Cours Physiologie Humaine PASS Antilles 2020/2021 - PDF

PASS Antilles 2020/2021 COURS Physiologie humaine UE7 Thèmes : PHYSIOLOGIE DES COMPARTIMENTS 1. Généralité sur la physiologie A. La Physiologie ? La Physiologie correspond à l’étude du role, du fonctionnement et des interactions des org...

PASS Antilles 2020/2021 COURS Physiologie humaine UE7 Thèmes : PHYSIOLOGIE DES COMPARTIMENTS 1. Généralité sur la physiologie A. La Physiologie ? La Physiologie correspond à l’étude du role, du fonctionnement et des interactions des organismes vivants, de leurs organes, tissus, cellules et organites cellulaires entre eux et avec leur environnement. Nous allons ainsi tenter d’expliquer comment un individu arrive à se maintenir en vie. L’être humain s’organise selon différents niveaux : Chimique, cellulaire, tissulaire, organique, systémique et pour finir l’organisme entier. Chaque niveau correspondant ainsi à l’association d’unités des niveaux inférieurs ! Rappels définitions : Un tissu : Groupe de cellules semblables qui assurent la même fonction spécialisée. Il en existe plusieurs Types : Epithelial, conjonctif, musculaire et nerveux. Un organe : Groupe de Tissus qui assurent, de façon coordonnée, une fonction déterminée : Le cœurs, les poumons etc Un système : Groupe d’organes ou de tissus, qui constituent une unité assurant la même fonction, ou un ensemble de fonctions : Système nerveux ( Encéphale, moelle ), Digestif, circulatoire, etc ! B. Constante et Variables : En physiologie nous allons étudier les variables du corps humains : Des mesures biologiques qui vont être amenée à évoluer en fonction du temps Page 1 sur 17 ! Tableau Récapitulatif ! Exemples de Variables Page 2 sur 17 2. Les compartiments liquidiens de l’organisme A. L’eau et le corps L’eau est un des besoins physiques de base des êtres humains, elle va lui permettre d’assurer l’ensemble des processus métaboliques ( Au meme titre que Miam-Miam, Dodo et Crac-Crac) En effet, le corps humain est chez l’adulte composé d’environ 50 à 70% de liquides, dont essentiellement une solution hydrique d’ions et de solutés. ON ASSUMERA 60% ! Rappels : Le Volume Extracellulaire = Plasma (Transporté par le sang) + Liquide interstitiel (Liquide entourant les cellules) et correspond à 45% de l’eau totale. Page 3 sur 17 B. L’homéostasie L’homéostasie est un concept qui fut introduit par Claude Bernard, il correspond à la capacité d’un système, ouvert ou fermé, à conserver son équilibre de fonctionnement en dépit des contraintes internes ou externes qui lui sont imposés. C’est un état d’équilibre dynamique du milieu intérieur vers lequel l’organisme va chercher à revenir après une perturbation ! Exemples de perturbations : - Le milieu intérieur doit être maintenu dans des limites spécifiques, sinon il risque d’y avoir des soucis de fonctionnements ! La Natrémie, ou taux de Na+ plasmatique doit etre de 140 mmol/L. Si cette natrémie est déséquilibrée < 120 mmol/L, on parle d’Hyponatrémie, à ce moment-là, le plasma va devenir hypotonique et on risque d’assister à un gonflement cellulaire très dangereux au niveau cérébral. La Kaliémie, ou taux de K+ plasmatique dit etre de 4,5 mmol /L. Si cette kaliémie est déséquilibrée > 5 mmol/L, on parle d’Hyperkaliémie, on assistera alors à une dépolarisation des cellules avec risques mortels d’arythmie ! Ces 2 exemples sont à retenir. C. Evolution et différences du contenu corporel en eau Page 4 sur 17 A noter : - Le pourcentage d’eau dans le corps diminue avec l’âge - Le Pourcentage d’eau dans le corps est plus faible chez la femme que chez l’homme, ce qui est lié à une masse musculaire plus faible chez la femme. D. Mesure des volumes corporels. Dans certaines situations, nous allons être amené à mesurer les volumes corporels du corps. Pour cela nous allons les mesurer indirectement, à l’aide de marqueurs ! Ce marqueur va se diluer dans le volume que l’on recherche, et nous permettra de déterminer le volume étudié. Caractéristiques du Marqueur : - Distribution homogène dans le compartiment étudié - Pas de diffusion dans les autres compartiments - Pas de métabolisme ou de synthèse - Pas de Toxicité - Dosage rapide, simple et reproductible. Exemples de Marqueurs : Nous utiliserons le plus souvent la formule : Page 5 sur 17 E. Mesure du Volume sanguin. Pour étudier le volume sanguin il est intéressant d’avoir quelques informations sur lui. Le volume sanguin est l’addition de 2 choses : Les Volume Plasmatique + Le Volume des cellules sanguines. Le Terme Hématocrite sera quant à lui récurrent, et correspond au pourcentage du volume sanguin occupé par les Globules rouges (Ou Hématie) La Formule pour calculer l’hématocrite est : Avec V2 = Volume Globule Rouge V1 = Volume du sang Complet La Formule pour calculer le Volume sanguin est : Les valeurs moyennes sont : - Volume plasmatique = 3L - Hématocrite ou HT = 40-45% - Volume sanguin total = 5L Exemple : Monsieur Bros Luigi, plombier de profession se fait injecter 20 ml d’une solution 1% ( 1 g pour 100 ml) de Bleu Koopa. Dans un échantillon sanguin prélevé 10 minutes plus tard, l’hématocrite est de 70% et la concentration de colorant dans le surnageant est de 0,060 mg/ml. Quels sont les volumes plasmatiques et sanguin de Monsieur Bros ? Correction : On applique la première formule : Solution à 1% = 1g pour 100 ml ! Il faut juste faire la conversion ! Page 6 sur 17 Quantité injectée = 20 ml d’une solution à 1 g pour 100 ml = 200 mg Concentration plasmatique : 0,060 mg/ml Ainsi : Volume plasmatique : 200 / 0,060 = 3333 ml ou 3,33 L On utilise la deuxième formule pour trouver le volume sanguin : On sait qu’ici l’hématocrite est de 0,7, ainsi Volume Sanguin : 3,33 / 1 – Ht = 3,33 / 1 – 0,7 = 3,33 / 0,3 = 11,1 L 3. Composition chimique des liquides A. Composition en ions et solutés. La majorité des solutés des liquides corporels sont des Electrolytes : C’est-à-dire des composés électriquement chargés Exemple : - Cation, dont Na+, K+, Mg2+ ,H+ etc - Anion, dont Cl-, HCO3-,protéines etc. Page 7 sur 17 B. Rappels unité de mesure. Les différentes concentrations - La concentration pondérale (= massique) : masse par unité de volume (g/L ou kg.𝒎−3 SI) - La concentration molaire : quantité de matière (nombre de moles) par unité de volume de solution (mmol/L ou mol / L. - La concentration molale : quantité de matière par unité de masse de solvant (mol/kg) - La Concentration équivalente : nombre de charges électrique : (Eq/L) Concentration équivalente : Concentration molaire x e Tel que e = Nombre de charges électriques. Par Exemple : 1 mol/L de NaCl, peut être découpée en Na+ + Cl- Ici on a une charge positive, et une charge négative, donc e = 2 charges : Cequivalente : 2 Eq/L 2 mol/L de CaCL2 = Ca2+ + 2 Cl-, Il y a donc 4 charges : Cequivalente = 2 x 4 = 8 eq/L e = Nombre de charges électriques. - La concentration osmolaire : nombre de particules par unité de volume de solution : (osm/L) - La concentration osmolale. : nombre de particules par unité de masse de solvant : (osm/Kg) Les osmoles correspondent au nombre de particules, d’éléments que l’on trouve dans la solution. Nombre de particules ≠ quantité de matière (mole) Exemple : 1 mole de glucose → 1 particule de glucose Alors que 1 mole de NaCl → 2 particules (Na+ et Cl-), donc 2 osmoles ! Page 8 sur 17 C. Différence entre liquide interstitiel et plasma Il faut noter que la composition et l’osmolarité de ces 2 milieux sont très similaires. Il existe cependant une différence de pression oncotique, en effet, si la composition électrolytique est très proche, les concentrations en protéines sont très différentes. Le liquide interstitiel peut être assimilé à un « ultrat filtrat plasmatique » quasi dépourvu de protéine (2g/L) - La pression oncotique des protéines plasmatiques ( 72 g/L) représente 1,5 mOsm/Kg dans les 291 mOsm/Kg de pression osmotique totale du plasma. - La pression oncotique des protéines interstitielles (2 g/L) représente 0,041 mOsm/Kg dans les 289 mOsm/Kg de pression osmotique totale du liquide interstitiel. Il est donc crucial de comprendre que les concentrations d’ions sont répartis de façon différente dans le liquide intra et le liquide extra, nous allons donc chercher d’où proviennent ces différences ! ( Voir cours canaux ioniques ) Page 9 sur 17 3. Les échanges des liquides corporels entre compartiments et l’extérieur A. Introduction. L’eau dans nos compartiments internes ne va pas rester statique, au contraire, elle va fréquemment se mouvoir entre les différents compartiments en respectant certaines règles fondamentales NB : L’eau va aussi interagir avec le milieu extérieur par l’intermédiaire de différents organes La peau : Sueur ( Perte d’eau, et exactement d’un liquide HYPOTONIQUE, donc plus riche en Eau qu’en sel) Les reins : Création de l’urine ( Perte d’un liquide hypertonique, donc plus de sel que d’eau !) Page 10 sur 17 B. Les échanges d’eau Les échanges d’eau entre les compartiments sont toujours animés par les meme règles : - On va imaginer que les membranes séparants les compartiments sont semi-perméable, c’st à dire qu’elles ne vont laisser passer que l’eau ! MAIS PAS LES SOLUTES ! C’est très important, c’est en majuscule. - L’eau va toujours se déplacer du milieu le moins concentré en osmole, vers le milieu le plus concentré ! ( Mécanisme passif) Vous allez vite comprendre pourquoi, imaginons que vous avez un verre d’eau, vous voulez mettre une petite cuillère de sucre à l’intérieur, mais sacrilège un cobra royal y verse une très grosse cuillère à soupe ! Là dans votre verre vous avez beaucoup trop de sucre, mais vous ne pouvez pas enlever le sucre…mais ce que vous pouvez faire, c’est rajouter de l’eau, pour diluer votre sucre et ainsi obtenir un plus grand Volume d’eau mais qui aura la concentration que vous cherchez. Pour les mouvements d’eau c’est le meme principe, l’eau va aller dans le milieu le plus concentré pour le diluer, et ainsi équilibrer les concentrations des 2 côtés de la membrane ! Ce phénomène va se nommer l’osmose - Maintenant, on pourrait se dire : L’eau va bouger, mais avec quelle force ?! Et bien cette force, on va l’appeler la pression osmolaire/osmotique Page 11 sur 17 C. Par où est-ce que l’eau sort ?! Très bonne question Jamie ! En effet, les membranes cellulaires et les parois capillaires sont perméables à l’eau. Le transfert se fait directement à travers la bicouche lipidique soit surtout à travers des canaux membranaires spécifiques : Les Aquaporines ! Aquaporines : Protéines tétramériques. Attention : L’eau ne passe pas à travers les canaux ioniques, bein oui l’eau ce n’est pas un ion… Page 12 sur 17 D. Petit note sur l’osmolarité. Un exemple fréquent avancé par les profs au concours est celui des globules rouges, en effet selon le milieu dans lequel ils sont vous vous doutez bien que l’on aura un résultat différent ! Cas 1 : Milieu hypotonique : Si votre GR est dans un milieu hypotonique, cela veut dire que votre GR a donc une osmolarité plus élevée : C’est le GR le milieu le plus concentré ! Que va faire l’eau pour équilibrer ? Mouvement d’eau vers l’intérieur du GR ! Il va donc gonfler à cause de l’eau et risque d’exploser. Cas 2 : Milieu isotonique : Tout va bien, les mouvements d’eau vont s’équilibrer, il va rester normal ! Cas 3 : Milieu hypertonique : Cette fois c’est le milieu externe qui est le plus concentré : L’eau du GR va dont aller dans la direction du milieu externe afin de le diluer, en abandonnant toute son eau il va se dégonfler et devenir tout fripé. Page 13 sur 17 4. Les échanges d’eau entre les compartiments extra et intracellulaire. A. Mouvement Il faut comprendre que le gain ou la perte d’eau ou d’osmoles s’opère selon les changements de volume et de l’osmolarité plasmatique qui entrainent des modifications dans le compartiment extracellulaire et en conséquence une redistribution d’eau entre compartiments extra et intracellulaire. Toujours en respectant notre règle des mouvements d’eau ! Voilà les différentes situations fondamentales : On boit de l’eau pure : = gain d’un liquide hypotonique Perturbations initiales : - Volumes : augmentation Volume plasma et interstitiel = augmentation volume EC - Osmolarités : diminution osmolarité plasmatique et interstitiel car liquide hypotonique ( Plus d’eau que de sel !) - Eau totale et poids : augmentation - Mouvement d’eau : 1) Du compartiment plasma vers compartiment EC 2)du compartiment EC vers IC Etat final :  Hydratation : Hyperhydratation globale (EC et IC)  Eau totale et poids : augmenté  Osmolarité : hypo osmolarité  Symptômes : - dégout de l’eau, nausée - HTA - Augmentation diurèse pour rétablir le volume et l’osmolarité Page 14 sur 17  Problème urinaire = perte d’un liquide hypertonique Perturbations initiales : - Volumes : diminution volume plasmatique => diminution volume EC - Osmolarités : hypo osmolarité EC car perte d’un liquide Hyperosmolaire ! - Eau totale et poids : diminution - Quantité d’osmoles : diminution - Mouvement d’eau : 1) l’eau passe de plasma vers EC 2) l’eau passe de EC vers IC pour rétablir l’osmolarité Etat final :  Hydratation : déshydratation EC et hyperhydratation IC  Eau totale et poids : diminution  Osmolarité : hypo osmolarité Symptômes : chute de la pression sanguine Gain de liquide Isotonique Page 15 sur 17 Perturbations initiales : - Volumes : augmentation volume plasmatique => augmentation volume EC - Osmolarités : Pas de changement ! - Eau totale et poids : Augmentation - Quantité d’osmoles : Pas de changement ! - Mouvement d’eau : 1) l’eau reste dans le plasma ! Etat final :  Hydratation : hyperhydratation Ex  Eau totale et poids : augmenté  Osmolarité : inchangé  Symptomes : Risque d’œdèmes si augmentation trop élevée (> 30%) du volume du liquide interstitiel. Les autres situations seront traitées ultérieurement, mais vous pouvez vous amuser à les tester ! Page 16 sur 17 B. Les échanges entre plasma et liquide interstitiel Pour les 3 dernières diapositives du cours je vous invite à lire directement les dernières diapositives du cours, c’est texto ce qu’il dit. Page 17 sur 17