Sel et
équilibre hydrique
CPBx
2014-2015
Milieux intérieur et milieu extérieur :
« Il y a pour l’animal deux milieux : un milieu extérieur dans lequel est placé l’organisme, et un milieu intérieur dans lequel vivent les éléments des tissus » Clause BERNARD, 1878
Ce concept apparait à la fin du XIXème siècle, il ne prend pas encore en compte l’organisation cellulaire de l’organisme, et assimile au « milieu intérieur » les liquides interstitiels, le plasma et la lymphe. Néanmoins il met déjà l’accent sut l’importance de la stabilité de la composition de ce milieu extracellulaire nécessaire à la vie.
Aujourd’hui nous savons que les processus biologiques se déroulent à l’intérieur des cellules. Si le maintient de la fixité de composition du milieu extracellulaire est impossible chez certains organismes, il existe en revanche un mécanisme de régulation du liquide intracellulaire, qui permet d’assurer une séparation des phénomènes vitaux et de l’ambiance.
L’existence de ce milieu extracellulaire restreint au compartiment liquidien est pertinente pour l’étude de la physiologie comparative. En effet ce compartiment constitue une première barrière entre la cellule et l’extérieur. Sa composition est très différente de celle du liquide intracellulaire et est très variée au sein du règne animal. Cette diversité est liée, d’une part aux caractéristiques et exigences physiologiques propres à chaque organisme, mais aussi à leur histoire évolutive et à l’influence de facteurs nutritifs et environnementaux.
Ses caractéristiques :
Le milieu intérieur extracellulaire est l’intermédiaire obligatoire pour les échanges entre les cellules de l’organisme et le milieu extérieur. Par conséquent, il est en permanence parcouru par un flux de substances variées qui permettent le fonctionnement normal de l’organisme : Gaz respiratoires métabolites aliments des cellules, déchets du métabolisme… Il est aussi le véhicule des éléments – qu’ils soient cellulaires ou non – du système immunitaire de défense contre les agressions extérieures. Enfin il est le médiateur de transfert d’information entre les organes par le biais de messages chimiques : les hormones, et participe à l’intégration harmonieuse des différentes fonctions. La multiplicité de ses fonctions lui confère un rôle primordial, mais il doit conserver une composition le plus constante possible de manière à ce que l’interaction avec les cellules.
Le volume extracellulaire conditionne l’efficacité mécanique de la circulation, le maintient de celui-ci est lié à l’osmolarité. En effet les sel dissous doivent s’y trouver en concentrations appropriées avec un rapport ionique convenable de part et d’autre de la membrane plasmique. La perméabilité de la membrane aux éléments salins contenue dans l’eau interstitielle permet de maintenir constant le gradient de sodium.
En effet, la membrane est constituée d’une bicouche de phospholipides traversée par des protéines qui permettent les échanges avec le milieu extérieur. On distingue différents types de transporteurs :
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Les actifs primaires ; les pompes (ATPase Na+/K+) qui vident la cellule de 3 ions sodium contre 2 ions potassium. Le fait que la pompe rejette trois charges positives pour en assimiler seulement deux entraine la polarisation de la membrane plasmique, et la cellule sera moins positive à l’intérieur qu’à l’extérieur.
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Les actifs secondaires ; les co-transporteurs qui exploitent le gradient de sodium créé par les pompes : le Na+ en excès va rerentrer dans la cellule par le biais de ces protéines, il va modifier leur forme pour faire rentrer avec lui des glucides et autre nutriments, ou va au
contraire entrainer une fuite de proton (H+). On appelle respectivement ces transporteurs symport et antiport. Ces protéines sont dites « co-transporteurs actifs » car elles modifient leur forme pour laisser passer les ions et «secondaires » car elles dépendent de l’action des pompes.
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Les passives comprennent les canaux ioniques et les porines ; ce sont des tunnels sélectifs qui reconnaissent les éléments à l’aide de leur charge électrique et de leur taille. Elles permettent aussi bien les échanges de l’extérieur vers l’intérieur que l’inverse. Le sens des échanges va varier en fonction de la concentration du milieu extérieur et intérieur et va permettre un maintient de la polarité de la membrane : si il y a excès d’un côté de celle-ci, le transport va s’effectuer automatiquement dans le sens opposé.
La membrane est imperméable aux ions, les canaux servent de « fuite » ; c’est pour cette raison que les pompes marchent en permanence afin d’équilibrer les charges entre l’extérieur et l’intérieur. Le potentiel créé va s’autoréguler car les charges positives de l’extérieur maintiennent le k+ à l’intérieur de la cellule, limitant ainsi la perte de ces cations, alors que les ions Na+ entrent dans le milieu intracellulaire attiré par un déficit de charge positive. Cet équilibre des charges est appelé potentiel de repos. Par opposition, le potentiel d’action est induit par une dépolarisation spontanée de la membrane induit par une fuite massive des ions K+.
La membrane plasmique et l’action des protéines de transfert ont un rôle primordial car elles sont à l’interface entre l’organisme et le milieu intérieur. Le sodium y est essentiel car c’est de sa concentration que dépend le bon fonctionnement de la machinerie de circulation de notre organisme. En effet, les sels dissous dans les liquides extracellulaires constituent la majorité des solutés osmotiquement actifs. En dehors de cette fonction osmotique, les ions sont impliqués dans la transmission des messages nerveux.