Osmose Pression osmotique

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1 Osmose Pressio osmotique 1 Situatio expérimetale Calcul des flux 1 2 P 1 Solutio P 2 Solvat pur P 1 P 2 les pressios Pisto Membrae sélective Membrae imperméable au soluté T 0 (mais perméable au solvat) ombre de moles du soluté par Kg de solvat

2 1 er Cas P 1 P 2 Par diffusio, u flux de solvat de 2 1 (le pisto est repoussé vers la gauche) Ce flux de solvat par diffusio est le phéomèe d osmose Calcul du flux osmotique Loi de Fick D S e S Flux 2 1 D C e Coefficiet de diffusio e épaisseur de la membrae Caractéristique de la membrae C gradiet des cocetratios podérales du solvat

3 Or C est approximativemet proportioelle à f différece des fractios molaires du solvat E 2 0 f f bre de moles du solvat bre de moles du soluté C f Flux K D S Si << <<o Flux 2 1 K D S o

4 Si 0 est le ombre de moles de solvat par Kg, représete la molalité du soluté Le flux par diffusio, le flux osmotique mesure la molalité du ou des solutés (avec u T 0) 2 ème Cas P 1 P 2 Au flux de diffusio, ichagé, s ajoute algébriquemet u flux de filtratio La somme algébrique de ces 2 flux le flux et

5 P 1 < P 2 P P 1 - P 2 < 0 Les deux flux vot das le même ses. Le flux et > flux de diffusio (flux osmotique) P 1 > P 2 P positif Le flux de filtratio s oppose au flux de diffusio Selo la différece Ff - Fd Flux et 1 2 Ff > Fd exosmose si P>> >>0 Flux et edosmose si P ~ Ff < Fd (le solvat sera plus cocetré e 2, doc il repasse e 1)

6 Osmomètre de Dutrochet Fe :flux d'eau etrat (edosmose) eau Fs : flux d'eau sortat (exosmose) sucre ρgh pressio osmotique

7 3 ème Cas Coditios d équilibre Quelle doit être la différece de pressio telle que le flux et soit ul? Flux de diffusio flux de filtratio f d K' S D 0 ombre de moles du soluté 0 ombre de moles par uité de masse du solvat f f K" S P Π P K 0 T pressio osmotique T température O fait retrer ttes les cstes das K et o fait apparaître T qui est proportioelle à D D KT f

8 Par défiitio : o appelle pressio osmotique la différece de pressio écessaire et suffisate pour que le flux de filtratio compese exactemet le flux de diffusio Pour ue membrae doée, à ue T doée la pressio osmotique, est proportioelle à Elle permet de déombrer le ombre de particules dispersées das l uité de masse de solvat pour lesquelles T la trasmittace est ulle (La solutio est diluée) Parler de pressio osmotique a pas de ses si l o e précise pas la membrae e cause.

9 Expressios de la Pressio osmotique U seul soluté eutre Π Π Π Π K K Π m m K K mt C M m m T p mt TΣ p i m K m T m i + i j m molalité (T0) C Coc. Podérale par kg de solvat K m (cost. déped du solvat) Electrolyte(s) (trasmittace ulle) (T température) p ou p i ombre d ios produits par dissociatio Cas gééral j j j i m' J Osmolalité de la solutio m ' p m m i solutés eutres

10 2 Loi de Va t Hoff Autre loi de la Pressio osmotique - exacte + simple Π m r RT La Costate est idépedate du solvat, et est égale à la costate des gaz parfaits «R» DONC m r est l osmolarité totale des solutés de trasmittace ulle. Le solvat est l eau m Σ V i r V Π V R T

11 Impossible d afficher l image. Loi de Va T Hoff aalogie avec la loi des gaz parfaits (Π Pgaz) rie d étoat k T Eistei : D f les molécules tedet à occuper tout le volume offert Itérêt À 0 c, 1 mol/l doe ue pressio de 22.4 atmosphères Limites (molalité ou molarité) ces 2 otios peuvet être cofodues si les 2 coditios sot simultaémet vérifiées - Solutio diluée : 1 litre de solutio 1 litre de solvat - Le solvat est l eau 1 litre d eau 1 Kg à 0 C Impossible d appliquer la loi de Va T Hoff au plasma (6% protéies) 1 litre de plasma 0.94 l d eau

12 La loi de Va t Hoff e peut s appliquer au plasma Exemple sas précautio Protéie Masse molaire M C p 68 g/l Π? Molarité À 0 à T 27 c 1 mole Π 22.4 atm Pascals 10-3 mole Π Pascals (23 cm d'eau) ( Pa 10 5 Pa 10 m d eau) À 27 Π Cp M 3 x Pascals Π 25 cm d' H 2 0

13 Remarque 1 Parler de pressio osmotique a de ses que si l o précise la membrae. C est-à-dire la trasmittace T du ou des solutés pour la membrae cosidérée Cocetratio osmolaire sous eted Ue membrae hémiperméable Ue solutio diluée << 0 Le solvat est l eau 1 litre de solutio 1 Kg d eau à 0 Sio Osmolarité Osmolalité

14 Remarque 2 Exemple du plasma sagui O parle souvet de pressio osmotique du plasma ce qui exprime la pressio osmotique développée cotre l eau pure à travers ue membrae hémiperméable qui e laisse passer que l eau Ue telle membrae existe pas la paroi de l hématie : laisse passer l urée et le glucose Paroi capillaire glomérule réal laisse passer toutes les petites molécules

15 Das ce derier cas, le soluté se limite aux macromolécules Pressio ocotique 3.7 KPa 28 mm Hg 38 cm d eau Molarité ou Molalité Osmolarité ou osmolalité Plasmatique Solutio o diluée, 1 litre de plasma e cotiet que 0.94 litre d eau. (les protéies occupet 6 % du volume) otios qui e doivet pas être cofodues pour le plasma

16 3 Modificatio du schéma expérimetal Notio de Solutio isotoique Sol 1 Sol , 2 molalités du soluté 1 > 2, T 0 1 > 2 doc le solvat passe de 2 1 Différece des fractios molaires du solvat π 0 1 m La pressio osmotique est égale à la différece des pressios osmotiques de chacue des deux solutios opposées, à travers la même membrae, à du solvat pur 1 0 ( ) K T 1 2 Solutios diluées 2 Surpressio à exercer e 1

17 Si 1 2 Il y a pas de flux à travers la membrae Les 2 solutios sot dites isotoiques Si 1 2 Flux de solvat du compartimet le cocetré vers celui le + cocetré + cocetré (soluté) sol. Hypertoique - cocetré (soluté) sol. Hypotoique Exemple Hématies (Cellules) : plogées das ue solutio de toicité de celle itracellulaire Solutio hypertoique > 9 g l -1 de Cl N a Vol.hématies elles se ratatiet

18 Milieu hypotoique vol. Hématies éclatemet Hémolyse d origie osmotique 100 % proportio d'hématies lysées b a NaCl g/l courbe d hémolyse a hématies ormales b hématies pathologiques caractéristique de la maladie de MINKOWSKI-CHAUFFARD La plus fréquete des aémies hémolytiques; Fragilité accrue de GR; résistace globulaire dimiuée (8 g/l cocetratio voisie du sérum physiologique)

19 3.4 Cryoscopie L iterface eau-glace peut être cosidérée comme ue membrae hémiperméable A 0 l équilibre eau-glace est u équilibre dyamique où se compeset deux flux moléculaires opposés Si l eau cotiet u soluté, le flux eau glace est dimiué, l équilibre est rompu, la glace fod abaissemet du poit de cogélatio de la solutio (phéomèe cryoscopique)

20 Loi de Raoult θ K c θ abaissemet du poit de cogélatio K c, costate cryoscopique (e déped que du solvat) - 1,86 C mol -1 pour l eau osmolalité totale de tous les solutés Exemple plasma θ mesurée c La cocetratio totale moles.kg 1 (la cotributio des protéies est égligeable 1 mmol l -1 participe pour degré celcius)

21 3.5 Comparaiso - Loi de la Pressio osmotique - Loi de la Cryoscopie Phéomèes de base idetiques Les lois de Raoult et de Va t Hoff e s appliquet que pour des solutios idéales et diluées Elle permettet de déombrer (colligative) les particules idépedates dissoutes par uité de masse de solvat C est-à-dire mesurer des osmolalités Domaies d applicatios pratiques très différets Osmométrie : sol.macromoléculaires (Π 38 cm d'eau) Cryoscopie : sol. Micromoléculaires usuelles (osmolalité de 0.10, la Π est de 22,4 mètres d'eau)

22 Le pourquoi L osmométrie est iadéquate pour les solutios micromoléculaires Impossibilité de trouver des membraes hémiperméables les pressios à mesurer seraiet éormes Pour ue solutio 0.3 osmole Π 0,3 x 22,4 m d eau L osmométrie est très utilisée pour les solutios macromoléculaires Facilité de trouver des membraes coc. C/M toujours très petites Pressio ocotique 25 cm d H 2 O Pour coc 10-3 osmoles l -1

23 La cryoscopie est iadéquate pour les solutios macromoléculaires C/M petit faible participatio à θ La cryoscopie solutios micromoléculaires usuelles Sol.d osmolalité 0.10 θ C mesurable

24 3.7 Exemples biologiques Osmose Ultrafiltratio 1 ere Filtratio glomérulaire Artère afférete Artère efférete Capsule cavité de BOWMAN Membrae sélective Perméable à l eau + petites molécules T 0 pour les molécules protéiques Jeux de pressios flux Pressio hydrodyamique efficace pressio artérielle moyee au iveau de l artère afférete (75 mmhg) Pressio hydrodyamique à l itérieur de la capsule (5 mmhg)

25 P art. eff. 70 mm Hg (75 5) Pressio osmotique efficace plasmat. Pressio ocotique 25 mm Hg Bila Coditios ormales P mm Hg flux de solvat vers la cavité Par ultrafiltratio urie primitive Le travail écessaire à l ultrafiltratio est fouri par le muscle cardiaque Coditios pathologiques P art. ultrafiltratio aurie

26 Phéomèe de STARLING Physiopathologie des oedèmes Versat artériel Versat Veieux P i P i P a Π o P TA P TV Π o P V P i Pressio iterstitielle P v Pressio hydrostatique veieuse P a Pressio hydrostatique artérielle Π o Pressio ocotique P TA Pressio totale (versat artériel) P TV Pressio totale (versat veieux)

27 Membrae sélective T 0 macromolécules Forces pressio PTA Pa (- Pi) - (Πo) PTV Pv (- Pi) - (Πo) O peut égliger la Pi qui s'aule Bila Coditios ormales : Pa > Pv à l etrée Pa < Pv à la sortie et P TA P TV

28 Versat artériel P TA 7 mm Hg (32 25) Πo < P a flux de solvat du compartimet sagui vers le compartimet iterstitiel Versat veieux P TV 7 mm Hg (25 18) Πo > P v flux de solvat du C.It. vers Compartimet sagui Coditios physiologiques ormales Les 2 flux s équilibret P TA P TV Le milieu iterstitiel est balayé par u flux de solvat échages

29 Coditios pathologiques Œdème Défiitio Surcharge hydrique du secteur iterstitiel Goflemet idolore gardat le godet Causes Surcharge hydrique globale Œdème avec hypervolémie Ex : surcharge e sérum ϕ

30 1er : Isuffisace cœur droit P V flux de retour Accumulatio d eau das les tissus œdème Ex: Pv augmete (ex: 22 mmhg) P a - Π 0 7 mmhg P TA Pv - Π [- 3] P TV P TA > P TV doc œdème 2ième: De même obstacle sur veie cave Pv augmete

31 3ième: Baisse de la cocetratio plasmatique des protéies (hypoprotidémie, carece protéique, excés d élimiatio uriaire, défaut de sythèse protéique (foie)) Π0 ex 21 mm Hg (N 25) PTA Pa - Π mm Hg PTV PV Π mm Hg PTA > PTV 4ième: Perméabilité aormale des capillaires T 0 pour certaies protéies