L'équilibre hydrique, électrolytique et acido-basique

L'équilibre hydrique, électrolytique et acido-basique I. Les liquides organiques 1) Le poids hydrique de l'organisme Représente 40 L d'eau, c'est à dire, pour un adulte, 50 % du poids du corps. Ce poids hydrique reste toujours le même, mais son pourcentage du poids du corps varie en fonction de l'âge de la vie : bébé 73 % et personne âgée 45 % (car ossature de plus en lourde). 2) Les compartiments hydriques Les 2/3 du volume appartiennent aux compartiments intracellulaire ( 25 L d'eau dans le cytosol pour un adulte). Le tiers du volume restant est dans le compartiment extra-cellulaire. Dans ce compartiment on trouve le milieu intravasculaire (plasma 3 L), le liquide interstitiel, la lymphe et le liquide céphalo-rachidien ( 12 L). 3) La composition des liquides organiques Composés d'électrolytes (éléments ionisables) : Des sels inorganiques Des acides gras Certaines protéines Et de substances non-électrolytiques : Sucre Lipide Urée Créatinine Le milieu extra-cellulaire est riche en sodium et en chlore alors que le milieu intracellulaire est riche en potassium et un phosphore. 4) Echanges entre ces 2 compartiments Les échanges entre le plasma et le liquide interstitiel sont dus à la pression hydrostatique (graduant de pression) et les échanges entre le liquide interstitiel et le plasma sont dus à la pression osmotique (graduant de concentration en soluté). Les modifications du travail

cellulaire sont rapidement compensées par les échanges entre ces 2 compartiments. C'est l'homéostasie. II. L'équilibre hydrique Pour conserver notre hydratation, les pertes en eau doivent être égales aux gains. L'apport hydrique, pour un adulte de poids moyen doit être de 2,5 L par jour. Cette apport se retrouve sous 3 formes : liquides ingérés (60 %), l'eau contenue dans les aliments (30 %) et l'eau produite par le métabolisme. La déperdition hydrique emprunte plusieurs voies : évaporation par les poumons dans l'air expiré (28 %), la transpiration (8 %), les matières fécales (4 %) et par les reins dans l'urine (60 %). Certaines pertes en eau sont inévitables, comme celles citées ci-dessus. En plus de ces pertes obligatoires, l'alimentation et l'ingestion d'eau vont influés sur la concentration et le volume de l'urine. Il faut 30 min aux reins pour évacuer un excès d'eau et la diurèse est maximum 1h après l'ingestion d'eau et elle est minimum 3h plus tard. 1) Régulation de l'apport et de la déperdition hydrique L'augmentation de la concentration du plasma en soluté déclenche la sensation de soif et la libération de l'hormone antidiurétique (ADH), ce qui a pour conséquence la réabsorption de l'eau par les reins = urine concentrée. Alors qu'à l'inverse, la diminution de la concentration de soluté dans le plasma inhibe la soif, stoppe la sécrétion d'adh, ce qui entraîne l'excrétion d'eau par les reins, donc l'émission d'une grande quantité d'urine = urine diluée. 2) Les déséquilibres hydriques a) La déshydratation Les causes : hémorragies, brûlures graves, vomissements, diarrhées, diabète et l'utilisation excessive de diurétique. Les signes : aspect cotonneux de la muqueuse buccale, sensation de soif, sécheresse et rougeur de la peau, fièvre et confusion mentale, délire. Cette perte se fait au détriment du liquide extra-cellulaire, dans un premier temps, et ce sont les cellules qui vont perdre leur

eau pour conserver la même osmolarité au liquide interstitiel, dans un deuxième temps. b) L'hydratation hypotonique Les causes : une insuffisance rénale ou l'absorption excessive d'une grande quantité d'eau. Les signes : une hyponatrémie (concentration trop basse de sodium dans le sang). Cette dilution exagérée de sodium dans le liquide interstitiel va, par osmose, faire pénétrer l'eau dans les cellules, qui vont gonfler. Il est urgent de procéder à l'injection d'une solution saline hypertonique (très concentrée) afin d'extraire l'eau des cellules, et inverser ainsi le gradient osmotique, sous peine de nausées, vomissements, crampes musculaires, œdème cérébrale, désorientation, convulsions, coma, mort. c) L'œdème C'est une accumulation atypique de liquide dans l'espace interstitiel. Les causes : augmentation de la pression hydrostatique, de la perméabilité capillaire (réactions inflammatoires), insuffisance de retour de liquide dans la circulation sanguine (maladies hépatiques) ou l'obstruction des canaux lymphatiques par une tumeur ou par une radiothérapies curatives. Les troubles causés par l'œdème : l'hypoxie (manque d'oxygène), baisse du volume circulant (diminution de la pression artérielle). III. L'équilibre électrolytique Il désigne généralement l'équilibre des ions inorganiques dans l'organisme et on va s'intéresser principalement à 4 d'entre eux : sodium, calcium, potassium, magnésium. Les apports en sels minéraux se font par l'eau et l'alimentation, alors que les pertes se font par le biais de la transpiration, la matière fécale et l'urine. 1) Le rôle des ions sodium dans cet équilibre L'équilibration entre gains et pertes de sodium est la principale fonction des reins. Le sodium représente 90 à 95 % des solutés présents dans l'espace extra-cellulaire. C'est le seul ion à exercer

une pression osmotique notable. Il ne traverse pas facilement la membrane cellulaire et sa concentration dans le liquide extracellulaire reste stable grâce à de constants et rapides réajustements du volume d'eau. La concentration plasmatique de sodium (située entre 135 et 145 mmol/l) se répercute sur le volume d'eau plasmatique et la pression artérielle, mais aussi sue le volume hydrique des autres compartiments. Ex : sécrétion gastrique, intestinale, pancréatique, la bile et la salive représentent 8 L par jour de liquide salé déverser dans le tube digestif et presque complètement réabsorbé. 2) Régulation de l'équilibre en Na + Liée à la pression artérielle, au volume sanguin, et fait intervenir différents mécanismes nerveux et hormonaux. a) L'effet régulateur de l'aldostérone Une baisse de la concentration plasmatique de sodium et une augmentation de la concentration de potassium dans le sang entraîne une stimulation de la glande cortico-surrénale, et provoque ainsi la libération d'aldostérone dans le sang. Ce qui entraîne une augmentation de la réabsorption du sodium et une évacuation du potassium et un retour à une concentration de sodium et de potassium normale. b) Les barorécepteurs du système cardio-vasculaire Quand la pression artérielle augmente, les barorécepteurs cardiaques informent l'hypothalamus qui envoie aux reins un ordre chimique dont la conséquence est d'augmenter le débit de filtration de l'eau et du sodium, et ainsi, l'urèse augmente, le volume circulant diminue et la pression artérielle baisse. c) L'hormone antidiurétique (ADH) Les osmorécepteurs de l'hypothalamus analysent la concentration des solutés du liquide extra-cellulaire. Si la concentration en sodium est élevée, cela implique que le volume circulant a baissé. Ces récepteurs stimulent la neurohypophyse qui déclenche la sécrétion de l'adh. Le rein réagit en réabsorbant presque toute l'eau qui lui parvient. Donc, les urines vont être

très concentrées mais le volume circulant augmente et la concentration de sodium diminue. d) Le facteur natiurétique auriculaire C'est une hormone libérées par certaines cellules des oreillettes quand une augmentation de la pression artérielle les étire. Cette hormone va inhiber tous les phénomènes qui favorisent la vasoconstriction (artère qui diminue son volume) ainsi que la rétention de l'eau et du sodium. Ceux-ci vont être éliminés en grande quantité, et, le volume circulant diminuant, la pression artérielle baisse. Si la pression artérielle diminue, les cellules des oreillettes ne sont plus étirées et la sécrétion de l'hormone s'arrête.

e) Influence d'autres hormones Une des hormones sexuelles féminines : les œstrogènes. Car la structure chimique est presque identique à celle de l'aldostérone. en grande quantité, elle favorise la rétention d'eau et de sodium. Les glucocorticoïdes (CORTISOL) : en concentration élevée favorisent la rétention et peuvent provoquer des œdèmes. 3) La régulation de l'équilibre en potassium C'est la cation intracellulaire le plus important. Il est nécessaire au fonctionnement des cellules nerveuses, musculaires ainsi qu'à la synthèse des protéines. En surdosage, il est très toxique. Une augmentation de la concentration de potassium dans le compartiment extra-cellulaire va induire une excitabilité des cellules musculaires = contraction. Par contre, la baisse de la concentration de potassium dans le milieu extra-cellulaire va entraîner une baisse de l'excitabilité et va donc provoquer une paralysie. L'acidose (entrée des ions hydrogène dans la cellule) va provoqué la sortie des ions potassium. Le potassium est donc étroitement lié aux variation de ph des liquides organiques. a) La teneur en K + des tubules rénaux Un régime riche en potassium va augmenter la concentration en potassium dans le liquide extra-cellulaire et va amener les cellule rénale à sécréter du potassium afin de favoriser l'élimination de ces ions, et inversement. b) L'aldostérone Le rein sécrète un ion potassium à chaque fois qu'il réabsorbe un ion sodium. La moindre augmentation de la concentration de potassium dans le liquide extra-cellulaire, stimule la libération d'aldostérone, laquelle va stimuler la réabsorption du sodium et donc l'élimination du potassium. L'hyperkaliémie est foudroyante et mortelle et inversement, une tumeur de la glande corticosurrénale provoquant la libération de quantité importante d'aldostérone va provoquer une hypokaliémie pouvant aller jusqu'à la paralysie. c) Le ph extra-cellulaire

Quand le ph sanguin baisse (acidose), la sécrétion des ions hydrogènes s'accélère et celle des ions potassium ralentie. 4) La régulation de l'ion Ca 2+ 99 % du calcium de l'organisme est dans les os et donne à l'os sa rigidité. Le calcium extra-cellulaire sert à la coagulation, à la perméabilité membranaire, à l'activité sécrétoire des cellules et enfin, il est nécessaire à l'excitabilité musculaire. Une hypocalcémie va augmenter l'excitabilité et va provoquer le tétanos, alors que l'hypercalcémie va baisser l'excitabilité et peut engendrer des arythmies cardiaques graves. C'est l'ion le plus précisément dosé de l'organisme et il l'est par 2 hormones : a) La parathormone (PTH) Une hypocalcémie provoque la stimulation des glandes parathyroïdes qui libèrent du PTH dans le sang. Ce PTH agit sur les os en augmentant l'activité des osthéoclastes et en libérant du calcium, sur les intestins en réabsorbant le calcium alimentaire et sur les reins en activant la synthèse de vitamine D et en augmentant la réabsorption du calcium. Le fait que la concentration de calcium dans le sang augmente provoque l'inhibition de la libération de PTH. b) La calcitonine Antagoniste de la PTH, c'est à dire qu'un taux élevé de calcium va stimuler la thyroïde, va produire la calcitonine et ainsi inhiber la libération de calcium par les os et la réabsorption du calcium au niveau de l'intestin et des reins. 5) Régulation de l'équilibre en ion magnésium Il active les enzymes nécessaires au métabolisme des sucres et des protéines. 50 % du magnésium est dans le squelette et les 50 % restant sont dans le cœur, les muscles et le foie. Il est probable que l'augmentation de la concentration d'aldostérone dans le sang favorise l'excrétion de magnésium par le rein. 6) Régulation de l'équilibre des anions

L'ion chlorure accompagne les mouvements de l'ion sodium. La plupart des autres anions, comme les sulfates (SO 2-4 ) et les nitrates (NO 3- ), ont un taux maximum de réabsorption prédéfini. Quand la concentration des ces ions est trop importante, l'excès est éliminé par le rein dans les urines. IV. L'équilibre acido-basique 1) Définitions Acide : substance qui libère les ions hydrogène. Les acides sont des donneurs de protons. Base : substance qui accepte les protons, donc les ions hydrogènes. Les hydroxyles deviennent des ions hydroxyles. Ex : NaOH (soude) et HCl (acide chlorhydrique) HCl + NaOH NaCl + H 2 O Donc : acide + base sel + eau C'est la neutralisation car l'acidité de la solution finale est moindre que l'acide de départ. Le ph : concentration acide-base, c'est à dire que plus la concentration en ion hydrogène est élevé, plus la solution est acide. A l'inverse, plus la concentration en ions hydroxyles est élevée, plus la solution est basique (ou alcaline). L'échelle de ph va de 0 à 14 : quand le ph d'une solution est 0, elle ne contient que des ions hydrogènes. Et quand le ph d'une solution est 14, elle ne contient que des ions hydroxyles. 2) Les tampons L'équilibre acido-basique de l'organisme est réglé par les reins, les poumons et par des substances chimiques protéiques appelées tampons. Dès que le ph d'une solution monte, les tampons libèrent des ions hydrogènes qui se lient aux éléments de la solution pour les neutraliser, et ainsi le ph redescend. Ex : ph du sang artériel = 7,4 du sang veineux et du liquide interstitiel = 7,35 du cytosol = 7 Si le ph du sang artériel > 7,45 = alcalose. Si le ph du sang artériel < 7,35 = acidose. Les principales sources d'acides de l'organisme sont :

Dans l'alimentation (acide citrique dans les fruits et acide acétique dans le vinaigre). La dégradation du glucose = acide lactique. La dégradation incomplète des graisses qui donne des corps cétoniques. La dégradation des protéines : acides phosphoriques. 3) La régulation respiratoire du ph Les système respiratoire débarrasse la sang du gaz carbonique tout en le rechargeant en dioxygène. Le dioxydes de carbone de lie à l'hémoglobine des globules rouges et il est convertit en ions bicarbonates Ex : CO 2 + H 2 O H 2 CO 3 (acide carbonique) H + + HCO - 3 L'augmentation d'une des substances entraîne la réaction chimiques dans l'autre sens. Cette régulation agit plus lentement que les tampons chimiques. La rétention de CO 2 cause l'acidose respiratoire alors que l'hyperventilation peut provoquer l'alcalose respiratoire. 4) Les mécanismes rénaux Si le poumon se charge d'éliminer l'acide carbonique, seuls les reins peuvent éliminer les autres acides : acide phosphorique : les corps cétoniques et l'acide urique. L'acidose résultant de l'accumulation des ces acides est l'acidose métabolique. Et de même, le défaut d'acide réalisera l'alcalose métabolique.