Biophysique du milieu intérieur Rappels, conseils et pièges à éviter T UTORAT DE B IOPHYSIQUE Séance du 30/10/2010

Biophysique du milieu intérieur BUT : comprendre les mouvements de fluides de l’organisme, en proposant un MODÈLE dans lequel on peut appliquer les règles de la physique et de la chimie.

Liquides et solutions Compartiments liquidiens Formules à connaître par cœur +++ ATTENTION à ne pas confondre fraction molaire en eau et fraction aqueuse d’une solution : – Fraction molaire en eau : Permet de calculer la concentration molale d’un soluté, la concentration osmolale d’une solution. Dans les solutions biologiques, on a toujours

– Fraction aqueuse de la solution : Permet de passer de la concentration (os)molale à la concentration (os)molaire. Dans le plasma, on a pour un patient sain Liquides et solutions Compartiments liquidiens

ATTENTION à la distinction molale / molaire ! Dans les 2 cas, on travaille sur une solution (  dans le plasma et non dans le sang). – concentration (os)molaire : le volume pris en compte est le volume total de la solution, avec toutes les particules qui sont à l’intérieur. – concentration (os)molale : le volume pris en compte est celui du solvant, c’est-à-dire celui de la solution une fois qu’on a « retiré » les grosses particules en solution (protéines…) et qu’il ne reste que les électrolytes. Liquides et solutions Compartiments liquidiens

En pratique : dans un échantillon sanguin Volume de plasma (compartiment extracellulaire) Volume de globules rouges (compartiment cellulaire) Volume d’eau plasmatique Volume des protéines plasmatiques Volume d’eau des GR Volume d’hémoglobine Liquides et solutions Compartiments liquidiens

Repérer les mots-clefs dans l’énoncé pour savoir s’il faut faire la distinction entre concentration molale et molaire : – Si mention de fraction aqueuse du plasma, de concentration plasmatique des protides ; – Si c’est mentionné explicitement « On prendra soin de ne pas confondre concentration molaire et concentration molale » ; – Sinon, on ne fait pas de distinction. Liquides et solutions Compartiments liquidiens

Modélisation des compartiments liquidiens de l’organisme proposée : Liquides et solutions Compartiments liquidiens Compartiment cellulaire Compartiment extracellulaire Cptmt interstitiel Cptmt plasmatique En moyenne, l’eau du compartiment cellulaire représente 60% du poids du corps, et celle du compartiment extracellulaire en représente 40%, dans les conditions normales d’hydratation uniquement.

Mesures de volumes de compartiments liquidiens après injection de traceurs: avec et – La quantité excrétée, s’il faut la prendre en compte, se trouve dans les urines. – Les quantités et concentrations initiales sont non nulles lorsque le traceur est endogène (non-radioactif). Liquides et solutions Compartiments liquidiens

ATTENTION à prendre la bonne concentration : – C’est une concentration plasmatique. – Elle doit s’exprimer par volume de solvant lorsque le résultat cherché est un volume d’eau (ex : eau totale, eau extracellulaire). Résultat aberrant possible  remise en cause du modèle Notion de stock : – Le stock d’un soluté est la quantité totale de soluté qui se fixe dans l’organisme, à la fois dans les compartiments cellulaire et extracellulaire. – Le soluté radioactif se répartit de la même façon que le soluté normal => proportionnalité entre les deux stocks. Liquides et solutions Compartiments liquidiens

Equilibre hydro-sodé Modèle proposé : – Tjs 2 cptmts : cellulaire et extracellulaire – On fait les approximations suivantes Plus de différence molale /molaire Dans le compartiment cellulaire, les seules osmoles efficaces (qui ne diffusent pas entre les compartiments comme l’urée) présentes dans les conditions normales sont K + et Cl - Dans le compartiment extracellulaire, les seules osmoles efficaces présentes dans les conditions normales sont Na + et Cl - La membrane cellulaire est strictement imperméable à tous les solutés efficaces. D’où : dans les conditions normales d’hydratation, la natrémie vaut environ la moitié de l’osmolalité efficace. – L’osmolalité et l’osmolalité efficace varient de façon à être égales dans tous les compartiments.

Perturbation de l’équilibre hydro-sodé : – Réfléchir en termes d’osmoles efficaces intracellulaires : si leur nombre a varié, la natrémie n’est plus proportionnelle à l’osmolalité efficace ; sinon on continue à utiliser cette approximation. – Calculer la nouvelle natrémie/osmolalité à l’échelle de l’eau totale – Diagramme de Pitts ! Equilibre hydro-sodé

Volume d’eau extracellulaire (VEC) Volume d’eau intracellulaire (VIC) Osm eff (Natrémie) Stock d’osmoles efficaces extracellulaires Stock d’osmoles efficaces intracellulaires On fait figurer la perturbation initiale L’eau diffuse pour assurer l’égalité des osmolalités : les stocks d’osmoles ne varient alors pas, donc les aires des rectangles non plus.

Régulation rénale : – La boucle de contrôle du bilan hydrique (BBH) intervient lorsque l’organisme détecte un VIC anormal. Elle ajuste le stock hydrique de manière à rétablir un VIC normal, en agissant sur les centres de la soif et sur la diurèse (ADH). On modélise son intervention en premier : elle impose l’osmolalité efficace que l’on observera à la fin de la régulation, ainsi qu’un nouveau VEC. – La boucle de contrôle du bilan sodé (BBS) intervient lorsque l’organisme détecte une volémie efficace (qui, sauf dans les cas pathologiques, reflète le VEC) anormale. Elle ajuste le stock sodé de manière à rétablir une volémie efficace normale, en modulant l’action des hormones natriurétiques. RMQ : lorsque l’hypovolémie efficace est trop importante, la BBH ajuste le stock hydrique de manière à rétablir la volémie efficace normale. Equilibre hydro-sodé

ATTENTION à bien distinguer les perturbations de l’équilibre hydro-sodé sans pathologie (les boucles atteignent leur objectif) des troubles de l’hydratation (l’une au moins des boucles n’atteint pas son objectif). Concrètement : 2 « formats » d’exos : – Présentation d’un cas clinique à son arrivée à l’hôpital, avec suffisamment de données pour représenter l’état de son hydratation, poser un diagnostic et proposer un traitement. – Présentation de la perturbation initiale de l’équilibre hydro-sodé, puis modélisation de l’équilibre temporaire obtenu après diffusion de l’eau et de l’action des boucles. Equilibre hydro-sodé