TD HAV303 - Compartiment Liquide, Osmoralité, Equilibre de Starling 2021 (PDF)

TD HAV303 – Nathalie Chevallier – Compartiment liquidien, Osmoralité, Equilibre de Starling Question 1 : Qu’est-ce que la physiologie ? Physiologie : étude du fonctionnement du corps dans son ensemble, aspect intégré du fonctionnement...

TD HAV303 – Nathalie Chevallier – Compartiment liquidien, Osmoralité, Equilibre de Starling Question 1 : Qu’est-ce que la physiologie ? Physiologie : étude du fonctionnement du corps dans son ensemble, aspect intégré du fonctionnement Physiologique : synonyme de « bonne santé » et opposé de « pathologique »  TD HAV303 – Nathalie Chevallier – Compartiment liquidien, Osmoralité, Equilibre de Starling Question 2 : Les compartiments liquidiens. Quels sont les différents compartiments liquidiens de l’organisme et leurs principales caractéristiques ? Donner une définition de « milieu intérieur » et de « homéostasie » K+ Na+ Na+ Cl- Cl- Milieu intérieur = liq. Interstitiel + plasma = ensemble du liquide extracellulaire  TD HAV303 – Nathalie Chevallier – Compartiment liquidien, Osmoralité, Equilibre de Starling Question 2 : Les compartiments liquidiens. Quels sont les différents compartiments liquidiens de l’organisme et leurs principales caractéristiques ? Donner une définition de « milieu intérieur » et de « homéostasie » K+ Na+ Cl- Na+ Cl- Na+Cl- Na +C - l K+ K+ Milieu intérieur Na = liq. Interstitiel + plasma + Cl = ensemble du liquide extracellulaire Na+Cl- K+ -  TD HAV303 – Nathalie Chevallier – Compartiment liquidien, Osmoralité, Equilibre de Starling Question 3 : Les constantes homéostatiques : donner des exemples de paramètres homéostatiques. Quels sont leurs points communs ? Constante homéostatique = paramètre homéostatique = tout paramètre physique ou chimique du milieu intérieur Point commun = maintien relativement stable entre une valeur mini et une valeur maxi => « fourchette » de régulation => point de réglage Exemple de fourchette de régulation pour la glycémie : 0,85 g/l 1,15 g/l Hypoglycémie Glycémie correcte Hyperglycémie = pathologique = physiologique = pathologique = homéostatique Exemple de point de réglage pour la température corporelle : 37°C, mais c’est une valeur abstraite (=résultat d’une moyenne)  TD HAV303 – Nathalie Chevallier – Compartiment liquidien, Osmoralité, Equilibre de Starling Question 4 : citer les 3 grands systèmes de régulation de l’homéostasie. Quels sont leurs points communs ? Système Nerveux Régulation, maintien de l’homéostasie Système endocrinien Communication grâce à des messagers chimiques Système immunitaire Centres intégrateurs pour la gestion de reflexes Système Nerveux Homéostasie (milieu intérieur) Système Système Endocrinien Immunitaire  TD HAV303 – Nathalie Chevallier – Compartiment liquidien, Osmoralité, Equilibre de Starling Question 5 : Quelle est la composition des solutions biologiques ? La membrane plasmique est-elle perméable ? Si oui, à quoi ? Définir le terme « diffusion ». v Les compartiments liquidiens contiennent des solution biologiques et sont séparés les uns des autres par des membranes biologiques v Solution biologique = EAU + SOLUTÉS v Membrane biologique = Bicouche de phospholipides + protéines membranaires v La membrane biologique (=membrane plasmique) est semi-perméable (ou sélective). Les solutés perméants peuvent franchir la membrane par diffusion selon leur gradient de concentration. v La semi-perméabilité aux solutés dépend de : Þ La nature chimique du soluté : hydrosoluble ? Liposoluble ? Þ La composition en protéines de la membrane = transporteurs et canaux v Diffusion : mouvements thermiques aléatoires de l’eau et des solutés dans un compartiment Þ Distribution homogène dans le compartiment Þ Phénomène PASSIF  TD HAV303 – Nathalie Chevallier – Compartiment liquidien, Osmoralité, Equilibre de Starling Question 6 : Diffusion à travers une membrane perméable (= membrane fictive). A l’aide des schémas fournis, dégager les mécanismes et caractéristiques de la diffusion à travers une membrane perméable. Expliquez ce qu’est un « gradient de concentration ». Expliquez ce qu’est la « concentration osmolaire ». Concentration osmolaire : Nombre de particules en solution dans un litre 1 particule en solution = 1 osmole Unité = Osmol / l Ici : C1 a 7 particules en solution dans 1 litre => [C1] = 7 Osmol / l [C2] = 1 Osmol / l  TD HAV303 – Nathalie Chevallier – Compartiment liquidien, Osmoralité, Equilibre de Starling Question 6 : Diffusion à travers une membrane perméable (= membrane fictive). A l’aide des schémasdégager les mécanismes et caractéristiques de la diffusion à travers une membrane perméable. Expliquez ce qu’est un « gradient de concentration ». Expliquez ce qu’est la « concentration osmolaire ». Exemples de calculs de concentrations osmolaires : H2O Glucose Glucose aq. C molaire = 1 mol/l Cosm = 1 Osmol/l NaCl H2O Na+ + Cl- C molaire = 1 mol/l Cosm = 2 Osmol/l C molaire = 150 mM Cosm = 300 mOsmol/l H2O Glucose + NaCl Glucose aq. + Na+ + Cl- CM NaCl = 1 M Cosm NaCl = 2 Osmol/l CM glucose = 1 M Cosm glucose = 1 Osmol/l Cosm TOTALE = 2 + 1 = 3 Osmol/l  TD HAV303 – Nathalie Chevallier – Compartiment liquidien, Osmoralité, Equilibre de Starling Question 6 : Diffusion à travers une membrane perméable (= membrane fictive). A l’aide des schémas dégager les mécanismes et caractéristiques de la diffusion à travers une membrane perméable. Expliquez ce qu’est un « gradient de concentration ». Expliquez ce qu’est la « concentration osmolaire ». Membrane perméable : - perméable à l’eau, - perméable aux solutés = les solutés sont perméants [C1] > [C2] Il y a un gradient de concentration C1 est hyperosmolaire par rapport à C2 Diffusion des solutés : - 2 flux unidirectionnels opposés - 1 flux net de C1 vers C2 Diffusion de l’eau : - 2 flux unidirectionnels opposés - 1 flux net de C2 vers C1  TD HAV303 – Nathalie Chevallier – Compartiment liquidien, Osmoralité, Equilibre de Starling Question 6 : Diffusion à travers une membrane perméable (= membrane fictive). A l’aide des schéma (p4 du poly) dégager les mécanismes et caractéristiques de la diffusion à travers une membrane perméable. Expliquez ce qu’est un « gradient de concentration ». Expliquez ce qu’est la « concentration osmolaire ». Membrane perméable - perméable à l’eau, - perméable aux solutés = les solutés sont perméants A l’équilibre on a toujours 2 flux unidirectionnels opposés pour les solutés et pour l’eau, mais de force égale => les flux nets sont nuls A l’équilibre : [C1] = [C2] , les 2 compartiments sont maintenant iso-osmolaires et les volumes n’ont pas changé.  TD HAV303 – Nathalie Chevallier – Compartiment liquidien, Osmoralité, Equilibre de Starling Question 7 : Diffusion à travers une membrane semi-perméable et osmose. A l’aide des schéma (p5 du poly) dégager les mécanismes et caractéristiques de la diffusion à travers une membrane semi-perméable. Quelle est la conséquence de cette diffusion ? Membrane semi-perméable : - perméable à l’eau, - Non-perméable aux solutés = les solutés sont non-perméants [C1] > [C2] Il y a un gradient de concentration C1 est hyperosmolaire par rapport à C2 PAS de diffusion des solutés !!! Diffusion de l’eau : - 2 flux unidirectionnels opposés - 1 flux net de C2 vers C1 Conclusion : migration/diffusion d’eau sans migration de solutés = OSMOSE  TD HAV303 – Nathalie Chevallier – Compartiment liquidien, Osmoralité, Equilibre de Starling Question 7 : Diffusion à travers une membrane semi-perméable et osmose. A l’aide des schéma (p5 du poly) dégager les mécanismes et caractéristiques de la diffusion à travers une membrane semi-perméable. Quelle est la conséquence de cette diffusion ? début Fin = à l’équilibre Membrane semi-perméable = membrane biologique - perméable à l’eau, - non-perméable aux solutés = les solutés sont non-perméants A l’équilibre => flux net d’eau nul et [C1] = [C2] , les 2 compartiments sont maintenant iso-osmolaires Mais à l’équilibre les volumes sont différents => l’OSMOSE a provoqué un changement de volume  TD HAV303 – Nathalie Chevallier – Compartiment liquidien, Osmoralité, Equilibre de Starling Question 8 : Membrane semi-perméable et pression osmotique. A l’aide des schémas (p6 du poly) dégager les mécanismes et caractéristiques de la pression osmotique. Quels sont les paramètres physico-chimiques qui influence la Posm ? DEBUT Membrane semi-perméable = membrane biologique - perméable à l’eau, - Non-perméable aux solutés = les solutés sont non-perméants Au début : [C1] > [C2] et solutés non-perméant Cette situation provoque une OSMOSE : migration d’eau sans migration de solutés FIN : à l’équilibre Sans pression A l’équilibre sans pression : Augmentation du volume de C1 et [C1] =[C2] FIN : à l’équilibre Avec pression A l’équilibre avec pression : le compartiment est fermé, la pression s’oppose à la migration d’eau Pas de modification de volume possible mais [C1] reste > [C2] et augmentation de la pression dans C1 => c’est la PRESSION OSMOTIQUE  TD HAV303 – Nathalie Chevallier – Compartiment liquidien, Osmoralité, Equilibre de Starling Question 8 : Membrane semi-perméable et pression osmotique. A l’aide des schémas (p6 du poly) dégager les mécanismes et caractéristiques de la pression osmotique. Quels sont les paramètres physico-chimiques qui influence la Posm ? Loi de van’t Hoff Cette loi découle de la loi des gaz parfait PV = nRT P : Pression Osmotique en kPa ou en ATM ou en T : température en degré Kelvin Torr ou en mm Hg P=RCT (°K = °C + 273) C : Concentration en osmole/l R : constante des gaz parfait 8,314 pour Posm en kPa 0,082 pour Posm en ATM  TD HAV303 – Nathalie Chevallier – Compartiment liquidien, Osmoralité, Equilibre de Starling Question 9 : Tonicité d’une solution et volume cellulaire. Sachant que le milieu intérieur (=plasma et liquide interstitiel) contient environ 150 mM de NaCl non perméant, calculer la tonicité de ce compartiment. Quelle sera la tonicité d’une cellule en équilibre dans le milieu intérieur ? Utiliser les schéma pour définir ce que sera une solution iso-tonique, hypotonique ou hypertonique, ainsi que la conséquence de cette tonicité sur le volume cellulaire. Cellule délimitée par une membrane biologique = Membrane semi-perméable 300 mOsmol/l - perméable à l’eau, - Non-perméable aux solutés = les solutés sont non-perméants C1 = liquide extracellulaire (= milieu intérieur) = 150 mM NaCl C2 = liquide intracellulaire en équilibre avec le liquide extracellulaire => 150 mM aussi Ici le compartiment C2 est délimité par la membrane qui va offrir une résistance aux changement de volumes = compartiment fermé … H2O NaCl Na+ + Cl- CM = 150 mM NaCl Cosm = 300 mOsmol/l TONICITE : concentration osmolaire en solutés NON PERMEANTS  TD HAV303 – Nathalie Chevallier – Compartiment liquidien, Osmoralité, Equilibre de Starling Question 9 : Tonicité d’une solution et volume cellulaire. Sachant que le milieu intérieur (=plasma et liquide interstitiel) contient environ 150 mM de NaCl non perméant, calculer la tonicité de ce compartiment. Quelle sera la tonicité d’une cellule en équilibre dans le milieu intérieur (MI) ? Utiliser les schémas pour définir ce que sera une solution isotonique, hypotonique ou hypertonique, ainsi que la conséquence de cette tonicité sur le volume cellulaire. =300 mOsmol/L Si [C1] = [C2] = 300 mOsmol/l Les 2 compartiments sont en équilibre dynamique et sont ISOTONIQUES > 300 mOsmol/L Si [C1] > [C2] [C1] > 300 mOsmol/l et [C2] = 300 mOsmol/l La solution est HYPERTONIQUE, l’eau de la cellule sort par OSMOSE et le volume de la cellule diminue (la cellule « dégonfle ») < 300 mOsmol/L Si [C1] < [C2] [C1] < 300 mOsmol/l et [C2] = 300 mOsmol/l La solution est HYPOTONIQUE, l’eau du MI entre par OSMOSE et le volume de la cellule augmente jusqu’à éclater  TD HAV303 – Nathalie Chevallier – Compartiment liquidien, Osmoralité, Equilibre de Starling Question 10 : Equilibre de Starling, ou les effets combinés de la pression oncotique et de la pression hydrostatique. Définir ce qu’est la « pression oncotique ». Grâce au schéma (p8 du poly) expliquer l’équilibre de Starling. Paroi du vaisseau = membrane semi-perméable Protéines du plasma = solutés non perméants Pc Pli Pp Pli => Génèrent une pression osmotique appelée pression oncotique. Cette pression oncotique reste la même côté artériel et côté veineux. Pression nette de filtration = (Pc – Pli) – (Pp – Pli) Pression hydrostatique = pression du liquide (le sang) exercée sur la paroi des vaisseaux. Cette pression est générée par le cœur. Cette pression hydrostatique est plus élevée côté artériel que côté veineux. La pression nette de filtration fait que : - côté artériel l’eau sort - côté veineux l’eau entre => renouvellement du milieu intérieur  TD HAV303 – Nathalie Chevallier – Compartiment liquidien, Osmoralité, Equilibre de Starling Question 10 : Equilibre de Starling, ou les effets combinés de la pression oncotique et de la pression hydrostatique. Définir ce qu’est la « pression oncotique ». Grâce au schéma (p8 du poly) expliquer l’équilibre de Starling. Calcul des pressions nettes de filtrations : Pression nette de filtration Pc Pli Pp Pli = (Pc – Pli) – (Pp – Pli) Côté artériel : Pression nette de filtration = (Pc – Pli) – (Pp – Pli) (35 – 0) – (28 - 3) = 35 – 25 = + 10 mm Hg => La pression est positive, l’eau sort du vaisseau Côté veineux : (15 – 0) – (28 - 3) = 15 – 25 = - 10 mm Hg => La pression est négative, l’eau entre dans le vaisseau