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l’osmolarité l’osmolarité Etienne Roux Etienne Roux Laboratoire de Physiologie Cellulaire Respiratoire INSERM U 885 Laboratoire de Physiologie Cellulaire Respiratoire INSERM U 885 UFR des Sciences de la Vie Université Victor Segalen Bordeaux 2 UFR des Sciences de la Vie Université Victor Segalen Bordeaux 2 contact: [email protected] contact: [email protected] support de cours : support de cours : e-fisio.net site de l’UFR des sciences de la Vie e-fisio.net site de l’UFR des sciences de la Vie Licence Biologie Licence Biologie UE physiologie cellulaire et animale UE physiologie cellulaire et animale

Losmolarité Etienne Roux Laboratoire de Physiologie Cellulaire Respiratoire INSERM U 885 UFR des Sciences de la Vie Université Victor Segalen Bordeaux

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l’osmolaritél’osmolarité

Etienne RouxEtienne Roux

Laboratoire de Physiologie Cellulaire Respiratoire INSERM U Laboratoire de Physiologie Cellulaire Respiratoire INSERM U 885885UFR des Sciences de la Vie Université Victor Segalen UFR des Sciences de la Vie Université Victor Segalen Bordeaux 2Bordeaux 2

contact: [email protected]: [email protected] de cours : support de cours : e-fisio.net site de l’UFR des sciences de la Viee-fisio.net site de l’UFR des sciences de la Vie

Licence BiologieLicence Biologie

UE physiologie cellulaire et animaleUE physiologie cellulaire et animale

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l’osmolaritél’osmolarité plan

I .mise en évidence de la pression osmotique

II. caractéristiques physiques de l’osmolarité

III. osmolarité et volume cellulaire : les cellules dans l’organisme

IV. pression oncotique : les compartiments de l’organisme

V. eau et osmolarité : l’organisme dans son milieu

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I. mise en évidence deI. mise en évidence de la pression osmotiquela pression osmotique

observation expérimentale

définitionspression osmotiqueosmoseosmolaritéosmolarité – osmolalitéconcentration ionique

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mise en évidence demise en évidence de la pression osmotiquela pression osmotique expériences

eau

10 mM saccharose

membrane semi-perméable =perméable à l’eau imperméable aux solutés

saccharose

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eau

10 mM saccharose

membrane semi-perméable =perméable à l’eau imperméable aux solutés

pression sur le piston

saccharose

244 hPa

mise en évidence demise en évidence de la pression osmotiquela pression osmotique expériences

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eau

10 mM NaCl

membrane semi-perméable =perméable à l’eau imperméable aux solutés

saccharose

NaCl

mise en évidence demise en évidence de la pression osmotiquela pression osmotique expériences

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eau

10 mM saccharose

membrane semi-perméable =perméable à l’eau imperméable aux solutés

pression sur le piston NaCl

saccharose

453 hPa

mise en évidence demise en évidence de la pression osmotiquela pression osmotique expériences

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mise en évidence demise en évidence de la pression osmotiquela pression osmotique définition

pression osmotiqueLa pression osmotique est la pression exercée par les particules en solution, et responsable de l’osmose.

osmosemouvement d’eau à travers une membrane semi-perméable, du compartiment le moins concentré en particules en solution vers le compartiment le plus en particules en solution.

osmolaritéL’osmolarité d’une solution est le nombre de moles de particules en solution dans 1 litre de solution. 1 osmole (osm) correspond à une mole de particules.

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mise en évidence demise en évidence de la pression osmotiquela pression osmotique définition

molarité et molalitéLa molarité est la concentration exprimée en moles par litre de solution. Une solution qui contient une mole par litre est une solution molaire.

La molalité est la concentration exprimée en moles par kg d’eau. Une solution qui contient une mole par kg d’eau est une solution molale.

osmolarité et osmolalitéL’osmolarité d’une solution est le nombre de moles de particules en solution dans 1 litre de solution.

L’osmolalité est le nombre de moles de particules en solution dans 1 kg d’eau.

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mise en évidence demise en évidence de la pression osmotiquela pression osmotique définition

NB : concentration ionique

La concentration ionique d’une solution est le nombre de moles de charges présentes dans la solution. Son unité est l’équivalent (Eq) par volume de solution.

exemple : calcul de la concentration ionique d’une solution de 10 mM de NaCl

NaCl est à la concentration de 10 mM. NaCl se dissocie en Na+ et Cl-.

Chaque mole de NaCl porte une mole de charges + et une de charges -. La concentration ionique de la solution est donc : 2 x 10 = 20 mEq.l-1.

concentration ionique osmolarité

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II. physique de l’osmolaritéII. physique de l’osmolarité

osmolarité d’une solution ; coefficient osmotique

exemples de calculscoefficient osmotique

la loi de van’t Hoffdéfinitionunitésexemples

osmolarité d’un mélange de solutés

osmolarité efficacesolutés imperméantssolutés perméants

dynamique de l’osmose et conductivité hydraulique

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physique dephysique de l’osmolaritél’osmolarité osmolarité

L’osmolarité d’une solution est le nombre de moles de particules en solution dans 1 litre de solution.

1 osmole (osm) correspond à une mole de particules.

exemple : calcul de l’osmolarité d’une solution de 10 mM de saccharose

10 mM = 0,001 mol/L = 10-3 mol/ L = 10 mol/m3

saccharose = soluble dans l’eauen solution : ne se dissocie pas1 molécule de sacharose en solution = 1 particule en solution

10 mM de saccharose 10 milliosmoles de saccharose

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osmolarité

L’osmolarité d’une solution est le nombre de moles de particules en solution dans 1 litre de solution.

1 osmole (osm) correspond à une mole de particules.

exemple : calcul de l’osmolarité d’une solution de 10 mM de NaCl

10 mM = 0,001 mol/L = 10-3 mol/ L = 10 mol/m3

NaCl = soluble dans l’eauen solution : se dissocie en Na+ et Cl-

1 molécule de NaCl en solution 2 particules en solution*

(*tout le NaCl ne de dissocie pas en Na+ et Cl-)

10 mM de NaCl 20 milliosmoles de NaCl

physique dephysique de l’osmolaritél’osmolarité

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osmolarité

l’osmolarité dépend de :

concentration en solutés

nombre de particules effectivement formées par la dissociation du soluté:

nombre de particules formées par la dissociation d’une molécule de soluté

facteur de correction : toutes les molécules de soluté ne se dissocient pas en solution

coefficient osmotique

physique dephysique de l’osmolaritél’osmolarité

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osmolarité

osmolarité = (n/V).i.

nnombre de moles de solutéV: volumen/V = molarité de la solution

i : nombre de particules formées par dissociation du soluté

(phi) : coefficient osmotique = facteur de correction

coefficient osmotique

1 ( = 1 100% de dissociation)

exemples : MgCl2 : = 0,89 i = 3NaCl : = 0,93 i = 2

physique dephysique de l’osmolaritél’osmolarité

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loi de van’t Hoff

La pression osmotique d’une solution est donnée par la loi de van’t Hoff, dérivée de la loi sur les gaz parfaits.

= R.T.(n/V).i.

R : constante des gaz parfaits

T : température

nnombre de moles de soluté

V: volume (!!! l’unité internationale de volume est le m3, et non le litre)

i : nombre de particules formées par dissociation du soluté

(phi) : coefficient osmotique = facteur de correction

définition

physique dephysique de l’osmolaritél’osmolarité

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loi de van’t Hoff

calcul de la pression osmotique en unités internationale : Pascal (Pa)

= R.T.(n/V).i.

1 atm = 101,3 kPa = 760 mmHg

R = 8,314 (UI)

T : en Kelvin (0 K = -273,15°C ; 1 K = 1°C)

nsans unité i : sans unité : sans unité

V: !!! l’unité internationale de volume est le m3, et non le litre

unités

Pa osmolarité : en mol/m3

en mM

physique dephysique de l’osmolaritél’osmolarité

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loi de van’t Hoff

calcul de la pression osmotique en unités internationale : Pascal (Pa)

= R.T.(n/V).i.

1 atm = 101,3 kPa = 760 mmHg

R = 8,314 (UI)

T : en Kelvin (0 K = -273,15°C ; 1 K = 1°C)

nsans unité i : sans unité : sans unité

V: !!! l’unité internationale de volume est le m3, et non le litre

unités

kPa osmolarité : en mol/L (M)

physique dephysique de l’osmolaritél’osmolarité

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loi de van’t Hoff

= R.T.(n/V).i.

exemple : calcul de la pression osmotique due à une solution de 10 mM de saccharose, à 20°C.

n/V = 10 mM

saccharose en solution : ne se dissocie pas i = 1 = 1

= 8,314 x (20+273,15) x 10 x 1 x 1 = 24372 Pa 244 hPa

exemples

physique dephysique de l’osmolaritél’osmolarité

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loi de van’t Hoff

= R.T.(n/V).i.

exemple : calcul de la pression osmotique due à une solution de 10 mM de NaCl, à 20°C.

n/V = 10 mM

NaCl en solution : se dissocie en Na+ et Cl-

i = 2 = 0,93

= 8,314 x (20+273,15) x 10 x 2 x 0,93 = 45333 Pa 453 hPa

exemples

physique dephysique de l’osmolaritél’osmolarité

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physique dephysique de l’osmolaritél’osmolarité osmolarité d’un mélange

exemple : calcul de l’osmolarité d’une solution contenant 10 mM de sacharose et 10 mM de NaCl

osmolaritémolarité x(i.

osmolarité d’un soluté

osmolarité d’un mélange de solutés

osmolarité totaleosmolarité de chaque soluté

osmolarité du saccharose : 10 x 1 x 1 = 10 mosm. L-1

osmolarité du NaCl : 20 x 2 x 0,93 = 18,6 mosm. L-1

osmolarité totale = 28,6 mosm. L-1

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osmolarité efficace

solutés imperméants

exemple : calcul de la différence de pression osmotique d’une solution A contenant 10 mM de saccharose et d’une solution B contenant 10 mM de NaCl

physique dephysique de l’osmolaritél’osmolarité

A B

saccharose NaCl = R.T.(n/V).i.= R. T.

osmolarité B = 8,314 x 293,15x 18,3 = 453 hPa

A = 8,314 x 293,15 x 10 = 244 hPa

= A - B

= 244 - 453 = -209 hPa

la différence de pression osmotique crée un mouvement d’eau de A vers B

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osmolarité efficace

solutés imperméants

physique dephysique de l’osmolaritél’osmolarité

saccharose NaCl’ = ’A – ’B =

Ph = .g . (hA – hB)

= masse volumique

A B

A final > A initial

(concentration due à la perte d’eau)

le mouvement d’eau de A vers B crée, par la différence de hauteur, une pression hydrostatique qui s’oppose à l’osmose.

B final < B initial

(dilution due au gain en eau)

hA – hB

à l’équilibre, la différence de pression osmotique est égale à la différence de pression hydrostatique qui s’exerce en sens opposé

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osmolarité efficace

solutés perméants

certains solutés traversent la membrane semi-perméable

exemple : calcul de l’osmolarité et de la pression osmotique d’une solution contenant 10 mM d’urée

physique dephysique de l’osmolaritél’osmolarité

osmolarité : 10 x 1 x 1 = 10 mosm.L-1

osmolaritémolarité x(i.

= R.T.(n/V).i.= R. T. osmolarité

urée = 8,314 x 293,15 x 10 = 244 hPa

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osmolarité efficace

exemple : calcul de la différence de pression osmotique d’une solution A contenant 10 mM de saccharose et d’une solution B contenant 10 mM d’urée

physique dephysique de l’osmolaritél’osmolarité

A B

saccharose urée = R.T.(n/V).i.= R. T.

osmolarité B = 8,314 x 293,15x 10 = 244 hPa

A = 8,314 x 293,15 x 10 = 244 hPa

= A - B

= 244 - 244 = 0 hPa

si la membrane est imperméable à l’urée, il n’y a aucun mouvement d’eau

solutés perméants

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osmolarité efficace

exemple : calcul de la différence de pression osmotique d’une solution A contenant 10 mM de saccharose et d’une solution B contenant 10 mM d’urée

physique dephysique de l’osmolaritél’osmolarité

A B

saccharose urée = R.T.(n/V).i.= R. T.

osmolarité B = 8,314 x 293,15 x 5 = 122 hPa

A = 8,314 x 293,15 x (10 + 5)= 144 + 122 = 366 hPa

= A - B

= 366 - 122 = 144 hPa

solutés perméants

si la membrane est perméable à l’urée, les concentrations en urée s’équilibrent entre A et B (5 mM)

urée

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osmolarité efficace

exemple : calcul de la différence de pression osmotique d’une solution A contenant 10 mM de saccharose et d’une solution B contenant 10 mM d’urée

physique dephysique de l’osmolaritél’osmolarité

A B

saccharose urée = R.T.(n/V).i.= R. T.

osmolarité

solutés perméants

A = 8,314 x 293,15 x (10 + 5)= 144 + 122 = 366 hPa

B = 8,314 x 293,15 x 5 = 122 hPa

= A - B

= 366 - 122 = 144 hPa

si la membrane est perméable à l’urée, la pression osmotique est due au saccharose

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osmolarité efficacephysique dephysique de l’osmolaritél’osmolarité

solutés perméants

dans le cas d’un solution contenant des solutés perméants et non perméants, la pression osmotique à l’équilibre est due aux solutés imperméants

osmolarité efficace : osmolarité des solutés non perméants

NB : les flux d’eau et de particules n’étant pas instantanés, la situation d’aquilibre n’est pas obtenue immédiatement variations transitoires d’osmolarité, de pression osmotique et de volume

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osmolarité efficacephysique dephysique de l’osmolaritél’osmolarité

conductivité hydrauliquedébit d’eau à travers une membrane :

Jeau = dV/dt = L x Pdébit

différence de pression de part et d’autre de la membrane

conductivité hydraulique (perméabilité de la membrane à l’eau)

cas d’un soluté perméant : flux du soluté à travers la membrane :

A BA < B

Jparticule = perméabilité x C

différence de concentration de part et d’autre de la membrane

NB : les variables sont interdépendantes

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eau

10 mM urée

membrane perméable à l’eau et à l’urée

osmolarité efficacephysique dephysique de l’osmolaritél’osmolarité

conductivité hydrauliqueaugmentation transitoire de volume d’eau dans le tube

à l’équilibre, égalité des concentrations en urée et des pressions osmotiques

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III. osmolarité et volume cellulaire :III. osmolarité et volume cellulaire : les cellules dans l’organisme les cellules dans l’organisme   

composition des milieux intérieursliquide intersticielmilieu intracellulaire

osmolarité cellulaireisosmolarité - isotonicitéapplications pratiques

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milieux intérieurs

sang

lymphe

liquide extracellaire

liquide céphalo-rachidien

liquide extracellulaire cérébral

liquide synovial

urine...

osmolarité et volume cellulaireosmolarité et volume cellulaire

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milieux intérieursosmolarité et volume cellulaireosmolarité et volume cellulaire

liquide intersticiel

ions intracellulaire (mM) extracellulaire (mM)

Na+ 5-15 145

K+ 140 5

Mg2+ 0,5 1-2

Ca2+ 1x 10-4 1-2

H+ 7x 10-5 (pH = 7,2) 4x 10-5 (pH = 7,4)

Cl- 5-15 110

Pi (en mEq/l) 100 2

autres composés : glucose, protéines,...

ion majoritaire : Na+

osmolarité mesurée (osmomètre) : 290 mosm.L-1

osmolarité estimée : [cation majoritaire] x 2 : 290 mosm.L-1

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milieux intérieursosmolarité et volume cellulaireosmolarité et volume cellulaire

liquide intracellaire

ions intracellulaire (mM) extracellulaire (mM)

Na+ 5-15 145

K+ 140 5

Mg2+ 0,5 1-2

Ca2+ 1x 10-4 1-2

H+ 7x 10-5 (pH = 7,2) 4x 10-5 (pH = 7,4)

Cl- 5-15 110

Pi (en mEq/l) 100 2

autres composés : glucose, protéines,...

ion majoritaire : K+

osmolarité mesurée (osmomètre) : 290 mosm.L-1

osmolarité estimée : [cation majoritaire] x 2 : 280 mosm.L-1

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milieux intérieursosmolarité et volume cellulaireosmolarité et volume cellulaire

liquides intersticiel et intracellulaire

mesure et calcul de l’osmolarité d’une solution :

mesure de l’osmolarité d’une solution : osmomètre

osmolarité estimée d’un liquide biologique intérieur : [cation majoritaire] x 2 (équilibre des charges)

osmolarité calculée d’une solution de composition déterminée :

les milieux extracellulaire et intracellulaire sont isomostiques

l’osmolarité des différents milieux est obtenue différemment

osmolarité = (n/V).i.

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osmolarité cellulaireosmolarité et volume cellulaireosmolarité et volume cellulaire

isosmolarité - isotonicité

deux solutions sont isosmolaires si leurs osmolarités sont égales

une solution est isotonique si son osmolarité efficace est égale à l’osmolarité cellulaire

osmolarité et volume cellulaire

solution isotonique volume cellulaire constant

solution hypotonique augmentation du volume cellulaire

solution hypertonique diminution du volume cellulaire

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osmolarité cellulaireosmolarité et volume cellulaireosmolarité et volume cellulaire

application pratique

détermination de la composition d’un solution de NaCl isotoniqueex : perfusion sanguine

osmolarité cellulaire : 290 mosm.L-1

osmolarité voulue de la solution de NaCl : 290 mosm.L-1

osmolarité = molarité.i.molarité = osmolarité/(i.)

molarité de la solution de NaCl = 290 /(2 x 0,93) = 156 mM

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IV. pression oncotique IV. pression oncotique :: les compartiments de l’organisme les compartiments de l’organisme   

mise en évidence de la pression oncotique

définition de la pression oncotiquepression oncotique due à des colloïdes neutrespression oncotique due aux protéines : effet Donnan

pression oncotique plasmatique et pression hydrostatique

pression oncotique et filtration glomérulaire

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exemple : pression osmotique due à une solution d’albumine

A B

La présence d’albumine crée une pression osmotique dans le compartiment B

la pression oncotiquela pression oncotique mise en évidence

0,65 mM albumine0,65 mM : concentration sanguine normale en albumine

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eau + NaCl 154 mM(37 °C)

0,65 mM Dextran

la pression oncotiquela pression oncotique définition

pression due à des colloïdes neutres

Dextran : colloïde neutrepression osmotique calculée

membrane perméables aux ions imperméables aux colloïdes

B = 8,314 x 310,15 x 0,65 = 16,8 hPa

pression osmotique mesurée

18,6 hPa12, 6 mmHg

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eau + NaCl 154 mM(37 °C)

0,65 mM d’albumine

la pression oncotiquela pression oncotique définition

pression due aux protéines

Dextran : colloïde neutrepression osmotique calculée

membrane perméables aux ions imperméables aux colloïdes

B = 8,314 x 310,15 x 0,65 = 16,8 hPa

pression osmotique mesurée

33 hPa25 mmHg

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la pression oncotiquela pression oncotique définition

pression due aux protéines

pression oncotique = pression colloïdo-osmotique = pression osmotique due aux colloïdes

colloïdes : « aspect de colle » : intermédiaire homogène entre suspension et solution vraie (taille entre 2 et 20 nm)

pression oncotique due aux protéines :pression oncotique « vraie » + effet Donnan

membrane « de Donnan » : membrane perméable à certaines particules chargées et pas à d’autres.

effet Donnan

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la pression oncotiquela pression oncotique définition

pression due aux protéines

A B

[Z-] = 1 M

[X+][Y-]

[X+] = 2 M[Y-] = 1 M[Z-] = 1 M [X+]

[Y-]

exemple:membrane perméable à X et Y, imperméable à Z

osmolarité de chaque compartiment ?

si les solutés X, Y et Z ne sont pas chargés : osmolarité efficace : osmolarité de Z

osmolarité A – osmolarité B = osmolarité Z = 1 osm.L-1

effet Donnan

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la pression oncotiquela pression oncotique définition

pression due aux protéines

A B

[Z-] = 1 M

[X+][Y-]

[X+] = 2 M[Y-] = 1 M[Z-] = 1 M [X+]

[Y-]

exemple:membrane perméable à X et Y, imperméable à Z

osmolarité de chaque compartiment ?

si les solutés X, Y et Z sont chargés : équation de Gibbs-Donnan

effet Donnan

[X+]A [Y-]A = [X+]B [Y-]B

+ électroneutralité + conservation de la matière

répartition inégale de X+ et Y- entre A et B

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la pression oncotiquela pression oncotique définition

pression due aux protéines

A B

[Z-] = 1 M

[X+] = 0,67 [Y-] = 0,67

[X+] = 2 M[Y-] = 1 M[Z-] = 1 M [X+] = 1,33

[Y-] = 0,33

exemple:membrane perméable à X et Y, imperméable à Z

osmolarité de chaque compartiment ?

effet Donnan

répartition inégale de X+ et Y- entre A et B

A : osmolarité = 1 +1,33 + 0,33B : osmolarité = 1,33

osmolarité A – osmolarité B = 1,33 osm.L-1 > osmolarité Z

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la pression oncotiquela pression oncotique définition

pression due aux protéines

pression oncotique due aux protéines :pression oncotique « vraie » + effet Donnan

membrane « de Donnan » : membrane perméable à certaines particules chargées et pas à d’autres.

albumine : protéines chargée négativement effet Donnan

pression oncotique > pression oncotique “vraie”

(les solutés chargés sont plus concentrés dans le compartiment où se trouvent le soluté chargé imperméant)

effet Donnan

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la pression oncotiquela pression oncotiquepressions oncotique et hydrostatique

plasma : protéines (albumine)liquide intersticiel : peu de protéines

plasma

3 L

liquide intersticiel

9 L

eau cellulaire

24 L

mouvement d’eau entre le plasma et le milieu intersticiel

individu 60 Kg : 36 L d’eau (60 %)

paroi capillaireperméable à l’eauperméable aux solutésimperméable aux protéines

membrane plasmiqueperméable à l’eauperméable à certains solutésimperméable aux protéines

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la pression oncotiquela pression oncotiquepressions oncotique et hydrostatique

plasma : protéines (albumine)liquide intersticiel : peu de protéines

plasma

3 L

liquide intersticiel

9 L

eau cellulaire

24 L

mouvement d’eau entre le plasma et le milieu intersticiel

individu 60 Kg : 36 L d’eau (60 %)

paroi capillaire

osmolarité efficace = osmolarité oncotiquepression oncotique osmose du milieu intersticiel vers le milieu plasmatique

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la pression oncotiquela pression oncotiquepressions oncotique et hydrostatique

mouvement d’eau entre le plasma et le milieu intersticiel

artériole veinule

capillaire sanguin (c)

interstitium (i)

c= 30 Pc=25= p.oncotique

P= p.hydrostatique(mmHg)

c= 30 Pc=5

i= 12 Pi=-5i= 12 Pi=-5

i= 18 Pi=30

i- Pi=-12 mmHg i- Pi= 8 mmHg

i= 18 Pi=10

capillaire lymphatique

entrée du capillaire = sortie sortie du capillaire = entrée

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la pression oncotiquela pression oncotiquepressions oncotique et hydrostatique

mouvement d’eau entre le plasma et le milieu intersticiel

entrée du capillaire : sortie de liquide du capillaire (filtration)(homme : 20 L/jour)

sortie du capillaire : entrée de liquide dans le capillaire (réabsorption)(homme : 18 L/jour)

capillaire lymphatique : entrée de liquide dans le S. lymphatique(homme : 2 L/jour)

hypoalbuminémie (<20 g.L-1) : diminution c

augmentation filtration ; diminution réabsorption : oedème

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la pression oncotiquela pression oncotique filtration glomérulaire

glomérule

tube proximal

artériole afférente artériole efférente

capsule de Bowman

ultrafiltration : passage du capillaire glomérulaire dans le tube proximal

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la pression oncotiquela pression oncotique filtration glomérulaire

t= 0 Pt=10

entréec= 20 Pc=45

i- Pi=-15 mmHg

la différence de pression est responsable de la filtration glomérulaire

diminution de pa pression sanguine diminution de la filtration glomérulaire

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V. osmolarité et milieu de vie :V. osmolarité et milieu de vie : l’organisme dans son milieul’organisme dans son milieu

osmolarité et milieu marincomposition et osmolarité de l’eau de merconséquences biologiques

animaux osmoconformes et osmorégulateursanimaux osmoconformesanimaux osmorégulateurs

osmolarité et milieu d’eau doucecomposition et osmolarité de l’eau douceconséquences biologiques

osmorégulation des animaux dulçaquicoles

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osmolarité et milieu de vieosmolarité et milieu de vie milieu marin

composition et osmolarité de l’eau de mer

Na+ Cl- K+ Ca2+ Mg2+ SO42- protéin

e

eau de mer 478 558 10 10 54 28 -

principaux ions présents dans l’eau de mer = sodium et chlore.

l’osmolarité de l’eau de mer estimée :478 + 558 = 1036, soit environ 1000 mosm/l.

conséquence biologique

osmolarité importante du milieu marin si osmolarité animal < osmolarité du milieu

pertes hydriques par osmose

isosmolarité = osmolarité importante du milieu intérieur

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osmolarité et milieu de vieosmolarité et milieu de vie milieu marin

osmoconformes et osmorégulateurs

Na+ Cl- K+ Ca2+ Mg2+ SO42- protéin

e

eau de mer 478 558 10 10 54 28 -

méduse 474 580 10,7 10 53 15,8 0,7

araignée de mer

488 554 8,6 13,6 44,1 14,5 -

oursin 474 557 10,1 10,6 53,5 28,7 0,3

calmar 456 578 22,2 10,6 55,4 8,1 150

osmoconformes

osmolarité comparée de quelques animaux marins

animaux osmoconformes : dont l’osmolarité est égale à l’osmolarité du milieu

pas de phénomène d’osmose

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osmolarité et milieu de vieosmolarité et milieu de vie milieu marin

osmoconformes et osmorégulateurs

Na+ Cl- K+ Ca2+ Mg2+ SO42- protéin

e

eau de mer 478 558 10 10 54 28 -

méduse 474 580 10,7 10 53 15,8 0,7

araignée de mer

488 554 8,6 13,6 44,1 14,5 -

oursin 474 557 10,1 10,6 53,5 28,7 0,3

calmar 456 578 22,2 10,6 55,4 8,1 150

osmoconformes

osmolarité comparée de quelques animaux marins

osmoconformité et effet Donnan :l’effet Donnan : différences passives de concentrations ioniques entre milieu intérieur et extérieur

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osmolarité et milieu de vieosmolarité et milieu de vie milieu marin

osmoconformes et osmorégulateurs osmoconformes

estimation de l’effet Donnan : Robertson (1956) échantillons de LEC dans un sac semi-perméable en Cellophane, mis dans l’eau de mer.

Les concentrations ioniques s’équilibrent de manière passive de part et d’autre de la membrane de cellophane (phénomène de dialyse).

Les compositions ioniques ainsi obtenues sont comparées avec les concentrations in vivo.

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osmolarité et milieu de vieosmolarité et milieu de vie milieu marin

osmoconformes et osmorégulateurs osmoconformes

Na+ Cl- K+ Ca2+ Mg2+ SO42-

méduse 99 104 106 96 97 47

araignée de mer 100 102 125 122 81 66

oursin 100 101 111 101 98 100

seiche 93 105 205 91 98 22

composition ionique du LEC in vivo exprimée en % de la valeur du LEC après dialyse

Les concentrations ioniques 100% ces animaux sont globalement osmoconformes.

L’équilibre ionique passif pas toujours réalisé pour tous les ions (sauf Échinodermes)

Si différence entre la concentration in vivo et celle obtenue par dialyse mécanisme actif (absorption ou élimination active)

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osmolarité et milieu de vieosmolarité et milieu de vie milieu marin

osmoconformes et osmorégulateurs osmorégulateurs

osmolarité comparée de quelques animaux marins

concentration en ions et en urée de la myxine (Myxinoïde), du requin (Sélacien) et du flet (Téléostéen) en mM

Na+ Cl- K+ Ca2+ Mg2+ SO42- urée mosm/l

eau de mer

478 558 10 10 54 28 - 1000

myxine 554 532 6,8 8,8 23,4 1,7 3 1002

requin 269 258 4,3 3,2 1,1 1 376 1075

flet 180 160 4 3 1 0,2 - 337

animaux osmoconformes : dont l’osmolarité est égale à l’osmolarité du milieu pas de phénomène d’osmose

animaux osmorégulateurs : dont l’osmolarité est différente de l’osmolarité du milieu phénomène d’osmose mécanisme actif

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osmolarité et milieu de vieosmolarité et milieu de vie milieu marin

osmoconformes et osmorégulateurs osmorégulateurs

osmolarité comparée de quelques animaux marins

Na+ Cl- K+ Ca2+ Mg2+ SO42- urée mosm/l

eau de mer

478 558 10 10 54 28 - 1000

myxine 554 532 6,8 8,8 23,4 1,7 3 1002

requin 269 258 4,3 3,2 1,1 1 376 1075

animaux osmoconformes :myxines (osmoconformité passive = équilibre des concentrations)

requin (osmoconformité active = déséquilibre des concentrations) élimination active de NaCl rôle de l’urée dans l’osmoconformité pas de pertes hydriques

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osmolarité et milieu de vieosmolarité et milieu de vie milieu marin

osmoconformes et osmorégulateurs osmorégulateurs

osmolarité comparée de quelques animaux marins

Na+ Cl- K+ Ca2+ Mg2+ SO42- urée mosm/l

eau de mer

478 558 10 10 54 28 - 1000

flet 180 160 4 3 1 0,2 - 337animaux osmorégulateurs : flet (hypoosmotique / eau de mer) pertes hydriques ; influx de NaClnecessité de captation d’eau ; d’élimination hyperosmotique / mer

•ingestion d’eau de mer•faible élimination d’urine concentrée (mais hypoosmotique /mer)•élimination active de NaCl par les branchies

cellules à chlorure : élimination active de Cl-

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osmolarité et milieu de vieosmolarité et milieu de vie

composition et osmolarité de l’eau douce

milieu dulçaquicole

Na+ Cl- K+ Ca2+ Mg2+ SO42- urée mosm/l

eau de mer 478 558 10 10 54 28 - 1000

eau de rivière*

0,396,13

0,2313,44

0,040,11

0,525,01

0,210,66

0,211,40

- <5<30

*la première valeur est une moyenne des rivières d’Amérique du Nord ; la seconde est la composition d’une eau dite « dure ».

composition variable osmolarité variable mais toujours très faible

conséquence biologique

osmolarité très faible du milieu d’eau douceosmoconformité impossible

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Na+ Cl- K+ Ca2+ Mg2+ SO42- urée mosm/l

eau de mer 478 558 10 10 54 28 - 1000

flet 180 160 4 3 1 0,2 - 337

cyprin 142 107 2 6 3 - - 293

eau de rivière 0,396,13

0,2313,44

0,040,11

0,525,01

0,210,66

0,211,40

- <5<30

concentration en ions et en urée du flet et du cyprin (Téléostéens), en mM

osmolarité et milieu de vieosmolarité et milieu de vie osmorégulation en eau douce

cyprin : osmolarité plus faible que le flet

hyperosmotique / eau douce

osmolarité comparée d’animaux d’eau douce et de mer

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Na+ Cl- K+ Ca2+ Mg2+ SO42- urée mosm/l

cyprin 142 107 2 6 3 - - 293

eau de rivière 0,396,13

0,2313,44

0,040,11

0,525,01

0,210,66

0,211,40

- <5<30

concentration en ions et en urée du flet et du cyprin (Téléostéens), en mM

osmolarité et milieu de vieosmolarité et milieu de vie osmorégulation en eau douce

osmolarité comparée d’animaux d’eau douce et de mer

osmorégulation en milieu d’eau douce

flet (hypoosmotique / eau de mer) gains hydriques ; pertes ioniquesnecessité d’élimination d’eau ; de captation d’ions

•ingestion d’eau réduite•élimination abondante d’urine très diluée

(un tiers du poids de l’animal par jour) •captation active de NaCl par les branchies