Custaud - Association Angevine du Tutorat PASS - 2ATP

© ASSOCIATION 2ATP 2018-2019 PAGE | 1

Toute reproduction, totale ou partielle, et toute représentation du contenu substantiel, par quelque procédé que ce soit est interdite, et constitue une contrefaçon sanctionnée par les articles L.335-2 et suivants du Code de la propriété intellectuelle.

Cours Custaud NOTIONS DE BASES SUR LES MILIEUX INTERIEURS

La cellule dépense de l'énergie pour maintenir sa composition interne dans des valeurs compatibles avec son fonctionnement. Dans l'évolution, les êtres unicellulaires ont formé des êtres pluricellulaires pour lesquels il y a un intermédiaire entre le milieu environnant et le secteur intracellulaire. Ce secteur intermédiaire extracellulaire permet aux cellules d'ignorer les changements du monde extérieur. L'objectif pour l'organisme est alors de maintenir le plus constant possible le secteur intracellulaire pour que toutes ses cellules fonctionnent normalement.

1) QUELQUES NOTIONS DE BASE CONCENTRATION

On peut exprimer la concentration dans un milieu : en mmol.L-1, en g.L-1, en meq.L-1 .

GRADIENT DE CONCENTRATION Deux secteurs sont séparés par une membrane perméable à l'ion et imperméable à l’eau. La concentration en ions dans le secteur (1) est nettement inférieure à la concentration en ions dans le secteur (2). On a donc un gradient de concentration (= déplacement de l’eau) de (1) vers (2) et un flux de déplacement des ions dans le sens opposé (donc de (2)

vers (1)).

ACTIVITE OSMOTIQUE Le nombre de particules solubles dans une solution détermine son activité osmotique, soit sa capacité à induire des transferts d'eau. L'activité osmotique ne dépend pas de la taille des molécules mais uniquement du nombre de particules solubles dans la solution.



OSMOLARITE EFFICACE L’urée et le glucose ne participent pas au transfert d’eau ils vont donc facilement passer de part et d’autre de la membrane et s'équilibrer de part et d'autre de la membrane. L’Osmolarité efficace d’un secteur ne prend en compte que les molécules responsables des phénomènes de transfert d’eau DONC ne prend pas en compte les substances « séquestrées » dans un secteur. L'eau se déplace du compartiment à activité osmotique faible vers le compartiment à activité osmotique élevée. Plus la différence d'activité osmotique est importante, plus ces transferts d'eau sont importants. L'activité osmotique efficace = activité osmotique - activité osmotique liée aux molécules d'urée et de glucose en équilibre.

SOLUTION THERAPEUTIQUE En thérapeutique, on peut administrer aux patients des perfusions pour rééquilibrer les secteurs liquidiens. Une solution isotonique par rapport au plasma a environ la même osmolalité que le plasma : environ 285 mOsm.L-

1.

FORCE ONCOTIQUE Chez l'homme cette force oncotique se déroule grâce aux protéines. Les protéines séquestrées dans un secteur vont être responsables de transferts : d’eau (force osmotique due aux protéines) et de cations (force osmotique due aux cations). La force d’attraction due à tous ces mécanismes s’appelle la force oncotique (ou pression oncotique).

PRESSION HYDROSTATIQUE Pression entrainant le passage d'eau et de particules en proportion du secteur soumis à la pression hydrostatique vers un autre secteur à condition qu'ils soient séparés par une membrane perméable dialysante.



2) LES SECTEURS DE L'ORGANISME REPARTITION, COMPOSITION

Représentation selon le modèle du réservoir : le secteur extracellulaire est ouvert sur l’extérieur. Il y a ensuite des échanges entre le secteur IC et le secteur EC. La régulation des sorties se fait au niveau du rein majoritairement. Dans le secteur EC on retrouve le secteur plasmatique au niveau sanguin.

La répartition entre les différents secteurs de l'organisme est la suivante : le liquide IC représente 2/3 de l'eau corporelle (soit 28 litres), le liquide EC représente 1/3 de l'eau corporelle (soit 14 litres) dont 2,5 litres de plasma (le volume sanguin étant de 4,8 litres). L'eau, composé majeur de l'organisme, constitue 60% du poids du corps. -> 42 litre d’eau

LE SECTEUR INTERSTITIEL Secteur interstitiel = secteur EC – volume plasmatique. Sa composition ressemble beaucoup au secteur plasmatique mais comporte moins de protéines solubles.

LE VOLUME PLASMATIQUE Il représente environ ¼ du volume EC. Attention : volume plasmatique n'est pas synonyme de volume sanguin : Vsanguin = Vplasmatique+Vglobulaire.

COMPOSITION IONIQUE DU SECTEUR PLASMATIQUE Le ionogramme de Gamble (mEq.L-1) : Permet de comprendre l'équilibre ionique à l'intérieur du secteur plasmatique. Il tient compte de la charge électrique. Il y a autant de cations que d'anions exprimés en mEq.L-1.

SERUM/PLASMA Plasma : surnageant obtenu après prélèvement sur tube avec anticoagulant. Ce surnageant contient les protéines de la coagulation intactes et inactivées. Sérum : surnageant obtenu après coagulation. Les protéines de la coagulation ont été éliminées dans le caillot sanguin après leur activation.

OSMOLALITE CALCULEE/ OSMOLALITE MESUREE Osmomètre : mesure la température de cristallisation du plasma. Elle est d'autant plus petite que l'osmolalité totale est importante. Osmcalculée=2[Na]+[urée]+[glucose] (en mmol.L-1). S'il y a une augmentation trop importante c'est qu'il y a présence d'une substance osmotiquement active non dosée habituellement. On peut alors suspecter une intoxication (éthanol, méthanol, éthylène glycol).



COMMENT PEUT-ON MESURER LES DIFFERENTS SECTEURS LIQUIDIENS ? Il y a trois grandes méthodes :

1) Leprincipededilutiond’unmarqueur

V = Q(injectée)/Concentration osmotique

On va pouvoir mesurer : o Secteureautotalegrâceàl’Antipyrine,eaulourdeo Secteurextracellulairegrâceàl’Inulineo SecteurintravasculairegrâceauVertd’Indocyanine

2) L’impédancemétrie

On a des courants électriques de différentes fréquences qui vont être injectées au sujet. En fonction de la concentration en eau, le corps humain va être plus ou moins résistif à ce courant électrique. Il y en a de deux types :

o L’impédancemonofréquenceo L’impédancemultifréquence

• BassesfréquencesLe courant ne passe pas à travers lescellules.L’impédancedépenddoncdel’eauEC

• HautesfréquencesLecourantpasseàtraverslescellules

3) Utilisationdel’hématocrite

On centrifuge et on a le surnagent avec les éléments figurés. L’hématocrite est le pourcentage d’éléments figurés par rapport au volume total. Taux normal compris entre 40 et 50%.

3) PRINCIPE D’ECHANGES ENTRE LES SECTEURS A l'intérieur de chaque secteur, il y a autant de cations que d'anions. L'osmolalité de tous ces secteurs est similaire

Total mOsm/L

Mouvements de l’eau entre intracellulaire et interstitiel L’eau se déplace passivement à travers les membranes de façon à équilibrer l’osmolalité de part et d’autre de celles-ci. Ce sont les solutés contraints dans un compartiment qui déterminent la force osmotique et donc le volume de ce compartiment.



Pour le volume extracellulaire : Na+ essentiellement et Cl-, HCO3- secondairement.

Pour le volume intracellulaire : K+ essentiellement ainsi que les grosses molécules anioniques.

LES AQUAPORINES L'eau peut passer assez facilement du secteur interstitiel vers le secteur intracellulaire grâce à des canaux membranaires, les aquaporines, qui facilitent ses mouvements. Le passage de l'eau est passif mais important puisque 109 molécules d’eau peuvent passer par seconde à travers AQ1 (aquaporine de type 1). On trouve 11 isoformes d'aquaporines chez les mammifères. Les aquaporines sont sélectives pour l'eau

LOI DE STARLING Au niveau du pôle artériolaire, la pression hydrostatique est plus importante que la pression oncotique, d'où le phénomène de filtration (sortie des liquides) alors qu'au niveau du pôle veinulaire la réabsorption est due à une pression oncotique plus importante que la pression hydrostatique.

4) REGULATION AU NIVEAU DE L'ORGANISME Principe de régulation L’organisme peut réguler le secteur extracellulaire en quantité et en composition ionique.



QUELS STIMULI ? Estimation du volume sanguin par la pression artérielle (barorécepteurs artériels) ou par la distension des cavités cardiaques (en particulier de l'oreillette droite).

LES CIBLES L'organisme agit sur le comportement (par la soif) et sur le rein (niveau de réabsorption ou d'élimination d'eau et de sodium).

LES PRINCIPAUX MESSAGERS QUI PERMETTENT LA REGULATION DES SECTEURS LIQUIDIENS Ils sont essentiellement hormonaux : ADH (hormone antidiurétique), aldostérone, ANP (peptide atrial natriurétique) et nerveux. Système rénine angiotensine aldostérone

ANP (EAU + NA+) L'ANP appartient à une famille d’hormones natriurétiques. C'est une hormone de nature peptidique, elle est synthétisée par l’oreillette droite du cœur. Elle va agir au niveau des reins (augmentation de la natriurèse -et de la diurèse en proportions iso-osmotiques), des surrénales (diminution de l'aldostérone), et des vaisseaux (augmentation de la perméabilité capillaire et propriétés vasodilatatrice). L'action sur les reins et les surrénales entraine la diminution du secteur EC.

ADH (HORMONE ANTI-DIURETIQUE) Stimulée par une augmentation de l’osmolalité et responsable d’une rétention aqueuse à l’intérieure des cellules



DEFICIT OU EXCES EN EAU UNIQUEMENT Déficit en eau uniquement : augmentation de l’osmolalité du secteur EC donc stimulation de la sensation de soif et stimulation de l’ADH. Diminution de l’excrétion d’eau au niveau rénal. Excès en eau uniquement : diminution de l’osmolalité du secteur EC donc inhibition de la sensation de soif et inhibition de l’ADH. Augmentation de l’excrétion d’eau au niveau rénal.

DEFICIT OU EXCES EN LIQUIDE EXTRACELLULAIRE

Déficit du liquide EC : baisse du volume plasmatique donc baisse de la pression artérielle. Stimulation de la rénine donc stimulation de l’angiotensine II puis de l’aldostérone. Réabsorption de Na+ au niveau rénal et diminution de la natriurèse (= excrétion d’eau) et diurèse (=excrétion de sodium). Excès du liquide EC : élévation du volume plasmatique donc élévation de la pression artérielle. Inhibition de la rénine donc inhibition de l’angiotensine II et de l’aldostérone. Excrétion de Na+ au niveau rénal et augmentation de la natriurèse et de la diurèse. Parallèlement on a aussi une augmentation de la pression dans l’oreillette droite qui va stimuler la production d’ANP et augmenter la natriurèse et la diurèse.



5) EN PRATIQUE APPRECIATION CLINIQUE DES SECTEURS LIQUIDIENS

• L'évaluationglobale:soif,poids,• L'évaluationduvolumeplasmatique:veinejugulaire/pressionartérielle/fréquencecardiaque• L'évaluationdusecteurextracellulaire:œdème/élasticitécutané,• L'évaluationdusecteurintracellulaire:confusionmentale/troublesdelaconscience

PRINCIPES THERAPEUTIQUES

En cas de déshydratation : Réhydratation per os (par la bouche)

- Eau(IC)- Eau+NaCl(EC)

Réhydratation intraveineuse - Solutiondechloruredesodium(NaCl)isotoniqueà9g/LquirestedanslesecteurEC- Solutionglucoséeà5pour1000dansleplasma(iso-osmotiques)quivadanslesecteurIC.

En cas d'hyperhydratation - Restrictionhydrique(IC)- Restrictionhydrosodée(EC)- Salidiurétiques(augmententl'excrétiond'eauetdesodium/médicaments)(EC)



Equilibre acido-basique INTRODUCTION 1.COMPOSE ACIDE ET NOTION DE PH Peut libérer des ions H+ en solution. Il existe des acides forts (dissociation complète) et des acides faibles (dissociation incomplète). pH = - log [H+]. Le pH normal du sang artériel est compris entre 7,38 et 7,42 (7,40 + ou – 0,2). La relation entre pH et [H+] est logarithmique. 2. REGULATION Il faut une régulation extrêmement étroite de la concentration en ions H+ qui passe par leur élimination. 3. IONS H+ DANS L’ORGANISME

4. EXCES OU DEFICIT D’IONS H+ Les ions H+ se lient aux charges négatives des protéines donc un excès ou un déficit de ces ions peut avoir de graves conséquences métaboliques.

Condition [H+]nmol/L pH GravitéAcidose >100 <7,00 PeutêtremortelAcidose 50-80 7,10–7,30 SymptomatiqueNormal 40±2 7,40±2 NormalAlcalose 20-36 7,44–7,69 SymptomatiqueAlcalose <20 >7,70 Peutêtremortel

A connaitre !!! 5. PROVENANCE DES IONS H+ DANS L’ORGANISME

4 provenances : l’alimentation, le catabolisme des AA (produit aussi de l’urée), la glycolyse anaérobie et l’oxydation des AG vers des corps cétoniques.



1. ÉQUILIBRE ACIDO-BASIQUE

INTRACELLULAIRE 1. ÉQUILIBRE INTRACELLULAIRE Le pH intracellulaire est légèrement alcalin (7,2) et sa régulation dépend de transporteurs membranaires (molécules transportant des substances) et de systèmes tampons intracellulaires. Le métabolisme de notre cellule va produire des ions H+ et du CO2. Les ions H+ vont pouvoir être évacués de la cellule par un transporteur sodium-ion H+, faisant rentrer du sodium et sortir des ions H+. Le CO2 peut diffuser en dehors de la cellule et se retrouver au niveau du plasma (évacuation par les poumons). Il peut aussi se combiner à l’eau pour donner des bicarbonates (acide faible). Cet acide faible se dissociera en H+ et HCO3-. Les ions H+ seront évacués de la cellule par le transporteur Na/H. les ions H+ dans la cellule pourront aussi se combiner aux systèmes tampon intracellulaire. Si la glycolyse est anaérobie, on va produire des lactates et des ions H+ qui resterons dans la cellule ou seront évacués par un transporteur. Il est cependant difficile d’évacuer les lactates et les ions H+ : c’est l’exemple de crampes. 2. LES SYSTEMES TAMPONS INTRACELLULAIRES Les systèmes tampons intracellulaire captent ou relâchent des ions H+ en fonction du pH. Quand les ions H+ sont captés, ils sont neutralisés et ne participent plus à l’acidité. Les tampons intracellulaires sont constitués par les phosphates inorganiques (HPO4--/H2PO4-), par les protéines et par les bicarbonates.

3. NOTION DE COURBE TAMPON Lorsqu’on fait varier dans une solution la concentration en H+, on mesure le degré d’association entre H+ et le tampon, on obtient une courbe tampon dite courbe de titration. On représente en X la forme dissociée (concentration en H+) et en Y la forme associée. Le point l’inflexion de la courbe donne le pK (50% associé et 50% dissocié). 4. SCHEMA

GENERAL DES SYSTEMES TAMPONS Le métabolisme produit des ions H+ qui vont se combiner au tampon au niveau intracellulaire. On parle donc de système tampons fermés car ils n’accèdent pas au domaine extracellulaire.



2. PRISE EN CHARGE EXTRACELLULAIRE DES IONS H+ 3.1. EQUILIBRE EXTRACELLULAIRE Les cellules éliminent les ions H+ dans le milieu extracellulaire mais il y a un risque d’accumulation de ces ions dans le milieu EC. Ils peuvent se fixer sur des récepteurs hormonaux (changeant de conformation et perdant leur capacité à recevoir l’hormone). Ils peuvent aussi se fixer sur d’autres protéines membranaires, voyant leur configuration modifiée et perdant leur propriété. 3.2. PRINCIPAUX SYSTEMES TAMPONS EXTRACELLULAIRES Les principaux systèmes tampons sont représentés par le groupe des bicarbonates (HCO3- / H2CO3 / CO2). Les protéines vont aussi être des tampons en fixant des ions H+ sur leurs charges négatives. Un troisième système est l’hémoglobine (HHb / Hb- et HHb02/Hb02-), capable de fixer un ion H+ dans le milieu extracellulaire. Cette hémoglobine est confinée au secteur sanguin. 3. LE SYSTEME TAMPON DES BICARBONATES Ce système reflète l’équilibre acido-basique de l’organisme.

HCO3- + H+ ßà H2CO3 ßà H2O + CO2 Ce sont des réactions réversibles et un système tampon ouvert qui transporte les ions H+ vers les sites d’élimination : reins et poumons. 4. EQUATION DE HENDERSON-HASSELBACH Il existe une relation étroite entre les concentrations en H+, HCO3- et CO2.

HCO3- + H+ ßà H2CO3 ßà H2O + CO2

PCO2 est la pression partielle est gaz carbonique

5. LE DIAGRAMME DE DAVENPORT Permet d’analyser les troubles de l’équilibre acido-basique. Les valeurs normales du sang artériel sont :

- pH=7,38–7,42- HCO3-=24–28mmoles/litre- pCO2=38–42mmHg

6. REGULATION PAR LES POUMONS L’élimination des ions H+ se fait indirectement sous forme de CO2. Plus le pH est bas, plus la ventilation alvéolaire (=volume d’air mobilisé par les poumons) est importante. C’est un mécanisme de correction rapide

7. REGULATION PAR LES REINS La régulation se fait par la réabsorption des bicarbonates vers le milieu intérieur en plus ou moins grande quantité selon les besoins de l’organisme. Une deuxième façon est la production possible par le tissu rénal de bicarbonates dans l’organisme (milieu intérieur). Une troisième possibilité est l’élimination d’ions H+ dans les urine sous forme de NH4 ou H2PO4. Ces mécanismes sont régulés en fonction des besoins de l’organisme.



Schéma de synthèse Des acides peuvent être ingérés dans l’alimentation. Les ions H+ vont se combiner aux bicarbonates pour être éliminés. Ces ions H+ vont se dissocier en H20 et CO2 et vont être éliminés au niveau des poumons ou bien sous forme non dissocie au niveau des riens.

3. TROUBLES DE L’EQUILIBRE ACIDO-BASIQUE 1. ANALYSE DES TROUBLES DE L’EQUILIBRE ACIDO-BASIQUE Elle repose sur un examen clinique qui doit être complet. Elle repose aussi sur un examen biologique basé sur l’examen des gaz du sang artériel permettant de dresser un ionogramme sanguin, donnant la concentration en bicarbonates. Les troubles de l’équilibre acido-basique sont de type acidose/alcalose. La cause est soit respiratoire, soit métabolique (poumon ou rein). L’acidose ou l’alcalose est soit compensée (pH normal du à une compensation de l’organisme), soit non compensée (l’organisme n’arrive pas à ramener le pH à sa valeur normale). Les mécanismes de compensations sont respiratoires pour les troubles métaboliques ou bien métaboliques pour les troubles respiratoires. 2. ACIDOSE METABOLIQUE Diminution de HCO3- -> Accumulation d’ions H+ -> Baisse du Ph.

Les mécanismes de compensation se font par :

- Augmentationdelafréquencerespiratoire- Augmentationdel’éliminationdeCO2- DiminutiondelapCO2(selondroitetampondu

plasma)- NormalisationdupH

4.3. ACIDOSE RESPIRATOIRE

Augmentation de CO2 -> Augmentation des ions H+ -> Baisse du Ph. Les signes cliniques sont les troubles de la conscience (conséquences) et les troubles respiratoires. Il va y avoir compensation métabolique (production de HCO3).



4.4. ALCALOSE METABOLIQUE Augmentation de HCO3- -> Baisse du nombre d’ions H+ -> Augmentation du Ph. Elle provient d’une intoxication avec un agent alcalin ou d’un excès de production de bicarbonates. La compensation va être respiratoire (= augmentation de la pCO2) Les signes cliniques sont des troubles de la conscience et une diminution de la fréquences respiratoire (conséquence). 4.5. ALCALOSE RESPIRATOIRE

Baisse de la pCO2 -> Baisse des ions H+ -> Augmentation du Ph. Elle est due à une augmentation de la fréquence respiratoire rencontrée par exemple en cas d’angoisse. Compensation métaboliquement (= baisse HCO3-). Les signes cliniques sont donc des trouble de conscience et une augmentation de la fréquence respiratoire (cause).

Documents

Custaud - Association Angevine du Tutorat PASS - 2ATP