vers les tubercules quadrïju-meaux qui pilotent la gestion des saccades(p. 360), (c) vers V hypothalamus (synchronisa-

tion de la périodicité circadienne; p. 334) demême que (d) vers Y aire praetectalis qui règlele diamètre pupillaire.

Le réflexe pupillaire est déclenché par uneaugmentation brutale de la quantité de lumière'qui pénètre dans l'œil (p. 350). Le signal efférentchemine par les fibres parasympathiques du nerfoculomoteur (nerf III) et provoque un rétrécisse-ment pupillaire (myosis). Les deux pupillesréagissent de façon synchrone, même si le stimu-lus n'a touché qu'un seul œil (réflexe consensuel).Pour l'ajustement à la vision de près (p. 360), lesdeux pupilles fonctionnent sur le même principe.

Le réflexe cornéen est un réflexe de protec-tion de l'œil. Un attouchement de la cornée(afférence par le nerf trijumeau) ou même sim-plement l'approche d'un objet, d'une mouchepar ex., au voisinage de l'œil (afférence par lenerf optique) produit la fermeture des paupières.

Mouvements oculaires. Perceptionde la profondeur de champ et durelief

On parle de mouvements oculaires conjuguéslorsque les muscles extrinsèques mobilisent lesdeux yeux dans le même sens (par ex. : coupd'œil droite/gauche) et de vergence (divergenceou convergence) lorsque le mouvement desyeux s'effectue en sens opposé. Pour les mou-vements de convergence, les axes des deux yeux(qui sont parallèles lors d'une vision au loin)arrivent à fixer un objet rapproché. De la mêmemanière, pour l'ajustement à la vision de près(= triade de convergence ou triade de Horner),la convergence des deux axes optiques s'accom-pagne d'un réflexe de rétrécissement pupillaire(augmentation de l'acuité du regard) et d'ac-commodation du cristallin (p. 346).

Loucherie (strabisme). Lors de la réaction d'ajuste-ment à la vision de près, les entants hypermétropes parex doivent accommoder beaucoup plus que la normale.Ces patients louchent fréquemment parce que l'accom-modation se traduit par des mouvements de conver-gences des yeux Lors d'une paralysie d'un muscleoculaire par ex , si les axes optiques des deux yeuxdivergent trop, l'image d'un œil sera inhibée au niveaucortical, ce qui conduit lors d'un déficit chronique à lacécité de cet œil (amblyopie stmbique)

En explorant le champ visuel, l'œil (mais aussila tête en partie) effectue des mouvements ensaccades (saccades) pour passer d'un point defixation à un autre (lors de la lecture d'une lignepar ex.). Cette translation d'image qui a lieu aumoment du mouvement oculaire est inhibée defaçon adéquate au niveau central : il y a suppres-sion de saccade. Lorsqu'on regarde alternative-ment nos deux yeux dans un miroir, on neperçoit pas nos propres mouvements oculairesalors qu'un second observateur les verra. L'œileffectue en permanence de très petits mouve-ments, en effet un objet observé par un œil fixe(image « expérimentalement stabilisée ») devien-drait rapidement invisible.

Un objet en mouvement dans le champvisuel périphérique sera construit sur la foveacentrale après réflexion (p. 348) : pour cela l'œileffectue des mouvements lents de poursuiteoculaire. La combinaison de ces mouvementslents et de mouvements rapides en sens inverseest appelée nystagmus. La direction du nystag-mus (droit, gauche) est définie par le sens de la

| secousse rapide (par ex. nystagmus postrota-| toire; p. 342). Un nystagmus optocinétique sur-| vient par ex. lorsque, assis dans un train, on| observe un arbre (poursuite oculaire) ; grâce à

un mouvement de retour rapide (fixation derepositionnement), la fixation d'un nouvel objetsera possible. Un nystagmus pathologique peutrésulter d'un dysfonctionnement du cervelet oude Yorgane de l'équilibration (p. 342).

La programmation des mouvements ocu-laires est réalisée par l'intermédiaire du tronccérébral : les mouvements rapides (conjugués)horizontaux (saccades, et en partie nystagmusrapide) le sont au niveau du pont, les mouve-ments verticaux et de torsion le sont au niveaudu mésencéphale. La prise en charge des mouve-ments fins requiert l'intervention du cervelet (\aussi p. 326). Les neurones issus de la région desnoyaux d'Edinger-Westphal sont responsablesde l'ensemble des mouvements de vergence.

La vision de la profondeur et du relief est lefait en premier lieu d'une action commune desdeux yeux et se limite par conséquent au champvisuel binoculaire (A). Si l'on fixe des yeux unpoint (B, A), celui-ci se projette sur la fovea desdeux rétines (Ay Ap) en des points appeléspoints correspondant1' rétiniens. Il en est demême des points B et C (B) car ils se trouvent surle cercle (il s'agit en fait d'une calotte sphérique)qui passe par A et par les centres des dioptres C(p. 347 B) des deux yeux (cercle horoptère). Surun œil cyclopéen (imaginaire) dans lequel lesdeux rétines se recouvriraient(en ce qui concerne la vision centrale), les pointscorrespondants sont représentés par un seulpoint (C, Aç; + Ap ^ Aç). Pour un point D (C, àgauche) situé en dehors de l'horoptère, l'œilcyclopéen verra une image double (D'D") aulieu de D, D'provenant de l'œil gauche (Dg). SiD et A ne sont pas trop distants l'un de l'autre, letraitement par les centres visuels de cette doubleimage donnera l'impression que D se situe der-rière A, d'où une perception de profondeur dechamp. Il en va de même pour un point E (C, àdroite) plus proche de A, à la différence que, dansce cas, E' provient de l'œil droit (E'p) ; le point Esera ainsi reconnu comme «plus proche».

Perception de la profondeur de champ.Dans la vision de loin comme en vision monocu-laire, la perception de la profondeur dépend desphénomènes suivants (D) : intersections decontours, brume dans le lointain, ombres, diffé-rences de taille, etc. Les mouvements de la têteou de l'ensemble du corps facilitent la perceptionde la profondeur de champ ou de la distance :ainsi, vu d'un train, un objet proche se déplaceplus vite dans le champ visuel qu'un objet pluséloigné (D, le panneau d'une gare par comparai-son au mur ou encore le mur de cette gare parcomparaison aux montagnes).

Physique de l'acoustique, stimulussonore et perception auditive

L'onde sonore constitue le stimulus spécifiquede l'organe de l'audition. Elle se propage à par-tir d'une source (par ex. un gong; Al) dans lesmilieux gazeux, liquide et solide.

L'air constitue te vecteur principal du son. Au niveau dela source sonore, l'air est alternativement comprimé(augmentation de la pression) et décomprimé (diminu-tion de la pression). Ces oscillations de pression (ondessonores) se propagent à la vitesse du son (c) qui atteint332 m/s dans l'air à 0 °C. La représentation graphiquedes oscillations de pression (Al) revêt la forme decourbes sinusoïdes. On appelle longueur d'onde (À) ladistance entre deux points successifs de même pressionsonore et amplitude (a) (Al) la déviation maximale dela pression par rapport à la valeur de repos. Lorsque^ augmente ou diminue, un son respectivement plusgrave ou plus aigu sera perçu. Par contre une augmenta-tion ou une diminution de l'amplitude entraînera un sonde plus ou moins grande intensité (Al). La hauteur d'unson est essentiellement caractérisée par sa fréquence (f),c'est-à-dire la récurrence d'une même pression sonoreen un endroit donné. L'unité de fréquence est le hertz(Hz = s"'). Fréquence, longueur d'onde et vitesse du sonsont liées entre elles par la relation :

f (Hz) 'Min)=c(nrs- 1 ) [12.1]Au sens strict, un son dit «pur» correspond à une vibra-tion sinusoïdale. Cependant, le «son» émis par la majo-rité des sources sonores (instrument de musique, voixchantée) est composé d'un certains nombres de sonspurs de fréquence et d'amplitude différentes; il enrésulte une vibration complexe, quoique périodique,appelée son complexe (A2). La plus basse fréquence lecomposant (fréquence fondamentale) détermine la hau-teur du «son» perçu. Les fréquences supérieures (har-moniques) donnent le îimhre. Le La (440 Hz, utilisépour donner le ton) a un timbre différent selon qu'ilémane d'un ténor, d'une harpe, d 'un orgue ou d'unpiano. Un battement de très basse fréquence (A3, rouge)qui résulte de l'interférence de deux sons de fréquencetrès proche (A3, bleu) constitue un cas particulier.

Domaine acoustique. L'oreille d'un jeunehomme perçoit les sons dont les fréquencesvont de 76 à environ 20000 HT.. Avec l'âge, lalimite supérieure d'audibiîité peut chuter jus-qu'aux environs de 5000 Hz (presbyacousie).A 1000 Hz, le seuil de perception des bruitscorrespond à une perception acoustique d'envi-ron 3 • 10~5 Pa. Le seuil de perception dépend dela fréquence (B, courbe verte). Le seuil de per-ception d'un son augmente considérablement sid'autres sons retentissent simultanément. Cete f f e t de masque rend par ex. très difficile lapoursuite d'une conversation dans un environ-nement bruyant. À partir d'une pression d'envi-ron 60 Pa, ce qui correspond à 2 • 106 fois le

seuil de perception à 1000 Hz, l'oreille est sur-chargée, ce qui entraîne une sensation doulou-reuse (B, courbe rouge).

Le niveau de pression acoustique (angl. :Sound pressure level) se mesure en décibel(dB SPL). A partir d'une pression acoustique(fixée arbitrairement) : p^ = 2 • 10-5 Pa, leniveau de pression sonore en dB équivaut à :

niveau de pression sonore (dB) =20 • log (p/p,,) [12.2]

où p^ représente la pression sonore effective.Une pression sonore multipliée par 10 équivautainsi à une augmentation, de 20 dB SPL duniveau sonore.

L'intensité acoustique 1 (W • m-2) est l'énergie sonorequi traverse une unité de surface par unité de temps. 1est proportionnelle à (p^)2. C'est pourquoi deux valeursen dB ne peuvent pas être traitées de façon arithmé-tique; deux interlocuteurs émettant chacun 70 dB n'entotaliseront pas 140 mais seulement 73 dB environ(p^ = 6,3 • lO^Pa). En effet, selon la formule ci-dessus[12.2], p^ ne s'élève que d'un facteur V2' lorsque 1 estmultipliée par deux ce qui donne environ 73 dB (intro-duire - f f • 6,3 • 10-2 pour p^ dans la formule 12.2)

Sur le plan de la perception, des ondes sonoresde même pression acoustique mais de fré-quences différentes ne donnent pas la mêmeintensité subjective : pour être perçu commeéquivalent à un son de référence 20 dB à1000 Hz, un son de 63 Hz devra avoir une pres-sion acoustique environ 30 fois supérieure(+29 dB). À partir de ces données subjectives,on peut représenter sur le diagramme dB-Hz descourbes de mêmes sensations sonores (courbesisophones; B, courbes bleues). L'unité dépres-sion sonore est le phone ; à 1000 Hz, les valeurssur l'échelle des phones sont les mêmes quecelles sur l'échelle des dB (B). La représentationdB-Hz du seuil absolu de perception est égale-ment une isophone (4 phones ; B, courbe verte).La sensibilité maximale de l'oreille humaine sesitue dans la plage de fréquence 2000-5000 Hz.

Le champ auditif sur le diagramme Hz/dB(B) est d'une part limité vers le haut et vers lebas par la hauteur de la fréquence sonore,d'autre part par les isophones des seuils de per-ception et de limite de la douleur. La gamme dela parole est d'une grande importance pour unebonne écoute (B).

La notion de sonie a ainsi été introduite pour préciser laperception d'un son de fréquence constante, par ex.deux fois plus ou deux fois moins intense (l'unité demesure est le sone ; 1 sone = 40 phones à 1000 Hz). Unson de 2 sones (ou de 0,5 sone) sera perçu comme deuxfois plus (ou deux fois moins) intense.

Réception et transmission dessons. Récepteurs auditifs

Les ondes sonores atteignent 1 organe de 1 audition essentiellement par le conduit auditifexterne (oreille externe) qui se termine auniveau de la membrane tympamque (tympan)Les oscillations de pression sonore (conductionaérienne) mettent le tympan en vibrationCelui ci transmet ces vibrations par 1 intermediaire de la chaîne def osselets (conductionossiculaire du son) située dans la caisse dutympan (ou oreille moyenne) Jusqu a la membrane de la fenêtre ovale (A 1,2) C est la quecommence 1 oreille interne (labyrinthe)

L oreille moyenne (caisse du tympan) formee d une chaîne de trois osselets (le marteau1 enclume et 1 etner Al,2) transmet les vibrations acoustiques du tympan Jusqu a la fenêtreovale (multiplication de la pression par 22)L oreille moyenne permet la transmission dessons (avec le moins de déperditions possibles)d un milieu de faible impédance (air) vers unmilieu d impédance élevée (liquide) Sans ce

| «convertisseur d'impédance» une grande parB tie de 1 énergie sonore serait réfléchie contre la

fenêtre ovale ce qui (par ex lors d une destruction de la chaîne des osselets) se traduirait parune perte d audition d environ 20 dB (surdité detransmission) La conversion d impédance estassurée grâce a la transmission des sons d unegrande surface vers une petite surface (tympan/fenêtre ovale = 17 1 ) et grâce a une augmentation de la force exercée (en\iron 1 3 fois) par lesosselets qui sont disposes en levier (efficacitéoptimale a 1 2 kHz)

Les deux muscles de 1 oreille moyenne (le tenseurdu îMîipan insère sur le marteau et le ^tapedius insèresur 1 etner) peuvent moduler la transmission des sonsde basse fréquence lia sont utiles également pourmaintenir 1 intensité de ces sons pour protéger contreles sons trop forts et réduire les bruits parasites émispar 1 auditeur lui même enfin atténuer certaines vibrations die résonance dans 1 oreille moyenne

Le son fait également vibrer toute la boite cramenne par conséquent il est directement transmis a lacochlee par conduction osseuse La cochlee ne joueguère de rôle physiologique mais elle est importantesur le plan diagnostique dans 1 épreuve de Weber parex on place la base d un diapason en vibration ausommet du crâne Un sujet normal localisera correctement la source sonore en position médiane en raison dela symétrie des sensations sonores perçues Un patientatteint de surdité de tranïmi^^icn unilatérale (atteintede 1 oreille moyenne par ex ) localisen le diapason ducote de 1 oreille atteinte (laterahwtion} car 1 absenced effet de masque du aux bruits ambiants fait percevoirle son plus fort de ce cote la Par contre le son seralatéralisé du cote sain en cas d atteinte unilatérale del oreille interne celle ci percevant le son comme étant

plus faible Dans 1 épreuve de Rinne le diapason estpose sur le mastoide (petit bourrelet osseux situe dernere 1 oreille) d un cote jusqu a ce que le patient n entende plus le son puis le diapason est place devant1 oreille Le sujet normal comme le sujet atteint detroubles sensitifs unilatéraux de 1 oreille interne percevront encore le son ( Rinne positif ) alors que le smetprésentant des troubles de la conduction osseuse ne lepercevra plus ( Rmne négatif )

L oreille interne est constituée par 1 orgdne deFequilibration (p 342) et par un canal de 3 4 cm delong en forme de limaçon (cochlee) inclus dans 1 os durocher rempli d endi hmphe (rampe me Mnne ou canalcochleairel et qui communique a son extrémité avec1 org me de 1 équilibration La rampe moyenne est flanquee de deux autres compartiments la ri inpe 'i-e'iîibuluire et la rampe l\mpamque qui communiquent avec1 extrémité du limaçon (apex heîicotreme) et sont remplies d un autre l iquide la penl\mphe La rampe vestibulaire commence a la fenêtre oiale et la rampetympamque se termine sur la membrane de la fenêtreronde (A2) La peulymphe a une composition identique a celle du liquide plasmatique (p 93 C) alors quela composition elcetrolytique de 1 endolymphe ressemble plutôt a celle du cytosol (v ci dessous) La penlymphe circule dans le tunnel de Corti et les espaces deNuel des rampes tympanique et vestibulane (A4)

L organe de Corti Les cellules sensorielles(secondaires) de 1 organe auditif situées sur lamembrane basale (A4) sont les cellules ciliéesexterne ç au nombre de 10000 12 000 et internesau nombre de 3500 Elle sont constituées demanière analogue a celles de 1 organe vestibulaire (p 342) ne possédant toutefois aucunkinocil ou alors un kmocil rudimentaire

Les cellules ciliées externes (CCe) comprennentenviron 100 cils (microvillosites) disposes en trois rangées cylindriques minces et sont solidement attachespar leur face basale a la membrane îccîonale par 1 intermediaire de cellules de soutien alors que les corpscellulaires des espaces tympanique et vestibulaire baignent dans la penlymphe (A4) Les cellules ciliéesexternes sont innervées par des fibres nerveuses errérentes provenant du ganglion spirale (le médiateur1 acetylcholine se fixe sur des récepteurs cholmergiques N^ p 82) Les cellules ciliées internes (CCi)en forme de poire entourées de cellules de soutien etdont les c i l f sont libres dans 1 endolymphe ne sont disposées qu en une seule rangée elles établissent uncontact synaptique avec plus de 90% des fibres a f f érentes du ganglion spirale Les axones c f f i f e n î s dunoyau olivaire latéral supérieur se terminent au niveaude ces terminaisons afférentesTransmission du son dans l'oreille interne.Les oscillations de la membrane de la fenêtreovale venant de 1 etner produisent des ondes depression de la penlymphe qui du fait de sonincompressibilité provoque une déformationcompensatrice de la membrane de la fenêtreronde (A2) Les parois du canal endolympha-tique c est a dire la membrane de Reissner et la

^

membrane basilaire (Dl) cèdent aux variationsoscillatoires de volume (onde propagée, B etC). Ces variations peuvent aussi être «court-cir-cuitées » et atteindre la fenêtre ronde sans devoirpasser par l'hélicotrème. La paroi du canalendolymphatique cède de façon ondulatoire, c-à-d que la membrane de Reissner et la mem-brane basilaire oscillent tantôt vers la rampevestibulaire, tantôt vers la rampe tympanique(Dl,2). Ainsi, la vitesse de l'onde propagée (quin'est pas égale à la vitesse du son mais estbeaucoup plus faible) et sa longueur d'ondedécroissent progressivement à partir de lafenêtre ovale (B). La longueur d'onde de l'ondepropagée dans la cochlée devient de plus enplus courte tandis que son amplitude croît jus-qu'à un maximum (B, «enveloppe») pour serésorber ensuite très vite. La déformation maxi-male du canal endolymphatique se situe donc enun lieu d'autant plus proche de l'étrier que lalongueur d'onde initiale du son est plus courte,c-à-d que le son est plus aigu. Chaque fréquencesonore est ainsi destinée à un endroit précis ducanal endolymphatique selon le maximum del'onde sonore propagée (le lieu de formationde l'image dépend de la fréquence ; C).

Les oscillations à l'intérieur du canal endolym-phatique entraînent un très petit déplacement(« 0,3 nm) de la membrane tectoriale par rapport àla membrane basilaire (D3), si bien que les cilsdes CCe basculent et se déplacent tous ensem-ble. S'ils se déplacent vers la gauche (p. 342),ils provoquent l'ouverture des canaux cationi-ques(îransducîion canaîaire mécanosensiîive} auniveau de la membrane ciliaire, si bien que lesions (K^, W, Ca^) pénètrent dans la cellule ciliéest la dépolarisent. Il y a donc synchronisation duitimulus avec le raccourcissement des CCe (D3).L'écrasement successif des cils dans le sensapposé entraîne une hyperpolarisation (ouverturetes canaux-]^ de la membrane somatique des cel-lules ciliées) et un allongement des CCe.

Le mécanisme de cette électromotilité terminalesxtrêmement rapide (jusqu'à 20 kHz, soit 2 • 104 fois/s)le la cochlée n'est pas connu, Toutefois il semble avoirfour origine la pression élevée dans les cellules ciliées;xtemes (128 mmHg !) et aussi la structure inhabituelleles parois cellulaires.

Ces mouvements ciliaires, responsables de la.timulation des CCe, sont un moyen d'amplifi-:ation du signal (d'environ un facteur 100, soit10 dB), qui précède l'action des CCi [renforce-nent cochléaire). Ce phénomène explique le;euil de perception exceptionnellement bas de:haque site cellulaire (0,5 mm) dans l'étroite;amme de fréquence qui les caractérise. Les cilsles CCi sont spécialisées dans le domaine desréquences maximales par l'intermédiaire des

vibrations endolymphatiques de l'espace sub-tectorial (D4). Ceci conduit (comme pour lesCCe de l'organe vestibulaire) à l'ouverture decanaux par îransducîion et à la dépolarisation(potentiel récepteur), ce qui au niveau des CCi(le récepteur spécifique des sons), provoque lalibération du transmetteur (vraisemblablementle glutamate se fixant sur les récepteurs AMPA •p. 55 F) et par la suite à la transmission dusignal vers le SNC.

Ces vibrations sonores générées dans l'oreilleinterne peuvent être perçues à l'extérieur. Cette émis-sion otoacoustique évocable peut être mesurée à l'aided'une peau de tambour. Ainsi le fonctionnement del'oreille interne, par ex. chez les nourrissons, peut êtreexaminé alors que ceux-ci sont incapables d'analyserleurs propres sensations acoustiques.

Potentiel de l'oreille interne (p. 369 C). Surleur face ciliée, les cellules ciliées bordent l'es-pace endolymphatique dont le potentiel de repos(= potentiel endocochléaire) est d'environ +80 à+110 mV par rapport à la périlymphe. Ce poten-tiel est maintenu par un processus de transportactif dans la strie vasculaire (p. 369 C). Commeles CCe et CCi ont un potentiel de repos de - 70et - 40 mV respectivement, il existe donc unedifférence de potentiel d'environ 150-180 et 120-150 mV respectivement entre la membrane descellules ciliées et l'endolymphe (intérieur de lacellule négatif). De plus, la concentration en K*dans l'endolymphe, de l'ordre de 140 mmol/1, estapproximativement la même que celle des cel-lules ciliées, si bien que le potentiel d'équilibre(p. 32) atteint ici 0 mV. Ce potentiel important estutile en tant que « force » motrice non seulementpour l'entrée de Na^ et de Ca^ mais aussi pourl'entrée et la mise à disposition du K* et pourengendrer le potentiel de récepteur.

L'acuité auditive se mesure à l'aide d'un audio-mètre. Le patient est soumis à des sons de différentesfréquences, transmis par l'intermédiaire des conductionsaérienne et osseuse. Les intensités d'abord sous-limi-naires sont augmentées de manière progressive jusqu'àce que le seuil de perception soit atteint (audiogrammede seuil). S'il faut des sons d'intensité plus élevée quecelle requise pour un sujet normal, il s'agira d'un déficitauditif; on le mesure en dB. (À la différence du dia-gramme de la p. 363 B, le seuil auditif normal [p. 363 Bcourbe verte] est représenté par la valeur 0 dB pourtoutes les fréquences !) En dehors de la presbyacousie(p. 362), les déficits auditifs peuvent résulter par ex.d'inflammations de l'oreille moyenne (déficit deconduction aérienne) ou interne (déficit de conductionaérienne et osseuse) ou encore d'un traumatisme descellules ciliées consécutif à une forte déflagration.

Élaboration des sons dans le SNC

Pour percevoir un stimulus sonore, certainsparamètres doivent être codés dans le nerf audi-tif avant d'être transmis aux centres supérieurs :1. la ou les fréquences du son, 2; l'intensité duson, 3. la direction du son et 4. l'éloignement dela source sonore.

Les différentes fréquences sont enregistréesdans des régions cochléaires bien définies(p. 367 C) et sont acheminées également dansdes fibres différentes de la voie auditive avantd'être identifiées au niveau central. Si par ex., lafréquence de 1003 Hz est la fréquence la plusproche à pouvoir être distinguée de 1000 Hz,cette différence de 3 Hz donne par rapport à1000 Hz un seuil différentiel relatif (p. 352) de0,003, seuil qui correspond environ à la realité.Cette finesse de discrimination est assurée parle «codage» précis de la fréquence dans lacochlée mais aussi par le renforcement prove-nant des cellules ciliées externes (p. 366) demême que par le contraste neuronal le long dela voie auditive (p. 313 D). Cet accord précis(en anglais îuning) resuite notamment du faitqu'une fibre déterminée du nerf auditif ne pos-sède un seuil particulièrement sensible qu'à«sa» fréquence propre. Seules des pressionsacoustiques élevées entraînent un recrutementdes fibres voisines (v. ci-dessous).

Une augmentation de l'intensité sonoreconduit à : a) une fréquence accrue des poten-tiels d'action (PAs) dans les fibres afférentes etb) une sollicitation (recrutement) des fibres ner-veuses avoisinantes lors de la transmission del'information (A). Le seuil relatif de différencia-tion des intensités (p. 352) est par contre beau-coup plus grossier que le seuil de différenciationdes fréquences avec une valeur de 0,1, c'est-à-dire qu'un stimulus sonore ne sera perçu commeétant plus ou moins fort que si son intensité estmodifiée par un facteur 1,1 (augmentation de10%, ce qui correspond à une pression acous-tique augmentée de ̂ TJ = 1,05, soit 5 %).

La reconnaissance de la direction du son estbinaurale (perçue grâce aux deux oreilles) : a)les ondes sonores arrivant de façon oblique par-viennent à une oreille avec un certain retard parrapport à l'autre. Un changement de directiond'environ 3° (ce qui représente le seuil de d i f f é -renciation de direction), entraîne un retard auniveau de l'oreille éloignée de la source d'envi-ron 3 • 10'5 s (B, à gauche) ; b) le son est perçupar l'oreille détournée comme étant moins fort;si bien qu'une différence de 1 dB ne peut êtrereconnue. Une moindre pression acoustiques'accompagne cependant d'un léger retard dansl'apparition des potentiels d'action (allonge-ment du temps de latence) du côté de l'oreille

détournée (B, à droite) si bien que les stimulisonores parviendront aux centres (noyau acces-soire, D5) avec un certain décalage. Les effetsa) et b) s'additionnent également (B). L'oreilleexterne permet en outre de reconnaître si le sonprovient de devant ou de derrière (ou bien d'enhaut ou d'en bas). L'écoute binaurale est renduepossible grâce à la capacité élevée de l'oreille àcapter les bruits de l'entourage, par ex. la per-ception d'une voix est meilleure en écoutebinaurale qu'en écoute monoaurale. Le contactvisuel avec la bouche de l'orateur apporte uneaide supplémentaire.

L'éloignement d'une source sonore estapprécié notamment par le fait que, lors d'unetransmission sonore, les hautes fréquences sontplus atténuées que les basses fréquences. Plus ladistance parcourue par le son est grande, plus laparticipation des hautes fréquences à la récep-tion des sons sera faible (par ex., le tonnerre lorsd'orages rapprochés ou éloignés).

Voies auditives (D). Les principaux relaisdes voies auditives et leurs fonctions probablessont : les fibres nerveuses auditives dont lescorps somatiques sont situés dans le ganglionspirale de la cochlée (Dl) vont vers les noyauxcochléaires antéroventral (D2), postéroventral etdorsal (D3). Dans ces trois noyaux, les affé-rences sont disposées suivant des fréquencesdéfinies (représentation tonoîopique) de com-plexités diverses. L'inhibition latérale (p. 313 D)entraîne un contraste, c'est-à-dire une suppres-sion du bruit. La comparaison de l'intensité et dutemps de propagation (localisation binaurale,v. ci-dessus) a lieu dans Votive supérieure (D4)et dans le noyau accessoire (D5) qui reçoiventpour la première fois des impulsions d'originecontrolatérale. Les relais suivants sont le noyaulemnisque latéral (D6) et, après passage d'unemajorité de fibres sur le côté opposé, le tub.erculequadrijumeau postérieur (D7). Ceux-ci, dotés denombreuses afférences, ne sont que des relaisréflexes (par ex. pour les muscles de l'oreillemoyenne ; p. 366) mais ils assurent égalementla comparaison entre l'analyse des noyauxcochléaires et l'analyse spatiale de l'olive supé-rieure et par l'intermédiaire d'autres relationsavec les tubercules quadrijumeaux supérieurs(D8) la coordination entre espaces acoustique etvisuel. C'est par l'intermédiaire du thalamus(corps genoulllé médian, CGM; D9) que lesafférences atteignent enfin le cortex primaire(D10) entouré par les aires auditives secondaires(p. 311 D, aires 41 et 22). Ces centres sont res-ponsables de l'analyse des sons complexes, de lamémorisation immédiate lors de la comparaisondes diverses fréquences, de l'attitude réflexe quiconsiste à «tendre l'oreille», etc.

Voix et parole

La parole est en premier lieu un moyen de com-munication dont la performance est entièrementaxée vers la capacité auditive de l'homme (p. 363B). Elle repose sur le principe d'un instrument àvent et comprend un conduit (trachée, bronches,etc.) à travers lequel l'air s'écoule dans la cavitéformée de la bouche et des fosses nasales enempruntant la/ente limitée par les cordes vocalesqui peuvent être mises en vibration (A). Le grandéventail des variations oratoires s'explique par lefait que de nombreux muscles peuvent entrer enjeu et modifier considérablement à la fois la pres-sion du courant d'air (puissance sonore de lavoix), la tension des cordes vocales, l'ouvertureet la forme de la glotte (fréquence fondamentalede la voix) de même que la dimension et la formede la cavité (timbre, formante).

Les articulations et les muscles du larynx ser-vent à mettre en position phonatoire les cordesvocales et la glotte. Lorsque les cordes vocalesvibrent au passage de l'air, la glotte ne fait pasque s'ouvrir et se fermer alternativement; sesdeux bords vibrent de façon ondulatoire dans lesens du courant d'air (B). Lors de fréquencesbasses voisines de 100 Hz, la glotte demeure fer-mée plus longtemps qu'elle ne reste ouverte(dans un rapport de 5/1). Lors de fréquences plusélevées (400 Hz), ce rapport chute à 1,4/1 ; dansle chant en voix de tête (C, couleur bleue) oupendant le sifflement, la glotte demeure ouverte.

Les signaux moteurs proviennent du cortexsensorimoteur (p. 325 C et B, «langue, pharynx»)et parviennent au noyau du N. vague. Le N. vague(X) assure donc l'innervation tant motrice quesensitive du larynx. L'innervation sensitive estnécessaire aux réflexes de protection (toux!)et à la production de la voix : les fibres sensitivesde la muqueuse du larynx et les fibres sensorielles -des fuseaux neuromusculaires (p. 316) rensei-gnent en permanence les centres sur la position etle degré de tension des cordes vocales. Cesréflexes et surtout les rapports étroits des voixauditives avec les centres bulbaires et corticaux dulangage sont les conditions indispensables auréglage précis de la voix.

Les voyelles parlées se différencient entreelles, même si leurs fréquences fondamentalessont quasiment identiques (100-130 Hz; D), parl'adjonction de bandes de fréquences plus élevéespropres à chacune d'elles (zones de résonance =formants). Ainsi, les voyelles A, U et 1 (D) sontles extrêmes vocaliques articulatoires et acous-tiques et les autres Y, 0, E et Œ en sont les stadesintermédiaires (« triangle vocalique »). Les for-mants sont déterminés par la forme de la cavitéoronasale (D). Pour les consonnes, on distingue

selon le lieu d'articulation (dans la cavité) lesbilabiales (lèvres, dents) P, B, M; les labioden-tales (lèvre inférieure et incisives supérieures) pV; les alvéodentales (dents, alvéoles et partieantérieure de la langue) S, Z, L; les postalvéo-laires (partie postérieure des alvéoles et partieinférieure de la langue) Z; les palatales (palaisdur et dos de la langue) K, G, W et R. D'après lemode d'articulation, les occlusives P, B, T, D, Kse différencient, d'une part des constnctivesmédianes soit continues F, V, S, Z, soit à batte-ments R et d'autre part des constnctiveslatérales L.

Le registre de la voix humaine, formantscompris, s'étend de 40 à plus de 2000 Hz. Leshautes fréquences constitutives des sifflantes (S,Z) sont rarement entendues dans les presby-acousies ou chez les patients atteints de pertesauditives de l'oreille interne et sont égalementtrès mal perçues lors des transmissions radioté-léphoniques. Dans la conversation, la gammede fréquences (fréquence fondamentale, C)couvre environ un octave, 2 octaves environpendant le chant (chez les chanteurs et les can-tatrices elle peut atteindre plus de 3 octaves).

L'échelle musicale habituelle repose sur l'octave quicoirespond à un doublement de fréquence. Pour un accordmusical équilibré, elle est divisée en 12 parties égales dit-férenciées l'une de l'autre par un facteur 1,0595 ('V2 )

Parole (v. aussi p. 336). Les composantes dela communication orale sont : a) la mise enœuvre de l'ouie (p. 368), b) la production cen-trale de la parole et c) la transmission de laparole au niveau moteur. La compréhension dela parole s'effectue dans la partie postérieure del'aire corticale 22 (p. 311 D), localisée dansY aire de Wernicke. Des désordres dans ce terri-toire se traduisent par une aphasie sensorielle.Le flux de langage de ces patients est fluide maisla compréhension des mots est fréquemment per-turbée, ce qui montre qu'ils ne s'aperçoivent pasde leur déficit de compréhension. Les formesverbales ou les lectures compliquées ne sont éga-lement pas comprises. La production de laparole s'effectue au niveau des aires 44 et 45 ducortex qui constituent l'aire de Broca (p. 311 D).C'est le centre primaire de la parole localisédans le cortex sensorimoteur (v. ci-dessus). Desdéficiences au niveau de l'aire de Broca (et aussipar ex. dans le gyrus angulaire) se traduisent parune incapacité de parler (aphasie motrice). Lespatients sont incapables de parler ou le font enstyle télégraphique. Dans une troisième forme dedésordre, les troubles pour trouver les mots sontau premier plan (aphasie amnésique). Les per-turbations de l'exécution motrice (voies cortico-bulbaires, cervelet) conduisent à des troubles deVélocution.

Unités et mesures en physiologieet en médecine

La physiologie est la science qui traite des phénomènes vitaux et des fonctions de l'organismeCeux-ci reposent notamment sur des lois phy'siques et chimiques et, par conséquent, leuiétude approfondie, leur analyse et leur modfd'action sont inséparables de la mesure de grandeurs physiques, chimiques et autres. Ainsipeut-on mesurer la pression sanguine ou la capacité auditive, de même peut-on déterminer le pFdu sang ou le débit cardiaque. En médecinfcomme en physiologie, un grand nombre d'uni'tés de mesure peuvent exprimer les même;grandeurs. C'est pourquoi les unités S I (SI =Système International d'unités) auxquelles nou;donnons la préférence sont utilisées car elle;permettent d'éviter tout problème de calcul(Toutes les unités possibles mais qui sont eidehors des unités évoquées ci-dessus sont visualisées par un *.) Les facteurs permettant dtconvertir les plus anciennes unités en unités disystème SI sont également indiqués. Les grandeurs compliquées ou inhabituelles de la physiologie par ex. la tension pariétale, la complianciou encore la résistance périphérique utilisée:dans ce livre sont expliquées car elles sont maintenant habituelles. Il existe toutefois quelque!exceptions particulières, importantes et asse;fréquentes en physiologie (et pas toujours correctes) comme les notions suivantes, à savoir 1;concentration, l'activité, l'osmolalité, lapressiorosmotique, la pression oncotique et la valeur dipH ; la partie suivante de cet ouvrage leur esconsacrée.

Les unités de base du système SI sont :- pour la longueur : m (mètre)- pour la masse : kg (kilogramme)- pour le temps : s (seconde)- pour la quantité de mol (mole)

matière :- pour l'intensité du A (ampère)

courant électrique :- pour la température : K (Kelvin)- pourl'intensité lumineuse : cd (candela)

Ces unités de base sont indépendantes le;unes des autres et sont définies de façoiprécise ; toutes les autres unités sont dérivée,des unités de base et sont données pour la plu

: part par des expressions algébriques utilisan

des symboles mathématiques de multiplicationet de divisions, par ex. :- pour la superficie (longueur • longueur) : m •

m = m2

- pour la vitesse (longueur/temps) : m • s~'Lorsque la nouvelle unité obtenue est trop

compliquée, on lui attribue un nouveau nomavec son propre symbole, par ex. pour la force •m • kg • s-2 = N (Tab. 1).

Multiples et sous-multiples des unitésde mesure

Comme il est malaisé et peu clair d'écrire parex. 10000 g ou 0,00001 g, on utilise, devantl'unité de mesure, des préfixes qui désignent lesmultiples et sous-multipîes décimaux (habituel-lement en 1000°); dans l'exemple ci-dessus, ilfaudrait dire ou écrire 10 kg ou 10 ug (micro-gramme). Les préfixes et leurs facteurs et sym-boles sont indiqués dans le Tab. 2. Ces préfixessont placés, non seulement devant les unités debase mais aussi devant les unités qui en soindérivées et qui ont leur propre symbole (Tab.1). 103 Pascal est égal à 1 kPa. Pour certainesunités de mesure, d'autres préfixes sont utiliséspour des multiples décimaux plus petits (da, h.d, c ; Tab. 2). Pour les mesures de temps, on uti-lise toujours les multiples non décimaux usuels,c'est-à-dire la seconde (s), la minute (min),l'heure (h) et le jour (j).

Longueur, superficie, volume

L'unité SI de longueur est le mètre (m). Lesautres unités de longueur encore utilisées sont :

1 angstrôm (À) . = lO"10 m = 0,1 nm1 micron (y.) = l0~6 m = 1 u.m1 millimicron (mu,) = 10"9 m = 1 nm

Conversion des unités de longueur anglo-saxonnes :1 inch = pouce = 0,0254 m = 25,4 mm1 foot (pluriel : feet) = pied = 0,3048 m1 yard =0,9144 m1 mile = mille = 1609,344 m - 1,61 km1 mile nautique = 1,853 km

L'unité SI de superficie dérivée du mètre estle mètre carré (m • m = m2), celle de volume estle mètre cube (m • m • m = m3). Les conversions

b. 1 Quelques exemples d'unités de base du SI, m, kg, s

1. L'angle spatial d'un cône est défini comme le rapport entre la surface de section (S) d'une sphère (dont le centreest au sommet du cône) et le carré du rayon de la sphère (r2). L'unité du système SI, le sr, correspond à l'angle spatiald'un cône pour lequel o n a : r = l m e t S = 1 m2, ce qui signifie que 1 sr = 1 m2 • m"2.

des multiples et sous-multiples se font avec leur Conversion des unités de volume anglo-saxonnes :préfixes correspondants (Tab. 2) : 1 Brid ounce (américain) = 29,57 ml

1 m = 103 mm mais 1 fiuid ounce (britannique) = 28,47 mlIm^WmiTr 'e t 1 gallon US = 3,785 1I m3 = 109 mm3. 1 gallon (i1"!*"-»!) britannique = 4,541

^ Le:litre*(l) reste-utilise surtout pour mesurer ^ fréquence, accélérationle volume des liquides et des gaz : , -i •

I I = 10-3 m3 = 1 dm3

1 ml = lO^ m3 = 1 cm3 La vitesse est la distance parcourue par unité de1 u.1 = 10-9 m3 = 1 mm3 temps et s'exprime en m • s~1. Pour les vitesses

des liquides, on parie de vitesse linéaire maisaussi de « vitesse volumique » ou de débit. Onentend par là un flux volumique par unité detemps en 1 • s~' ou en m3 • s~1.

On entend par fréquence le nombre de foisoù un événement quelconque (battement dupouls, mouvement respiratoire, etc.) se produitpar unité de temps; elle s'exprime en s~1 ou enhertz (Hz). On utilise également la mur'comme unité de fréquence ce qui donne :

min-i = 1/60 Hz - 0,0167 Hz.On entend par accélération la variation de

vitesse par unité de temps ; l'unité est le m • s~1 •s~' = m • s'2. Une indication d'accélération pré-cédée du signe négatif est une décélération. Parex., la rapidité avec laquelle une voiture peutaccélérer ou freiner est exprimée dans les deuxcas en m • s~2. ;

Force, pression

La force est le produit de la masse par l'accélé-ration (cas particulier : « poids = force pondé-rale» = produit de la masse par l'accélérationde la pesanteur). L'unité de masse étant le kilo-gramme (kg) et celle d'accélération le m • s~2 (v.ci-dessus), on a comme unité de force :m • kg • s~2 = N (newton).

Les unités de force les plus souvent utiliséessont converties ainsi :

1 dyne = 10-5 newton = 10 uN;1 gramme force = 9,8 • 10-3 N = 9,8 mN.La pression est lu force par unité de surface.

Cela donne : unité de pression : N • m'2 = Pa(Pascal).

Les autres unités de pression (le mmHg* estutilisé pour les pressions des liquides corporels)peuvent être converties en Pa, unité du système 'SI:

1 mmHp - 9,8 Pa1 cmH,0 ~ 98 Pa

mmHg*= 133,3 Pa= 0,1333 kPaTorr= 133,3 Pa= 0,1333 kPaatmosphère technique (at) - 98,067 kPaatmosphère physique (atm) — 101,324 kPadyn-cm-^0,1 Pabar = 100 kPa

Travail, énergie, quantité de chaleur

Le travail est le produit de la force par ledéplacement. D'où l'unité de travail : N • m = J(joule). L'énergie et la quantité de chaleurs'expriment en J. De même le produit pression •

volume [(N • m"2) • m3] correspond aussi à untravail et s'exprime en J.

Les autres unités de travail, de quantité dechaleur et d'énergie sont converties dans l'unitéJ du système SI :

\eig=\Q-^î=0,ï\ù1 cal-4,185 J1 kcal-41851= 4,185 Ul W s = Ul k W h = 3 , 6 - 106J=3,6MJ

La puissance est le travail par unité detemps. D'où l'unité de puissance : J • s~' = W(watt). Le flux thermique s'exprime égalementen watt. Les autres unités de puissance et deflux thermique sont converties dans l'unité Wdu système SI :

l e rg - s - '= lO^W^O.l uW1 cal • h-'= 1,163 • 10-'W=l,163mW1 PS = 735,5 W = 0,7355 kW

Masse, quantité de matière,concentration

La masse a pour unité de base le kilogramme(kg) ; désormais, toute quantité précédée du pré-fixe «kilo» doit être exceptionnellement utiliséecomme unité de base (au lieu de Mg on utilisecomme unité la tonne*, t). Une masse est géné-ralement définie par la mesure de son «poids»(v. ci-dessus) soumis à la force de gravité ter-restre, les balances étant toutefois étalonnées enunité de masse (g, kg).

La masse d'une molécule ou d'un atome(poids moléculaire ou atomique) est souventexprimée en Dalton (Da, ce n'est pas une unitédu SI), où un Dalton est l'équivalent de 1/12 dela masse d'un atome "C = 1 kg/nombre deLoschmidt = 1 kg/(6,022 • 1023) :

l D a = 1,66- 10-"kg1000 Da = 1 kDaLa masse moléculaire relative M (ancienne-

ment «poids moléculaire») correspond au rap-port entre la masse moléculaire en question et1/12 de la masse d'un atome de "C. Cette gran-deur relative est sans dimension.

Conversion des unités de masse anglo-saxonnes :1 ounce (américain) = 31,1 g1 ounce (britannique) = 28,35 g1 pound (américain) = 372,3 g1 pound (britannique) = 453,6 g

La quantité de matière exprimée en mole(symbole : mol) est une grandeur apparentée

à la masse. Une mole de substance correspondni plus ni moins à la quantité de particule(atomes, molécule, ions) contenue dans lenoyau d'un atome de "C, qui correspond à6,022 • 1023 (nombre d'Avogadro). Ainsi, pourla conversion de la quantité de matière enmasse : une mole correspond à la quantité dematière (en g) qui indique le poids molaire,ionique ou atomique relatif de cette substance,par ex. la masse atomique, moléculaire ouionique est de 1/12 plus élevée que celle del'atome "C.

Exemple :- poids molaire de H,0 : 18

-> lmoledeH^O= 18gH,0- poids atomique de Na : 23

-» 1 mole d'ions Na* = 23 g d'ions Na*- poids molaire de Cad :

(40 + 2 • 35,5) =111-> 1 mole de Cad, = 111 g de Cad,(Une mole de Cad, contient 2 moles d'ionsCl-et 1 mole d'ions Ça2*.)

Si l'on divise la mole par la valence de l'ion concerné,on obtient le poids équivalent avec comme unité demesure la val (ang. eq : les deux grandeurs ne sont pasdes unités du SI). Pour les ions monovalents, mol et eqsont identiques :

1 eq Na+ = 1/1 mole Na+

Pour les substances bivalentes, (par ex. Ça2*, voir ci-dessus) on a :

1 eq Ça2* = 1/2 mole Ça2* ou1 mole de Ça2* = 2 eq Ça2*.L'osmole (osm) est une autre grandeur dérivée de la

mole (mol) (v. ci-dessous).

Grandeurs électriques

La migration de particules chargées électrique-ment, comme par ex. la migration des élec-trons chargés négativement à travers un fil

| métallique, est appelée courant électrique. Le! nombre de particules/unité de temps qui cir-cule est exprimé en intensité de courant.L'unité de l'intensité de courant est l'ampère(A). Une migration d'ions (Na*, K*), par ex. àtravers une membrane cellulaire, donc un cou-rant ionique, peut aussi être exprimée en A. Uncourant électrique ne peut passer que s'ilexiste, entre deux points, une différence depotentiel ou tout simplement une tension oumême un potentiel. Cette tension peut êtreinduite par une batterie ou un générateur. Dansl'organisme, des tensions électriques apparais-sent en général lors du transport d'ions (p. 32).L'unité de tension électrique est le volt (V;Tab. 1).

L'intensité du courant pour une tension don-née dépend de la résistance électrique (loid'Ohm : tension = intensité • résistance). L'unitéde résistance électrique est l'Ohm (Q; Tab. 1),sa valeur inverse (1/résistance) la conductanceélectrique s'exprime en Siemens (S = S2~'). Enphysiologie membranaire, on rapporte la résis-tance à la surface membranaire (£3 • m"2). L'in-verse est la conductance ionique (H"' • m2 =S • m2) (p. 32).

Le travail électrique ou énergie estexprimé, comme tout travail, en joule (J) ou enwatt-seconde (Ws), et la puissance électriqueen watt (W) comme toute puissance.

La capacité électrique d'un condensateur ou,en physiologie, d'une membrane cellulaire estle rapport entre la charge (C) et la tension (V).L'unité est le farad (F; Tab. 1).

Alors que le courant continu circule toujours dans lemême sens, le courant alternatif change constam-ment de sens. ̂ fréquence (Hz) exprime le nombre defois où cette alternance se produit par unité de temps.Par ex. le courant domestique a une fréquence de50 Hz.

Température

L'unité SI de température est le Kelvin (K), le0 K (zéro absolu) étant la plus basse tempéra-ture possible. L'échelle Celcius dont l'unité estle degré Celcius (°C) dérive de l'échelle en Kel-vin selon la formule :

température en °C = température en K - 273,15

Les Américains indiquent généralement la températureen "Fahrenheit (°F). La conversion en °C donne :

température en °F = (9/5 • température en °C) + 32,et inversement :

température en °C = 5/9 • (température en °F - 32).Conversion de quelques températures usu-

Concentration, fraction et activité

En physiologie comme en médecine, le termeconcentration peut avoir plusieurs significa-tions, à savoir :-une concentration massique, c'est-à-dire la

masse d'une substance par unité de volume(par ex. g/1 = kg/m3),

- une concentration de quantité de matière ouconcentration molaire, c'est-à-dire la quantitéde matière par unité de volume de la solution(par ex. mol/1),

-une concentration molale, c'est-à-dire laquantité de matière par masse de solution (parex. mol/kg Hft).

On entend par concentrations fractionnaires :-un rapport massique, c'est-à-dire le rapport

d'une partie de la masse à la masse totale (parex. g/g)

- un rapport molaire (par ex. mol/mol) ou- un rapport volumique, c'est-à-dire le rapport

d'une partie du volume sur le volume total(par ex. 1/1).

Les trois dernières grandeurs sont des valeursrelatives, c'est-à-dire des fractions (le terme deconcentrations fractionnelles ne doit plus êtreutilisé). Le rapport de volumes (fraction, F) estencore toutefois utilisé en physiologie respira-toire.

L'unité SI de concentration massique est leg/1 (kg/m3, mg/1, etc.). La conversion de quel-ques grandeurs utilisées habituellement est lasuivante :

g/lOOm! =10 g/1g% =10 g/1%(w/v) =10 g/1g%» = 1 g/1mg% = 10 mg/1mg/lOOm! = 10 mg/1ng% = 10 ng/iY% = 10 u.g/1

L'unité SI de concentration de quantité dematière est la mol/1 (ou mol/m3, mmol/1, etc.).Les conversions sont :

1 M (molaire) = 1 mol/11 N (normal) = (1/valence) • mol/11 mM (mmolaire) = 1 mmol/11 val /l (eq/1) = (1/valence) • mol/1 :Dans des solutions très diluées, on distingue

les concentrations molaires des concentrationsmolales car c'est seulement à une températuredonnée (4 °C) que 1 1 d'eau = 1 kg d'eau. Maisles liquides physiologiques ne sont jamais des

solutions très diluées. Dans celles-ci, le volumedes solutés représente fréquemment une fractionsignificative du volume total. Ainsi, 1 1 deplasma par ex. contient 70 ml de soluté, princi-palement des protéines et des sels, pour 0,93 1d'eau. La différence entre molarité et molalitéest donc de 7%. Dans les liquides intracellu-laires cette différence peut même atteindre 30%.Alors que le terme de molarité est souvent uti-lisé pour exprimer la concentration rapportéeaux volumes, on a décidé d'utiliser celui demolalité pour les réactions chimiques commepour les processus biophysiques et biologiques.

Les fractions (rapport massique, rapport dequantité de matière et rapport volumique) ontcomme unité le g/g, la mol/mol ou le 1/1, c'est-à-dire 1 comme «unité» (ou encore 10"3, 10-").C'est pourquoi on utilise l'unité complète (g/g,etc.), car elle indique de quelle fraction il s'agit.Les fractions %, %c, ppm (parts par million) etppb (parts par billion ; en anglais : 1 billion =109) sont de toutes manières utilisées.

Conversions :1%=0,01l%c = 1 • 10-31 vol% = 0,011/11 ppm = 1 • 10-61 ppb = 1 • 10-9

L'activité (a) est une mesure thermodynamique de laconcentration physicochimique efficace. En physiolo-gie on l'utilise souvent pour désigner la concentrationionique ; l'activité ionique et non la molalité est mesu-rée par des électrodes sensibles aux ions (électrodes àH*, Na*. K*, Cl", Ça2*). L'activité et la molalité sontéquivalentes tant que les forces ioniques totales (^)sont très faibles, c'est-à-dire pour des solutions idéales ;y. dépend alors de la charge et de la concentrationionique totale de la solution :

t* • 0,5 (z,2 • c, + T.} • c; + ... + z,2 • c) [13.1]

où z^ est la charge des ions i, c^ leur concentrationmolale et 1, 2,.. .,i les types d'ions présents dans la solu-tion. Pour les liquides biologiques de forces ioniquesélevées, les particules en solution s'influencent récipro-quement, si bien que l'activité a est toujours significati-

.vement plus faible que la concentration molale c.L'activité peut être calculée à partir de la relation : a =f • c, où f = coefficient d'activité. Pour une force ioniquede 0,1 par ex., ce qui est le cas d'une solution contenant100 mmol NaCl/kg H,0, fest de 0,76 pour le Na; l'acti-vité finale pour les processus précédents est inférieured'un quart par rapport à la molalité.

Pour des électrolytes faibles, non totalementdissociés, la molalité et l'activité dépendent desions libres présents naturellement dans le milieu

t non du degré de dissociation de la solutionD question.

îsmolalité, pression osmotique etFbncotique

L'osmolarité (osm/1) est une notion qui découlede la molarité (v. ci-dessus). L'osmolarité est la

| concentration de toutes les particules osmoti-, quement actives dans une solution, quelles quef soient les substances ou mélanges de substances

ûu'elle contient. Comme l'osmolarité dépend duolume de la solution, sa mesure par un osmo-jètre de même que son emploi en biophysiquefcnt compte de la concentration du solvant. PourBtte raison (et parce que les volumes dépendent

Be la température), le terme d'osmolalité|(osm/kg HO) est plus judicieux.

' L'osmolalité idéale dérive de la molalité de| la substance pure en question. Si l'on dissoutF par ex. 1 mmol (= 180 mg) de glucose dans! un kg d'eau (= 1 1 à 4 °C), la molalité est de

1 mmol/kg H^O et donc l'osmolalité idéaleest aussi de 1 mosm/kg HO. Cependant, il enva autrement des électrolytes comme par ex.le NaCl, car ceux-ci se dissocient en ions(NaCl ̂ Na+ + Cl-). Chacun de ces ions étantosmotiquement actif, cela signifie que si1 mmol de NaCl est dissoute dans 1 kg HO,l'osmolalité idéale = molalité • nombre de parti-cules dissociées ; 1 mmoINaVkg H^O renfermedonc 2 mosm/kg HO. Contrairement au NaCl,les électrolytes faibles ne sont que partiellementdissociés, si bien que le degré de dissociationdoit également être pris en compte.

Le calcul ci-dessus s'applique seulement auxsolutions idéales, c'est-à-dire aux solutions trèsdiluées. Comme pour la notion d'activité déjàévoquée ci-dessus, les liquides de l'organismesont des solutions non idéales (effectives) danslesquelles l'osmolalité effective est plus faibleque l'osmolalité idéale. Cette dernière doit êtremultipliée par un coefficient osmotique g (iln'est pas identique au coefficient d'activité)pour obtenir l'osmolalité effective, g dépend dela concentration ; pour le NaCl il est de 0,926pour une osmolalité (idéale) de 300 mosm/kgH,0. L'osmolalité effective de cette solution deNaCl est donc de 0,926 • 300 = 278 mosm/kgH,0.

Les solutions ayant une osmolalité égale àcelle du plasma (env. 290 mosm/kg H f l ) , sontdites isoosmotiques, celles ayant une osmolalité

plus élevée ou plus faible sont respectivementdites hyper- ou hypo-osmotiques.

Osmolalité et tonicité

Les particules osmotiquement actives (osmola-lité effective, v. ci-dessus) d'une solution déve-loppent une pression osmotique JI qui peut êtrecalculée à partir de l'équation de van't Hoff :

^K'T.c,,,,,, [13.2]

où R est la constante des gaz (8,314 J • K-' •osirr'), T la température absolue (en K), et cl'osmolalité effective en osm • (m3 H 0)-'°^mosm • (I H^O)"'. Si deux solutions d'osmola-lité différentes (Ac^) sont séparées par unemembrane sélective perméable à l'eau, cetteAc^ crée à travers la membrane, à l'état derepos (équilibre de flux), une différence depression osmotique An;. La sélectivité ouencore la relative imperméabilité de la mem-brane pour chaque substance dissoute est défi-nie par son coefficient de réflexion o. Lavaleur de o peut se situer entre 1 (imperméable)et 0 (aussi perméable que l'eau). (Lorsque o =1, on parle aussi de membrane hémiperméable.)Si l'on utilise l'équation 13.2, la différence depression osmotique An peut être calculée ainsid'après van't Hoff et Staverman :

An = o • R • T • Ac [13.3]

L'équation 13.3 montre, par ex. qu'une solutionayant la même osmolalité que le plasma, nedéveloppera pas au repos, à travers une mem-brane, la même pression osmotique que leplasma (même si elle est isotonique par rapportà celui-ci), quand o = 1, et quand la membraneest hémiperméable.

À l'état de repos, il existe, entre le plasmasanguin et le cytosol des érythrocytes (et detoutes les autres cellules de l'organisme) uneisotonie. Si des érythrocytes sont transférésdans une solution d'urée à 290 mosm/kg H^O, ilne peut, en dehors des premiers instants, sedévelopper d'isotonie, et ce malgré l'isoosmola-lité, car l'urée (o < 1) va diffuser dans les éry-throcytes. L'intérieur des érythrocytes va doncdevenir hypertonique et l'eau va y pénétrer(osmose; p. 24) si bien que les érythrocytesvont tout d'abord gonfler puis éclater.

Dans tous les endroits du corps où des sub-stances dégradées peuvent être transférées à tra-vers des membranes ou des groupes cellulaires

perméables à l'eau, par ex. le NaCl au niveau del'épithélium intestinal ou du tubule proximal durein, il existe un gradient osmotique entraînantavec lui un mouvement d'eau. L'importanced'un tel flux h\tlnque ou volumique Jv (m1 • s"')est dépendant de la perméabilité à l'eau, c'est-à-dire de la condui ttbilité hydraulique k (m • s'1 •Pa~1), de la surface d'échange S (m2) et de ladifférence de pression, ici, de la différence depression osmotique Ait (Pa) :

Jv = k • S • AJI (m1 • s-'). [13.4]

Au niveau des membranes biologiques ou desgroupes cellulaires, k et S ne peuvent ni l'un nil'autre être nettement définis, si bien que le pro-duit k • S est intégré et porte le nom de coeffi-cient d'ultrafiltration k^(m' • s-' • Pa-') (v. aussip.152).

Comme pour le transport de particules osmo-tiquement actives, cela déclenche un mouve-ment d'eau, inversement ce courant d'eauentraîne avec lui les particules : c'est le trans-port convectif (entraînement du soluté par lesolvant, en anglais : suivent drag ; p. 24).

Si par contre la paroi cellulaire est imper-méable à une substance donnée (o = 1), iln'existe aucun solvent drag mais l'eau reste dumême côté que cette substance et la retient.Appliqué aux épithéliums évoqués ci-dessus,cela signifie que ces substances ne pourront êtreréabsorbées hors des tubules ou de la lumièreintestinale par diurèse osmotique (p. 172),conduisant ainsi à une augmentation de lateneur en eau des selles. Les laxatifs salins parex. agissent ainsi (p. 262).

Pression oncotique (liée aux protéines)

Les macromolécules protéiques, comme toutesles autres particules plasmatiques, produisentaussi une pression osmotique. On l'appellepression oncotique ou pression colloïde osmo-tique. Au niveau d'une membrane hémiper-méable stricte (v. ci-dessus) elle est d'env.3,5 kPa (25 mmHg) et joue un rôle négligeabledans le passage des petites molécules plasma-tiques, comparée à la pression osmotique. Lapression oncotique a un rôle très importantdans l'organisme, or l'endothélium, quitapisse les vaisseaux sanguins, est bien per-méable aux petites molécules plasmatiques (o~ 0), si bien que d'après l'équation 13.3 la

1pression osmotique au niveau endothélial estpratiquement nulle. C'est à ce niveau que lapression oncotique des protéines joue un rôle

essentiel car l'endothélium du lit capillairen'offre qu'un passage restreint ou est pratique-ment imperméable aux protéines. Cette pro-priété (o ï> 0) jointe au fait que la concentrationdes protéines plasmatiques est élevée (75 g/1)par rapport à celle de l'interstitium font que lapression sanguine entraîne un passage d'eauvers l'interstitium, c'est-à-dire une filtration.L'endothélium joue donc le rôle de limitateurde volume entre l'espace plasmatique et l 'in-terstitium.

Si, du fait de la pression sanguine, de l'eaus'échappe (par filtration) du sang vers l'intersti-tium, la concentration plasmatique des protéinesplasmatiques augmente et la pression oncotiqueH augmente aussi (p. 152 et 208). Cette augmen-tation est beaucoup plus importante que ne lelaisserait prévoir l'équation 13.3 (A). Cettedéviation est due à certaines propriétés biophy-siques des protéines plasmatiques. Si un passaged'eau s'effectue hors ou vers la voie sanguine,cette modification relativement importante de lapression oncotique va s'opposer de plus en plusau flux hydrique.

Valeur du pH, valeur du pK, tampon

La concentration des ionf H* [H^] s'exprimepar une unité spécifique, le pH. Selon Sorensen,le pH est Y exposant négatif (= logarithme déci-mal négatif) de la concentration molaire en ionsH* exprimée en mol/kg d'tïfl. Cela signifie :

1 mol/kg d'H,0 =10° mol/kgd'H,0 : pH 0

0,1 mol/kg d'H-0 = 10-' mol/kgd'tLO : pH 1

et ainsi de suite jusqu'à = 10-14 mol/kgd'ILO : pH 14

Le pH est normalement déterminé à l'aide d'électrodesde verre qui mesurent l'activité des ions H* (v. ci-des-sus), ce qui s'exprime sous la forme :

pH=-log(^-[H*]),où {„ est le coefficient d'activité pour H». Pour leplasma, la valeur de !„ - 0,8.

Si l'on considère les variations de pH, on doitgarder présent à l'esprit la nature logarithmiquedu pH. Si par ex. le pH augmente de 7,4(40 nmol rT/kg H,0) à 7,7, l'activité H* décroîtde 20 nmol/kg H^O. Si le pH de départ varie ensens inverse (par ex. de 7,4 à 7,1), c'est quel'activité H^ a augmenté de 40 nmol/kg H^O !

Dans sa forme, le pK est semblable au pH. Ilreprésente le logarithme décimal négatif de la

À. Signification physiologique de la déviation de la pression oncotique du plasma vis-à-vis de ta loi de van't Hoff. Une perte d'eau au niveau du plasma provoque une augmentationdisproportionnée de la pression oncotique qui, en contre partie, diminue la perte hydrique. Demême, lors d'une entrée d'eau, la dilution piasmatique s'accompagne d'une diminution dis-proportionnée de la pression oncotique, qui est toutefois moins prononcée. L'ensemble a pourbut de maintenir constant le volume sanguin et simultanément d'éviter les œdèmes (Tiré deLandis EM et Pappenheimer JR, Handbook of Physiology. Section 2 : Circulation, Vol II.American Physiological Society : Washington D.C. 1963, p. 975.)

constante de dissociation K^ d'un acide ou K^d'une base :

pK =-logKp<=-log<(Pour un acide et sa base correspondante,

pK^ + pK^ = 14, si bien que pK, peut toujoursêtre calculé à partir de pK^ et inversement.)

Si l'on dissocie par ex. un acide faible (AH) :AH^A--)^ [13.5]

il en résulte, d'après la loi d'action de masseque le produit des concentrations molaires (cro-chets = concentrations) des corps participants àla reaction, divisé par la concentration de la sub-stance non dissociée, est constant :

^•^ [13.6]K =[AH]

Si l'on prend le logarithme de cette équation, onobtient :

FA-1logK=log--^-+log([HTfH) [13.7]

[ArlJ

[A-] [13.8][AH]

ou (selon les définitions du pH et du pK^ ci-des-sus) :

fA-1pH=pK,+log^ [13.9]

(Comme on utilise ici la concentration etnon l'activité de [A-] et [AH], le pK^ estconcentration-dépendant dans les solutions nonidéales.)

L'équation 13.9, appelée équation d'Hen-derson-Hasselbach (v. aussi p. 138 et ss.)montre la relation qui existe entre le pH d'unesolution et le rapport de concentration corres-pondant entre la forme dissociée et la forme nondissociée d'une substance. Si [A"] = [AH], lerapport est de 1/1 = 1, ce qui donne pH = pK ,car log 1=0.

Un acide faible (AH) constitue avec sa formedissociée (A~) un système tampon pour lesions H* et les ions OH- :

addition d'H* : A- + H^ — AHaddition d'OH- : AH + OH- -» A- + H,0

Le système tampon le plus efficace est atteintlorsque [AH] = [A"], c'est-à-dire lorsque le pHde la solution est égal au pK du tampon.

On peut illustrer ceci par un exemple : soit [A-] =10 mmol/1 de même que [AH]. Le pK = 7. Si l'onajoute 2 mmol/1 d'ions H*, le rapport [A"]/[AH] passede 10/10 à 8/12, car 2 mmol/1 d'A" ont réagi avec lesions H4 pour donner 2 mmol/1 d'AH; log 8/12 = -0,18, ce qui signifie que le pH est passé de 7 à 6.82. Sipar contre, le rapport [A~]/[AH1 passait à la valeur3/17, le pH s'écarterait, du fait de l'addition de lamême quantité d'ions H* (7 + log 3/17), de 6,25 à 5,7(7 + log 1/19), soit 0,55 unité par rapport à sa valeurinitiale.

Représenté sous forme de graphique, le titraged'une solution tampon avec des ions H+ (ouOH-) donne ce qu'on appelle une courbe tam-pon (B). La pente de cette courbe correspond àla zone d'efficacité maximale du pouvoir tam-pon, au milieu de laquelle (au point d'inflexionde la courbe) se situe le pK. Les molécules quipeuvent capter (ou céder) plusieurs ions W ontplusieurs pK^ et donc aussi plusieurs zones depouvoir tampon optimal. L'acide phosphorique(H,PO^) peut céder 3 ions H^ donnant ainsinaissance successivement à H^PO^, HPO^2-, etPO,3-. Le système tampon HPO^/H^PO.,- avecun pK^ de 6,8 (p. 174 et s.) est important pourl'organisme.

La pente absolue, d[A-]/d(pH), d'une courbetampon (application du pH vis-à-vis de [A-])permet de mesurer l'activité tampon (mol • l-1 •[ApH]-';p. 138).

Puissances et logarithmes

Les nombres très supérieurs ou très inférieurs à1 étant peu commodes à écrire, on les exprimeen utilisant les puissances de dix. Celles-ci sontutilisées de la manière suivante :

100=10-10 = 102

1000= 10-10-10 = 103

10000= 1 0 - 1 0 - 1 0 - 1 0 =Wetc.

Le nombre de fois où le 10 apparaît lors decette multiplication est donc simplifié etexprimé en exposant. Lorsque le nombre n'est

Rapport d«concentrations dulystèmt tampontAHl.tA-)

B. Courbe tampon. Variation du pH d'une solutiontamponnée en fonction du rapport des concentra-tions de l'acide tampon [AHJ/base tampon [A ].Les chiffres correspondent approximativement àceux du système tampon acide acétique/acétate(pKa = 4,7). Le pouvoir tampon est optimal lorsquele pH de la solution est égal au pK du tampon,autrement dit lorsque [AH] = [A~] (lignes en poin-tillés).

pas exactement une puissance de dix (par ex.34500), on divise par la puissance de dix immé-diatement inférieure (10000) et on écrit le résul-tat (3,45) comme facteur multiplicateur devantcette puissance de dix : 3,45 • 104.

En accord avec ce qui précède, 10 peut aussis'écrire 10'. Les nombres inférieurs sont formésde la même façon :

1 = 10 : 10 = 10°0 ,1=10:10:10 =10-'0 ,01=10:10:10:10 alO-'etc.En tenant compte de ce qui précède, 0,04 par

ex. peut s'écrire 4 • 0,001 ou 4 • 10-2.Remarque : pour les nombres inférieurs à 1,

la puissance (négative) est le nombre de rangs àdroite de la virgule ou se trouve le chiffre 1 ; parex. dans 0,001, le chiffre 1 est au 3e rang : 0,001= 10-3.

Pour les nombres supérieurs à 10, on élimineun chiffre du nombre de chiffres se trouvantavant la virgule et le reste correspond alors àl'exposant (positif). C'est pourquoi 1124,5 =1,1245 • 103.

Les unités de mesure peuvent ausi s'écrire(vec des exposants, par exemple m3. Cela signi-le comme pour 103, que l'unité de base, le m,fit multipliée 3 fois par elle-même (m • m • m ;1.372). De même on utilise des exposants néga-

Fîifs pour les unités : comme 1/10 = 10-', on peutécrire s-' à la place de 1/s ou mol • 1-' à la placede mol/1.

Le calcul à l'aide de puissances a ses propresrègles.

Totaliser (addition) et retrancher (soustrac-tion) ne sont des opérations possibles que sil'exposant est identique, par ex.

(2,5 • 102) + (1,5 • 102) = 4 • 102, mais(2 • 103) + (3 • 102) doit être transformé en(2 • 103) + (0,3 • 103) = 2,3 • 103

Multiplier les puissances revient à addition-ner les exposants et diviser les puissances àsoustraire les exposants, par ex. :

102 • 103 = 10" = 105

104: IV = lO4-^ 102

102: W=W-4=10-1

Les nombres devant les puissances de dixsont traités normalement :

(3 • 102) • (2 • 103) = 2 • 3 • iO" = 6 • 105.

On peut aussi faire des calculs avec les expo-sants seuls, on parle alors de calcul logarith-mique : si un nombre quelconque (par ex. 100)est écrit sous forme de puissance de base 10 (ici102), l'exposant (2 dans cet ex.) est alors appelélogarithme (décimal) de 100 (en abrégé log100 ou Ig 100). Ces logarithmes sont utilisés enphysiologie, par ex. pour définir le pH (v. ci-dessus) ou pour tracer la courbe audiométriqueen utilisant les unités de décibels (p. 316).

Pour les logarithmes naturels (In) on utilisel'exposant de base e où

(•=2,71828...

Comme log x = In x/ln 10 et que In 10 =2,302585..., la conversion de In en log et viceversa s'effectue de la manière suivante :

log x = In x/2,3In x = 2,3 • log x

Dans les calculs avec logarithmes, le modede calcul est diminué d'un pas, ce qui signifiequ'une multiplication devient une addition, unepuissance devient une multiplication et ainsi desuite, ainsi :

log a • b = log a + log blog (a/b) = log a - log blog a" = n • log alog °^a = (log a)/nII existe des cas particuliers :log 10 = In e = 1log 1 = In 1 = 0log 0 = In 0 = ± oo

Représentation graphique desmesures

Pour suivre l'évolution de la température d'unpatient sur une longue période, on représentecelle-ci sous forme d'un graphe, en fonction dutemps (C). Les deux axes sur lesquels ont été por-tés la température et le temps sont généralementappelés coordonnées, l'axe vertical étant l'ordon-née (ici la température) et l'axe horizontal l'abs-cisse (ici le temps). Le plus souvent on porte enabscisse la variable x (ici le temps) et en ordonnéela variable y qui en dépend (ici la température).D'ou la désignation axe x pour l'abscisse et axe ypour l'ordonnée. Cette méthode graphique permetde représenter la relation entre deux mesures den'importe quelle nature : par ex. la taille en fonc-tion de l'âge ou le volume des poumons en fonc-tion de la pression intrapulmonaire (p. 117).

À partir de cela il est possible de déduirel'existence ou non d'une corrélation entre lesdeux données : par ex., si l'on porte en ordon-née la taille et en abscisse l'âge, la courbes'élève pendant la croissance, puis, à partir de17 ans env., elle s'infléchit à l'horizontale; celasignifie que la taille dépend de l'âge durant lapremière phase mais en est tout à fait indépen-dante au cours de la seconde (horizontale). Une

heure de la )oumé»

C. Exemple d'une représentation graphiquedans un système de coordonnées, ici la tempéra-ture (rectale, mesurée au repos) en fonction dutemps.

corrélation (v. ci-dessous) ne prouve toutefoispas à elle seule l'existence d'une relation decause à e f f e t . Ainsi, on a constaté durant unecertaine période que la baisse de la natalité enAlsace coïncidait avec une diminution dunombre de cigognes qui y nichaient.

Lorsque l'on veut porter sur des axes de coor-données, des ordes de grandeurs très différents(de 1 à 100 000 par ex.), les petites valeurs nepeuvent être représentées distinctement ou bien ilfaut allonger démesurément les coordonnées.Dans ce cas, on peut reporter les valeurs sous

forme de puissances ou sous forme logarithmique(v. ci-dessus) : au lieu de 1,10, 100, 1000, etc., onécrit 10°, 10', 102, 103, etc., ou par les logarithmes0, 1,2,3, etc. Sous cette forme, les petits nombrespeuvent être représentés de façon relativement

tprécise sans que les grands nombres dépassent|axe (de longueur raisonnable) des coordonnéestourbes audiométriques par ex. p. 363 B).| Une corrélation peut être linéaire (Dl, ligneliolette) et dans ce cas elle est définie par

l'équation :

y = a • x + b

où a est lu pente de la droite et b son point d'in-tersection avec l'axe des y (= intercepta lorsquex=0) .

Cependant, beaucoup de corrélations ne sontpas linéaires. Pour les fonctions simples, unereprésentation graphique peut être obtenue enportant les valeurs de x et y de manière nonlinéaire sur les axes de coordonnées (par ex. demanière logarithmique). Ceci permet par ex.l'extrapolation pour des valeurs situées endehors de la plage de mesure (v. ci-dessous) oul'établissement de courbes standards à partir dedeux points seulement (par ex. p. 147 C). Deplus, le calcul d'une corrélation moyenne pourdes valeurs x-y pairées mais dispersées est éga-lement possible par cette méthode : on obtientdes droites de régression.

Une fonction exponentielle (Dl, ligne rouge)

y = a • e1' x

peut être linéarisée en portant In y sur l'axe desy (D2) :

|| In y = In a + b • x,

•h b = pente et In a = intercept.• Une fonction logarithmique (Dl, ligne bleue)

B11 y = a + b - l n x

ffcut être représentée graphiquement en portant Inl sur l'axe des x (D4) où b = pente et a = intercept.

Une fonction puissance (Dl, courbe verte)

y = a • x11

peut être représentée graphiquement en portantIn x et In y sur des axes de coordonnées (D3),puisque

In y = In a + b • In x,

où b = pente et In a = intercept.

Il faut remarquer qu'en coordonnées logarithmiques xou y = 0 ne peuvent exister car In 0 = °o. Néanmoins,In a est encore appelé «intercept» si l'abscisse logarith-mique (D3, 4) est traversée par l'axe des ordonnées àIn x = 0, ce qui est le cas pour x = 1.

Au lieu de porter In x et/ou In y sur l'axe des x et/oul'axe des y, respectnement, les valeurs linéaires de \et/ou y peuvent être portées sur papier logarithmiquesur lequel l'ordonnée ou l'abscisse (papier « semilog») ou les deux (papier « log-log») sont représentéesen divisions logarithmiques. Dans ces deux dernieiscas, a n'est plus appelé «intercept» car l'augmentationde a dépend de l'endroit ou l'axe des y croise l'axe desx, toutes les valeurs de x > 0 sont possibles

D'autres fonctions non linéaires peuvent êtrereprésentées sous forme de graphes appropriéssur des axes de coordonnées, comme par exl'équation de Michaelis-Menten (El) qui régit

-''/"u

E. Deux représentations graphiques possibles del'équation de Michaelis-Menten : l 'une sousforme d'une courbe (J par rapport à C, El) etl'autre sous forme d'une droite (1/J par rapport à1/C, E2) Sous cette dernière forme, J et K peu-vent être déterminés par extrapolation en dehors dela plage de mesure (voir texte).

beaucoup de factions enzymatiques et de pro-cessus de transport par médiateur (p. 28) :

^""•K^ [13•10]

où J représente la vitesse de transport (par ex.en mol • m"2 • s~1), J^ la vitesse maximale detransport, C (mol • nr3) la concentration de lasubstance transportée et K^ la concentration (àdemi saturation) à 1/2 J^.

L'une des trois représentations les plus cou-rantes de l'équation de Michaelis-Menten,d'après Lineweaver-Burke, est la suivante :

1/J=(K^/J^)-(1/C)+1/J^ [13.11]

ce qui, en portant 1/J sur l'axe des y et 1/C surl'axe des x, donne une droite (E2). Alors que ladétermination expérimentale de J est impos-sible à partir du tracé de J en fonction de C (El ;cela nécessiterait l'usage de concentrationextrêmement gande de C), dans la formelinéaire (E2), une régression linéaire peut êtrecalculée à partir des données expérimentales etextrapolée à C = oo. Dans ce cas, 1/C = 1/°° = 0,dès lors 1/J,,,^ peut être lu à partir de l'axe des xau point 0 (E2). La valeur inverse est J^. Simaintenant on substitue 1/J = 0 dans l'équation13.11 ci-dessus, elle devient :

0 = (K^J • (1/C) + 1/J^ [13.12]

ou 1/K^ = - 1/C, ce qui fait que Ky peut êtrecalculé à partir de l'inverse de l'intercept surl'axe des x (correspond à 1/J = 0 ; E2).

Cœur et appareil circulatoirePoids du cœurDébit cardiaque au repos / maximalPouls au repos = rythme sinusalRythme du nœud auriculo-ventnculaireRythme ventriculairePression artérielle (d'après Riva-Rocci)Pression artérielle pulmonaire

L'alphabet greca A Alphap B BêtaY r Gammaô A • Deltae E EpsilonÇ Z Zêtai\ H Etaft, 6 8 Thêtai 1 IotaK K KappaX, A Lamda[i M Muv N Nuç 3 Xio 0 Omikronil n Pip P Rhôo, ç 2 SigmaT T Tauv V Ypsilon1(1 0 PhiX X Chiil; 1' Psi(B B Oméga

250-350 g5-6 V25 1 (v. aussi p. 186)60-75 (max. 100)/mm40-55/min25-40/minsyst./diast. 120/80 mmHg (16/10,7 kPa)syst/diast. 20/7 mmHg (2,7/0,9 kPa)

Valeurs normales

Corps entier et celluleComposition chimique de 1 kg de masse corporelle maigre 720 g d'eau; 210 g de protéines; 22,4 g de Ça; 12 g dechez un adulte P; 2,7 g de K; 1,8 g de Na; 1,8 g de Cl; 0,47 g de MgPourcentage d'eau chez l'adulte/enfant (en % du poids intracellulaire : 40% / 40% ; interstitielle : 15% / 25%du corps) (v. aussi p. 168) plasma ; 5% / 5%Concentration ionique intra- et extracellulaire v. p. 93 C

ïssion veineuse centrale . 3-6 mmHg (0,4-0,8 kPa)•ession veineuse portale 3-6 mmHg (0,4-0,8 kPa)llume ventriculaire (télédiast./télésystol.) 120 ml/40 ml

^Fraction d'éjection 0,67Vitesse de l'onde pulsatile Aorte : 3-5 m/s; artères : 5-10 œ/s; veines : 1-2 m/sVitesse moyenne du flux sanguin Aorte ; 0,18 m/s; capillaires : 0,0002-0,001 m/s;

v. caves : 0,06 m/s

Débits des organes au repos(v. aussi p. 187 A et 213 A)CœurCerveauRein

%duQC4%13%20%16%8%21%18%

par g de tissu0,8 ml/min .0,5 ml/min4 ml/min0,7 mVmin0,3 ml/min0,04 nu/min

Tractus gastrointestinal = débit portaiFoie, débit à travers l'artère hépatiqueMuscles squelettiques

! Peau et autres organes

I Poumons et transport des gazHomme : Femme :

71 6,215,61 510,61 0,5 13,21 2,91 .1,81 1,611,41 1,211101 1001air: 159 mmHg (21,17 kPa)ilvéole : 100 mmHg (13,33 kPa);ang artériel : 95 mmHg (12,66 kPa)

• Capacité totale CTCapacité vitale CV (v. aussi p. 112)Volume courant V^. au repos

, Volume de réserve inspiratoire VVolume de réserve expiratoire V^g

^Volume résiduel Vpîit respiratoire pour 30 cycles resp./minssion partielle en 0,

mg veineux : 40 mmHg (5,33 kPa)ir : 0,23 mmHg (0,03 kPa)l Pression partielle en CO,véole : 39 inmHg (5.2 kPa)

;ang artériel : 40 mmHg (5,3 kPa).ang veineux : 46 mmHg (6,1 kPa)16/min150ml

; Fréquence respiratoire|Volume mort

•• Capacité du sang en oxygèneQuotient respiratoire

180-200 ml Oj\ de sang s 8-9 mmol 0^1 de sang0,84

Reins et excrétionFlux plasmatique rénal FPRDébit de filtration glomérulaire DFGFraction de filtration = DFG/FPRDébit urinaire vésicalOsmolarité urinaireExcrétion de Na+

Excrétion de K*Excrétion de glucoseExcrétion azotéeExcrétion protéiqueValeur du pH urinaire

480-800 im/min pour 1,73 m2 de surface corporelle80-140 ml/mm pour 1,73 m2 de surrace corporelle0,190,7-1,8 1/j250-1000 mosm/kgH^O50-250 mmol/j25-115mmol/j< 300 mg/j = 1,67 mmol/)150-250 mg/j par kg de poids corporel10-200 mg/j4,5-8,2

Femme :5400 kJ/j9600 kJ/j2,7 kW3,6-5,4 kW

1 g/kg de poids corporelA : 10000-50000 UI; D : 400-600 Ul; E : 200-800UI; K : 65-80 ug ; B|, B;, B,, B;, B, : entre 25-300 mg; B,, ; 25-300 ug; Folates : 0,4-1,2 mg; H :25-300 u.g; C : 500-5000 mgÇa: 1-1,5 g; Cr: 200-600 w. Ça : 0,5-2 mg.Fe:15-30 mg; 1: 50-300 ug; K* : 0,8-1,5 g; Mg ; 500-750 mg ; Mn : 15-30 mg ; Mo ; 45-500 u,g ; Na* : 2 g ;P : 200-400 mg; Se : 50-400 ug; Zn : 22-50 mg

Acidité titrableExcrétion d'uréeExcrétion d'acide uriqueExcrétion de créatinine

Nutrition et métabolisme

Ration énergétique (RE) lors du repos au litRE lors d'un petit travail de bureauRE lors de la marche (4,9 km/h)RE lors d'activités sportives (danse, équitation,natation)Minimum fonctionnel d'apport protéiquesVitamine, apport journalier minimal (UI : UnitésInternationales)

Clectrolytes et oligoéléments, absorption quotidienneminimale

10-30 mmoVj10-20 g/j = 166-333 mmol/j300-800 mg/j = 1,78-6,53 mmol/j0,56-2,1 g/j = 4,95-18,6 umol/j

Homme :6500 kJ/j10800 kJ/j3,3 kW4,5-6,8 kW

1-globuline-globuline

"oagulation sanguineFemps de thromboplastine selon QuickTemps de thromboplastine partiel (TPP)temps de coagulation

Paramètres relatifs au métabolisme des glucidesConcentration en glucose du sang veineuxConcentration en glucose du sang capillaireConcentration plasmatique en glucoseValeur limite plasmatique pour le diagnostic dediabèteHBA^ (hémoglobine A glycolysée)

Paramètres relatifs au métabolisme des lipides1 ; iglycérides dans le sérum( hulestérol total dans le sérum1 IDL-cholestérol dans le sérum

Substances urinairesConcentration en urée du sérumConcentration en acide urique du sérumConcentration en créatinine du sérum

BilirubineBilirubine totale du sérumBilirubine directe du sérum

Électrolytes et gaz du sangOsmolantéCations (mmol/1) du sérum

Liquide cérébrospinal et lombairePression en relaxation, en décubitus dorsalPoids spécifiqueOsmolaritéConcentration en glucoseConcentration en protéinesConcentration en IgGNombre de leucocytes

Anions (mmol/1) du sérum

pHBicarbonatesEnsemble des bases tamponSaturation en oxygène de l'hémoglobinePression partielle en oxygène à 50% de saturation (?„,)

6-llg/ldesérum 8-12% efl val. rel.13-17 g/1 de sérum 12-20% (a val. rel

Facteurs de la coagulation v. p. 1020,9-1,15 INR (International Normalized Ratio)26-42s<6œin

3,9-5,5 mmol/1 (70-100 mg/dl)4,4-6,1 œmol/1 (80-110 mg/dl)4,2-6,4 mœol/1 (75-115 mg/dl)> 7,8 mœol/1 (> 140 mg/dl)

3,2-5,2%

< 1,71 mmol/1 (< 150 mg/dl)< 5,2 mœol/1 (< 200 mg/dl)>1,04 mmol/1 (> 40 mg/dl)

3,3-8,3 œmol/1 (20-50 mg/dl)150-390 umol/l (2,6-6,5 œg/dl)36-106 umol/1 (0,4-1,2 mg/dl)

3,4-17 umol/l (0,2-1 mg/dl)0,8-5,1 umol/1 (0,05-0,3 mg/dl)

280-300 mœol/kg H,0W: 135-145K* : 3,5-5,5Ca^ ionisé: 1,0-1,3Mg2* ionisé : 0,5-0,7Cl- : 95-108H,PO, + HPO,2- : 0,8-1,57.35-7,4522-26 mmol/148 mmol/1sang artériel : 96%; sang veineux mêlé : 65-75%27mmHg;3,6kPa

10,5 mmHg; 1,4 kPa1,006-1,008 g/1290 mosm/kg H,045-70 mg/dl; 2,5-3,9 mmol/10,15-0,45 g/1< 84 mg/dl<5/ul

d'une substance X, de l'acide para-amino-hippurique, d'une substance indicateur (inu-line ou créatine endogène) ou osmolaritéurinaire [mol • l"' ou g • 1~' ou osm • 1~1] ;^x' ^PAH' ^in> ^oim = concentration plas-matique : d'une substance X, de l'acidepara-aminohippurique, d'une substanceindicateur (inuline ou créatine endogène)ou osmolarité plasmatique [mol • l"' ou g •1~1 ou osm • l"'] ;Ht = hématocrite [cellules sanguines en1/volume sanguin en 1].

9. Formules pour la filtration (v. aussi p. 152et 208)a) pression de filtration efficace : au niveau

des capillaires sanguins ('PJ :

F.̂ 1'..,-1'.,»-11 -̂1-"̂ '11111"̂b) pression de filtration efficace : au niveau

des capillaire', glomérulaires du rein :

P.^P.p-P...-"»?!"1'"»^;c) débit de filtration (Q; au niveau gloméru-

laire = TFG) :(î=P^•S•klm3•s-l]•,P^ , P^ = pression hydrostatique au niveaudu^capllaire ou de l'interstitium [mmHg] ;P^ = pression de filtration efficacemoyenne [mmHg] ;S = surface de filtration [m2] ;k = coefficient de filtration de l'eau (=conductibilité hydraulique) [m3 • s-' •mmHg '].

10. Loi de Laplace (v. aussi p. 118,188 et 210)a) corps creux ellipsoïdal (de rayon r^ et r^) :

p«=T(^+r-)[pa];

b) en prenant en considération l'épaisseur dela paroi :

Pt^Sp ̂ +-l)[Pa];r! -2

c) corps creux déforme sphérigue (r^ = r =r ) :

P ,̂ = 2 ̂ [Pa] d'où ?„ = 2 -s^- [Pa] ;

d) corps creux déforme cylindrique (r^ -* oo,c'est pourquoil/r^ = 0) :

Pftn = -L [pa] d'où p.» = -SEi-w ̂ ;

Fini = pression transmurale [Pa] ;T = tension pariétale [N • nr'] ;Sp = tension de paroi [N • m"2] ;e = épaisseur de la paroi [m].

11. Formules pour la fonction cardiocircu-latoire (v. aussi points 2, 5b, 6c, 9 et p. 186et ss.)

a) débit cardiaque (QC) :QC = f VS [I • m-']

b) loi de Hagen-Poiseuille :

n - r 4

VS = volume d'éjection systolique [1] ;f = fréquence cardiaque [min"'] ;R = résistance électrique d'un tube [Pa • s. m-1]de longueur 1 [m] et de rayon interne r [m] ;T\ = viscosité [Pa • s].

Littérature complémentaire, bibliographie

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Spektrum der Wissenschaft, Spektrum der Wis-senschaft Verlagsges. mhH, Heidelberg

A

A (ampère) 375Aberration sphérique 346ABP (androgen binding pro-

tein) 306ACAT (acyl-CoA-cholestérol-

acyltransférase) 256Accélération- angulaire, mouvements

rotatoires, récepteurs 342- unité 373 et ss.Accessibilité liquidienne

310Acclimatation 224Accommodation- de loin 344, 346- œil 346- de près 344, 346ACE (angiotensine-

converting enzyme) 184-inhibiteur 184Acénocoumarol 104Acétate 142, 284-conjugaison 160Acétazolamide 172Acétone 284Acétylcholine 34, 52, 78 et

ss.,236- action sur le pancréas 246- activité cardiaque 194- antagoniste 82- cellules bordantes 242- cortex cérébral 332- libération 82- - du N0 82- œsophage 238- plaque terminale neuromus-

culaire, motrice 56 .- récepteurs, v. Récepteurs

cholinergiques- régulation de la circulation

212 et ss.- second messager 55F, 274,

276- synthèse 82- tractus gastro-intestinal 234- vaisseaux coronaires 210Acétylcholinestérase 56Acétyl-CoA 284Achalasie 238Achinésie 326Acide(s)- acétique (v. aussi Acétate)

73 B2- acétylsalicylique 104- - inhibition de la cyclooxy-

génase 269

- Y-amino-butyrique (GABA)52, 320

- arachidonique 269, 296- ascorbique 90, 260- chlorhydrique, v. HC1- citrique, excrétion rénale

174 • .- désoxyribonucléique

(v. aussi ADN) 8-«fixes» 174--production 174--titrables 174, 178-Colique 90, 226, 260- - absorption gastrique 260- — antagoniste (v. aussi

Méthotrexate) 260- - besoins quotidiens 260--déficit, cause 90- - stockage 260- formique, diffusion 22-gastrique 242- glucuronique--conjugaison 160- - hormones stéroïdes 294- glutamique, v. Glutamate- lactique 72, 73B2, 142, 174- - métabolisme musculaire

72- — vagin 302- linoléique 226- mercapturiques 250- méthyl-hydrofolique 260- p-oxybutyrique 284- pantothénique 226-phosphorique 142, 174- ptéroyi-glutamique 260- ribonucléique (v. aussi

ARN)8, 10-sulfurique 142, 174- tétrahydrofolique 260- traxénamique 104, 105C- urique- - excrétion urinaire 166--réabsorption 156, 158--sécrétion 156, 160Acides aminés- absorption intestinale 258,

262- action du pylore 240-essentiels 226- métabolisme, effet du corti-

sol296- néoglucogenèse 282 et ss.- rein 56 et ss.- sécrétion d'insuline 282 et

ss.- sécrétion du glucagon 284- stockage 284

- transmetteurs 55 FAcides gras 226- essentiels 226- libres 240, 282- - action du glucagon 284- - entrée dans les cellules 254- - lipoprotéine lipase 254-— métabolisme du myocarde

210- - sites cibles 256- - sources 257D- - stockage 257D- - transporteur 252- source d'énergie 72- transport dans le sang 254Acidose 142- concentration plasmatique

en K^ 180- excrétion du phosphate 178- hyperkaliémique 180- lactique 76- métabolique 284- non respiratoire

(métabolique) 142- - diarrhée 262-rénale 142, 176-respiratoire 126, 142, 144Acini, glande salivaire 236Acnée 306Aconitase, absorption du fer

90Acrosine 308Acte sexuel 308ACTH (hormone adrénocorti-

cotrope) 269, 272, 280, 294- formation du cortisol 296- récepteurs, hypothalamus

330- second messager 274- synthèse de l'aldostérone

182Actine 14, 30, 58, 62,- construction moléculaire 60- musculature lisse 70- muscle squelettique 60Action- dynamique spécifique 228- du régulateur 4Activateur tissulaire du plas-

minogène (tPA) 104Activation précédente,

subcorticale 336Activine, sécrétion de FSH

306Activité- ATPasique (v. aussi Na*, V-\

H\ Ca^, H^K^-ATPase),moteur protéique 58

- corporelle 74 et ss., 142- d'une substance 24, 376Acuité visuelle 346, 348,

354,358Acyl-CoA-cholestérol-acétyl-

transférase (ACAT) 256Adaptation- gustation 338- au K* 182- à la lumière 350, 354- à l'obscurité 352- - champ réceptif 354- œil 350 et ss.- olfaction 340- thermorécepteurs 314ADCC (antigen-dependent

cell-mediated cytotoxicity)96

Adénine 8Adénohypophyse 268Adénose- diphosphate, v. ADP- monophosphate cyclique,

v. AMPcAdénosine- monophosphate cyclique,

v. AMPc- second messager 274- triphosphate, v. ATP- vaisseaux coronaires 210Adénylcyclase 37 Cl, 274,

276- adrénorécepteurs 84, 212- inhibition par

l'acétylcholine 82ADH (hormone

antidiurétique = adiurétine)24, 162, 170,269,280

- déficit 166-effets 212, 280- équilibre hydro-

électrolytique 172B- influence sur les canaux Cl

162-libération 170- second messager 24, 55F-sécrétion 218- types de récepteurs 24, 55P,

166,280Adiadococinésie 328Adiposité 230Adiurétine, v. ADHAdmission- veineuse alvéolaire 120- veineuse extra-alvéolaire 120ADP 72- régulation vasculaire 212Adrénaline 84, 268, 282,

288

- action, influence du cortisol296

- but 86- choc circulatoire 218- cœur 194- effet sur les vaisseaux san-

guins 212- effets métaboliques 283A,

285C-équilibre du K* 180- lipolyse 256- médullosurrénale 86- phéochromocytome 216- réaction d'alarme 330- second messager 55F, 84,

274,276- sécrétion d'insuline 282- sécrétion, effet de l'angio-

tensione II 184- synthèse 84- - effet du cortisol 272, 296- transport tubulaire 160- type de récepteurs 55F- vaisseaux coronaires 210Adrénorécepteurs 84, 214- a-, sécrétion de rénine 184-al-304-a2-52,86, 146.230,248- - sécrétion d'insuline 274- pl-sécrétion de rénine 184- - second messager 274-p2-85.212.284- - glandes salivaires 236- - second messager 274- - vaisseaux coronaires 210- (33- adipocytes 85, 222- agonistes 87B- antagonistes 87B- - estomac 242- apparition 79 A- localisation 84-peau 214- protéine G 87B-rein 214- répartition 87B- - par organe 85- second messager 274- types 84, 87 BAération, v. PoumonAfférences, viscérales 78,

234,266Affinité, molécule de

transport 28Afterload, remplissage du

cœur 204Agglutination, erreur de

transfusion 100Agrégation, thrombocytes

102

AIP (aldosteron-induced pro-tein) 182

Air- composition 107A, 385- expiré, composition 107AAire(s) (v. aussi Cerveau,

Cortex)- de Broca 370- de Brodmann 310- postrema, chémorécepteurs

238- praetectalis 359- de Wernicke 370Ajustement à la vision de

près 359, 360Alanine, sécrétion du gluca-

gon 284Albumine 92- filtrabilité rénale 154- liaison de la bilirubine 250- liaison du cortisol 268- liaison de la testostérone

306- liaison du calcium 290- pression osmotique 208-reabsorption rénale 158- transport de T3/T4 288Alcalose 142- calcium sérique 290- concentration plasmatique

en K*180- hypokaliémique 172, 180- métabolique (= non respira-

toire) 142- réabsorption du phosphate,

rénale 178-respiratoire 142, 144- - lors de la respiration en

altitude 136- vomissement 238Alcool, teneur énergétique

226Aldostérone 162, 170, 182 et

ss., 184,216-antagonistes 172-dégradation 183D- équilibre du K^ 180 et ss.- récepteur 172- - glucocorticoïdes 296-sécrétion 183D- synthèse 294- transport du Na^, intestin

262Alimentation 226- durée de séjour dans l'esto-

mac 240Allaitement 236, 280, 303- besoins en calcium, 290Allergène 98 et ss.

Allergie 100- choc anaphylactique 218- réaction immédiate 100- reaction retardée 100Allodynie318All-rran-t-retinal 348Alvéoles- échanges gazeux 120, 124- - non-homogénéité 122- - surface 118- structure 106- temps de contact avec le

sang 120-tension superficielle 118- trajet de diffusion 120- types cellulaires 118Aménorrhée 230Amidon, digestion 236, 258Amiloride 172Amino-acidurie 158, 258Aminopeptidase(s) 258- tube rénal 158Ammoniac (NH^)- diffusion 22- excrétion rénale 174- formation 176- sécrétion tubulaire 156, 174

etss.Amnésie 3375'-AMP276AMPc (adénosine monophos-

phate cyclique) 236, 274- actions 274- second messager 274- transmission adrenergique

84-TSH286Ampère 375Amplification cochléaire 366Amplitude d'accommodation

346Ampoule, canaux semi-circu-

laires 342AMS (aire motrice corticale

supplémentaire) 324Amygdale (corps

amygdaliens) 310, 330, 336Amylase 258d-amylase 256, 258- pancréas, pH optimal 258- salive 236Amylopectine 258Anabolisme- insuline 284- STH 280- testostérone 306Analgésie 318Anaphylaxie 100

Anastomose, artérioveineuse224

Androgen binding protein(ABP) 306

Androgènes 300,306- corticosurrénale 296- synthèse 294, 306- - follicule 300Androstènedione 300Anémie 226- falciforme 92- hyperchrome, macrocytaire

90- hypochrome microcytaire,

déficit en fer 90- pernicieuse 260Anergie 98Anesthésie sensorielle, disso-

ciée 322Angine de poitrine 318- ECG 198Angiotensin-converting

enzyme (ACE) 184Angiotensine 1 184- poumon 106Angiotensine II 148, 170, 184-actions 184,212,216- dégradation, rénale 158- récepteurs 184- rôle dans l'hypertension 216- second messager 274- sécrétion d'aldostérone 182Angiotensinogène 184- effets du cortisol sur la pro-

duction 296Angstrôm 372Anneaux de Landolt 349AAnode 50Anomaloscope 356Anoxie, v. HypoxieAnse de Henlé, v. ReinAntagoniste(s)- de l'angiotensine 184-duCa^^Anticodon 8, 10Anticorps 94Antidiurèse 164, 166Antigen-dependent cell-

mediated cytotoxicity(ADCC) 96 --

Antigènes 94-incomplets 100- TD- (thymus-dependent-) 98- TI- (thymus-independent-)

98cû-antiplasmine 104Antiport- contre-transport 26

- définition 26-Na^Ca2^, 194- - myocarde 194- - photorécepteurs 350--rein 178, 182-NaVH^NHE) 28, 162, 176,

174- - cellules pariétales

gastriques 242- - PKC 276- - rein 174Antipyrine, indicateur 168Antithrombine III 104al-antitrypsine 104Antre 240Anurie 164Anus 264Aorte 188- barorécepteurs ou

récepteurs sensibles à lapression 214

-débit 190, 191A- pression 190- - influence sur la pression

cardiaque 204- vitesse d'écoulement 190Aphasie 370Apnée 108, 132Apolipoprotéine 92, 254Apomorphine 238Apoptose 98, 272, 300Apotransferrine 90, 92Appareil de Golgi (complexe

de Golgi) 12- cellules 328-organe 316Appareil-juxtaglomérulaire 172, 184- optique 344Apport-de ^180- minimal, azote 226Apprentissage 336- moteur 336Aprotinine 105CAptitude à l'accouplement,

testostérone 306AQP, v. AquaporineAquaporine 24, 166, 174Arc réflexe 78Archicerebellum 326Aréflexie 328ARF (ADP-ribosylation fac-

tor) 30Arginine 174,226,258,282- formation d'arginine, rénale

148- sécrétion du glucagon 284

Arginine-vasopressine (AVP),v. Adiuretine

A R N 8- polymérases 8ARNases, pancréas 246ARNm8ARNt8Aromatase 300, 306Arousal activity, activité exci-

tatrice 332Arrestine 350Arrêt de l'allaitement 303Arsenic (As) 226Artère(s) 188- arquée 150-bronchiques 186- carotide, barorécepteurs

214- interlobulaire 150- ombilicale 220-pulmonaire 186--pression 190---fœtale 221BArtériosclérose- artère coronaire 210-hypertension 216Arythmie- absolue 200-cœur 200, 218- sinusale 200Ascite 208 ^Aspartate 174, 258- second messager 55F- type de récepteurs 55FAspirine® 104,318Asthme 100, 118Astigmatisme 346Astrocytes 338Ataxie 328Atélectasie 118Aténolol 87BAthérosclérose,

v. Artériosclérose^ Atmosphère 374

,- d'une pièce 224ÏTP (adénosine triphosphate)41,72

; anthalpie standard libre del'hydrolyse 41

- créatine phosphate 228- épithélium tubulaire 154

f - fonction de cotransmetteur84

- fonction de transmetteur86

-formation 12- - aérobie 39C- gain, glucose 73B

- source d'énergie du muscle72

- transport, actif 26- vaisseaux coronaires 210ATP/ADP échange par trans-

porteur 17B2ATPS (ambient température

pressure H^O-saturated)112

Atriopeptine (= FNA = PNA)152, 162, 170, 182,218

- libération d'aldostérone182

- récepteur 268, 278Atrophie, compensatrice 272Atropine 82- transport tubulaire 160Atteinte- de l'oreille interne 364 et s.- unilatérale de l'oreille

interne 364, 370Audiogramme de seuil 366Audiomètre 366Audition 362 et ss.- amplification cochléaire

366,368- binaurale 368- cortex auditif 368- domaine acoustique 362-perte d'audition 364, 366- récepteurs 364 et ss.- seuils 362, 366, 368 •- voies auditives 368, 370Auto-anticorps 100- récepteur TSH 288Auto-inhibition 340Autophagie 12Autophagosome 12Autophosphorylation, récep-

teurs tyrosine kinases 278Autorécepteurs 86- présynaptiques 52, 82, 146Autoregulation 4- effets myogènes 212-métabolique 212- perfusion des organes 212- tractus gastro-intestinal

232- vaisseaux coronaires 210aVF (dérivation de l'ECG)

196Avitaminoses 226aVL (dérivation de l'ECG)

196AVP (arginine-vasopressine),

v.ADHaVR (dérivation de l'ECG)

196

Axe du cœur, électrique,types de position 198

Axolemne 42Azote v. N-

B

Bactéries- de Dôderlein 302- défense 94, 242- - immunitaire 96, 98- - intestin 232, 240, 250Bâillement 132Balance, glomérulotubulaire

166Bar (unité de pression) 374Barbiturate, sécrétion

tubulaire 160Barorécepteurs 214Barotraumatisme 110, 134Barrière-hémato-encéphalique 18,

230,238,280,310,330- hémato-testiculaire 306- placentaire, immunoglobu-

lines 92- sang-liquide céphalorachi-

dien 18, 126,310Barthorhodopsine 348Bases-ADN 8- tampon 140--concentration 138, 142- - totales, mesure 146Bâtonnets (v. aussi

Photorécepteurs) 344, 350- adaptation 352- maximum d'absorption

lumineuse 356Batrachotoxine 47BBattement 362- des paupières 344BDGF (brain-derived growth

factor) 338BEI (butanol-extractable

iodine) 288Béribéri 226Besoin fécal 264Bicarbonate- concentration dans le sang--réelle 142- - - mesure 146--standard 142- - - mesure 146- - valeurs normales 142, 146- échange avec le chlore 124- épithélium gastrique 242

- excrétion 138, 142, 144,172,176

- - lors de la respiration enaltitude 136

- tormation- - métabolisme des acides

aminés 176- - rénale 145 B2- pertes, diarrhée 262- réabsorption rénale 156,

174- salive 236- sécrétion- - glandes salivaires 236- - pancréas 246- - voies biliaires 248- transport du CO, dans le

sang 124- système tampon 138Bicarbonaturie, diurèse osmo-

tique 172Bilan acido-basique 138, 142-foie 176- mécanismes de compensa-

tion 142- régulation 142- rem 174-troubles 142, 146, 176Bile- constituants 248- excrétion de la bilirubine

250- excrétion des hormones sté-

roides 294- fonction d'excrétion 248- hépatique 248Bilirubine 248, 250Bilirubine-diglucuronide 250Biliverdine 250Biotme 260Biotransformation 232, 250Bit 312Blanc d'œuf, v. ProtéinesBleu Evans, indicateur 168Bloc- atrioventriculaire 200- de branche, excitation car-

diaque 200p-bloquants, v. Récepteurs

adrénergiques, antagonistesBMAL1334Boire, v. SoifBonne écoute 362Bordure en brosse- estomac, cellules bordantes

242- tubule rénal 154Bouton terminal, neurone 42

Bradycardie 200- sinusale 200Bradychinésie 326Bradykinine 184, 208, 214,

318- glandes salivaires 236- second messager 276- vaisseaux coronaires 210Bradypnée 108Brain-derived growth factor

(BDGF) 338Branches de Tawara, cœur 192Bronches- épithélium cilié 110- innervation végétative 79 et

ss.. Bronchite 118

Bruits-du cœur 190, 191A- de Korotkow 206Brûlure 218BSC (bumetanide-sensitive-

cotransporteur) 162- réabsorption de

l'ammonium 176BSEP (bile sait export pump)

248,250BTPS (body température

pressure saturated) 112Bulbe- olfactif 340-rachidien310,322- - « centre » de la circulation

214- - centre du vomissement 238- - générateur du rythme, res-

piration 132Bumétanide 172a-bungarotoxine 56Butanol-extractable iodine

(BEI) 288Bytes312

CC17-C20 lyase 300ÇA, v. CarboanhydraseÇa24 (v. aussi Calcium)- absorption, intestin 262,

278,290- activité de la cellule

cardiaque 194- besoins 226- coagulation sanguine 102- concentration- - cytoplasmique 36, 236- - - effet de l'adrénaline

87B

- - - effet de la noradrénaline87B

- - - muscle cardiaque 194- — - muscle lisse 70- - - oscillation 36- - - photorécepteurs 350,

352- - - terminaison nerveuse 50- - - transmission

adrénergique 84- - extracellulaire 36, 46- - fibres musculaires 62, 64,

194- - plasmatique 178- - signal intracellulaire 30- couplage électromécanique

62,64,194- cytoplasmique, muscle

63 B- - muscle lisse 71B-élimination 178,290- entrée 290- liaison aux protéines

plasmatiques 178- potentiel d'équilibre 44- protéine kinase calmoduline

dépendante 36,50- réabsorption- - paracellulaire 172--rénale 156- récepteurs 36- régulation cellulaire 36- réservoir, intracellulaire 10,

36- troisième messager 276Ca^-ATPase 17A, 17 B2, 26,

36,292-cœur 194- fibre musculaire 64- rénale 178Caicum 264Caféine 276Cage thoracique 108Caisse du tympan 364Cal, unité de mesure 374Calcidiol (25-OH-cholécalci-

férol) 158, 292Calciol (= cholécalciférol

= vitamine D3) 226, 292Calcitonine (CT) 36. 37C2,

274, 286,290,292- gène related peptide

(CGRP)214,234,306Cal, unité de mesure 374Calcitriol (1,25 (OH) 2-cholé-

calciférol) 148, 158, 262,268, 290 et ss.

- déficit 292

- la-hydroxylase 158- influence de la PTH sur la

synthèse 290- récepteur nucléaire 278Calcium (v. aussi Ça24')- complexé 290- concentration sérique 290- élimination rénale 178-ionisé 290- liaison aux protéines 290- phosphate, calculs urinaires

178Calcul par logarithme 380 et

ss.Calculs- biliaires 248- - ictère post-hépatique 250-urinaires 158, 178Caldesmone 70Calmoduline 36, 276, 278,

336- musculature lisse 70- photorécepteurs 350Calorie, unité de mesure 374Calorimètre de combustion

228Calorimétrie 228Canal-central 310- cervical 308- de couleurs

complémentaires, inversé356

- ionique 32, 34- - conductance 32- - contrôle 34, 276- - couplé au ligand 34, 55F- - probabilité d'ouverture 34- lacrymal 344- lumineux, vision 356- de Schlemm 344- semi-circulaire 342Canaux Ça24-- activation 276- p-adrénorécepteurs 85- cellules ciliées 342- conductibilité, GABA -

récepteurs 320- contrôle 36- inhibition 84, 276- muscle cardiaque 63 B3,

65D, 194- - cellules pacemaker 192- - sensible à la ryanodine

194--voltage dépendant 194- musculature 62- photorécepteurs 348-rénaux 178

Canaux K*- activation,

a-adrenorécepteurs 84- cellules bordantes de l'esto-

mac 242- cellules ciliées 342- cellules pacemaker, cœur

192- conductibilité, potentiel

d'action 46- potentiel d'ouverture 46- potentiel de repos 44- récepteurs GABAB 320- régulation par les protéines

G 276-rénaux 162, 180Canalicules biliaires 248Capacitation 302, 308Capacité- de diffusion 22- de fixation de l'O,- maximale seconde- - expiratoire 118--relative 118-pulmonaire, totale 112,

113A- résiduelle, fonctionnelle

(CRF) 112, 114, 116- tampon 140-vitale 112--forcée (C VF) 118Capillaire(s)-pulmonaires 106- sanguins- - perméabilité 377- - pression sanguine 209B- - pression, poumons 208- - processus de diffusion

208- - processus d'échanges

208,377--propriétés 188Capsule de Bowman 148Captage d'information 312Captopril 184Caractères sexuels- femelles 302- mâles 306Carbamate, transport du CO,

dans le sang 124Carboanhydrase 236- érythrocytes 124- estomac, cellules bordantes

242-inhibition 142, 172, 344- tubulaire rénale 174Carboxylestérase, non spéci-

fique 246,252,256Carboxypeptidases 258

Cardia 240Carnosine 158Carotènoïde 350CART (cocain-and ampheta-

min-regulated transcript)230

Cartilage 280Caryocytes 88Cascades de kinases 274Catabolisme, cortisol 296-glucagon 284Catalase 14, 94Cataracte 346, 358Catécholamines 84, 268, 274- récepteur, type 55 fCatécholamine-0-

méthyltransférase (COMT)86

Cathode 50cBAT (canalicular bile acid

transporter) 248CBG (cortisol binding protein

= transcortine) 296CCK (cholécystokinine) 230,

234,240- cortex cérébral 332- estomac 242- œsophage 238- récepteurs- - estomac 242- - hypothalamus 330- - pancréas 246- second messager 55F, 276- sécrétion pancréatique 246- types 55F- vésicule biliaire 248Cécité- à l'obscurité 352- des couleurs 352, 356-en œillères 358Cellule(s)- A, îlots de Langerhans 282,

284- amacrines 344, 354- B (v. aussi Lymphocytes)- - îlots de Langerhans 282-ciliées 58- - externes 364, 368- - - électromotilité 366- - internes 364- - organe vestibulaire 342- - potentiel cellulaire 366- - potentiel de récepteur

366- bipolaires-off 354- - cellules ganglionnaires

354,358- - centre « off» 354- bipolaires-on 354

- - cellules ganglionnaires354,358

- - centre « on » 354- bipolaires, rétine 344- bordantes, estomac 240,

242- C parafolliculaire 36- de Cajal 240, 244- caliciformes 244, 264- en corbeille 328-D- - estomac 242- - îlots de Langerhans 282,

284- dendritiques 96- de différenciation 272- ECL (enterochromaffin-

like) 242- épendymaires 338- étoilées 332, 328- - de Kupffer 96, 232- G, antre gastrique 242- ganglionnaires, rétine 344,

354,358- germinales 306- granulaires 300- granuleuses 328- - bulbe olfactif 340--cervelet 326, 328- H (istamine), paroi

stomacale 242- horizontales, rétine 344,

354- intermédiaires 174, 182- - de Leydig 306- - tube collecteur 176, 182- de l'intestin grêle, mue

244- de Langerhans 96- M, épithélium de la

muqueuse 232-deMerkel 314- migration 30, 58- mitrales, bulbe olfactif 340- nerveuse, v. Neurone- neuroendocrines 266- organites 8 et ss.- à panache, bulbe olfactif

340- pariétales, estomac 240- périglomérulaires, bulbe

olfactif 340- présentatrices d'antigènes

(CFA) 96, 98- principales- - estomac 240, 242--rein 162, 180- de Purkinje 326, 328

- pyramidales, cortex cérébral332

-deRenshaw316,320,324- sanguines (v. aussi Érythro-,

Granulo-, Lympho- etThrombocytes) 88

- - formation 88- de Schwann 42- sensorielles- - primaires 340- - secondaires 338, 342- - - organe de Corti 364- - secondaire/primaire 312- de Sertoli 306- souches 88,306- structure et fonction 8 et ss.- T, v. Lymphocytes T-T tueuses 94, 98, 232- tueuses- - naturelles 94, 96- - cellules T-tueuses 98- thécales 300- tumorales, défense immuni-

taire 96- types, rétine 358- W, rétine 358- X, rétine 358-Y, rétine 358Cellulose 226, 264Centralisation, circulation

218«Centres» circulatoires 214Centre- cérébral olfactif 340- érecteur 308- du langage 370- optique 346-respiratoire 126-de la soif 168- du vomissement 238Centrosome 14Cercle- de Cabrera (ECG) 198- horoptère 360Cerebellum, v. CerveletCérébroside 14Cerveau 310 etss. '- action des glucocorticoïdes

296- déficit de glucose 284- centres végétatifs 72- cortex- - afférences 324--aire 1 311E, 324, 325C--aire 2 311E, 324,3250--aire 3 311E, 324, 325C--aire 4 311 E, 324, 325C--aire 5 311E, 324, 325C

--aire 6 311E, 324, 325C--aire 7 311E, 324, 325C--aire22311E,370__aire44311E,370--aire45311E,370- - aire de Brodmann 311E--aire Ml 324, 325C- - aire PM 324, 325C--aireSI318,322,323A--aireSII318,323A--aire SMA 324, 325C- - afflux sensoriels 322- - associatives sensorielles

324- - auditif 368- - boucles associatives 324- - cellules pyramidales 332- - champ associatif 328, 336- - cicatrices 338- - colonnes 332- — efférences 324- - motrice 324, 328- - motrice primaire (Ml)

324- - motrice supplémentaire

(AMS) 324- - orbitofrontale 340- - organisation intracorticale

332- - périrhinale 336- - potentiels 332- - préfrontale associative

324- - prémotrice (PM) 324- - prépiriforme 340- - sensorimotrice 370- - stations d'organisation

332- - structure fine 332--visuelles 328, 354, 356,

358-déficit de glucose 242-- durée de survie lors de

l'anoxie 130- glutamate comme transmet-

teur 336- hémisphère dominant 337-irrigation 186- métabolisme 282-régulation 212Cervelet 310, 324, 326, 342- conversation 370- hémisphères 328- lésions 328- lobe antérieur 326- mouvements oculaires 360- noyau 328- nystagmus 360

- pars intermédia 326Cervix, col 302- action de la progestérone 303- cycle menstruel 298- mucus 298ci-cétoglutarate- formation rénale 176- transport rénal 160Cétose 28417-cétostéroïde 306- synthèse 294CGL (corps genouillé latéral)

358CGM (corps genouillé

médian) 368CGRP (calcitonin gène rela-

tedpeptide)214,234,306,318

- second messager 274- vésicule biliaire 248Chaîne- légère, myosine 60- de myosine légère (MLCK)

36- - musculature lisse 70- des osselets 364- respiratoire 12, 73 B3Chaleur- de rayonnement 222- unité de mesure 374Chambre de l'œil 344Champ-réceptif 314, 354- — cortex visuel 354- - voies visuelles 354- visuel 358- - binoculaire 360Champignons, défense 94Chant 370Chémokine 94, 266, 274- récepteurs 94Chémorécepteurs 142- area postrema 238- centraux 126, 144- intestin grêle 242- régulation de la respiration

132Chénodésoxycholate (v. aussi

Sels biliaires) 248Chiasma optique 358Chimiotactisme 94, 308Chloramphénicol, excrétion

hépatique 250Chlore, v. Cl-Chlorure de sodium, v. NaClChoc 186, 218- anaphylactique 100, 218- cardiogène 218

-circulatoire 218-congestif2]8- hémorragique 218- hypoglycémique 218, 284- hypovolémique 218- spinal 328Cholagogue 248Cholates (v. aussi Sels

biliaires) 248Cholécalciférol (= calciol

= vitamine D3) 260, 2921,25-(OH), Cholécalciférol

(calcitriol) 158, 29225-OH-cholécalciférol (calci-

diol) 158Cholécystokinine, v. CCKCholérese 248Cholestérol 14, 268, 303- bile 248- cristaux 248- fèces 256- LDL 254- lipoprotéines 254- micelles biliaires 248- sources 255B- stockage 255B- synthèse 256- synthèse des hormones sté-

roïdes 294Cholestérol-7a-hydroxylase

248Cholestérolester(hydrol)ase

252Choline- terminaison nerveuse 82- transport tubulaire 160Chromatine 8Chrome (Cr) 226Chromosome(s) 8- demi-composition 306-X8,307B,C-Y8,307B,CChronotropie, cœur 194Chylomicrons 254, 260Chyme 240, 258- pH 240Chymotrypsine 246, 258Chymotrypsinogène 246Cils 58, 364- épithélium cilié 110- organe vestibulaire 342Cimétidine, transport

tubulaire 160Cinépathie 238Cinétique de Michaelis-Men-

ten 28, 383 et ss., 388- transport rénal du glucose

158

Circulation- choléhépatique 248- entérohépatique 248- - bilirubine 250- - repartition des résistances

187A--sels biliaires 252-pulmonaire 186,208- - résistance 206-sanguine 186 et ss.- - centralisation 214, 218- - défaillance, générale 218- - fœtale 220-- à la naissance 220--régulation 212, 214etss.- - résistance périphérique

totale 206- - retour veineux 204- - vitesse du pouls 190ll-cu'-rétinal 348Citernes, réticulum endoplas-

mique 10Citrate- de calcium 290- formation de complexe avec

le calcium 178- inhibition de la coagulation

sanguine 102Cl- absorption intestinale 262- canaux, tubulaires 162- concentration intracellulaire

44- conductibilité, membrane

cellulaire 34- distribution, active,

extra/intracellulaire 34- équilibre dans l'organisme

170- estomac, cellules bordantes

242- lysosomes 14- potentiel d'équilibre 44- réabsorption rénale 156- sécrétion, intestin 262- transport dans les acini 236Clairance, v. Rein- du pH, œsophage 238- volumique, œsophage 238Clathrine 14, 28Climatère 308Clitoris 308CLOCK 334cMOAT (canalicular multis-

pecific organic anion trans-porter) 250

CO (monoxyde de carbone)128

- coactivation 01-7 316, 320- liaison de l'O, 129CCO,- coefficient de diffusion de

Krogh 120- concentration, liquide

céphalorachidien 126,144

- destination 120- diffusion, tissus 130- distribution dans le sang

126- gros intestin 264- liaison dans le sang 126- pression partielle--alvéolaire 120- - élévation chronique 132- - hyperventilation 120--en plongée 134- - régulation par la respira-

tion 140- - sang 126- - - augmentée 144--- veineux 120- — stimulus chimique de la

respiration 132- - valeurs normales 142- production 142-rejet 106- système tampon 138- transport dans le sang 124Coagulation sanguine 102 et

ss.-activation 102, 104- effets des œstrogènes 302- facteurs 102- hémopathie de consomma-

tion 104-inhibition 102, 104- troubles 104, 226Coatomère 30Cobalamine(s) 90, 92, 226,

260- absorption 260- déficit 90, 260- - cause 90- protéines de transport 260- récepteur 28- sources 260- stockage 260Cobalt (Co) 226Cocam-and amphetamin-

regulated-transcript (CART)230

Cochlée 364Codage du signal 312- transmission du signal 312Code, génétique 8Codogène 8

Codon 10-de départ 10-stop ou d'arrêt 10Coefficient- de diffusion (D) 20- - de Krogh (K) 22, 120,

388- de distribution de l'eau 20- d'ébullition de l'eau 375- d'extraction de l'O-, méta-

bolisme coronarien 210- de filtration 208- de perméabilité (P) 22- de réflexion(s) 24, 208- de Sieb 24- de solubilité--de Bunsen 126--C0,126--0,f28-d'ultrafiltration 152Coéruloplasme, oxydation du

fer 90Cœur 186 et ss.- abaissement du plancher

valvulaire 190, 204- afterload 204-autonomie 192- conduction de l'excitation

192--vitesses 195C- contraction auriculaire 190- contraction par tout ou rien

68,192- courbe d'étirement au repos

202- débit, v. Débit cardiaque- déficit volumique 218- diagramme de pression-

volume 68,202- diagramme du travail 202- durée de la diastole 190- excitation, perturbations

électrolytiques 198- - bloc AV 200- - bloc de branche 200--ECG 196- - ectopique 200- - extrasystole 200- - influences nerveuses 194--inotropie 194, 204- - pacemakers 192---potentiels 192- - phase vulnérable 193A,

200- - potentiel d'action 58, 192--réentrée 194, 200--rythme AV 192- - temps de propagation

195C

- - troubles du rythme 180,200

- fibrillation auriculaire 200- flutter auriculaire 200- formation de l'excitation

192- - troubles 200-fraction éjectée 190- mécanisme de Frank-

Starling 68, 204- malformation de la paroi

interauriculaire 220- oreillettes, récepteurs à

l'étirement 214- phases de fonctionnement

190- phase de mise en tension

190,202- poids, sportif de longue

date 77C- postcharge (postioad) 204-potentiels d'action 193A- précharge (preload) 204- pression auriculaire 190-pression ventriculaire 190--courbe 191A-puissance 202- tachycardie auriculaire 200- transmission cholinergique

83B- volume d'éjection

systolique 186, 190,202- - détermination 106- - entraînement corporel 76- — maximal 77C- - - sportif de longue date

77C- - régulationm 190, 204- volume télédiastolique 190,

202-volume télésystolique 190,

202- - influence de la pression

aortique 204Col de l'utérus, cycle

menstruel 298Colipases 252Collagène 102-hémostase 104Collapsus, orthostatique 204Colhculus- inférieur 368- supérieur 326, 358, 368Colloïde, glande thyroïde

286Côlon (v. aussi Gros intestin

et Intestin) 264- réabsorption de l'eau 262- sécrétion de K* 262

Colonnes- dominantes, oculaires 358- d'orientation 358Compartiment (s)-extracellulaire (CEC) 168--fonction 4-interstitiel 168- intracellulaire (CIC) 168- liquidions de l'organisme

168--mesure 168Compensation, rénale 144Complexe- antigène-anticorps 98- d'attaque membranaire,

système complément 96- cellulaire de Meissner 244- troponine-tropomyosine 64Compliance-mesure 112- poumon et thorax 116, 118- vaisseaux sanguins 188- - influence sur l'amplitude

de la pression sanguine 206Comportement 330- défensif, hypothalamus 330- instinctif, système limbique

330- programme, hypothalamus

330- sexuel 330- thermoregulateur 224- veille-sommeil 334Compteur, spiromètre 114COMT (catecholamin-0-

methyltransferase) 86Concentration-à l'équilibre 32- fractionnelle, v. Fraction- en ions H*--sang 138- - valeurs normales 142- en K^, intracellulaire 26,

44- massique 376- de matière, unité de mesure

376- standard en bicarbonates

142--mesure 146- unité de mesure 376- de l'urine (v. aussi Rein)

164--troubles 166Conception 308- inhibition 300, 303Conductance (g) 46- électrique 22

- hydraulique 24- ions (v.aussi sous

différentes sortes d'ions) 32Conductibilité- de diffusion 22- membranaire 32- - fractionnelle 32Conduction- aérienne, son 364- électrotonique 48, 54DConduit aérien 370Cônes(v.aussi

Photorécepteurs) 344, 348,350

- adaptation 352- maximum d'absorption

lumineuse 356Conjugués glucuronides- sécrétion tubulaire 156, 160- transporteur 250Connaissance de soi 336Connectine (= titine) 60, 66Connexine 16 et ss., 19CConnexon 16 et ss.Conscience, 332, 336Conservation de l'énergie 74Consolidation, mémoire 336Consonnes, formation 370Constance- de forme 356- des grandeurs, perception

visuelle 356Constante- de demi-saturation (Ky) 28- de dissociation 378 et ss.- de Faraday (F) 22, 32-d'équilibre 40- - reaction chimique 40- des gaz, générale (R) 20,

24,32Constipation opiniâtre 264Contraception 300, 303Contractilité cardiaque 194,

204- influences 194, 206Contraction(s)- haustrales, gros intestin 264- à postcharge 66- - cycle cardiaque 202- à précharge 66- par tout ou rien--cœur 192- - potentiel d'action 46Contracture, muscle squelet-

tique 66- liée au K* 66Contraste 312, 328, 340, 368- rétine 354

- simultané 354- successif 352- - coloré 354- voie auditive 368Contrôle moteur du fuseau

316Convection 24- déperdition de chaleur 222Convergence 358Conversion d'impédance,

auditive 364Convertisseur d'impédance,

oreille moyenne 364Coopération positive, hémo-

globine 128Coprostanol 256Copulation 308Corne antérieure de la moelle

318,322Cornée 344, 346Corona radiata 308Corps- érectiles 308- calleux, cerveau 310-jaune 298, 300- - formation de

progestérone 303- - grossesse 304- nucléaire 8- vitre 344--trouble 136Corpus- amygdalien 310, 330, 336- géniculé latéral (COL) 356,

358- géniculé médian (CGM)

368Corpuscule(s)- épithéliaux 290- de Malpighi (v. aussi Rein,

Glomérule) 148-de Pacini 314-deRuffini314Corrélation 381 et s.Cortex- associatif 324, 328, 336-cérébral, v. Cerveau- cervelet 326- rénal, v. Corticosurrenale- visuel 356Corticolibérine, v. CRHCorticostérone 294- formation 294Corticotropine, v. ACTHCorticotropin-releasing

hormone, v. CRHCorticosurrenale 272, 294 et

ss.

- androgènes 306- fœtale 304- glucocorticoïdes 296- progestérone 303- récepteurs HDL 254- synthèse hormonale 272 et

ss., 294 et ss., 304-tumeur 216Cortisol92, 182,272,280- action, permissive 296- effet métabolique 283A,

285C- hypothalamus 330- lipolyse 256- réaction d'alarme 330- site de formation 296- stress 296- transport dans le sang 296Cortisone 296Cotransmetteur 52, 84 et ss.,

326Cotransport- définition 26- H^-phosphate 17 B2- H^pyruvate 17 B2Couche moléculaire 326,

328Couleurs- complémentaires 356- du spectre 356Couplage (v. aussi Conjugai-

son et Rétrocontrôle), élec-tromécanique 62

Courant- alternatif 50, 375- continu 50, 375- ionique 32, 375- d'obscurité, rétine 348- de plaque motrice 56- de potentiel nul 34Courbatures 76Courbe- courant/potentiel 33B, 34- de dissociation de l'O^- - hémoglobine fœtale 220,

129C--myoglobine 129C--sang 128- de dissociation «physiolo-

gique» du CO, 126- - influence de la saturation

en 0,126- de distension de repos- - muscle squelettique 66- - poumon et thorax 116- - ventricule cardiaque 202- réponse du CO, 132-tampon 3 80 B

COX (cyclooxygénases) 104,242,269

Créatine 72Créatine-phosphate 72, 76,

228- enthalpie standard libre 41- réserve musculaire 73BCréatinine, clairance

endogène 152Crêtes, mitochondries 12Crétinisme 288 'CRF (capacité résiduelle

fonctionnelle) 114CRH (corticolibérine, CRF)

230,269,272, 280- accouchement 304- formation du cortisol 296- placenta 304- récepteurs, hypothalamus

330- second messager 274- sécrétion, action de l'inter-

leukine 296Cristallin, œil 344 et ss.Croissance 330- hormone de 282-insuline 284- somatotropine 282- du squelette, STH 280-T/T.,288Cryptes- gros intestin 264- intestin grêle 242, 262- de Lieberkiihn (glandes

intestinales) 244, 262CS, v. CorticosurrénaleCT (calcitonine) 292Cuivre (Cu) 226- oxydation du fer 90Cumarine 104.Cupule, canaux semi-

circulaires 342Curare 56, 110CVF (capacité vitale forcée)

118Cyanose 110,130Cycle- de l'acide citrique 12, 73B- anovulatoire 298- cardiaque 190- entérohépatique 248- menstruel 298 et s.- - durée 298- - régulation hormonale 300- - température corporelle

224- de régulation 4- - neuroendocrine 272

Cyclooxygénases (COX) 242,269

- inhibiteur 104Cyclosporine A 98Cylindre de Krogh 130Cystine 158, 174Cystinurie 158,258Cytochrome P450-

époxygénase 269Cytokine 266, 268, 274- cortisol 296- récepteurs 278Cytokinèse 58Cytolyse 96Cytoplasme 8Cytose 28, 58Cytosine 8Cytosol 8- composition ionique 45B,

93CCytosquelette, migration 30

D

DAG (1,2-diacylglycérine)36,82,274,276

Dalton (Da), unité 374DaVy (différence artério-vei-

neusedel'O;) 107ADBP (vitamin-D-binding pro-

tein) 158,292Débit-cardiaque 186, 188--choc 218- - détermination 106- - fœtal 220- - maximal 77C- - - sportif de longue date

77C- - respiration en altitude 136- - travail corporel 74-respiratoire 106- - augmentation lors de

l'acidose 142- - augmentation lors de l'hy-

poxie 136--maximal 77, 118- - - sportif de longue date

77C- urinaire (v. aussi Rein)

164Décarboxylate, transport

tubulaire 158, 160Décharge capacitaire,

membrane 48Décurarisation 56Dédifférenciation, cellules

272

Défaillance-cardiaque 218- multiorganique 218Défécation 264Défense immunitaire 94- non spécifique 94- présentation de l'antigène

96- réponse secondaire 100- spécifique- - cellulaire 96- - humorale 98- tractus gastro-intestinal 232Défensine 96Défîbrillateur 200Déficit- de calcium 290-deK^ISO- en 0, 72Déflexion- Q (ECO) 196- - pathologique 198- R (ECG) 196Déglutition 132, 238 et ss.,

240,320Degré-Celcius375- Fahrenheit 3757-déhydrocholestérol 292Déhydroépiandrostérone

(DHEA) 304- corticosurrenale 296Déiodase 286, 288Délétion, clonale 94Dendrites 42Dépense- énergétique 38, 226, 228- physique 226Déplacement- (ciliaire) vers la gauche

342,366- dans le temps 334Dépolarisation- durable 56, 60- musculature lisse 70- potentiel d'action 46Dérépression 8Dérivation(s)- d'Einthoven.(ECG) 196,

198- des extrémités (ECG) 196- de Goldberger (ECG) 196,

198- précordiales (EEC) 196- de Wilson (ECG) 196Dérivés tyrosiniques, hormo-

naux 268Dermographisme 214

Désensibilisation 318Désensitivation 52, 276- récepteurs olfactifs 340Désinhibition 340- noyau thalamique moteur

326Desmine 14Désoxycholate 24811-désoxycorticostérone 182,

295ADésoxy-Hb 128Désoxyribose 8Dette en 0^ 72Deutéranomalie 356Deutéranopie 356Développement sexuel 298,

306- ralentissement 288ci-dextrine limite 246, 258DHEA (déhydroépiandrosté-

rone) 304DHEA-sulfate 304DHPR (dehydropyridinrecep-

tor) 63B,65DDHT (5a-

dihydrotestostérone) 306Diabète-insipide 166,218- stéroïdien 296-sucré 142, 158,218,284--coma 218- - diurèse osmotique 172- - type II, dans l'adiposité

2301,2-diacylglycérine (DAG)

36, 82, 274,276- transmission adrénergique 84Diadococinésie 328Diagramme pression/volume- cœur 202- poumon et thorax 116Diapédèse 94Diaphragme 108Diarrhée 142, 262, 264- déficience de lactase 258- équilibre hydro-

électrolytique 173B- modification de l'équilibre

acido-basique 138Diastole, cœur 190Diencéphale (v. aussi Thala-

mus, Hypothalamus) 310Différence en 0- alvéolo-artérielle 122- alvéolo-veineuse 74, 106,

130Différenciation- cellules 272 :

- sexuelle 306Diffusion 20-«facilitée» 22- force motrice 20, 22- gaz 22-duK^- nette 20- non ionique 22, 156, 176- de l'O,, tissus 130- paroi capillaire 208-«simple» 20- unidirectionnelle 20Digestion 226 et ss.- du maltose 246, 258- du maltotriose 246, 258Digitaline 1945a-dihydrotestostérone

(DHT) 306- synthèse 294- testicule 306Dioptrie 346Dioxyde de carbone, v. CO,Dipeptidases 258Dipeptides, v. Peptides2-3-diphosphoglycérate (2-3-

DPG) 128Direction du son 368- seuil 368Disaccharide, digestion 258Distance de diffusion 20Distensibilité volumique,

v. ComplianceDistribution du K^ 284DIT (reste diiodotyrosine)

286Diurèse 164, 172-aqueuse 164,172- - excrétion d'urée 166--maximale 166- équilibre hydro-

électrolytique 173B-forcée 170, 172-osmotique 172, 176- - effet sur l'excrétion de

^182-pressive 170, 172Diurétiques 172,218-de l'anse 172, 178-économie de K^'172- effet sur la réabsorption du

Ca^ilS-osmotiques 172- perte de K+ 182- sécrétion tubulaire 156,

160,172Division- cellulaire 8 !- de maturation l"t0i

- - formation desspermatocytes 306

- — méiotique 306- - ovocyte- - - première 300- - - seconde 308DNA8DNAses, pancréas 246Domaine PAS 334Domaines-SH2278,284Dopamine (v. aussi PIH) 84,

268,269,280- cortex cérébral 332- cycle menstruel 298- neurone 330- récepteurs, striatum 326- second messager 274- synthèse 84- transmetteur 326Dopamine-p-hydroxylase 84Double hélice 8-ADN 8Douleur (v. aussi

Nocicepteurs) 318- crampe musculaire 77D- tonus sympathique 86- utérines 280Down régulation- récepteur hormonaux 30- symport NaVphosphate 178Dromotropie, cœur 194Ductus- arteriosus 220- - ouvert 220- cochléaire 364- déférent 308- rampe moyenne 364- venosus 220Duodénum- formation de la gastrine 234- formation du GIF 234- formation de la sécrétine

234Dyne, unité 374Dynéine 58Dynorphine 86, 318Dysarthrie 328Dysmétrie 328Dyspnée 108Dystrophine 60

E

E, œstrone 300, 302E,œstradiol298,300,302E^ œstriol 302Eau-«libre» 164, 172

- - bilan 168- - canaux, v. Aquaporine-- clairance 164- - diffusion 24--distribution 172, 173B- - déficit, contre-régulation

170- - élimination- - - fèces 262- - - rénale, v. Rein, élimina-

tion- - équilibre 168 et s.--excès 170- - flux, osmotique 24--intoxication 170- - perméabilité 208- - pertes 170- - réabsorption intestinale

262 et ss.--régulation 170---troubles 173B- - teneur de l'organisme 168- - transport 24-- turnover 168- d'oxydation 168ECG (électrocardiogramme)

190, 196etss.- coordination du cycle

cardiaque 190-déflections 196- dépolarisation auriculaire

196- dépolarisation des

ventricules 196- dérivations 196 et ss.-espaces 198-formation 196- infarctus cardiaque 198- infarctus du myocarde 198-intervalles 198- perturbations

électrolytiques 198-pointes 198- repolarisation des

ventricules 196- segments 198- temps de conduction atrio-

ventriculaire 198- troubles du rythme

cardiaque 200- types de position 198- vecteur somme 196- vecteurs résultants 196Échange(s)-d'anions- - cellules bordantes de l'es-

tomac 242- - érythrocytes 124

- Cr/formiate 162- Cl'/oxalate 162- à contre-courant- - chaleur 224--rein 164-gazeux 106,120- - troubles 120- liquidions 208- par transporteur^Ca^/3W36

Echelle musicale 370Écoulement lacrymal 320 'Écriture 336Eczéma de contact 100EDHF (endothelium-derived

hyperpolarizing factor)214

EDTA (éthylènedinitrilotétra-cétate), inhibition de la coa-gulation sanguine 102

EEG (électroencéphalo-gramme) 332,334

- plat 33211,12-EET (époxyeicosatrié-

noate)214,269EF (excrétion fractionnelle

= élimination fractionnelle)152

Effet(s)-deBayliss212-Bohr 128- déclencheur du Ça21',

muscle cardiaque 194- Fâhraeus-Lindqvist 92-Haldane 124, 126- initiateurs du Ca24^EGF (epidermal growth

factor) 278Éicosanoïdes 214, 269, 272,

276- synthèse 269Éjaculat 308- préparation 306- testostérone 306Éjaculation 308Elastance 116Elastase 246, 258Électrocardiogramme (ECG)

196etss.Électrocution 200Electrodiffusion 22, 34Électroencéphalogramme^ (EEG) 332Électromotilité, cellules

ciliées externes 366Electrophorèse 93BÉlectrotinus, fibre musculaire

squelettique 62

Élimination fractionnelle(EF) 154

Elk-1276Élocution 370Embolie 104- gazeuse, plongée 134-pulmonaire 218Éminence médiane 280Emission- évoquée, otoacoustique

366- sperme 308Emotion 336- système limbique 330Emphysème 114, 118Encéphalographie

magnétique (MEG) 332Enclume 364Endocytose- glande thyroïde 286- au moyen de récepteurs 12--rein 158- transferrine 90Endolymphe 342, 364Endomètre, v. Muqueuse uté-

rineEndopeptidases 246, 258- suc gastrique 242-tubule rénal 158Endorphine 280, 318Endosomes 12- récepteurs 28- transcytose 28Endothéline 212, 280- second messager 276Endothélium- coagulation sanguine 104- fonction 18- libération de N0 82-processus d'échanges 208Endothelium-derived hyper-

polarizing factor (EDHF)^214Énergie-d'activation40- unité 374Enképhaline 52, 84, 234, 258,

326Entéroglucagon (= GLP-1)

282Entéropeptidases 246Enthalpie 38Entraînement 332- de force 76- de longue durée 76Entropie 38Enveloppe nucléaire 10Enzyme, fonction 40

EpETrE (=époxyeicosatriénoate = EE)269

Epidermal growth factor *(EGF) 278

Epilepsie, EEG 332Épiphyse 334- œstrogènes 302- testostérone 306Ergométrie sur tapis roulant

76Epissage 8- alternatif 268Épissome (intron épissé) 8Épithélium-cilié 110- olfactif 340- pigmentaire 344, 350-qualités 18- tubulaire, structure 154Époxyeicosatriénoate (=

EpETrE = EE) 214, 26911,12-époxyeicosatriénoate

(11,12-EET)214Épreuve-de Millier 116- de Rinne 364-deValsalva 116- de Weber 364Epuration de l'air inspiré 110eq, unité 375Équation- de Bohr, espace mort 114,

115A- des gaz--alvéolaires 120, 136,389--idéale 112- de Gibbs-HelmhoItz 38- de Henderson-HasselbaIch

138, 139A, 140,146,379,389

- de Nernst 32, 44, 388- Stokes-Einstein 20Équilibration 342Équilibre- du calcium 178, 290- corporel 328- de diffusion 20- électrolytique 168 et ss.--régulation 170- énergétique 230- de filtration 152- de Gibbs-Donnan 44-instable 41^ du KM 80Équivalent- calorique 228- poids 375

- respiratoire 74, 106Érection 214, 308- mammaire 308Erg, unité 374Ergocalciférol (= vitamine

D2) 292Ergométrie 76- fahrradique 76Erythroblastes 90Érythrocytes 88- métabolisme 282- en sphère hérissée de

piquants 92Érythropoïèse 90- acide folique 90- cobalamine 90- inefficace 90- séjour en altitude 136Érythropoïétine 88, 148, 218- récepteur 278Espace- aérien, voix 370- de Nuel 364-intercellulaire 168-mort--aération 106--fonctionnel 114, 122- - - augmentation 120--respiration 114, 120---artificielle 110--- avec tuba 134--ventilation 106- - volume (V ) 114-ST(ECG) 196--surélévation 198Essais croisés, détermination

des groupes sanguins 100Esters du cholestérol 252,

256- LDL 254- lipoprotéines 254Estomac 240- action des glucocorticoïdes

296- digestion des protéines 258- distal 240- évacuation 240- formation de la gastrine

234- glandes 242- lipases 252- motilité 240- musculature 240- proximal 240- sécrétion, v. Suc et Acide

gastriques- structure 240- taille 240

- ulcère 242Etain (Sn) 226Etat d'équilibre 41Éternuement 132, 320Étrier 364Eurexine 230Évaporation, perte de chaleur

222Éveil 322, 332Excès-de base 142- - mesure 146- d e K ^ I S OExcitabilité réflexe, motoneu-

rone a 320Excrétion-deK.^180, 182--influence 182- rénale, v. aussi Rein 160--d'^142Exocytose 28, 30- adrénaline 86- constitutive 30- glande thyroïde 286- glucagon 284- protéines salivaires 236Exopeptidase 246Expansion, clonale 98Expiration 108- différence de pression

motrice 108-muscles 108-travail 116Exposant, calcul avec 380 et

ss.Expression des gènes 8-régulation 12Extraction d'O, 72, 74, 130- augmentation du besoin en

0; 130- différences interorganes 130- muscle squelettique 72-myocarde 210Extrasystoles 200

F

F (constante de Faraday) 22,32

F (fluor) 226°F (degré Fahrenheit) 375Face de sortie 12, 13FFacteur(s)- antihémophilique 102--A 102--B 102-Christmas 102- de clarification 256

- de croissance 232- - nerveux 338- - type de récepteur 268,

278- de Fitzgerald 102-deFletcher 102-Hageman 102- intrinsèque 260- - déficience en cobalamine

90- - suc gastrique 242- perturbants 4- de ribosilation de l'ADP 30- stabilisant de la fibrine

(FSF)102,104- Stuart-Prower 102- thrombocytaire 102- de transcription, activés par

les hormones 278, 288- von Willebrand 102, 103AFaculté- d'abstraction 336- d'établir des valeurs 336Faim 142- effets métaboliques 283A- œdème 208- réserves énergétiques 282Faisceau de His, cœur 192Farnoquinone 260Fas (= CD 95) 98- ligand 98Fatigue 72, 74, 76- centrale 76- périphérique 76Fe,v. FerFèces 262, 264- couleur 250Fécondation 308- action des œstrogènes 302Feedback, v. RétroactionFenêtre- ovale/ronde 364Fer 88,90,92- absorption dans le

duodénum 90- apport 90- besoins 90, 226- déficit 90- fonctions 90- hémique 90- hémoglobine 128- - dégradation 250- intoxication 90- recyclage 90- stockage 90- transport, plasma 90- transporteur, muqueuse

intestinale 90

Ferrireductase 90Femtine 90FF (fraction de filtration) 24,

152FGF (fibroblast growth

factor) 278Fibre(s) 264- grimpantes 328- intrafusales 316- moussues 328- nerveuse (v. aussi Neurite,

Neurone) 42- parallèles 328- de la zonula 344Fibrillation ventriculaire

200Fibrine 102, 104Fibrinogène 102, 104Fibrinolyse 102, 104Fibrinopeptide 104Fibroblastes- migration 30- sécrétion d'interférons 96Fibronectine 102Fibroplast growth factor

(FGF) 278Fibrose cystique 110, 246Fièvre 100, 224, 288- avec frissons 224Filaments- intermédiaires 14- de kératine 14Filance, mucus cervical 298Filets olfactifs 340Filtration 24- endothélium capillaire 208- glomérulaire, v. Rein-rein 152Flocculus 326Fluid once, unité de mesure

373Fluidité 92Fluor (F) 226Flux- de Ca^, myocarde 194- électrique, unité de mesure

375- lymphatique 209B-sang 188- thermique- - externe 222- - interne 222, 224FNA, v. AtriopeptineFocalisation de l'attention

326,336- automatique 336- EEG 332- pouvoir de 336

Fœtus 220Foie- dégradation des hormones

stéroïdes 294- équilibre acido-basique

144,176- facteurs de coagulation,

synthèse 102- fonction d'excrétion 160,

250- formation de l'urine 176- formation du sang fœtal 88- gluconéogenèse 282- glycogenèse 282- gras 254, 284- ictère 250- métabolisme du fer 90- processus de conjugaison

160- synthèse du calcitriol 292Folate, v. Acide foliqueFollicule- de de Graaf 298- dominant 298, 300- formation de la

progestérone 303- glande thyroïde 286- primordial 298Folliculotropine (FSH) 269- cycle menstruel 298Fonction Windkessel 188, 202Foramen ovale 220- ouvert 220Force- cardiaque, v. Contractilité

cardiaque et Inotropie- motrice 38- pondérale 374- unité de mesure 374Formant 370Formation- de métastases 30- réticulée 322, 328, 340- - centre du vomissement

238- du sang, testostérone 306-de l'urine, v. ReinForskoline 276Fovea centrale 344, 348, 358FPR (v. aussi Rein, Flux plas-

matique rénal) 150Fraction-d'éjection 190- de filtration (FF) 24,152,389- gaz respiratoires 106- unité de mesure 376Fréquence-cardiaque 186, 190, 194

- - bloc AV 200--choc 218--effet de T3/T4 288- - effets sur les flux de Ça*

194- - fœtale 220- - influences sur 194- - maximal 77C- - régulation de la pression

sanguine 4, 218- - respiration en altitude 136- - sportif de longue date

77C- - travail corporel 74-inotropie 194, 204-respiratoire 106, 118-d'un son 362- unité de mesure 374Fructose- absorption intestinale 258-réabsorption rénale 158FSF (facteur stabilisant de la

fibrine) 102FSH (hormone folliculo-

stimulante= folliculotropine) 269, 298et ss.

- cycle menstruel 298- densité des récepteurs

300- homme 306- libération- - activine 306- - DHT 306- - inhibine 300, 306- - neuropeptide Y 300- - noradrénaline 300- - œstradiol 306- - œstrogènes 300- - progestérone 300- - testostérone 306- second messager 294- sécrétion pulsatile 300FSH-RH, v. GonadolibérineFSR (flux sanguin rénal),

v. Rein, IrrigationFTG (feedback tubulo-glomé-

ruiaire) 172, 184Furosémide 172Fuseau neuromusculaire

316- fonction 317B

C

g (conductance), v. aussi dif-férents ions 32

DG (enthalpie libre) 38GABA (acide g-

aminobutyrique) 34, 52,284, 320, 326 et ss.

- cortex cérébral 332- libération de GnRH 300- récepteurs 52, 55, 320- - types 55F- second messager 55F, 274Gain d'altitude 136Gaine de myéline 42Galactorrhée 303Galactose- absorption intestinale 258- reabsorption rénale 158Galanine 52, 86- sécrétion d'insuline 282Gallon, unité de mesure 373Ganglion(s)-de la base 310, 324- lymphatiques 88-spinal 310, 318- spirale 366, 368- - vestibulaire 342- du tronc sympathique 78- végétatifs 78, 82- - transmetteurs de l'excita-

tion 8 3 AGAP (GTPase-activating pro-

tein) 114Gapjunctions 18, 58- apparition 18- astrocytes 338- contrôle 38- musculature lisse 70-myocarde 192- utérus 304Gastric inhibitory peptide,

v.GIPGastrin releasing peptide,

v.GRPGastrine 234, 240, 242- estomac 234, 240- œsophage 238- second messager 276- sécrétion d'insuline 282Gaz- alvéolaire- - extraction 114- - pression partielle 120- respiratoires, v. aussi 0^ et

C0,106GCAP (guanylyl cyclase-acti-

vating protein) 350GDNF (glial cell line-derived

neurotropic factor) 338Générateur du rythme 334GH (growth hormone) 280

GH-IH (growth hormoneinhibiting hormone = soma-tostatine) 269

GH-RH (growth hormonereleasing hormone = soma-tollbérine) 230, 269, 280

GIP (glucose-dependent insu-lin-releasing peptide) 234,240

- estomac 242- œsophage 238- sécrétion d'insuline 282Glande(s)- bulbo-urétrale 308- de Brunner 224- endocrines 268- gastro-intestinales 232 et ss.-génitales 214, 298, 306- innervation végétative 79 et

ss.- germinales 306- hormonales, croissance 272- intestinales (cryptes de Lie-

berkùhn) 244- lacrymales 344- des lèvres vulvaires 308- mammaires- - action de la progestérone

303--croissance 304- - - action des œstrogènes

302- - - action de la

progestérone 303- - - action de la prolactine

303- - production de lait 304- parathyroïdes 268, 290- parotides 236- pinéale 334- salivaires 236--irrigation 214- sublinguales 236- submaxillaires 236- sudoripares 222- - innervation 78, 79 et ss.,

224- - sécrétion 222, 224- - - bilan hydrique 168- thyroïde 268, 286- - cellules C- parafolliculaires 36, 286- - hormones 286 et s.- urétrale 308

; Glaucome 3441 Glial cell line-derived neuro-

J tropic factor (GDNF) 338Glicentine (proglucagon) 284

Glie 338Gliome 338Glissements des filaments- muscle lisse 70- muscle strié squelettique 62Globules sanguins 188Globuline(s) 92- de liaison du cortisol (CBG

= transcortme) 268, 296,303

- de liaison de la thyroxine288

Globuspallidus310,326Glomérule- olfactif 340- rénal, v. ReinGlomus aortique 132- carotidien 132GLP-1 (glucagon-like peptide

= entéroglucagon) 230, 282,284

Glucagon 230, 272, 282, 284,288

- actions 283A, 284, 285C- glycogénolyse 284- lipolyse 256- second messager 274- sécrétion, activateurs 284Glucagon-like peptide amide

(GLP-1)230Glucides- absorption intestinale 258- digestion 258- enzymes pancréatiques 246- équivalent calorique 228- métabolisme 282- - action du cortisol 296- nutrition 226- substrats énergétiques 228Glucocorticoïdes- actions 296-récepteurs 10, 296- synthèse 294, 296Gluconéogenèse 72, 282,

284- rénale 148Glucose- absorption intestinale 258,

262- chémorécepteurs 282- concentration plasmatique

282- - grossesse 304- - régulation 272- déficit 242- dégradation- - aérobie 72, 282- - anaérobie 72, 142, 282

- diurèse osmotique 172- équivalent calorique 228- métabolisme 72, 282-myocarde 210- réabsorption rénale 156 et

ss., 158- sécrétion du glucagon 284- stockage 282- substrat énergétique 72, 210- transporteur 22, 26, 156,

158,258,262,284- valeur calorique 228Glucose-dependent insulin-

releasing peptide (GIP) 234Glucose-6-phosphate,

métabolisme du muscle 72Glucosurie 158, 172,284Glucuronyltransférase 250GLUT (transporteur de

glucose) 22, 158,258GLUT 2 158, 258GLUT 4 284GLUT 5 158, 258Glutamate 34, 52, 174, 258- astrocytes 338- cellules ciliées 342, 366- cochlée 366- code génétique 8- déshydrogénase tubulaire

176- fonction du transmetteur

326,336- photo-récepteurs 350, 354- potentiation à long terme

(LTP)336- récepteur AMPA 55F, 336- récepteur NMDA 52, 55F,

336- second messager 55F, 274,

276- substances odorantes 338- types de récepteurs 55FGlutaminase tubulaire 176Glutamine- astrocytes 338- excrétion d'ammonium 176- gluconéogenèse 2827-glutamyltransférase 158Glutathion 158, 160, 286- conjugaison 160, 250- conjugués 250- - sécrétion 160Glutathion-S-transférase 250Glycérol 282, 284Glycine 34, 52, 248- conjugaison à 250- fonction du transmetteur

320

- - récepteur 52, 55F- second messager 55FGlycocalix 12, 14Glycogène- dégradation 274, 282- formation 274, 282- muscle squelettique 58, 73B- phosphorylase 274- synthétase 274Glycogenèse 282Glycogénolyse 72, 85 et s.,

284- STH 280Glycolipides 14Glycolyse 142, 282- muscle 72Glycosides cardiaques 194Glycosylation 12GMPc (guanosine monophos-

phate cyclique) 274, 278,348

- photorécepteurs 350GMPc-phosphodiestérase,

rétine 348GnRH (gonadolibérine) 230,

269,280, 306- cycle menstruel 298, 300GNRP (guanine nucleotid-

releasing protein) 30Goitre 272, 286Gonades 306Gonadolibérine (GnRH) 230,

269,280,302- cycle menstruel 298, 300Gonadotropine chorionique

(HCG) 304Gradient- électrochimique 26, 32- électromoteur 26, 32Graisse du lait 252Grandeur réglée 4Granules sécrétoires 12, 268Granulocytes 88, 104- défense immunitaire 94- éosinophiles 94- formation 94- migration 30- neutrophiles, allergies 100Granzyme B 98Greffe d'organes 100GRH (growth-hormone relea-

sing hormone = somatolibé-rine) 269

Gros intestin 264Grossesse- besoins en calcium 290- concentrations hormonales

302

- pression veineuse, centrale204

- propriétés Rhésus 100- protéine de liaison de la

vitamine D 292- régulation hormonale

304- tests 294, 304- vomissement 238Groupes sanguins 100Growth hormone (GH),

v.STHGRP (gastrin-releasing

peptide) 86, 230, 234,240

- paroi gastrique 242- second messager 276GTP (guanosine

triphosphate) 274, 276, 278- transducine 348GTPase 276GTPase activating protein

(GAP) 350Guanine 8Guanine nucleotid-releasing

protein (GNRP) 30Guanosine- diphosphate (GDP) 274,

276- - transducine 348- monophosphate cyclique

(GMPc) 348- triphosphate (GTP) 274,

276, 278,348Guanylcyclase- cytoplasmique 278- rétine 350- vaisseaux coronaires 210Guanylcyclase-activating pro-

tein (GCAP) 350Guanyl-nucleotid binding

protein v. Protéine GGustation 338a-gustducine 338Gynécomastie 294Gyrus angulaire 370-cinguli310,330- parahippocampique 330- postcentral (v. aussi

Cerveau, Cortex) 322, 338

H

H (hydrogène), gros intestin264

H^ATPase 26, 174- lysosomes 14

H^K^-ATPase 26, 28- cellules pariétales 242- côlon 262- tube collecteur 174, 182h Na DC-1 (human Na*-

dicarboxylate carrier 1) 160H;0, v.EauHabituation 336Hamburger-Shift 124Haptène 100Haptoglobuline 90Hauteur d'un son 362Hb, v. HémoglobinehBSER (human bile sait

export protein) 248, 250HCG (human chorionic gona-

dotropin) 304HC1 142,238- estomac 238, 258HCO,, v. BicarbonateHCS (human chorionic soma-

totropin) 304HDL (high density proteins)

254,256- action des œstrogènes 302Heat shock proteins 278Hélicotrème 364, 366Hélium, mesure du volume

résiduel 114Hématocrite 88, 150, 168- séjour en altitude 136- viscosité du sang 92Hème 88, 128Héméralopie, v. Cécité à

l'obscuritéHémochromatoses 90Hémoglobine (Hb) 88, 90,

92,128- concentration sanguine

128- dégradation 250- fœtale (HbF) 128,220- formation de carbamate 124- synthèse 10, 90-tampon sanguin 124, 138,

140,146-types 128Hémolyse 88- erreur de transfusion 100- ictère préhépatique 250Hémopathie de

consommation 104Hémopectine 90Hémophilie A 104Hémosidérine 90Hémostase 102Hémoxygénase 90Héparine 104, 256

Hepatocyte growth factor(HGF) 278

Hertz, unité de mesure 374Hippocampe 330, 336Hippurate, sécrétion tabulaire

156Histamine 208, 212- allergie 100-choc 218- cortex cérébral 332- effet sur la perméabilité 214- libération, cortisol 296- second messager 274, 276- sécrétion de suc gastrique

242- tractus gastrointestinal 234- transport tubulaire 160- types de récepteurs 55F--H,212, 276--H; 242, 274- vaisseaux coronaires 210- vasodilateur 214Histidine 174,2263-HMG-CoA-reductase 256Homéostasie 4Homéotherme 222«Horloge» interne 334Hormone(s) 266 et ss.- abréviations 269- administration artificielle

272- adrénocorticotrope

(= ACTH) 269- agiandotrope 266, 280- antidiurétique (v. aussi

ADH) 24- autocrines 266- de croissance, v. Somatotro-

pine- down régulation 30- effets principaux 272- endocrines 266- folliculo-stimulante (FSH)

269- fonctions 266- glandotropes 266, 269- glycoprotéiques 274- hiérarchie 268- hypothalamus 268- lactotrope (v. aussi Prolac-

tine) 269- liposolubilité 268- mammotrope (v. aussi Pro-

lactine) 269- mécanismes de rétroaction

272- natriurétique 170- paracrines 266

- peptidiques 268, 274- protéiques 268- récepteurs 266, 268, 274 et

ss.- seconds messagers 274 et ss.- sexuelles- - femelles 298 et ss.- - mâles 306- - synthèse 294- stéroïdes 268--biosynthèse 294- - dégradation 294- - excrétion 248, 250, 294- - récepteurs 278- stimulant les cellules inter-

stitielles, v. LH- stimulant les mélanocytes

(a-MSH) 230, 269, 280- stimulant la thyroïde (TSH)

239- structure chimique 268- thyroïdiennes, v. T,, T,- tissulaires 268- tractus gastro-intestinal 234- transport dans le sang 2685-HP ETE (5-hydroperoxyéi-

cosatétraénoate) 269HPL (human placental lacto-

gen = HCS) 304HSP (heat shock proteins)

2785-HT (5-hydroxytryptamine),

v. SérotonineHuman chorionic gonadotro-

pin (HCG) 304- leucocyte antigen (HLA)

96Humeur aqueuse 344Humidité relative de l'air,

thermorégulation 224Hydrocéphalie 310Hydrocortisone, lieu de syn-

thèse 296p-hydroxybutyrate 142Id-hydroxylase, synthèse du

calcitriol 158, 29211-hydroxylase- corticosurrénale 294-déficit 29617-hydroxylase, corticosun-é-

nale 29421-hydroxylase- corticosurrénale 294- déficit 29624-hydroxylase, calcidiol

29211 p-hydroxystéroïde-déshy-

drogénase 300

11 p-hydroxystéroïde-oxydo-réductase 182,296

5-hydroxytryptamine (5-HT),v. Sérotonine

Hyperaldostéronisme 182, 238- équilibre hydro-

électrolytique 173BHyperalgésie 318Hyperaminoacidurie 158Hypercalcémie 178, 290, 292- excitation du cœur 198- réabsorption rénale du

phosphate 178Hypercapnie 144Hypercholestérolémie 256Hypercolonnes 358Hyperemesis gravidarium 238Hyperémie, réactive 212Hyperglycémie 284- diurèse osmotique 172Hyperkaliémie 142, 180- excitation du cœur 198- sécrétion d'aldostérone 182Hyperlipoprotéinémie 256Hypermagnésémie 178Hypermétropie 346Hyperosmolalité,

compartimentextracellulaire 172

Hyperoxie 136Hyperparathyroïdisme 292Hyperpnée 108Hyperpolarisation- photorécepteurs 350- potentiel d'action 46Hyperprolactinémie 303Hyperréflexie 320Hypertension 184, 190, 206,

216-essentielle 216- conséquences 216-primaire 216- puissance du cœur 210-rénale 184, 216-de résistance 216- volumique 216Hyperthyroïdie 288Hypertrophie, compensatrice

272Hyperventilation 108, 120,

144,290- acidose non respiratoire,

métabolique 142- équilibre hydro-

électrolytique 173B-perte d'eau 168-plongée 134- respiration en altitude 136

Hypervolémie 178Hypocalcémie 178, 290, 292- excitation du cœur 198- réabsorption rénale du

phosphate 178Hypocapnie 144

' Hypoglycémie 284- sécrétion de glucagon 284

î Hypokaliémiei - diarrhée 262

- excitation du cœur 198- vomissement 238Hyponatriémie 170Hypoosmolarité,

compartimentextracellulaire 172

Hypoparathyroïdisme 292Hypophosphatémie 292Hypophyse 266 et ss., 280- effet de la testostérone 306- hormones 268- lobe antérieur 268, 306- - influence des neurotrans-

metteurs, 280f - - sécrétion de TSH 286

- lobe postérieur 268- - libération d'hormones

280- - sécrétion d'ADH 270

, - récepteurs à la TRH 286-situation 310Hypopnée 108Hypoprotéinémie 208Hypotension 206Hypothalamus 78, 280, 330,

359- action de la testostérone

306- angiotensine II 184- centre de la soif 168- fonction 266- noyaux, magnocellulaires

280- — noyau arqué 230- - - dorsomédian 230- - - latéral 230

s- - - paraventriculaire 230- - - ventromédian 230- odorat 340- osmorécepteurs 170- poids corporel 230- régulation hormonale 268- sécrétion de somatostatine

286' - sécrétion de TRH, 286

-situation 310; - système limbique 340

- thermorégulation 222, 224

Hypothèse- monorale, organe de l'audi-

tion 366- symbiotique, mitochondries

12Hypothyroïdie 288, 303Hypoventilation 108, 144Hypovolémie 218- vomissements chroniques 238Hypoxie 130, 142- autorégulation 210-cerveau 186-types 130-vasoconstriction 122, 212,

220

ICAM (intercellular adhésionmolécule) 98

ICSH (hormone stimulant lescellules interstitielles= lutéotropine), v. LH

Ictère 250- du nouveau-né 250- nucléaire 250IDDM (insulin-dependent

diabètes mellitus) 284IDL (intermediate density

lipoproteins) 245, 256IFN, v. InterféronIg, v. ImmunoglobulinesIGF-1 (insulinlike growth

factor-l)278,280IL, v. InterleukineIléon terminal- reabsorption de la

colabamine 260- réabsorption de sels

biliaires 248, 252Ilots de Langerhans 282IMC (indice de masse corpo-

relle) 230Immunisation 100- active 94- passive 94Immunité de mesure 94Immunoglobuline (Ig) 92 et

ss., 98- commutation de classe 98- composition en protéines 92- concentration, sérum 93D- fonctions 94-IgA 232, 344--salive 236-IgE 100- IgG, système Rhésus 100

- IgM, groupes sanguinsABO 100

- production lors d'infection94

- récepteurs 96- traversée du placenta 92Immunosuppression 98Immunotolérance- centrale 94- périphérique 98Impotence 303Impression sensorielle 312Inch, unité de mesure 372Index-de choc 218- de masse corporelle (body

mass index = BMI) 230Induction, hormone-

dépendante 278Infarctus- du myocarde 198, 218- - signes de l'ECG 198- pulmonaire 120Inflammation 96, 98, 100,

318- neurogène 318Inhibine 300, 306- cycle menstruel 298- sécrétion de FSH 306Inhibition- antagoniste 320- - compétitive 28--latérale 312- - - voies auditives 368- - postsynaptique 320- - présynaptique 320- - récurrente 316, 320- - par les voies descendantes

318- de la cholinestérase 56- latérale 340- récurrente 320Inositol-1,4,5-triphosphate

(?3)82,274,276- transmission adrénergique

84Inotropie, cœur 194, 204Inspiration 108- différence de pression

motrice 108-travail 116Insuffisance-cardiaque 216- - causes d'œdèmes 208- - équilibre hydro-électroly-

tique 173B-coronaire 210- surrénalienne 182

- respiratoire 122Insuline 230, 272, 274, 282,

288- actions 283A, 284, 285C- - anabolique 284- déficit 284- dégradation 282- demi-vie 282-équilibre de K^ 180- formation 282- libération, (3,-récepteurs 85- - GIF 234- - inhibition 330- - stimulée 282- lipolyse 256- lipoprotéine-lipases 254- récepteur 268, 278- surdosage 218Insulin receptor substrate-1

(1RS-1)278Insulinlike growth factor-1

(IGF-1)278Intensité subjective 362- pression sonore 362- voix 370Interaction actine-myosine 68Intercellular adhésion

molécule (ICAM) 98Intercept, équation 383Interféron (IFN) 98- IFNg 98Interleukine (IL) 94, 224, 232-IL-1296- IL-2 98, 296- IL-4 98- IL-5 98- IL-6 98- IL-8 94Internalisation, récepteur à

l'insuline 284Interneurone 324- inhibiteur 320- stimulateur 320Internœuds 48Intervalle-PQ(ECG) 196- - espace (ECO) 196-QT(ECG) 198Intestin (v. aussi Tractus gas-

tro-intestinal) 234- absorption, acides aminés

262--Ca:'•>262--Cl 262- - - mécanismes 263D- - eau 262- - - mécanismes 263B- - glucose 258, 262

--Na*262- - - mécanismes 263D- - phosphates 262- bactéries 232, 250, 264- défécation 264- effet du calcitnol 292- formation du CCK 234- gaz 264- glandes de Brunner 244- grêle (v. aussi Duodénum,

Iléon et Tractus gastrointes-tinal) 244

- - absorption du calcium290

- - motilité 244- motilité 244- structure 244Intron 8Inuline- clairance rénale 152, 154- indicateur pour le CEC 168Inversion de potentiel 47BIode- apport 288- besoin quotidien 226, 288- déficit 286- équilibre 286 et ss.- excrétion 288- extractible par le butanol

(BEI) 288- liée aux protéines 288- métabolisme 288Ions 375- ammonium (NH/) 145 B2- - excrétion rénale 174- - formation 176- diffusion 22- concentration ionique 45B- hydrogène,v. H+

- — concentration, v. pH- liquides corporels 93C-OH- 138etss.IP, (inositol-1,4,5-

triphosphate) 82, 274, 276Iris 344Irrigation des organes 187A,

214- fœtus 221AIRS-1 (insulin receptor

substrate-1)278, 284Ischémie 130Isoleucme 226Isomaltase 258Isophone 362Isoprénaline 84, 87BIvresse des profondeurs, plon-

gée 134

Jéjunum (v. aussi Intestin etIntestin grêle), productionde GIP 234

Jet-lag 334Jeûne 282-formation de T3 288J^ (transport maximal),

v. Cinétique de Michaelis-Menten

Jonctions étanches (v. aussiTightjunctions) 18, 154

Joule (J), unité de mesure 374

KK (constante de dissociation)

378 et ss.K (Kelvin), unité de mesure

375Kallicréine 104, 214- glandes salivaires 236Kallidine214kcal, unité de mesure 374KHPM (kininogène de haut

poids moléculaire) 102Kinase- A (= protéine kinase A

= PKA) 274- C, v. Protéine kinase CKinésine 42, 58, 62Kininogène(s) 214- glandes salivaires 236- de haut poids moléculaire

(KHPM) 102Kinocil 342Ky (constante de Michaelis),

v. Cinétique de Michaelis-Menten

kWh (kilowatt-heure), unitéde mesure 374

L

Labyrinthe 364- basai, épithélium tubulaire

154Lactase 258Lactate 72, 73B, 74, 142, 174,

282- dégradation 72- formation, myocarde 210- gluconéogenèse 282, 284- métabolisme du myocarde

210- réabsorption rénale 156,158- travail corporel 76

Lactogenèse, v. LaitLactose, digestion 258Lait 252- calcium 290- éjection 280- formation 303- glandes 292- ocytocine 303- prolactine 303- réflexe de lactation 303- teneur en iode 288Lamellipode 30L-amino décarboxylase acide

84Lampes solaires, synthèse de

calcitriol 292Langage 337, 370Lanostérine 294Larynx 370- testostérone 306Latéralisation, audition 364Lavement 264Laxatif 262LCAT (lécithine-cholestérol-

acétyl-transférase) 254LCCS (limited-capacity

control System) 336L-dihydroxy-phénylalanine,

v. L-DopaLDL (low density

lipoproteins) 254, 256- action des œstrogènes 302- récepteurs 254, 256L-Dopa (L-dihydroxy-phény-

lalanine) 84LEC (liquide extracellulaire)

93C, 152Lécithine (phosphatidylcho-

line) 14,252- bile 248Lécithine-cholestérol-acyl-

transférase (LCAT) 254Lemnisque médian 322Leptine 23- récepteurs 230, 330Lésion(s)- paraplégiques 320, 328- tissulaire, coagulation du

sang 103B1Leucine 226, 282Leucocytes 88- libération d'interférons 96Leucotriènes 269-allergie 100- second messager 276Leu-enképhaline 234LFA-1 (lymphocyte fanction-

associated antigen-1) 98

LH (lutéotropine ; jadis, chezl'homme : ICSH) 269, 280,294,306

- cycle menstruel 298- libération, actions 300- - pulsatile 298- récepteurs, cellules de Ley-

dig 306LH-RH, v. GonadolibérineLiaison protéique,

v. Protéines plasmatiquesLibération de chaleur- dépense énergétique 38,

228-sans frisson 224Libido, testostérone 306LIE (lymphocytes

intraépithéliaux) 232Lieu de formation de l'image

dépendant de la fréquence,son 366

Ligand CD40 98Lignine 226, 264Limite- de performance 76- à la puissance maximale 72Limited-capacity control Sys-

tem (LCCS) 336Lipase(s) 246- acide 256- hépatique 254- non spécifique 252- pancréatique 252- salivaire 236- stomacale 252- sublinguale 252Lipide(s) (v. aussi Graisses)

252- absorption intestinale 252- consommation quotidienne

252- dépôts 230, 282- digestion 236, 252- - pancréas 246- - phases 253B- dégradation, v. Lipolyse- distribution dans

l'organisme 254- émulsification dans l'esto-

mac 240,252- équivalent calorique 228-membrane 14- métabolisme, insuline 284- stockage 254- structure chimique 227B- substrat énergétique 228-synthèse 10, 12, 13F, 282Lipogenèse 282

Lipolyse 86, 256, 282, 284- action de l'insuline 284- influences 256- STH 280- stimulation, thermorégula-

tion 222Lipoprotéines 254- récepteur 28, 254Lipoprotéine-lipases (LPL)

254,256- action de l'insuline 284- thermorégulation 222Lipoxygénase 269Liquide(s)- céphalorachidien 168, 310- - concentration en CO-126,

144--espace 310--valeur du pH 144- corporels 92- extracellulaire (LEC) 152- - ions 93 C- intercellulaire, composition

45B, 93C- interstitiel 92, 168- - ions 93C- intracellulaire (LIC) 168- - ions 93C- lacrymal 344-transcellulaire 168Lire, lecture 336Litocholate 248Litre, unité de mesure 372 et

ss.Locus coerulus 328Loi- d'action de masse 379- de Dalton, pressions

partielles 104- de diffusion de Pick 20,

120,388- de Hagen-Poiseuille 188,390-deLaplace 118, 188,202,

210,390-d'Ohm--circulation 188,388- - transport ionique 32, 388--ventilation 116- de Starling 208- du tout ou rien, muscle

squelettique 66- de van'tHofî-Stavennan 24,

377,388Long term potentiation (LTP)

336LPL, v. Lipoprotéine-lipasesLTP (long term potentiation)

336

Lumière UV (ultraviolette),rayonnement 292

- déficit 292Lumirhodopsine 348Lunettes 346Lutéinisation, follicule 300Lutéotropine, v. LHLymphe 208- intestinale 232Lymphocytes 88- B 94,98- - activation 98- - différenciation 98- - sécrétion d'immunoglobu-

lines 98- - sélection clonale 98- intraépithéliaux (IEL) 232- maturation 88, 94- naïfs 94, 96- prolifération 94- sélection clonale 94-T94- - armés 94, 96--CD498--CD898- - cellules T helper (cellules

T^98- - cellules T tueuses 94, 98,

232- - cytotoxiques 98- - différenciation 98- - expansion clonale 98-—- sélection 98- - inflammatoires (T,,,) 98- - naïfs 94, 96- - récepteur 98- - sécrétion d'interférons 96--type2(T^)98Lymphocyte-function-associa-

tedantigen-1 (LFA-1)98Lymphokine, cortisol 296Lymphopoïèse 88Lyse 94Lysine 174,226,258Lysosome 26, 28-arrivée 12- enzyme 12- fonction 12-H^ATPase 12Lysozyme 94, 96, 232- reabsorption rénale 158- salive 236

M

a^-macroglobuline 104Macrophages 94 et ss., 224- activation 96

- défense immunitaire 94, 96- dégradation de

l'hémoglobine 250- destruction des érythrocytes

88- métabolisme du fer 90- migration 30- sites de fixation 96- tractus respiratoire 110Macula densa (v. aussi Rein)

148, 172,184Magnésium, concentration

plasmatique (v. aussi Mg21')178

Maintien corporel 328Major histocompatibility

complex (MHC) 96Mal des transports 238Malabsorption, déficit d'acide

folique 90Maladie(s)-d'Addison 182- auto-immunes 94- de Basedow 288- des caissons 134- du foie, coagulation

sanguine 104- de Parkinson 326- des plongeurs 134- sérique 100Maldigestion, déficit

d'enzymes 246Maltase 258Mammelons 308Manganèse (Mn) 226Mannitol, diurèse osmotique

172Mannose-6-phosphate (M6P)

12, 14MAO (monoaminooxydase) 86MAP (mitogen-activated pro-

tein)-kinase 276Margination 94Marqueur de temps, externe

334Marteau 364Masquage, audition 362Masse- atomique 375- unité de mesure 374Mastocytes 104- allergie 100Matrice, extracellulaire 14Mauvaise vision nocturne

226,350,352Maxima-expiratoires 116- inspiratoires 116

- isotoniques (mécanique car-diaque) 202

- isovolumétriques(mécanique cardiaque) 202

Maximum auxotonique,courbe de 202

MBP (protéine de liaison dumannose) 96

MCH (mean corpuscularhemoglobin) 88 et s., 89C

MCHC (mean corpuscularhemoglobin concentration)88,89C

MCV (mean corpuscularvolume) 88, 89C

MDR-1 (multidrug résistenceprotein 1) 160, 250

MDR-3 250Mécanique- cardiaque 202- ventilatoire 108Mécanisme(s)- de concentration, v. Rein- de détoxication 160- de Franck-Starling 68, 202,

204,218- de lipostase 230- du plancher valvulaire

204Mécanorécepteurs, peau 314,

316Médiateurs 268Médicaments- excrétion biliaire 248- liaison aux protéines 24,

154Médullosurrénale 86, 272- hormone 86MEG (encéphalographie

magnétique) 332Mégacaryocytes 88, 102Mélange de couleurs- additif/soustractif 356d-mélanocortine (= a-MSH

= a-niélanotropine) 230,269,280

Mélanocytes 280Mélatonine 334- second messager 274, 334Membrane- basilaire 364, 366- cellulaire 8-- apicale 18- - basolatérale 18- - conductance ionique 32- - différentes parties 14--fonction 2, 14- - perméabilité 2

- - protéine 14- - structure 14- à fente, v. Rein, Glomérule- fonction 2- de Reissner 366- structure 14- tectoriale 364Mémoire 336- à court terme 336, 368- immunologique 94- à long terme 336- motrice 326- troubles 336- du savoir (explicite) 336Ménarche 298Ménopause 298,302Mésencéphale 310Mésentère 244Messager(v. aussi

Hormones) 266 et ss.- premier 274- récepteurs, couplés aux

enzymes 278- second 268, 274 et ss.Métabolisme- de base 226- énergétique, action du corti-

sol 296- de repos 226Métapyrone (test à la métapy-

ranone) 294Métarhodopsine-1348- II348,352- - phosphorylation 350Met-enképhaline 234Méthane, intestin 264Met-hémoglobine (MetHb) 128-réductase 128Méthionine 174, 226Méthode-d'Astrup 146- de dilution des gaz, mesure

du volume résiduel 114Méthotrexate 260Mg2^178,274- absorption intestinale 262- concentration plasmatique

178- excrétion rénale 178- réabsorption rénale 156,

172,178- récepteurs, rein 178- SNC 336MHC (major histoincompati-

bility complex) ou CMH 96Ml (cortex moteur primaire)

324

Micelles, intestin 252, 260- bile 248Microfilaments 14, 16Microglie 96, 338cil-microglobuline, réabsorp-

tion rénale 158p2-microglobuline, réabsorp-

tion rénale 158Micrographie 326Microtubules 14Migrating motor complex

(MMC) 240Migration 30- phagocytes 94Mile (Mille), unité de mesure

de mesure 372Milieu- intérieur 168- interne 2, 78, 266Minéralocorticoïdes 182- formation 294Minimum protéique,

fonctionnel 226MIT (résidu mono-iodothyro-

sine)286Mitochondries-action de T3/T4 288- muscle squelettique 58,

63A- structure et fonction 12- thermorégulation 222MLCK (myosin light chain

kinase) 36MMC (migrating motor com-

plex) 240mmHg, unité de mesure de

mesure 374mmH,0, unité de mesure de

mesure 374Modalité sensorielle 312Modification- post-transcriptionnelle 10,

12,268- post-translationnelle 12,

268Moelle-épinière 310etss., 324- - atïérences périphériques

322- - centres végétatifs 78- - lésions hémilatérales 322- - réflexe 320- - section 328-- segments 310- osseuse- - formation du sang 88- — maturation des

lymphocytes 88, 94

- - mégacaryocytes 102- - métabolisme du fer 90Mol, unité de mesure 374

et ss.Molécules d'adhésion 98Molybdène (Mo) 226Moment, d'épuisement 72Monoaminooxydase (MAO)

86Monocytes 88, 94, 96Monooxygénases 250Monosaccharides, absorption

258Monoxyde- d'azote, v. N0- de carbone (CO) 128Morphine 318- transport tubulaire 160Mort- cellulaire, programmée,

v. Apoptose- cérébrale, EEG 332Motiline 240- libération 234- mobilité interdigestive 234- œsophage 238Motilité, fondements molécu-

laires 58Motivation, système limbique

330Motoneurone 42, 56 et ss.,

316 et ss., 324, 328- fusorial, v. Motoneurone y- influx 324Motricité 56 et ss., 316 et ss.,

324- cervelet 326 et ss.- dirigée 324, 326, 329, 342- ganglions de la base 326- posturale 324, 326, 328,

342- troubles 324 et ss.- volontaire 324- - inhibition 326- voies pyramidales 324Mouvement(s) (v. aussi

Motricité et Muscle)- de masse, gros intestin 264- pendulaire, motilité intesti-

nale 244- de translation 342- de vergence 359MRP2 (multi-drug-resistence

protein type 2) 160,250MS, v. Médullosurrénalea-MSH (hormone stimulant

les a-mélanocytes) 230,269,280

MT (mélatonine) 334Mucine, v. MucusMucoviscidose 110, 246Mucus- bronchique 110- estomac 242- intestin 242, 244, 264- salive 236Mue de la voix 306Multidrug résistance protein- 1 (MDR1) 160,250- 2 (MDR2) 250- 3 (MDR3) 250Muqueuse gastrique,

mécanismes de protection242

Muscarine 82Muscle(s) 56 et ss., 59A- bulbocaverneux 308- cardiaque 58, 68, 194 et ss.- - approvisionnement en

0,210--besoin en 0,210- - Ca^-ATPase 194- — concentration de

Ca^cytosolique 194- - contraction 59A- - - auxotonique 190- - - isovolumétrique 190- - - vitesse 204- - couplage

électromécanique 194--ECO 196- - échangeur Na^Ca21- 194--excitation 192- - influences sur la contrac-

tilité 194--irrigation 186--ischémie, ECO 198- - métabolisme 210- - Na^-K^-ATPase 194- - potentiel d'action 59A- - récepteurs à la dihydropy-

ridine 194- - régulation homéométrique

68- ciliaires 344- dilatateur pupillaire 344- extenseurs 328- - réflexe d'extension 320- - réflexe de fuite 320- fléchisseurs 328- - réflexe de fuite 320- intercostaux externes 108- intercostaux internes 108- ischiocavemeux 308- lisse 70- - caldesmone 70

- - contraction 59A- - origine, apparition 70- - potentiel d'action 59A- - récepteurs M3

cholinergiques 82- - types 70- oculaires- - externes 360- — noyaux 342- puborectal 264- respiratoires 108, 132-- accessoires 108- scalène 108- sphincter pupillaire 364- squelettique 56 et ss., 318 et

s., 324 et ss.- — augmentation par palier

de la force 66--comparaison avec le cœur

et le muscle lisse 68- - complexe de rigidité 64- - concentration en Ça2*,

cytosolique 66- - consommation d'énergie

68- - contenu en glycogène 56

et s.- - contraction 59 A- - - de courtes durées 72- - - types 64 et ss.---vitesse 68- - contracture 66- - dépolarisation de longue

durée 66- - épuisement en 0^ 72- - fibres- - - extrafusale 316- - - intrafusale 316- - - stimulation 62- - - types 58 •- - fonction de la myoglobine

128- - formation d'acide lactique

76- - glycogenèse 282- - hypertrophie 76- — interaction actine-

myosine 68- - irrigation 74- - - régulation 214- - loi du tout ou rien 66- - mitochondries 63 A--paralysie 56- - potentiel d'action 56, 59A- - propriétés mécaniques 66- - ramollissement de l'ATP

64- - réglage de la tension 316

- - régulation de la longueur316

- - relation tension-longueur68

- - relaxation 56- - rigidité 66- - sommation 66- - sources d'énergie 72, 254- - structure 60- - tétanos 58, 66- - tonus réflexe 66- - unité, motrice 58, 66- strié squelettique (v. aussi

M. squetettique etM. cardiaque) 59 et ss.

- - contraction, mécanismemoléculaire 62

- - cycle de contraction 64- tenseur du tympan 364- tuborectal 264Myasténie grave 118Mycobactéries, défense

immunitaire 96Mydriase 344Myélopolèse 88Myélose, funiculaire 260Myocarde, v. Muscle

cardiaqueMyofibrilles 60Myoglobine 58, 72, 90, 128Myomètre, v. UtérusMyopie 346Myosine 58-130- II 58 et ss.- - construction moléculaire

60- - muscle squelettique 60- - musculature lisse 70Myosis 344, 359

N

N (newton), unité de mesure374

N, (azote) 134- bilan 226- pression partielle, plongée

134Na+ (v. aussi NaCl)- absorption intestinale 262- canaux- - activation 46- - conductance 46---cellules ciliées 342- - - potentiel d'action 46- - - potentiel de repos 44- - inactivation 46

- - intestin 262- - muscle cardiaque 192- - photorécepteurs 348- - potentiel activateur 46,

56--rein 172- - tube collecteur rénal 162,

180- entrée, plaque terminale

motrice 56- excrétion rénale 162- intracellulaire 26, 44- pool corporel 170- potentiel d'équilibre 44- réabsorption rénale 156- rétention 216- symport 26 et ss.- - acides aminés 258--bicarbonate 162, 174--Cl 28, 162, 172,236- - glucose 156 et s., 258- - intestin 262- - iode 286--phosphate 158--sels biliaires 248- - vitamines 260- taurocholate cotransporting

polypeptide (NTCP) 248- transport par antiport (v.

aussi NaVCa^ et NaVH*)26 et ss.

- transport paracellulaire 236NaCl (v. aussi Na* et Cl-)- apport 170-déficit 170- équilibre, régulation 170--troubles 172- excès, contrerégulation 170-gustation 338-hypertension 216

•-réabsorption, glandes sali-vaires 236

NaDC, v. hNaDCNADH (nicotinamid-adenin-

dinucleotid, réduite) 39CNaissance, accouchement- état de la circulation 220- régulation hormonale 304Na^K^-ATPase 26, 28, 180- absorption intestinale de

NaCl262-action de T3/T4 288- cellules pariétales

gastriques 242- cycle de transport 26- glycosides cardiaques 26- inhibition, myocarde 194-myocarde 194

- ouabaïne 26- phosphorylation 26- post-hyperpolarisation 46- potentiel de repos 44- tube collecteur rénal 180-tube rénal 154, 156,162Nanisme, déficit de

T3/T4 288Na-Pi-3 (symport Na^-phos-

phate) 178Nausée 238, 328Nébuline 60Nécrose pancréatique, aiguë

246Neocerebellum 326Néostigmine 56Néphrine 148Néphrocalcine 178Néphron (v. aussi Rein) 148- processus de transport 154Nerf(s) (v. aussi Neurite,

Neurone)310- acoustique 366-cardiaques 194- crâniens 338, 340, 359- glossopharyngien 132- honteux 264- optique 344, 359- splanchmques pelviens 308-spinaux 310- trijumeau, trigéminé 318,

322,340,359-vague 132,242,248,370- visuel (v. N. optique) 344Nerve growth factor (NGP)

278,338Neurite (v. aussi Neurone)- amyélinique 42, 48- capacité membranaire 48- conduction saltatoire 48- courant capacitaire 48- diamètre 42, 49C- gaine de myéline 42- myélinisé 42, 48- nœud de Ranvier 42- vitesse de conduction 48,

49CNeurofibrilles 42Neurofilaments 14Neurohypophyse(v.aussi

Hypophyse) 268,280Neurone(s) (v. aussi Neurite)-AÔ318- adrénergique 78 et ss., 330- axolemme 42- axone 42- bouton synaptique 42- - excitation 48

- - potentiel d'action 48- cholinergique 78 et ss.- collatérale 42- conductance--au Ça2* 44--au Cl 44- conduction électrotonique

48- constitution 42, 43A1- cortex cérébral 332- dendnte 42- diamètre 49C- dopaminergique 326, 330- GABAergique 326- glutaminergique 326- GRP, estomac 242-la 316,320,324-Ib316-II316- moteur 324, 328- nitrogène 278- résistance interne 48- sensitif312 et ss.- sérotoninergique 330- soma 42- sommation- - spatiale 52- - temporelle 52- sommet axonal 42- sympathique 84- transport axonal 42- vitesse de conduction 48,

49CNeuropeptide Y (NPY) 86,

230,280- récepteur, type 55P- second messager 55F, 274Neurosécrétion 280Neurotensine 55F- second messager 276Neurotoxine botulique 56Neurotransmetteur 50, 52>

55F, 266- cessation de l'effet du

transmetteur 54E- dégradation enzymatique

52- exocytose 50- fonction principale 42- inhibiteur 52- ionotrope 34, 55F- libération 50- métabotrope 34, 55F- recaptage 52- stimulateur 50- système nerveux végétatif

78 et ss.Neurotubules 42

Newton (N),unité de mesure 374Nexus, v. Gap junctionsNF-KB 276NGF (nerve growth factor)

42,278, 338NH^ ou NH,, v. Ammonium

ou AmmoniacNHE3 (échangeur Na^-H^e

type 3), v. Antiport Na^/K1'Niacinamide 226Niacine 260Nickel (Ni) 226Nicotine 82Nidation 298, 303NIDDM (non-insulin-depen-

dent diabètes mellitus) 284NIS (symport 2Na+-^) 286Niveau de pression

acoustique 362N0 (monoxyde d'azote) 74,

86, 94, 210,212,214,238,278

- défense immunitaire 94- érection 308- synthase (NOS) 82, 278- vaisseaux coronaires 210Nociceptears318,322-modalités 318- du sommeil 318Nociception (v. aussi

Douleur) 318, 320, 322-voies 318Nœud- atrioventriculaire (nœud

AV), cœur 192, 194- de Ranvier 42, 48-sinusal 190, 192,200Nombre de Hlifner 128Nomogramme de Siggaard-

Andersen 146, 147CNoradrénaline 52, 78, 84,

230,268,280- cessation de l'effet du trans-

metteur 86- cœur 194- cortex cérébral 332- extraction extraneuronale 86- inactivation, MAO 86- libération 84- médullosurrénale 86- neurone 330~ phéochromocytome 216- recaptage 86

. - récepteur, types 55FI - régulation thermique 222! - second messager 55F, 274,. 276

- sécrétion d'insuline 282- sécrétion salivaire 236- synthèse 84- tractus gastro-intestinal 234- vaisseaux coronaires 210NOS (N0 synthase) 82, 278Nouveau-né 93D, 94, 118,

136,220,225,250,288,305Noyau(x)- accessoire 368- amygdalien 280, 340-caudé310,326- cellulaire- - pores nucléaires 10- - structure et fonction 8 et

ss.--synthèse d'ARN 8- cochléaire 368- des cordons postérieurs 322- cortical amygdalien 340- cuneatus 322- de Deiters 328- dentatus 328- d'Edinger-Westphal 360- emboliforme 328- fastigial 328- globulus 328- gracilis 322- latéral 230- lemniscal, latéral 368- olfactif antérieur 340- olive supérieure latérale

366- paraventriculaire 230- pédicule pontique 326- du raphé 328- rouge 328- septaux 330- du sommeil 334- subthalamique 326- suprachiasmatique (NSC)

334- thalamique antérieur 330- du tractus solitaire 338- vestibulaire 328, 342NPY (neuropeptide Y) 86,

230- cotransmetteur 84- récepteur, types 55 F- second messager 55 FNSC(noyau

suprachiasmatique) 334NTCP (Na^taurocholate

cotransporting polypeptide)248

Nucléole 10- (cellule), signal de localisa-

tion 10

- chromatine 8Nucléoplasme 8Nucléotide 8Nutrition 226- végétarienne 142Nystagmus- calorique 342- pathologique 360- optocinétique 360- pendulaire 328- post-rotatoire 342

0

0,72,106- coefficient- - de diffusion de Krogh 22,

120- - de solubilité 128- concentration sanguine,

maximale 128-consommation 106, 228--action de T3/T4 288--mesure 112, 120--myocarde 210- - part des organes 130,

187A--rénale 150- déficience, v. Hypoxie- différence de concentration,

myocarde 210-diffusion 21A- - pulmonaire 22- extraction- - maximale 72, 76, 77C- - - sportif de longue date

77C- - travail corporel 74- intoxication 136--plongée 134- liaison dans le sang 128- pression partielle 20--alvéolaire 120, 128---plongée 134- - critique, mitochondries

130- - en haute altitude 136- - hyperventilation 120-- sang artériel 128- - sang veineux mêlé 120,

128- - stimulus respiratoire chi-

mique 132- transport dans le sang 128OAT1 (organic anion-

transporter 1) 160, 268Obésité 230

I OCT1 (organic eation-trans-i porter 1) 160' Octave 370

Oculomotricité 328, 359,36,

Ocytocine 269, 280, 303- récepteurs 55 F- second messager 55F, 274,

276- - utérus 304, 308Œdème 208-cérébral 172-extracellulaire 172- intracellulaire 172- local 302-pulmonaire 118, 120, 122,

132, 144, 172,208Œil 344 et ss.- adaptation 352- appareil optique 346- motricité 328- mouvements 360- pression intraoculaire 344- réduit 346- vision des couleurs 356Œsophage 238 et ss.- dérivation ECG 196- pression interpleurale,

mesure 108- sphincters 238 et ss.Œstradiol (E,) 298, 300, 302- concentration plasmatique

302- synthèse 294- testicules 306Œstriol (E,) 302, 304Œstrogènes 268, 298 et ss.- actifs par voie orale 302- actions 302- cycle menstruel 298- dégradation 302- formation 302- placenta 304- synthèse 294Œstrone (E,) 300, 302- synthèse 29417a-OH-prégnénolone 294Ohm, unité de mesure 375Olfaction 340Oligodendrocytes 42, 338Oligo-éléments 226Oligopeptides, v. PeptidesOligosaccharides 258Oligurie 164-choc 218Olive- inférieure 328- supérieure 368

Once, unité de mesure 374Onde(s) .- convulsives, EEG 332- EEG 332- lentes- - motilité intestinale 244- - estomac 240-P(ECG) 196-de pression 190- propagée 366-S (ECG) 196-T(ECG) 196,198Opioïdes 280- endogène 318- exogène (= opiacés) 318- libération de GnRH 300- récepteurs, types 55F- - tractus gastro-intestinal

234- second messager 55F, 274Opsine 348, 350Opsonisation 94, 96Oreille (v. aussi Ouïe, Son)- interne 364 et ss.- - potentiel 366- - transmission des sons 366- moyenne 364Oreillette, v. CœurOrexine 230Organe(s)- circumventriculaires

(OVLT)280,310,330- de Corti 364 et ss.-de l'équilibration 328, 342- maculaire 342- sexuels- - femelles 298- - mâles 306- subfornical 280- vestibulaire 342- - nystagmus 360Organum vasculosum

laminae terminalis (OVLT)280

Orgasme 308Orientation dans l'espace

314,342,368Ornithine 258Orthopnée 108Orthostase 6, 204, 216- réflexe 7EOs- action de la calcitonine

292- action du calcitriol 292- action des œstrogènes 302- action de la PTH 290- résorption 290

Osmolalité 377- plasma 92, 377 et s.- salive 236Osmolarité (v. aussi Osmola-

lité) 377Osmole 377Osmomètre 377Osmorécepteurs 170, 272,

330Osmorégulation 170Osmose 24Ostéoclastes 290Ostéolyse, maligne 292Ostéomalacie 292Ostéoporose 302Ouabaïne 26, 170Ovaire 268- cycle menstruel 298- formation de testostérone

306- maturation de l'ovocyte

298- récepteurs HDL 254Overshoot, potentiel d'action

46OVLT (organum vasculosum

laminae terminalis) 280,310

Ovocyte 298- nidation de l'ovule 298, 303- - maturation 298 et ss.- de 1er ordre 298Ovogenèse 298,306Ovogonie 298Ovulation 298, 300- inhibiteurs 300Oxalate 262- de calcium, calculs

urinaires 178- inhibition de la coagulation

du sang 102- sécrétion rénale 158, 1602-oxoglutarate 160, 176Oxydation de molécule biolo-

gique 41p-oxydation 256Oxygénation, hémoglobine

128Oxygène,v. 0^Oxygénothérapie 136

P

P, v. Pression et Pression par-tielle

P(roportional)-recepteurs312,314,316

P^ (pression de demi-satura-tion de l'O;) 128

Pa (Pascal), unité de mesure374

PA (pression alvéolaire) 108Pacemaker-cœur 192, 194,200- - artificiel 200--potentiel 192--tertiaire 192etss.- - ventriculaire 192, 200- estomac 240- motilité intestinale 244- musculature lisse 70PAF (platelet-activating

factor) 100, 102PAH (p-aminohippurate) 150,

160Paleocerebellum 326Pallidum, v. Globus pallidusP-aminohippurate 150, 160Pancréas 246- enzymes 246- hormones 282- îlots 268- suc pancréatique 246, 252Papille du nerf optique 344,

358Paraflocculus 326Paralysie- cardiaque 198- des cordes vocales 118- motrice 322Parasites, défense 94Parasympathique (v. aussi

Système nerveux, végétatif)98 et ss.

-cœur 194- innervant les organes 82- irrigation des glandes sali-

vaires 214- irrigation des organes géni-

taux 214- sécrétion salivaire 236- tractus gastro-intestinal

234Parathormone (PTH) 36, 178Parkinson morbide 326Parotide, v. Glande parotideParvalbumine, fibres muscu-

laires 64Pascal (Pa),unité de mesure 374Paupières 344, 359Pause, compensatoire 200- post-extrasystolique 200PBI (protein bound iodine)

288

PD- (proportional-differentiel) récepteur 312,314

PDGF (platelet-derivedgrowth factor) 102, 278

Peau, récepteurs al-adréner-giques 214

-irrigation 186,222- mécanorécepteurs 314-sensibilité 314- organes des sens 314, 322- température 222- travail corporel 74- — régulation 214Pénicilline, sécrétion

tubulaire 156Pénis 308- érection 278Pepsine 238, 242, 258Pepsinogène 242, 258PepTl (peptide transporteur

type 1), intestin 258PepT2 (peptide transporteur

type 2), rein 258Peptidases 158, 242, 246, 258Peptides- dégradation, rénale 148- digestion 258- réabsorption, rénale 156,

158- de satiété 230- transmetteur 55F- transporteur PepTl 258--PepT2158PER 334Perception-des formes 314-des objets 314- de la profondeur 359, 360Perforine 96, 98Périlymphe 364, 366Périménopause 298Périmètre 358Période, circadienne 334Péristaltisme 234- estomac 240- gros intestin 264- intestin 244- œsophage 238Peroxisomes 14Peroxyde d'hydrogène 94Perspiration insensible 222Perte- de connaissance, anoxie

130- de K^ 172, 262-de sang 218PG, v. Prostaglandines

Phagocytes 94Phagocytose 12, 28, 94Phase- de contact, coagulation du

sang 103 B2- d'éjection, cœur 190, 202- d'endormissement 334- folliculaire 298, 300- lutéale (du corps jaune)

298,300- de mise en tension, cœur

190- de prolifération, utérus 298

etss.- réfractaire 46- - excitation cardiaque 200- de relaxation, cœur 190- - dans le diagramme du tra-

vail 202- de remplissage, cœur 190,

202- de repolarisation, potentiel

d'action 46- vulnérable (excitation

cardiaque) 200Phénomène du rebond 272,

328Phenprocoumone 104Phentolamine 84Phénylalanine 226Phényléphrine 87BPhénylétanolamine-N-méthyl-

transférase 84Phéochromocytome 216Phone 362Phosducine 350, 352Phosphatase(s) 276- alcaline 250Phosphate- absorption intestinale 262- de calcium 290- - calculs urinaires 178- concentration, sérum 290-déficit 178, 192- élément-ADN 8- équilibre 290-excès 178-excrétion 174, 178--dwm- formation de complexes de

calcium 178- réabsorption rénale 158- tampon sanguin 138Phosphatidylcholine

(= lécithine) 14, 252- bile 248- transporteur de l'hépatocyte

250

E Phosphatidyléthanolamine14

Phosphatidylinositol-4-5-, diphosphate (PIP,) 276| Phosphatidylsérine 14

Phosphaturie 178Pho&phodiestérase 276- spécifique du GMPc 278Phospholipase-A,(PL-A2)246,252,269,

276-C|3(PLGp)37Cl,82,84,

276Phospholipides 252- coagulation sanguine 102- dans les lipoprotéines 254- dans la membrane cellulaire

14Photorécepteurs 344, 346,

348- distribution rétinienne 348- potentiel membranaire 354- potentiel de récepteur 354Phylloquinone 260Physiologie- des performances 72 et ss.- sensorielle, globale 312Physique de l'acoustique 362Phytine 262Pic- de FSH 300- de LH 300Pied, unité de mesure 372Piégeage avec les anticorps

98Pigments visuels 344, 348,

350PIH (prolactin-inhibiting hor-

mone = PIF = prolacto-statine) (v. aussi Dopamine)269,280,293,303

«Pilule» 300Pinocytose (v. aussi Endocy-

tose) 28PIP^ (phosphatidylinositol-4-

5-diphosphate) 276Pirenzépine 82PKA (protéine kinaseA

= kinase A) 84, 274PKC (prékallicréine) 102PKC (protéine kinase C) 36,

37 Cl,70,84,276PKG (protéine kinase G) 278PLA^ (phospholipase A^) 276Placenta 292- fonction 220, 304- formation d'hormones 304Plan focal 346

Plancher valvulaire 190, 204-cœur 190Plaque(s)-dePeyer232- terminale- - blocage 56- - motrice 56- - potentiel de retour 56Plaquettes sanguines,

v. ThrombocytesPlasma 88- composition 92- volume- - déficit de sel 170- - mesure 168Plasma thromboplastine anté-

cédent (PTA)102Plasmine 104Plasminogène 104Plasmocytes 94, 98Plasticité- cellules pyramidales 332- musculature lisse 70Plate-forme, orgasmique 308Platelet-activating factor

(PAF) 100, 102Platelet-derived growth factor

(PDGF) 102, 278PLCp (phospholipase Cp) 82,

276Pléthysmographie- corporelle 114- volume résiduel 114Plèvre 108Plexus- d'Auerbach (plexus myen-

térique) 234, 244-choroïde 310- de Meissner (plexus sous-

muqueux) 234, 244Plongée 134- intoxication à 1'0;136PM (cortex promoteur) 324PNA, v. AtriopeptinePneumonie 118Pneumotachographe 118Pneumothorax 110, 134-à soupape 110- spontané 110Podocytes, glomérule 148Poids- corporel 226- - régulation 230, 280- - valeurs normales 230- unité 374Point- de congélation de l'eau 375- d'épuisement 72

- indifférent, pressionveineuse 204

- principal 346- - optique 346Poikissen 184Polyéthylèneglycol, intestin

262Polypeptide, v. Peptides et

Protéines- pancréatique 282Polyribosomes 10Polysaccharides- digestion 258- structure chimique 227BPolysomes 10Polyurie 164POMC

(proopiomélanocortine)230,280

- placenta 304Pompe- ionique (ATPases) 26- musculaire 204Pont 310,328- mouvements oculaires 360Pontocerebellum 326Pores nucléaires 10-fonction 16- séquence du signal 10Porphyrine 128Position de relaxation respi-

ratoire 112 et ss.Postcharge, remplissage du

cœur 204Post-hyperpolarisation 46Potassium, v. K*Potentia coeundi 306- generandi 306Potentiel-d'action- - conduction, nerf 48- - dépolarisation 46- — durée, contractilité

cardiaque 194- - ganglion vestibulaire 342- - muscle cardiaque 59A,

192--muscle lisse 59A- - muscle squelettique 56,

59A- - naissance 46- - neurone postsynaptique

82- - overshoot 46- - pacemaker cardiaque 192- - phase de repolarisation 46- - réponse par tout ou rien 46- - réseau de Purkinje 200

- de diffusion 22, 32, 44- électrochimique 32- endocochléaire 366- d'équilibre 32- - de divers ions 45B--duK^44-générateur 312- luminal- - négatif, transépithélial

162,236,262- - positif, transépithélial

162,172,178- maximal diastolique, pace-

maker cardiaque 192- membranaire de repos 44- de membrane (v. aussi

Potentiel de repos,électrique) 32, 44

- - cellules ciliées 366- - cellules tubulaires rénales

156- - musculature lisse 70- - photorecepteurs 354- microphonique 366- miniature de plaque motrice

57 B2- de plaque motrice (PPM) 56- postsynaptique- - excitateur (PPSE) 52, 56,

320- - inhibiteur (PPSI) 52,

82332-de récepteur 312- - cellules ciliées 366- - photorécepteurs 350, 354- de repos, oreille interne 366- de retour, plaque terminale

motrice 56- seuil 46Pouls, pression 190Poumon 116 et ss.-d'acier 110, 111A2- alvéoles, temps de contact

141B- capacité de diffusion de

l'O; 22-de choc 122- échanges gazeux 120- irrigation 106, 122--fœtus 220, 221B-non-homogénéité 122-perfusion 122- pression d'ouverture 118- tension superficielle 118- et thorax--compliance 118- - courbe de distension de

repos 116

- - relation pression-volume116

- tensorécepteurs 132- vasoconstriction hypoxique

122Pound, unité de mesure 374ppb, unité de mesure 376ppm, unité de mesure 376P (pression intrapleurale)ÏÔ8

PPM (potentiel de plaquemotrice) 56

PPSE (potentielpostsynaptique excitateur)52,56,320

- cortex cérébral 332- peptidergique 82- précoce 82- tardif 82PPSI (potentiel

postsynaptique inhibiteur)52

- cortex cérébral 332- peptidergique 82Prazosine 87BPréalbumine, fixant la

thyroxine 288Précharge, remplissage du

cœur 204Predépolarisation 46Pregnadiol 303, 304Prégnénolone 294, 303Prékallicréine (PKC) 102Preload, remplissage du cœur

204Premier messager,

v. HormonesPrépotentiel- cortical 324- pacemaker cardiaque 192Préproinsuline 282Presbyacousie 362, 366, 370Presbytie 346Présentation de l'antigène 96,

98Pression(s)- acoustique 362, 368-alvéolaire (PA) 108, 116- capillaire 208-colloïdoosmotique, v. onco-

tique- de demi-saturation en 0^

(PO,) 128- de 'filtration (effective) 208--choc 218--rein 152- hydrostatique 208--jambes 202

- intrapleurale (P^) 108- intrathoracique,

v. intrapleurale- oncotique 24, 88, 208, 377- - capillaires rénaux 166- — plasma 152- osmotique 24- partielles (v. aussi divers

gaz)- - loi de Dalton 106- - de vapeur d'eau 106- veineuse--centrale 186, 190,204--choc 218--courbe 191A- - point indifférent 204- sanguine- - artère pulmonaire 122,

206- - artérielle 206- - - action de l'angiotensine

II 184- - - amplitude 206---choc 218- - - déficit de sel 170- - - fœtus 220- - - mesure 206---moyenne 188,206- - - récepteurs 214- - - régulation 216- - - - système rénine-angio-

tensine 184- - - travail, corporel 74- - - valeurs normales 206- - diastolique 206- - élevée, v. Hypertension- - moyenne, régions vascu-

laires 189A--systolique 190,206- transmurale 188PRH (prolactin-releasing hor-

mone), v. TRHPrincipe- de dilution des indicateurs

168- de Fick 106, 130, 389--rein 150PRL, v. ProlactineProaccélerine 102Probabilité d'ouverture,

canaux ioniques 34Probénécide 160Procarboxypeptidases 246Processus- ciliaires 344- de conjugaison 160- d'excrétion (v. aussi Rein,

excrétion) 160

Procolipases 246, 252Proconvertine 102Production- de chaleur 222 et ss.- - action de T,/T,288- d'ions H^ 174Produit de solubilité,

calcium/phosphate 290Proélastase 246Proéminence ampullaire,

canaux semi-circulaires 342Progestatifs 303Progestérone 300, 303- actions 292, 303- concentration plasmatique

302- cycle menstruel 298- dégradation 303- excrétion 303- formation 294, 303- œsophage 238- placenta 304-respiration 132- transport dans le plasma

303Proglucagon 284- enténque 282Proinsuline 282Prolactine (PRL) 269, 274,

280,303- cycle menstruel 298- formation de lait 303- récepteur 268, 278- sécrétion, effet de TRH 303Prolactin-inhibitmg hormone

(= prolactostatine = PIH)(v. aussi Dopamine) 269,280, 293,303

Prolactolibérine, v. TRHProlifération 272- lymphocytes 94Prolipases 246Proopiomélanocortine

(POMC) 230, 280Propnoception 314, 316, 322Propriorécepteurs 316-cou 328Prostacycline (= PGI2) 104,

269Prostaglandine(s) (PG) 148,

162,232,269- actions 269- autorégulation 212- circulation fœtale 220-E^ 214, 318-F^214-1 (prostacycline) 104, 214,

269

- - circulation coronaire 210- intestin 262- prostate 308- second messager 274, 276- sécrétion de bicarbonate,

estomac 242- synthèse 269--inhibition 269, 318- utérus 304, 308Prostate 306, 308Protanomalie 356Protanopie 356Protéases (v. aussi

Peptidases), sucpancréatique 246, 258

Protein-bound iodine (PBI)288

Protéine(s)- absorption, intestin 258-B798-C 104-CD4 98-CD8 98-CD28 98- CD40 98- CD95 (= FAS) 98- chaperon 10- du CMH 96, 98- dégradation, rénale 148- digestion 258- enzymes 246, 256- équivalent calorique 228-d'exportation, synthèse 12- G (guanyl-nucleotid

binding protein) 37 Cl,55F, 274, 276, 338

- - adrenorecepteurs 84, 87B- - sous-unités 274- - type G 82, 84, 274---G 36,276---G if 340---G 82,276- - - G' 84, 274, 340, 348- - - G^ (transducine) 348- d'induction de

l'aldostérone 182-del'hème250- HLA (human leucocyte

antigen) 96- kinase II calmoduline

dépendante (CaM-kinase II)36,50

- - neurone 336- kinase A (= PKA = kinase

A)84,274- kinase C (= PKC) 36,

3701,70,84,276- kinase G (= PKG) 278

- libération d'énergie 228-de liaison- - du calcium (CaBP) 262,

278,292- - du mannose (MBP) 96- membranaires 14- - glycosylation 12- — synthèse 12- motrices 58, 62- nutrition 226- perméabilité capillaire 208- phosphorylation,

v. Protéines kinases- plasmatiques 377 et ss.- - fonctions 88, 92, 377 et s.- - de liaison 24, 25C, 88,

154---Ca^ 178, 290- - tampons du sang 138- - types 92- pores nucléaires 10-Q84- reabsorption rénale 156- réceptrices, cytoplasmiques

268,278- répressive 8-S 104- Src 278- structure primaire 227B-synthèse 10, 13F- de translocation,

ribosomale 12- transmembranaire 14Protéinurie 158, 208Prothrombinase 104Prothrombine 102, 104Protons, v. Ions H+

Provitamine D 292PS, unité de mesure 374Pseudohypoparathyroïdisme

290PTA (plasma thromboplastin

antécédent) 102Ptéroyi-polyglutamate-hydro-

lases 260PTH (parathormone) 36,

37 C3, 178,290- actions 290- calcitnol 292- déficit 292- réabsorption rénale du

Ca2+178Ptyaline 236, 258Puberté, spermatogenèse

306Puissance(s) (v. aussi Poten-

tia)- calcul avec 380

- de dix, calcul avec 380 etss.

Puits recouverts 28Punctum proximum, point

proximal, œil 346Punctum remotum (PR), œil

346Pupille 346- diamètre 344, 352, 358Purine- second messager 55F- types de récepteurs 55FPutamen310,326Pylore 240Pyramide, cervelet 326Pyridoxal260Pyridoxamine 260Pyridoxine 260Pyrogène 224Pyruvate 72

QQR (quotient respiratoire)

120Quantité diffusée 20Quinine (transport tabulaire)

160-gustation 338- transport tubulaire 160Quotient respiratoire (QR)

120,136,228

R

R (constante des gaz) 20, 24,32

RA (rasch adaptierender)-récepteur314

Rachitisme 226, 292Radiation thermique 222Radicaux 0, 94Ramollissement du complexe

ATP64Rampe- médiane 364- tympanique 364, 366- vestibulaire 364, 366Rapport- acide-base, mesure 146- volumique, mesure de

concentration 376Rate- destruction des érythrocytes

88- formation du sang fœtal

88

Rayons lumineux, physique346

Rayonnement ultraviolet 292RE, v. Réticulum

endoplasmiqueRéabsorption (v. aussi

organes concernés)Réaction(s)- acrosomiale 308- d'alarme, hypothalamus

330- constante d'équilibre 40- constante de Raten 40- couplée 41- endergonique 38- endothermique 38- exergonique 38- exothermique 38-de Lewis 214- d'hypersensibilité (v. aussi

Allergies) 100- photochimique- vitesse 40- zonale 308Récepteur(s)312,337- aux accélérations 314- de l'acétylcholine 56, 82- - antagonistes 82- — apparitions 79A--cœur 194- - estomac 242- - glandes salivaires 236- - ionotrope 56- - nicotinergique 56- - types 55F, 56- - - M, second messager

274,276-à l'amer 338- AMPA, v. Glutamate- associés aux tyrosine-

kinases 278-ATI 184-ATII 184-duCa2+292- - rein 178- à la capsaïcine 314, 318-CD45278-à la chaleur 314-de la circulation 214- de contact (tactiles) 314- D (dopamine) 55F, 274- D(ifférentiel) 312, 314, 316- à la dihydropyndine

(DHPR) 62- - muscle cardiaque 194-àl'étirement214- des follicules pileux 314-de force 316

- guanyï cyclases 278- H (histamine), second mes-

sager 55F, 212, 276- H second messager 55F,

274- indiquant la position 316,

342-d'intensité 314-J132- lumineux,

v. Photorécepteurs- de la mélanocortine 230- m-GLU, second messager

274,276- nucléaires, calcitriol 292- de position articulaire 316-à la pression 314- - rectum 264- proportionnel 312 et ss.- à la ryanodine (RYR) 62,

64- scavenger, LDL 256-dessens6.55F.312--ADH55F.212- - adrénaline, v. Récepteurs

adrénergiques- - angiotensine II 212--CCK55F- - - estomac 242- - - vésicule biliaire 248- — dopamine 248- - endothéline 212- - histamine 55F, 212, 242,

274,276- - hormones 266, 268, 274- - immunoglobulines 96- - internalisation 52- - ionotrope 52, 55F, 82- - métabotrope 52, 55F, 82- - noradrénaline,

v. Récepteurs adrénergiques- - présynaptique, v. Autoré-

cepteurs- - protéine G dépendants 52--recyclage 12, 13F, 29C- - tyrosine kinase 282- sérine/thréonine kinases

278- P-TGF 278-de type 1 (VRl)àla

vanilloide 314- tyrosine- - kinases 278- - phosphatases 278- V, (ADH), second messager

276-V^ (ADH) 24- - second messager 274

-aux vibrations 314- visuels 316Reconnaissance de forme 314Recovenne 350,352Recrutement- fibres nerveuses 368- unités motrices 58Rectum (v. aussi Intestin) 2645a-réductase, testostérone

306Ré-entrée, excitation

cardiaque 194, 200Réflexe(s)- abdominal 320- d'accommodation- - estomac 240- - intestin 244- - rectum 260-d'axone 214- de Bainbridge 216- cervical, tonique 328-circulatoires 216- de compensation de charge

316- conditionnés 242- - sécrétion salivaire 236- consensuel 359- cornéen 320, 359- crémastérien 320-de déflation 132- développement 320- diagnostique 320- entérogastrique 240-d'étirement 316- extéroceptif 320- de flexion 320- de fuite 320- gastrocholique 264- de Gauer-Henry 170-deHead 132-deHenry-Gauer218- de Hering-Breuer 132-de Hoffmann 316- labyrinthique, tonique 328- de lactation 303- locomoteur 320- manque 320- monosynaptique 316- de nutrition 320- orthostatique 204-patellaire visuel 316- péristaltique 234, 244- plantaire 320- polysynaptique 320- de posture 328- proprioceptif (v. aussi

Réflexe d'extension) 316,328

- de protection 320-pupillaire352,359-du rot 23 8- de redressement 328- sexuels 308- statocinétique 328- tractus gastro-intestinal 234- vago-vagal, œsophage 238- végétatif 320- vestibulaire 342- vestibulo-oculaire 342Réfringence (= pouvoir de

réfraction) 346- maximale 346Région- olfactive 340- prétectale 359Régulation 4, 266- de la circulation--effet Bayliss 212--hormonale 212- - locale métabolique 212--nerveuse 214- - rôle du sympathique 214- élaborée 6- humorale 272- rétroactive 268- de la température 224-du volume 170Rein 148- action(s)- de l'aldostérone 182- - des glucocorticoïdes 296--delaPTH 178-anatomie 148, 149 A, B- anse de Henlé 164- - perméabilité à l'eau 166- - réabsorption de Ca2^ 178- - réabsorption de l̂ 156- - réabsorption de Mg2^ 172- - transport de Na^ 162- appareil juxtaglomérulaire

184-aquaporine 166- balance glomérulotubulaire

166- canaux--^162--Na^m- clairance 152, 389- - eau 164- - de l'inuline 152, 154--duPAH 150- consommation d'O^ 150-diurèse 172, 176- échange à contre-courant

164- endopeptidases 158

- équilibre- - acido-basique 174- - de filtration 152--de K^ 180- excrétion--acidité titrable 178- - ammonium/ammoniac 76,

174- - autorégulation 150, 212--bicarbonate 138, 144--Ca^HS--eau 154, 157D, 164- - - action des

glucocorticoïdes 296- - électrolytes 157D- - fractionnelle (élimination

fractionnelle, EF) 152 et ss.--de ?142, 174- - hormones stéroides 294--1^178- - phosphate 176 et s.- - quantité de substances

152- - substances organiques

157D, 158,160- - urobilinogène 250- - zone de régulation 151C-filtration 148, 152- - quantité de substances

158- - substances dissoutes 154- flux plasmatique, rénal

(FPR) 150- fonctions 148- fraction de filtration (FF)

152- glomérulaire 150 et ss.-H^-ATPase 174- H^K^-ATPase 154-insuffisance 142, 176- - vitamine D 292- irrigation sanguine (FSR)

150- - mécanismes de

concentration 164, 166--médullaire 172-métabolisme 150,282- - de la glutamine 176- néphrons juxtamédullaires

150- Na^K^-ATPase 156, 162--fonction 154- perte de K^ 172- potentiels, transépithéliaux

156,162- pression de filtration, effec-

tive 152,390- processus

- - de conjugaison 160- - de transport 154 et ss.,

155B,C- quotient de clairance 152- reabsorption- - bicarbonate 174--Ca^ 172, 290--Cl 162- - D-glucose 158--eau 154, 164- - électrolytes 157D- - fractionnelle 154--K^ISO--N^172--W162- - - bilan énergétique 162- - - forces motrices 156- - - dans le tube collecteur

182- - phosphate 178- - - action de la PTH 292- - substances organiques

157D, 158- récepteurs--àl 'ADH 166- - a 1 -adrénergiques 214--auCa^l78--auMg^^-rémne 184- rétroaction (feed-back)

tubuloglomérulaire 172-sécrétion 154--^174--K*l72, 180- - substances organiques

160-sol vent drag 162- synthèse du calcitriol 290- taux de filtration, gloméru-

laire (TFG) 150- - influence des glucocorti-

coïdes 296- tight junctions (jonctions

serrées) 154- types de néphrons 148-ultrafiltrat 154-urée 166- utilisation--del'ATP 154- - de l'atriopeptine 152-vaisseaux 148 et ss., 151A,

164, 184- - hypertension 216--pression 151BRejet d'organes 100- immunosuppression 98Relation- de Fechner 354

- ventilation-perfusion 122- de Weber 352Relaxation, réceptive 238,

240Release-inhibiting hormone

269Releasing hormone 269, 280Rendement corporel 76- mesure 76- unité de mesure pour 74Renforcement, cochléaire 368Renifflement 340Rénine, hypertension 216Réplication, cellule 8Réponse- immunitaire, retardée 96- locale 46- primaire, défense immuni-

taire 94- secondaire 94Reproduction 298 et ss.,

330Réseau de Purkinje 192- potentiel d'action 200Réserve-d'ACTH294-coronaire 210Résidu(s)- monoiodothyrosine (MIT)

286- des VLDL (v. aussi IDL)

254Résistance-à l'écoulement--circulation 186, 188- - résistance périphérique

totale (RPT) 188- électrique, unité de mesure

375- périphérique totale (RPT)

186,206Respiration 106etss.-artificielle 110-bouche-à-bouche 110- en haute altitude 132, 136-par manque d'0,136-d'0,136--artificielle 132- à pression négative, respira-

teur 110- à pression positive, respira-

teur 110- tissulaire 130Reste diiodotyrosine (DIT)

286Restes de chylomicrons 254,

256Réticulocytes 88

Réticulum- endoplasmique 10, 12, 26- sarcoplasmique 60, 194ll-c»-retinal348Rétine 344, 346, 356- cellules ganglionnaires

358- points correspondants 360- traitement du signal visuel

354Rétmol 260, 350Retour, veineux 204- forces motrices 204- respiration 204--artificielle 110Rétraction, thrombus 102Rétroaction- négative 4, 272, 286, 300,

306,318- - libération de TSH 288- positive 272, 300, 304- tubuloglomérulaire(TGF(eed-back)) 184Reverse T3 (rT3) 288Rhodopsme 348, 352- kinase 350Rhume des foins 100Riboflavine 260Ribose 8Ribosomes 10Rigidité 326- cadavérique 64- de décébration 328- muscle squelettique 66Riva-Rocci (v. aussi Mesure

de la pression artérielle)206

Rouge de phénol, sécrétiontubulaire 160

RPT (résistance périphériquetotale) 186 et s.

rT3 (reverse T3) 288RYR 65DRYR1 63BRYR2 63BRythme- circadien 296, 334- - température corporelle

224- nycthéméral (veille-

sommeil) 296- sinusal, cœur 192

S

Sac- lacrymal 344- nucléaire fusorial 316

Saccades 359, 360- de retour rapide 360Saccharase 258Saccharine, goût 338Saccharose, digestion 258Saccule 342SAI (slow adaptierender)-

recepteur de pression 314SAII314Saignement menstruel 280,

298 et s.Salbutamol 87 BSalive 236- primaire 236- secondaire 236Saliurétiques, salidiurétiques

172Sang 88 et ss.- composants 88- concentration en

bicarbonate 142, 146-débit 188- distribution dans

l'organisme 187A- fonctions 88- lipides 256- pression partielle de

C0,142- propriétés hémodynamiques

92- tampons pH 138, 146- teneur en gaz 107A- transport d'hormones 268-valeur du pH 138--mesure 146- - normales 142- viscosité 92- — séjour en altitude 136- vitesse d'écoulement 92,

188,190- - régions vasculaires 189ASangle abdominale 108, 238,

264Sarcolemme 56, 60Sarcomère 60 et ss.- allongement préalable 68Sarcoplasme 60Sarcosomes 60Saturation en 0- (SO.) 126,

128-fœtus 220,221A- influence sur la courbe de

dissociation du C0^126Sclérotique 344Scorbut 226Scotome 358Seconds messagers 268, 274

et ss.

- récepteurs adrénergiques 84et ss.

- récepteurs M-cholinergiques 82

- récepteursneurotransmetteurs 52, 55C

Sécrétine 234, 240- estomac 242- œsophage 238- second messager 274- sécrétion d'insuline 282- sécrétion pancréatique 246Sécrétion-constitutive 13F-deK^- - glandes salivaires 236- — intestin 262--rein 172-d'ions H*- - estomac 242--rénale 174- de lochies 303-pulsatile306- rénale, v. ReinSegmentation, rythmique 244Séjour en altitude 136- hypoxie hypoxémique 130- sécrétion d'érythropoïétine

88Sel de cuisine v. NaClSélectme(s) 14, 98Sélection, clonale,

lymphocytes 94Sélénium (Se) 226Selles 262, 264- couleur 250Sels (acides-) biliaires 246- absorption, iléon distal 252- conjugués 248, 252- cycle entérohépatique 252- fonction 252- pool de l'organisme 248- primaires 248- secondaires 248- synthèse, fonction d'excré-

tion 248- transporteur 248Sensation 312Sensibilisation 94, 318- groupes sanguins Rhésus

100- voie réflexe 336Sensibilité-motrice 316, 342-profonde 316, 322- somatique 314, 322- somatoviscérale 314-superficielle 314, 322

-tactile314Sensorimotricité 314, 324 et

ss.Séquence du signal 12Sérotonine(=5-HT=5-

hydroxytryptamine) 230- cortex cérébral 332- neurone 330- second messager 55F, 274,

276- thrombocytes 102, 103A- transport tubulaire 160- types de récepteurs 55F,

274,276Sérum 88Servoregulation 6Seuil(s)312- absolu- - audition 362--olfaction 340--vision 352- anaérobie 72- des différentes fréquences,

oreille 368- différentiel- - aérobie 76- - anaérobie 72, 76- - auditif 368--goût 338- - gustatif 338- - odorat 340- - olfactif 340- - ouïe 362 et ss.- - vision 352--visuel 352- de discrimination entre

deux points 314, 322- d'intensité- - olfaction 340- - gustation 338--sons 368- d'orientation, simultané 314- de perception acoustique

362- de reconnaissance--gustation 338- - olfaction 340- de sensation, olfaction 340Sex-hormon binding globulin

(SHBG) 268, 302, 306Sexe- chromosomique 306- génétique 306SGLT1 (sodium-glucose

transporter type 1) 158SGLT2 26, 158SHBG (sex-hormon binding

globulin) 268, 302, 306

Shunt 120- artério-veineux 122- - droit-gauche 220- - gauche-droit 220Sifflantes, voix 370Sifflement 370Signal- costimulateur 98- de transduction 266, 274Signal-recognition-particle

(SRP) 12SIH (somatostatine) 86, 230,

234,240,269,280,284 et s.- actions 284- estomac 234, 242- libération de glucagon 272,

284- récepteurs 55 F- second messager 55 F, 274- sécrétion 284- - d'insuline 272, 282- en tant que cotransmetteur

84Sildénafilcitrate (Viagra®)

278Silicium (Si) 226Site de stockage du Ça24-- fibre musculaire

squelettique 60-IP,276- myocarde 194SNAP-25 (synaptosome-asso-

ciated protein 25) 50SNARE (synaptosome-asso-

ciated protein receptor)30

SNC (système nerveuxcentral) (v. aussi Cerveau,Moelle épinière. Cortex)310etss.

SNE (système nerveux enté-rique)234

SNV, v. Système nerveux,végétatif

SOI, (saturation en 0,) 126Sodium, v. Na4'Soif 168, 170,236-choc 218Solvent drag 24, 156, 162Somatolibérine (growth hor-

mon-releasing hormone= GRH) 230, 264

Somatomédine 280, 284Somatostatine, v. SIHSomatotopie 322, 324Somatotropine (= hormone

somatotrope = STH) 269,280, 284, 288,303

- récepteur 278Sommation 320- contractions répétées du

muscle squelettique 66- spatiale 320, 358- - du neurone 52--visuelle 352- temporale 320- - du neurone--visuelle 352Sommeil 334- axonal 46- endormissement 334- NREM (Non-REM) 334- profond 332, 334- REM (rapid eye

movements) 334- de rêve 334- stades 332, 334- SWS (slow wave sieep) 334Son- complexe 362- - analyse 368- conduction- - aérienne 364--osseuse 364- direction 368- dureté d'oreille 364- éloignement d'une source

368- intensité 362, 368- récepteurs 364, 366- sensibilité 362- traitement du stimulus,

SNC 368- vitesse 362Sone 362Sonie 362Sorbitol 262Sortie- de calcium 290- de K*, plaque terminale

motrice 56Sound pressure level (SPL)

362Soupape de Rahn 114SP (substance P) 86Spermatides 306Spermatocytes du 1° ordre

306Spermatogenèse 306Spermatogonies 306Spermatozoïdes 306- action des œstrogènes 302- mobilité 30, 58- processus de fécondation

308- utérus 302 et ss.

Sphincter- anal 264- œsophagien 238-précapillaire 188Sphmgomyéline 14Splke, v. Potentiel d'actionSpines, v. Cortex cérébralSpinocerebellum 326Spirolactone 172Spiromètre 112, 116SPL (sound pressure level)

362Split brain (section des

connexions interhémisphé-riques) 337

SPM (système phagocytairemononucléaire) 96

Sport 74 et ss.- échange d'énergie 72, 226Squalène 294SRE (système réticulo-endo-

thélial) 96SRH (somatolibérine) 269,

280SRP (signal récognition par-

ticle) 12Standard température

pressure dry (STPD) 112Staphylokinase 104Statolithes 342Step test de Margaria 76Stercobiline 250Stercobilinogène 250Stéréocils 342Stéréognosie 314Stérilité 303STH (= hormone somatotrope

= somatotropme) 269, 278,280,284,288,303

- récepteur 278Stimulation- lumineuse, mise en œuvre

rétinienne 354- de la respiration--diminuée 144- - respiration en altitude 136Stimulus(i)-adéquat 312-qualités 312-respiratoires 132-transduction 312- transformation 312- de succion 280STPD (standard température

pressure dry) 112Strabisme 360- d'accompagnement 360Streptokinase 104

Stress, sécrétion de cortisol296

- hyperprolactinémie 303- libération de CRH 296Striatum 326Strie(s)- vasculaire 366- Z, sarcomère 60Strophantine 194Substance(s)- minérales, nutrition 226- noire 326- odorante 340-P(SP)52,86,318,326- - vésicule biliaire 248- réticulée activatrice

ascendante (SRAA)322,332

- de transmission, v. Neuro-transmetteur

Substrat(s)- énergétiques, acides gras

libres 256- récepteur de l'insuline-1

(1RS-1)284- de la rénine 184Suc- gastrique 242- - pH 242- - reflux 238- nucléaire, v. NucléoplasmeSuccmate, transport tubulaire

160Succion 320Sucre (v. aussi Saccharose,

Oligo- et Polysaccharides)- de canne, saccharose 258- du lait (lactose) 258Sucré 338Sucrose, v. SaccharoseSulfate- absorption intestinale 262- conjugaison avec 160, 250- - des hormones stéroïdes

264- conjugués, sécrétion

tubulaire 156, 160- - transporteurs 250- de magnésium 248- réabsorption rénale 158Superoxyde-dismutase 94Superposition, convulsions

du muscle squelettique 66Suppositoires (médicaments)

264Suppression- du bruit, voies auditives

368

- saccades 360- - cellules T helper 98Surcharge- adipeuse 284-pondérale 226, 230Surfactant (surface active

agent) 118, 122-hyperoxie 136Suxaméthonium 45, 56Sympathique (v. aussi

Système nerveux, végétatif)78, 84 et s.

-cœur 194- constriction veineuse 218- réaction d'alarme 330- régulation nerveuse de la

circulation 214- sécrétion salivaire 236- tractus gastro-intestinal 234- travail corporel 74- vésicule biliaire 248Symport- définition 26-avec N^58-W-CI-2S- Na^Cl-I^, inhibition

172- - glandes salivaires 236--rein 162-Na^HCO,' 162, 174- 2Na+-I- (NIS) 286- Na^-phosphate 178-peptide-H^, 158,258Synapse 50 et ss.- arrêt de la trasnmission 52,

56- axoaxonale 320-électrique 18,50- fonction de valve 48- inhibition de la

transmission 320- latence 52- nicotinergique 52- potentiation 50- principales fonctions 42- récepteurs postsynaptiques

50,55F- réciproque 340- sommation (potentiation) 50- vue d'ensemble 43 A3Synapsine 50Synaptobrévine 50Synaptosome-associated pro-

tein receptor (SNARE) 30Synaptotagmine 50Syncitium 16Syndrome- d'Adam-Stokes 200

- de Brown-Séquard 322-deConn 182- de Crigler-Najjar 250- de Dubin-Johnson 250-de Fanconi 158- de Korsakoff 337- des membranes hyalines du

nouveau-né 118- néphrétique 158Système-ABO 100- activateur, formation réticu-

lée ascendante SRAA 322- à basse pression 186- du complément 94, 96, 100- à contre-courant multiplica-

teur 164- endocrinien 266 et ss.- fermé 41- à haute pression 186-d'intégration de

l'organisme 266- koniocellulaire 358-limbique310, 330- longitudinal, muscle 60- magnocellulaire 358- massique 372 et ss.- nerveux- - autonome, v. végétatif- - central (SNC) (v. aussi

Cerveau, Moelle épinière,Cortex) 310etss.

- - entérique (SNE) 234, 266- - intégration de

l'organisme 266- - parasympathique 78 et

ss., 82, 266- - somatique 266- - sympathique 78 et ss., 82,

266--végétatif (SNV) 78, 80,

81A,82,266- - - centres 78- - - cotransmetteur 86- - - innervant les organes 78- optique, simple 346- ouvert 40- parvocellulaire 358- phagocytaire

mononucléaire (SPM) 96- porte, hypothalamus 280- réglé 4- - prise en compte rapide

des fortes perturbations 6- rénine-angiotensine (-aldo-

stérone) 170, 184,218- réticulo-endothélial (SRE)

96

- Rhésus 100- T, muscle squelettique 60- temporal, médian 336Systole, cœur 190

T

T3 (triiodothyronine)268,278,288

T3, T4, récepteur nucléaire278,288

T4 (tétraiodothyronine = thy-roxine) 268, 286, 288

Tache aveugle 348, 358Tachycardie 200- choc circulatoire 218- sinusale 200- ventriculaire 200Tachypnée 108Tachyquinine 55F- second messager 276Tampon(s) 138, 378 et ss.-bicarbonate-CO^UO- CO^-bicarbonate 140-hémoglobine 124, 128- non bicarbonates 126, 138,

140, 144etss.Taurine 248TBG (thyroxin binding globu-

lin) 288TBPA (thyroxin binding

prealbumin) 288Technique du patch-clamp

34Tectum 326Télencéphale310Température (v. aussi

Chaleur) 375 .-basale298- de confort 224, 226-corporelle 375, 381C- - cycle menstruel 298- - mesure 224--respiration 132- - valeur de consigne 224- - variation journalière 224,

380B- du noyau 222, 224- unité de mesure 375Temps- de conduction atrioventricu-

laire (ECG) 196- de latence, voie auditive

368-de réflexe 316, 320- de saignement 102Tendance aux hémorragies

104

Tension- électrique, unité de mesure

375-de la paroi 188, 190-superficielle, alvéoles 118Tension-time-index 210Terminaison- annulospiralée 316- motrice (muscle) 58- - plaque motrice terminale

56- nerveuse, libre, olfaction

340Testicule 268, 306- effet de la FSH 306- récepteurs HDL 254Test(s)- respiratoires, dynamiques

112,118-deTiffeneau 118Testostérone 268, 300, 306- récepteurs 278, 306- synthèse 294Tétanie 46, 290, 292Tétanos, muscle lisse 70- muscle squelettique 66Tétraiodothyronine (T,) 286Tétrodotoxine (TTX) 47BTFG, v. ReinThalamus 318, 324, 340- désinhibition 326- noyau non spécifique 322- noyau somatosensoriel 322- situation 310- ventral 338- voie auditive 368- voie visuelle 358Théophylline 276Théorie des couleurs

complémentaires deHering 354

Thérapie anticoagulante 104Thermodynamique 38 et ss.Thermogénine 222, 230,

288Thermorécepteurs 224, 314- centraux 224- hypothalamiques 330-périphériques 224, 314Thermorégulation 222 et s.- sécrétion de TRH 286Thiamine 260Thiazide 162, 172Thiocyanate 286Thiouracil 286Thorax 108 et s.Thréonine 226Thrombine 102 et s.

Thrombocytes 88, 102 et s.-agrégation 102- fi^-adrénorécepteurs, 85-—inhibiteurs 104Thrombokinase tissulire 104Thrombomoduline 104Thrombopathie 104Thrombopénie 100, 104Thromboplastine tissulaire

102- inhibiteur 104Thrombopoïétine 88, 148Thrombose 104Thromboxane (s) 269-A,(TXA,) 102,214- second messager 276Thrombus 104-rétraction 102Thymine 8Thymosine 268Thymus 88, 94Thyréocalcitonine 292Thyréoperoxydase (TPO) 286Thyroglobuline 286Thyrolibérine (TRH) 269,

286,303Thyrotropine (TSH) 269, 286Thyroxine, v. T^Thyroxine binding globulin

(TBG) 288- prealbumine (TBPA) 288Tightjunctions- fonction 18- tube rénal 154Timbre 362Tissu adipeux- brun 85, 288- production de chaleur 222- stockage des acides gras

libres 256Titine 60, 66Titration, solution tampon

379 et ss., 380BTNF (tumor necrosis factor) a,

action sur la sécrétion deCRH 296

Tocophérol 260Tolérance, immunologique- périphérique 98- centrale 94Tonicité 377 et s.Tonotopie, voies auditives

368Tonus- muscle lisse 70- — myogène 70- - neurogène 70- muscle squelettique 328

- réflexe, musculature sque-lettique 66

Ton-, unité de mesure 374Toux 132,320,370Toxine- cholérique 262, 276- pertussique 276tPA (tissue plasminogen acti-

vator) 104TPO (thyréoperoxydase)

286Trachée 370Tractus- corticospinal 324- gastro-intestinal 232 et ss.- - bactéries 240- - durées de transit 233A- - hormones 234- - innervation 78 et ss., 234- - intégration nerveuse et

hormonale 234- - irrigation 186, 232- - motilité interdigestive

240- - neurotransmetteurs 234- - temps de transit 232- olfactif 340- optique 358- réticulospinal latéral 328- - médian 328- retinohypothalamique 334- rubrospinal 328- spinocérébelleux 328- spinoréticulé 318- spinothalamique 318, 322-urinaire 148- vestibulospinal 328Transcobalamine 92, 260Transcortine (cortisol binding

globulin = CBG) 92, 296Transcytose 18Transducine (= protéine G)

276,348,352Transduction312- canal, cellules ciliées 366- du signal 266, 274- photoélectrique 348- signal de 274- stimulus 312Transferrine 90Transforming growth factor

(TGF)-b 278Transfu&ion- placentaire 220- sanguine 100Translation 10Translocation, complexe hor-

mone-récepteur 278

Transmetteur, v. Neurotrans-metteur

Transmission- héréditaire 8 et ss.- osseuse, son 364Transplantation 98Transport- actif 26- - primaire 26- — secondaire 26--tertiaire 28- axonal 42, 58- axoplasmique 280- par convection 24- dépendant de l'énergie 26- électrogène 28- électroneutre 28- membranaire 16 et ss.- - actif 26 et ss.- - dépendant des variations

de potentiel 22, 32--intracellulaire 16- — non ionique 22- - par l'intermédiaire de

transporteur 22 et ss.- - paracellulaire 18--passif 20-non ionique 174-paracellulaire 18-passif 20- par potentiel 32-rhéogène 28- saturable 28- spécifique 28- transcellulaire 18- transmembranaire 16Transporteur 22- acides gras libres 252- affinité 28- cellules hépatiques 250- passif 28- qualités 22Travail- du cœur 202- corporel 74 et ss., 142- - formation de chaleur 222- de maintien postural 74- physique 72 et ss., 282- - activité du s. sympathique

74- - admission d'O^ 74- - besoin énergétique 226- - débit respiratoire 74- - dynamique négatif 74- - dynamique positif 74- - hypothalamus 330- - régulation de la

respiration 74, 135A

- - seuil, aérobie 76- - - anaérobie 76- - statique 74- - température du noyau 224- - tonus sympathique 86- pression/volume, cœur 202- respiratoire 116- unité de mesure 374 et ss.Trénalase 258Tréhalose 258Tremblement-d'intention 328- de repos 326- thermorégulation 222 et ss.TRH (thyrolibérine) 269,

280,286- second messager 274, 276Triade 60, 62- de convergence (ajustement

à la vision de près) 360- de Horner 360Triangle- des couleurs 356-d'Einthoven 196Triglycérides 252 et ss.- absorption intestinale 254- consommation 252- digestion 246, 254- formation dans les

adipocytes 256- formule chimique 227B- lipases 252- lipoprotéines 254- sources 257D- stockage 257DTriiodothyronine, v. T,Trimétaphan 82Tripalmitine, quotient respi-

ratoire 228Tripeptides, absorption intes-

tinale 258Triplet de base, ARNm 8Tritanomalie 356Tritanopie 356Trompe utérine 308Tronc cérébral (v. aussi Cer-

veau) 318- centres moteurs 328-partie 310Tropomyosine 60Troponine 60-C62Troubles 173B, 370- respiratoires- - obstructifs 118--restrictifs 118- du rythme, cœur 180, 200- pour trouver les mots 370

Trypsine 246, 258, 26Q- actions 247D- activation 247D- - des colipases 252- - de la phospholipase

A2252- sécrétion de CCK 246 ,Trypsinogène 246Tryptophane 226TSC (thiazid-sensitive-

cotransporter) 162TSH (thyroïd stimulating hor-

mon = thyrotropine) 232,269,280,286

- récepteur, anticorps 288- second messager 274, 276TTX (tétrodotoxine) 47BTuba 134Tube collecteur (v. aussi

Rein) 148, 166Tubercules olfactifs 340Tubocurarine 56, 82Tubules- longitudinaux, muscle sque-

lettique 60- rénaux, v. Rein- séminifères 306- transversaux, muscle sque-

lettique 60, 62Tubuline 30, 58Tumor necrosis factor

(TNF) a 296Tuning, audition 368Tunnel de Corti 364TXA (thromboxane A.) 102,

269Tympan 364Type- droit (axe électrique du.

cœur) 198- gauche (axe électrique du

cœur) 198- indifférent (axe électrique

du cœur) 198- vertical (axe électrique du

cœur) 198Tyrosine 84

U

UCP (uncoupling protein)230

Ulcères d'estomac 242Ultrafiltrat 154Uncoupling protein (UCP) 230Uniport 28- H^ (thermogénine = UCP1)

Unitaire, type de muscle 70Unité(s)- fœtoplacentaire 304- de mesure 372 et ss.- - système SI 372Urée 145B2- concentration de l'urine 166-excrétion 166- - catabolisme 296-formation 176- réabsorption rénale 156,

158- transporteur 166Uracile 8Uramidase 96Urate, v. Acide uriqueUretères 140, 148- innervation végétative 79 et

ss.Urètre 148, 308Urine (v. aussi Rein)-primitive 164Urobilinogène 250Urokinase 104Urolithiase 178UT1 (transporteur d'urée de

type 1) 166UT2166Utérus- cycle menstruel 298- excitabilité 304- gap junctions 304- muscle 303- ocytocine 303 et ss.- œstrogènes 302- progestérone 303- prostaglandines 304, 308- récepteurs a-adrênergiques

304- rectitude 308Utricule 342Uvule, cervelet 326

V

V (vanadium) 226V^ (part alvéolaire du Vp) 114Vaccination' 94Vagin 308- action des œstrogènes 302- pH 302Vaisseaux- capacitifs 188- coronaires, autorégulation

210-résistifs 186, 188- sanguins 212 et ss.- - contrôle du calibre des

vaisseaux 212- - diamètre 189A- - fonctions 188- - peau 224- - sphincters précapillaires

188- - surface de section 189AValence, unité de mesure 375Valeur(s)- biologique 226- - ion 375- calorifique- - physiologique 228- - physique 228-limite respiratoire 106, 118- normales 384 et ss.- de P|| , (pression de demi-

saturation en Cy 128-dupH 138etss.- — érythrocytes 126- - influence et diffusion 22-- mesure 146--œsophage 238--plasma 126---équilibre du K* 180--salive 236-- sang 138 et ss.- - - valeurs normales 142--dans l'urine 156-dupKa 138, 140, 378 et s.- du pKb 378 et s.-duQ,,,40- théorique, grandeur de

consigne 4, 6Valine 226Valve(s)- aortique 190- cardiaques 190-mitrale 190- pulmonaire 190- tricuspide 190Valvule(s)- de Kercking 244- de Kohirausch 264- veineuses 204Vanadium (V) 226Vas afferens (v. aussi Rein,

Vaisseaux sanguins) 148,184

Vasa recta (v. aussi Rein,Vaisseaux sanguins) 164

Vasoactive intestinalpeptide (VIP) 86, 232, 234,262

Vasoconstriction 213B, 214- cortisol 296-hypoxique 122,212,220--fœtus 221C

- thermorégulation 224-veines 218Vasodilatation 213B, 214- N0 278- thermorégulation 224Vasopressine, v. ADHV,, (volume de l'espace mort)

114Vecteur QRS, moyen (ECG)

196,198Vectocardiogramme 196Veine(s) 188-caves 188- ombilicale 220- porte 208, 232-pulmonaires 186- retour veineux 204- - réflexe de Bainbridge

216Veinules 189A-postcapillaires 188VEMS (Volume Expiratoire

Maximum Seconde) 118Ventilation 106 et ss.-alvéolaire 106, 120--en altitude 136--artificielle 110- - différences de pression,

vectrices 120- - espace mort 114--formes 108- - générateur de rythme 132- - intérieure 106- - maxima- - - expiratoires 116- - - inspiratoires 116--muscles 108, 132 .- - - non-homogénéité 122--plongée 134- - régulation 126- - - chémorecepteurs

centraux 126- - retour, veineux 204--superficielle 120- - ventilation de l'espace

mort 106- - volume résiduel 114- par pression alternée 110Ventricule, cœur (v. aussi

Cœur)- liquide céphalorachidien

310Veratridine 47BVermis 326Vertige 328, 342Vésicule(s)- biliaire 248- chromafrine 84

- recouverte de coatomère 30-sécrétoire 12, 30- séminales, action de la tes-

tostérone 306, 308Vessie urinaire 148- direction 78 et ss., 308- innervation végétative 79 et

ss.Vestibulocerebellum 326Viagra® (sildénafilcitrate) 278Villosités arachnoïdiennes

310Vimentine 14VIP (vasoactive intestinal

peptide) 52, 86, 232, 234,236,238,262, 280

- cortex cérébral 332- neurone 240- rectum 264- second messager 274Virilisation 306Virus, défense immunitaire

94,96,98Visage ressemblant à un

masque 326Viscosité, sang 92, .188Vision- acuité visuelle 346, 348,

354,358- des couleurs 356- crépusculaire 348- diurne 348- - seuil 352- monochromatique des

bâtonnets 352- des mouvements 358- photopique 348 ' , '- plastique 360- de la profondeur 360- scotopique 348- tridimentionnelle 360Vitamin D binding protein

(DBP) 158, 292Vitamine(s) 226- A (rétinol/p-carotène) 226,

252,260--déficit en A, 350- absorption intestinale 260- B, (thiamine) 226, 260- B, (riboflavine) 226, 260- Bç (pyridoxine) 226, 260- B^, v. Cobalamine- besoin, journalier 292- C (acide ascorbique) 226,

260- - réabsorption rénale 156-D 226,252- - besoins journaliers 292

- D^ (ergocalciférol) 226,260,292

- D, (cholécalciférol= calciol) 226, 292

- - déficit 262, 292- E (D-ci-tocophérol) 226,

252,260- - liposolubles 226, 252- H (biotine) 226, 260- K (phytonadione) 102, 104,

226, 252,264-- antagonistes 10- - déficit 104-K, 226, 260-K,226, 260- réabsorption- - hydrosolubles 260- - liposolubles 260- toxicité 226Vitesse- de contraction- - myocarde 204- - muscle squelettique 68- ou débit volumique, unité

de mesure 374- du flux, sang 188- de l'onde pulsatile 190- de transport, maximale

(J )384VLA"4 (molécule

d'adhésion) 98VLDL (very low density

lipoproteins) 254, 256,260

- action des œstrogènes 302Vocaliques intermédiaires,

parole 370Voie(s)- aériennes 370- cortico-thalamocorticale

326- oculomotrice 324- olfactives 340- pyramidales 324- respiratoires, résistance

à l'écoulement de l'air116

- squelettomotrice 326- du système

monoaminergique 330- visuelles 354, 358Volume(s)- courant respiratoire (VT)

106,112,114,118- - entraînement 76- - part alvéolaire (VA) 120- expiratoire maximal

seconde (VEMS) 118

/ ^/r

- gazeux, conversioii H21' ,̂ xXénobiotiques, excrétion 160

(«-"Mff réserve,\ "--<8Xp)r<ttolfeuK \"̂-•'̂ fnspiratoir» lfc2 J(-résidiieHSylÈ^lM

••-^fëlédiastoli^iie'WD) 190,

'~—télésyst<Àquy(VTS) 190,t '202 et s.^

e-transcelluîaire 168- unité de mesure 372Vomissement 238- équilibre hydro-

électrolytique 173B- matinal 238Voyelles, parler 370VR (volume résiduel) 114VR1 (vanilloid receptor de

type 1)314V^. (volume courant) 114

- - standardisation 11!! j-respiratoires 112,(l®_l •A^-sanguin 88, 186 l '-.- - par catégorie devIÉSseau;^-

189A Y'^'V- - central 204 \<a . Yard, unité de mesure 372

Yohimbine 87B--mesure 168 "'.^- - sportif de longue date 7TC~~Voix- fréquence fondamentale 370- de tête, chant 370Vols dans l'espace 136Voltdge-clamp 34Volume(s) (v aussi Eau)

Zone(s)- d'activité, chémosensorielle

238- érogènes 308- fasciculée, corticosurrénale

294,296- glomérulée,

corticosurrénale 294, 296-deHead318- de neutralité thermique

224- pellucide 308- réticulée, corticosurrénale

296Zonula occludens, v. Tight

junctions

-déficit 170, 173B--choc 218- d'éjection (cœur) 186, 190,

202- - postcharge augmentée

204- - précharge augmentée 204 W

W (Watt), unité de mesure374 et ss

Warfanne 104Ws (Watt-seconde), unité de

mesure 375

- - travail corporel 74-excès 170,173B- extracellulaire (VEC) 168-interstitiel 168- intracellulaire (VIC) 168- pulmonaires, mesure 112

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____________^____________Achevé d'imprimer par '-—J^ '̂ Corlet, Imprimeur, S.A.

14110 Condé-sur-Noireau (France)N° d'Éditeur : 10647 - N° d'Imprimeur 60852 - Dépôt légal : octobre 2002

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