Homéostasie et Milieu Intérieur cours élèves IADE PDF

HOMEOSTASIE ET MILIEU INTERIEUR Dr APPERE Gauthier Médecins Anesthésiste-Réanimateur CHIC Quimper  HOMÉOSTASIE Capacité de l’organisme de maintenir stable son milieu interne malgré les fluctuations constantes de l’organisme. C’e...

HOMEOSTASIE ET MILIEU INTERIEUR Dr APPERE Gauthier Médecins Anesthésiste-Réanimateur CHIC Quimper  HOMÉOSTASIE Capacité de l’organisme de maintenir stable son milieu interne malgré les fluctuations constantes de l’organisme. C’est un état d’équilibre dynamique. Nombreux systèmes de régulation. Déséquilibre de l’homéostasie  la pathologie.  Systèmes de contrôle: Récepteurs : C’est un capteur qui détecte le changement dans le milieu intérieur ou l'environnement Réagit à ce stimulus, en envoyant des informations au centre de régulation (centre d'intégration) via voie afférente. Le centre de régulation : Fixe la valeur de référence (niveau ou intervalle) où la variable doit être maintenue. Analyse aussi les données qu'il reçoit et détermine la réaction appropriée. La réaction résultante (output) du centre de régulation est transmise à l'effecteur via la voie efférente L‘Effecteur : permet la réponse du centre de régulation (sortie) vis à vis du stimulus. La réponse de l'effecteur correspond à un changement de son activité. La réponse produit une rétroaction sur le stimulus pouvant être de 2 types: Soit une rétro inhibition Soit une rétro-activation.  LE MILIEU INTERIEUR Qu’est-ce que c’est? Milieu dans lequel s’exerce les activités cellulaires lien entre les cellules de l’organisme et le milieu extérieur Espace intercellulaire d’échange (apports énergétiques, matériaux structuraux, épuration des déchets cellulaires) Tissulaire: le liquide interstitiel Vasculaire: Lymphe et plasma sanguin  CARACTÉRISTIQUES MILIEU INTÉRIEUR Propriétés physico- chimiques stables: PH du milieu Osmolarité : Pression Osmotique Pression Oncotique Concentration Propriétés dynamiques: Température renouvèlement permanent Charge électrique Homogénéité Equilibre et homéostasie  VOLUMES LIQUIDIENS ET HOMÉOSTASIE Eau = 60% poids corporel chez un adulte (75% nouveau-né) Compartiments / Secteurs / Volumes Echanges liquidiens entre différents secteurs Entrée d’eau et d’électrolytes = sorties d’eau et d’électrolytes Mécanismes nerveux et humoraux complexes Equilibre entrées/sorties et mécanismes impliqués = Homéostasie (homéostasie Na, homéostasie eau…….) EAU CORPORELLE TOTALE (60% POIDS DU CORPS) Compartiment Compartiment extracellulaire: intracellulaire: 40 % de l’eau totale 60 % de l’eau totale 20 % du poids du corps, 40 % du poids du corps riche en sodium, pauvre en potassium riche en potassium, Milieu Plasmatique: 10 % de l’eau totale, 5 % du poids pauvre en sodium du corps Milieu interstitiel: 20 % de l’eau totale, 15 % du poids du corps. Cas particulier: les liquides trans-cellulaires (LCR, humeur aqueuse, liquides séreuses…….) peut être considérer comme un troisième secteur en cas de pathologie ( ascite, pleurésie…)  ECHANGES LIQUIDIENS ENTRE LES COMPARTIMENTS Definition d’osmolalité/osmolarité Secteur plasmatique ↔ secteur interstitiel : Différents principes physiques Problématique: Echanges d’eau et d’électrolytes (ions) au travers d’une membrane semi- perméable  OSMOLARITÉ OSMOSE : Déplacement passif de l’eau du milieu le moins concentré vers le milieu le plus concentré jusqu’à équilibration des pressions osmotique de part et d'autre de la membrane Échange liquidien entre les milieux Intra et extra cellulaire (diffusion passive) Osmolarité des liquides extracellulaires = l'osmolarité des liquides intracellulaires.  OSMOLARITÉ PRESSION OSMOTIQUE: Force exercée par une concentration de substances dissoutes au travers d’une membrane semi-perméable Responsable de mouvements liquidiens Gradient de Pression osmotique de part et d’autre d’une membrane semi- perméable  OSMOLARITÉ 2 types de substances osmotiques dans le plasma Osmoles inactives: traversent passivement la membrane cellulaire Urée, méthanol, ethylène glycol, glucose Osmoles actives: restent exclusivement ou majoritairement extra-cellulaire >Na+,mannitol,glycérol  OSMOLARITÉ Osmolarité Plasmatique = concentration de substances osmotiques dissoutes dans un litre de plasma. Tonicité du milieux: Milieu Hypotonique: < 280 mOsm/l Milieu Isotonique: 280-295 mOsm/l Milieu Hypertonique: >290 mOsm/l Osmolarité plasmatique active = concentration de substances osmotiques actives dissoutes dans un litre de plasma (Na+, mannitol, glycérol…) La tonicité est le reflet de l ’état d’hydratation intra-cellulaire  OSMOLARITÉ Pression osmotique totale (POT) du plasma peut être approchée par la formule suivante: POT = 2 × [ Na+] + [urée] + [glucose] concentrations mmol/l POT = 290 mOsm/l POT active  Tonicité plasmatique = 2 × [ Na+] = 280 mOsm/l urée et glucose librement diffusible au travers des membranes cellulaires  n’entraînent pas de mouvement liquidiens entre compartiment intra et extra-cellulaire Tonicité  Etat d’hydratation intra-cellulaire = Natrémie  OSMOLARITÉ En pratique : diffusion d’eau entre compartiment intra et extra-cellulaire du secteur le moins concentré en osmoles actives vers le plus concentré en osmoles actives La pression osmotique est principalement assurée par: Le Na+ en extra-cellulaire. Le K+ en intra-cellulaire. Toute modification de l'osmolalité extracellulaire va entraîner des mouvements d'eau pour rétablir l'équilibre.  OSMOLARITÉ < 280 mOsm/L 280-295 mOsm/L > 295 mOsm/L Etat physiologique: Osmolarité intra- cellulaire = Osmolarité extra-cellulaire Si baisse de la pression osmotique (du compartiment extra-cellulaire. mouvement d’eau vers le secteur intra-cellulaire pour rétablir l’équilibre osmotique : Hyperhydratation intra- cellulaire Si augmentation de la pression osmotique du compartiment extra- cellulaire  ↘eau intra-cellulaire : déshydratation intra-cellulaire  Osmolarité Hyponatrémie : Na+ < 135 mmol/l Osmolarité < 280 mOsm/L Hyperhydratation intra cellulaire Hypernatrémie : Na+ > 145 mmol/l Osmolarité > 295mOsm/L Déshydratation intra cellulaire Attention: L’hyperhydratation extra celluaire: est due à une rétention iso-osmotique de sodium et d’eau, et traduit un bilan sodé positif. Déshydratation extra cellulaire : Diminution du volume du compartiment extracellulaire aux dépens des 2 secteurs vasculaire et interstitiel. Perte nette de sodium (bilan sodé négatif) et donc d’eau. En effet, pour maintenir la natrémie constante, toute perte de 140 mmol de Na s’accompagne d’une perte d’un litre d’eau plasmatique  PARTICULARITÉ: ECHANGES ENTRE SECTEUR PLASMATIQUE ET SECTEUR INTERSTITIEL 1) Composition du plasma et du compartiment interstitiel 1) Equilibre de Gibbs-Donan 2) Pression oncotique: plasmatique vs interstitielle  COMPOSITION DES VOLUMES PLASMATIQUE ET INTERSTITIEL Volume Plasmatique: -Eau +++ (92%) -Protéine +++ (70 à 72 g/l) -substances organiques non protéiques (azotées,glucidiques,lipidiques) -substances minérales (éléctrolytes/ions) Volume interstitiel: -Gel déshydraté (pauvre en eau) -Pauvre en protéines -Pression hydrostatique – -Electrolytes (composition proche du plasma mais ≠)  EQUILIBRE DE GIBBS-DONAN + 3 Cl + 3 Na 1 2 Principe d’éléctroneutralité ( [cations] = [ anions ] ) dans un compartiment donné Protéines chargées négativement et ne passent pas les membranes semi-perméables (macro molécules) = anions non-diffusibles Equilibre G-D = passage d’un état basal à G (éléctroneutralité) à un nouvel état d’équilibre à D (éléctroneutralité) Le produit des concentrations des ions diffusibles de charge opposées est le même de part et d’autre de la membrane = [ 8 Cl- ] x [18 Na + ] = [ 12 Cl- ] x [12 Na + ] = 144  NOTION DE PRESSION ONCOTIQUE Π Pression osmotique colloïde exercée par les protéines dans un compartiment donné + excès d’ions diffusibles du côté des protéines (équilibre de Gibbs-Donan) Protéines = macromolécules = substances non diffusibles au travers d’une membrane semi-perméable Pression Osmotique plasmatique πp (25 mmHg) >> Pression osmotique interstitiel πi (4 mmHg) Echanges capillaires +++ NOTION DE PRESSION ONCOTIQUE Π π protéines Gibbs Donan 1 2 30 30 36 24 Pression oncotique π ECHANGES ENTRE SECTEUR PLASMATIQUE ET SECTEUR INTERSTITIEL EN PRATIQUE  ECHANGES TRANS- CAPILLAIRES Diffusion: 60 l/min bidirectionnels et égaux transport des gazs et petites molécules Filtration-réabsoprtion: Mouvements liquidiens régis par les différences entre pression oncotique π et pression hydrostatique P, au niveau plasmatique et interstitel, le long du capillaire Loi de Starling Kf = coefficient d’ultrafiltration trans-capillaire Pc= Pression hydrostatique capillaire Pi= Pression hydrostatique interstitielle πc = Pression oncotique capillaire πi = Pression oncotique interstitielle  LA LYMPHE Canaux lymphatiques → troncs (vaisseaux) lymphatiques → sang veineux Composition identique au liquide interstitiel sauf plus riche en protéine (20 à 30 g/l) >> π lymphe 1,5 ml/min par capillaire lymphatique  2 à 4 l/jr Canal thoracique à G et citerne de Pecquet abdominal (3/4 lymphe) Rôle dans épuration des protéines interstitielles / maintient milieu pauvre en protéine (Starling) RÉGULATION DE L’OSMOLARITÉ: HOMÉOSTASIE DE L’EAU  EQUILIBRE HYDRIQUE: BILAN ENTRÉE/SORTIE Entrée: Boisson et alimentation (2L/jr) via le tube digestif produit de l’oxydation des glucides, protéines, lipides (300 ml) Stimulation par centre de la soif (hypothalamus) Sortie : Excrétion d’eau à 4 niveaux: Digestive. Rénale: diurèse, ajustement avec concentration/dilution urines, osmolarité urinaire, rôle régulateur de l’ADH et du SRAA. Cutané (sudation). Respiratoire Bilan entrée/sortie: nul en situation physiologique  RÉGULATION DES ENTRÉES ET SORTIES D’EAU: CONTRÔLE DE L’OSMOLARITÉ Entrées: centres de la soif 2 types d’osmorécepteurs: Osmorecepteurs périphériques: Tractus digestif supérieur (oropharynx, œsophage,estomac), mésentère splanchnique, veine porte, foie. Osmorégulation grâce à des afférences du SNA vers le SNC (hypothalamus, neurohypohyse) Mécanismes d’osmorégulation précèdent toute modification de l’osmolalité plasmatique Ex: ingestion d’eau (hypotonique)  hypoosmolalité / osmorecepteurs périphérique  inhibition production d’ADH  OSMORÉCEPTEURS CENTRAUX Bourque, C. W. (2008). Central mechanisms of osmosensation and systemic osmoregulation. Nature Reviews Neuroscience, 9(7), 519– 531. OSMORÉCEPTEURS CENTRAUX -Hyperosmolalité extra-cellulaire (diminution de volume cellulaire de l’osmorecepteur) = augmentation fréquence des PA `-activation circuits de neurones aboutissant à la sensation de soif (cortex frontal) et à la libération de vasopressine/ ADH (post- hypophyse) Bourque, C. W. (2008). Central mechanisms of osmosensation and systemic osmoregulation. Nature Reviews Neuroscience, 9(7), 519–531. SYSTÈME DE RÉGULATION HYDRIQUE: ADH OU VASSOPRESSINE LA VASOPRESSINE OU HORMONE ANTI-DIURÉTIQUE (ANTI- DIURETIC HORMONE ADH) Hormone peptidique synthétisée par les noyaux supra-optique et para- ventriculaire de l’hypothalamus libéré dans la circulation sanguine au niveau de la posthypophyse (neurohypophyse) Réabsorption d’eau (sans Na+) au niveau du rein (tube contourné distal et tube collecteur) synthèse stimulée par une déshydratation Régulation Régulée par les variations d’osmolarité sanguine et de la volémie Centre de régulation au niveau de l’hypothalamus: Augmentation de l’ADH si augmentation de l’osmolarité Diminution de l’ADH si diminution de l’osmolarité Hypo sécrétion d’ADH  Diabète insipide. Autre action: artérielle : vasoconstriction périphérique, plaquettaire (maladie de Willebrand), hormonale (régule l’ACTH). LA RÉGULATION DE LA VOLÉMIE: LE MÉTABOLISME DU SODIUM Néphron rénal : Unité Fonctionnelle Glomérules Corticale du rein Peleton vasculaire (capsule de Bowman) Artère Afférente ++ Artère Efferente ++ Tube Contourné Proximale Cortical Anse de Henlé Branche descendante / ascendante Médullaire Tube Contourné Distal Corticale Tube Collecteur : Corticale + Médullaire  MÉTABOLISME DU NA+ Volémie = volume sanguin total = Volume des éléments figurés du sang (GR, plaquettes, leucocytes) + volume plasmatique Na+ = cation majoritaire dans le plasma Na+ accompagné d’un volume d’eau (osmole active) : déterminant principal de la volémie Volume du liquide extra-cellulaire dépendant des E/S de sel et d’eau Natrémie sanguine normale = 140 mmol/l (135-145 mmol/l) Absence de régulation d’entrée du Sodium (entrée = sortie) Deux mécanismes de régulation de Natriurèse : Aldostérone / FAN  MÉTABOLISME DU NA+ Ingestion de 9 g de NaCl par jour soit 150 mmol de Na+ et Cl- 1 g NaCl = 17 mmol de Na+ Perte minimes sueur et tube digestif. Élimination rénale du sodium: Excrétion urinaire de Na +++ proportionnelle aux apports 99 % du sodium est réabsorbé 60-70 % dans le tube, contourné proximale 30 % branche ascendante de l’anse de Henlé Adaptation finale tube contourné distale et tube collecteur sous l’effet de l’aldostérone (résultante du système Renine-angiotensine) Pertes rénales de Na  principal mécanisme de régulation de la volémie = du volume plasmatique = du débit cardiaque et de la perfusion tissulaire  Adaptation rénale des pertes sodées PHYSIOLOGIE DU NA + AU NIVEAU RÉNAL  LE SYSTÈME RÉNINE ANGIOTENSINE ALDOSTÉRONE : MÉCANISME DE RÉGULATION DE L’EXCRÉTION URINAIRE DE SODIUM Néphron rénal : Unité Fonctionnelle Glomérules Corticale du rein Peleton vasculaire (capsule de Bowman) Artère Afférente ++ Artère Efferente ++ Tube Contourné Proximale Cortical Anse de Henlé Branche descendante / ascendante Médullaire Tube Contourné Distal Corticale Tube Collecteur : Corticale + Médullaire  PRODUCTION DE 3 mécanismes: RÉNINE Barorécepteurs A afférente: Diminution de PA dans l’Artère Afférente Stimulation par le SNA ∑: récepteurs β1 adrénergiques (afférences sensitives des volo et barorécepteurs périphériques) Macula Densa: Diminution de l’excrétion urinaire de Na au niveau du tubule distal (osmo- récepteurs)  Synthèse de Rénine au niveau des cellules de l’appareil juxta- glomérulaire Appareil juxta- glomérulaire MACULA DENSA SYNTHÈSE D’ANGIOTENSINE PRODUCTION D’ALDOSTÉRONE: ANATOMIE GLANDE SURRÉNALE 1) Glandes surrénales sont situées au pôle supérieur de chaque rein 2) Position anatomique intra- abdominale rétro- péritonéale, au voisinage des gros vaisseaux intra- abdominaux (Aorte abdominale et Veine cave inférieure)  Production aldostérone: Le cortex surrénalien Glandes Surrénales 2 glandes , situés au-dessus des deux reins Partie Externe :corticosurrénale Zone glomérulée: minéralo-corticoïdes (Aldostérone) Zone fasciculée: glucocorticoïde (cortisol) Zone réticulée: testostérone Partie Interne: Médullo-surrénale: adrénaline 90% / noradrénaline 10% DIFFÉRENTES ZONES DE LA CORTICOSURRÉNALE ALDOSTÉRON Hormone stéroïde synthétisée E par les cellules de la zone glomérulée de la corticosurrénale Minéralocorticoïde Synthèse activée par le contact de l’angiotensine 2 avec son récepteur à la surface des cellules de la zone glomérulée Sécrétion régulée par d’autres facteurs: kaliémie, FAN, ACTH, endothéline 1 ACTIONS DE L’ALDOSTÉRONE ACTIONS DE L’ALDOSTÉRONE  ACTIONS DE L’ALDOSTÉRONE Aldostérone: rôle majeur dans la régulation de la volémie par la réabsorption de Na+ au niveau du tube collecteur Rôle de régulation de la kaliémie : Hyperkaliémie >> ↗ Aldostérone >> ↗ excrétion tubulaire de K+ = hormone hypokaliémiante Régulation réabsorption de Na(aldostérone) indépendante de la régulation de la réabsorption d’eau (ADH): voies de régulation différentes  LE SYSTÈME NERVEUX SYMPATHIQUE  SYSTÈME NERVEUX SYMPATHIQUE Appartient au système nerveux autonome, végétatif Partie inconsciente du système nerveux, permettant d’automatiser un grand nombre de réponses neuronales inconscientes Equilibre système nerveux sympathique (SN ∑ )et parasympathique contrôle neuronal de nombreuses voies de régulation métabolique Régulation de la volémie ++  SYSTÈME NERVEUX SYMPATHIQUE: RÉGULATION DE LA VOLÉMIE Hypovolémie = Activation du SN ∑ = diminution de la natriurèse: Sécrétion de rénine >> Angiotensine 2 >> Aldostérone Réabsorption rénale de Na+ au niveau du tube contourné proximal Diminution du Débit sanguin rénal (↘ DFG) par vasoconstriction artériole afférente du rein et territoires splanchniques (hypovolémie sévère)  SYSTÈME NERVEUX SYMPATHIQUE: RÉGULATION DE LA VOLÉMIE. Expansion du volume sanguin circulant = inhibition du SN ∑ : Diminution réabsorption de Na + au niveau du TCP du rein LE FACTEUR ATRIAL NATRIURÉTIQUE  FACTEUR ATRIAL NATRIURÉTIQUE Hormone polypeptidique Synthèse atriale cardiaque (atrium droit ++) Homéostasie du Na+, du K+ et de l’eau Synthèse = cardiomyocytes endocriniens Déclenché par une hypertension pariétale / étirement mécanique de la paroi atriale Action = diminution de la pression artérielle par mécanisme hormonal (excrétion U de Na et d’eau) et par action vasodilatatrice directe  ↗ VOLÉMIE Facteur Atrial Natriurétique (FAN) Hypothalamus- Cortex Surrénale (zone Rein neurohypophyse glomérulée) ↘ ADH 1) ↘ rénine ↘ Aldostérone 2) ↗ DFG 3) ↘ réabsorption tubulaire de Na (TCD et TC) ↗ excrétion urinaire de NaCl et d’eau SYSTÈME DE RÉGULATION DU NA+ ET DE L’EAU DANS LES CONDITIONS D’HOMÉOSTASIE.  SYSTÈME DE RÉGULATION 2 catégories de récépteurs: Système afférent: détection de modifications du volume sanguin Système efférent: envoie les informations de correction au rein pour adaptation de l’excrétion urinaire de Na+ SYSTÈME DE RÉGULATION: SYSTÈME AFFÉRENT  SYSTÈME DE RÉGULATION: SYSTÈME EFFÉRENT Régulation neurologique et hormonale Différentes voies: Système rénine angiotensine ADH ou vasopressine Facteur anti natriurétique Système Sympathique Adaptation de l’excrétion rénale de Na+ et d’eau  régulation de la volémie Barorecepteurs carotidiens, aortiques,intrarénaux VOLORÉCEPTEURS Centres de Tronc Cerébral la soif HT HP SRAA SN ∑ ADH FAN - - - + Reins: glomérules (excrétion) et tubules (réabsorption) rénaux SYSTÈME DE RÉGULATION DU NA+ ET DE L’EAU DANS LES CONDITIONS PATHOLOGIQUE. ↘ FAN ↗ Aldostérone (SRAA) Activation SN∑ ↗ ADH et soif ↗ FAN ↘ SRAA ↘ SN ∑ ↘ ADH et soif MERCI DE VOTRE ATTENTION!