LE MILIEU INTÉRIEUR EST L’ENVIRONNEMENT INTERNE AQUEUX AU CONTACT DES CELLULES ORGANISME ORGANE 1 ORGANE 2 SYSTÈME CIRCULATOIRE SANGUIN LYMPHATIQUE SANG COMPARTIMENTS du MILIEU INTÉRIEUR PLASMA AUTRE TISSU LYMPHE (endiguée) LIQUIDE INTERSTITIEL cellules Vaisseau lymphatique Rappeler l’organisation fondamentale du vivant pluricellulaire: cellule/tissu/organe/système/organisme. Le milieu intérieur est FONDAMENTALEMENT L’ENVIRONNEMENT AQUEUX au contact des cellules, appelé LIQUIDE INTERSTITIEL ou LYMPHE pour la majorité des tissus. Dans le cas du tissu sanguin (=sang), ce liquide représente une forte proportion (55% du volume) du tissu (qui est donc liquide), a une composition spécifique et est appelé PLASMA, il joue le rôle d’environnement aqueux des cellules sanguines (globules rouges, globules blancs et plaquettes) mais surtout de lien entre les différents organes puisque c’est une partie du milieu intérieur qui est circulante. Une partie de la lymphe est endiguée dans des vaisseaux lymphatiques et circule des tissus vers le système sanguin où elle est déversée. Classiquement, on considère donc que le milieu intérieur est organisé en 3 COMPARTIMENTS chez les Mammifères: PLASMA et LYMPHE ENDIGUÉE (appelée souvent simplement LYMPHE), 2 compartiments de milieu intérieur circulant et LE LIQUIDE INTERSTITIEL, 1 compartiment non circulant (mais en permanence renouvelé). De nombreux auteurs considèrent le SANG et non seulement le PLASMA comme un des compartiments du milieu intérieur et donc on n’est plus dans la définition stricte (et très « anatomique ») du milieu intérieur « environnement aqueux des cellules ». L’intérêt de considérer l’ensemble des constituants sanguins et pas uniquement le plasma est évident quand on s’intéresse aux fonctions du milieu intérieur: fonction de transport, de trait d’union entre les différents organes (pour la fonction respiratoire par exemple, qui met en jeu le plasma et les globules rouges!) Ces 3 COMPARTIMENTS ont des relations entre eux, voir DIA suivante.

Liquide extracellulaire Principaux compartiments hydriques de l’organisme humain Volume hydrique total = 40 L, 60 % de la masse corporelle Liquide extracellulaire = milieu intérieur : 15 L, 37,5 % du volume hydrique total Liquide intracellulaire : 25 L, 62,5 % du volume hydrique total Liquide interstitiel : 12 L, 80 % du liquide extracellulaire (dont 3L endigué: la lymphe) Plasma sanguin : 3 L, 20 % du liquide extracellulaire Contenu en eau variable en fonction : de l’âge, de la composition et de la masse corporelles. Variation en fonction de l’espèce.

RELATIONS ENTRE LES DIFFÉRENTS COMPARTIMENTS DU MILIEU INTÉRIEUR (1) POUMONS DÉTAIL des 3 COMPARTIMENTS et DE LA FORMATION DE LA LYMPHE Au niveau des capillaires LYMPHE LIQUIDE INTERST. Schémas réalistes pour expliquer comment se forme la lymphe à partir du sang et montrer les relations entre les 2 COMPARTIMENTS CIRCULANTS. Bilan au tableau sous forme d’un schéma SIMPLIFIÉ des compartiments voir dia suivante AUTRES ORGANES SANG (PLASMA)

RELATIONS ENTRE LES DIFFÉRENTS COMPARTIMENTS DU MILIEU INTÉRIEUR (2) LYMPHE SANG (PLASMA) LIQUIDE INTERSTITIEL Filtration Réabsorption Drainage de l’excès de liquide 20 Litres/jour Déversement de la lymphe dans le sang Je ne ferais pas 2 couleurs pour le sang (hématosé ou peu, ici ce n’est pas la question) et les volumes peuvent être donnés oralement. Tiré et modifié à partir de L.Sherwood. Physiologie humaine. De Boeck, 2006

SANG-CONSTITUTION (1) Mise en évidence (ex.pour correction) 55%vol Globules rouges Séparation des constituants du sang (prélevé sur anticoagulant) par centrifugation SANG: un liquide rouge qui coule (circule) dans des « tuyaux », nos vaisseaux sanguins, il y en a dans tous les organes de l’individu. 5L de sang chez un adulte. Une hémorragie (sortie de sang à l’extérieur des vaisseaux sanguins) trop importante est mortelle ---> le SANG est un constituant vital, il assure des fonctions qui sont indispensables à la vie de l’organisme. (est-ce que tous les constituants de l’organisme humain sont vitaux ? Non, faire trouver des exemples: les yeux, la rate, la vésicule biliaire…ne sont pas vitaux !…) Le sang: une partie du milieu intérieur ? Que du liquide extracellulaire? Analyse de la composition du sang. Photo de frottis de sang humain Coloration de Wright. x270 MEB cellules sanguines dans vaisseau

SANG: un tissu liquide constitué de cellules sanguines SANG-CONSTITUTION (2) SANG: un tissu liquide constitué de cellules sanguines (globules rouges, globules blancs et plaquettes) en suspension dans un liquide extracellulaire: le plasma (le MILIEU INTÉRIEUR au sens strict mais tout le sang est considéré comme du MI par ses fonctions) QUANTITÉS RELATIVES DE CHACUN DES CONSTITUANTS: PLASMA 55% volume GLOBULES ROUGES 45% volume Globules blancs et plaquettes très faible volume COMPOSITION DU PLASMA: voir diapo 7

COMPOSITION DU MILIEU INTÉRIEUR Données compilées pour étudiant (vous pourrez en faire un histogramme, un camembert, …) Constituant PLASMA % (g.L-1 de plasma) Valeurs moyennes et la somme doit faire 100 %! LIQUIDE INTERSTITIEL (en % ou en g.L-1 de plasma) EAU 92 (900) 98,… (980) PROTÉINES 6,9 (69) 0,05 à 0,2 (0,5 à 2) AUTRES SUBSTANCES ORGANIQUES (glucose, molécules azotés,…) 0,2 (2) IONS 0,9 (9) Pour le plasma humain, ce sont des valeurs moyennes: il y a des variations entre les individus et pour un individu, stabilité de cette composition ne signifie pas fixité, voir plus loin les « variations » de la glycémie sur 24h! Pour le liquide interstitiel (= lymphe non endiguée): c’est variable selon les tissus/organes surtout en ce qui concerne la concentration en protéines. (par exemple, le liquide interstitiel du foie est un des plus riche en protéines, ce qui se comprend facilement puisque c’est le foie qui produit les protéines plasmatiques !) Compositions très proches entre plasma et liquide interstitiel, la différence majeure est la faible concentration en protéines du liquide interstitiel (il y a du fibrinogène dans le liquide interstitiel, ce qui le rend en théorie coagulable mais il coagule beaucoup moins facilement que le sang parce qu’il en contient beaucoup moins)

COMPOSITION DU MILIEU INTÉRIEUR Données brutes détaillées pour enseignant(1) Ions inorganiques du plasma humain Soit un total de: 9g.L-1 plasma d’ions inorganiques dont 7g de Na+ et Cl- (beaucoup de Chlorure de sodium--> goût salé du sang) et 1,6g de bicarbonates (rôle fondamental de tampon, on l’appelle la « réserve alcaline ») Tiré de Hermann et Cier. Précis de physiologie Constituants organiques non protéiques du plasma humain Si on enlève les lipides (associés aux proteines en lipoprotéines et dont la masse est incluse dans celle des prot), ça fait un total de 2g.L-1 environ dont 1g de glucose et presque 1g de substances azotés Tiré de Hermann et Cier. Précis de physiologie

COMPOSITION DU MILIEU INTÉRIEUR Données brutes détaillées pour enseignant (2) Constituants protéiques du plasma humain Tiré de Hermann et Cier. Précis de physiologie

SANG-FONCTIONS PRINCIPALES DE CHACUN DES CONSTITUANTS CONSTITUANT DU SANG FONCTIONS PRINCIPALES PLasma -Transport de nutriments (ex: glucose), déchets azotés (ex: urée), gaz respiratoires (peu), hormones, chaleur, anticorps,… -Tamponne une toute petite variation de pH du milieu intérieur (avec les bicarbonates et les protéines plasmatiques) - Autres transports (chaleur, pression, eau, …) … Globules rouges (=hématies=érythrocytes) Transport des gaz respiratoires CO2 et O2 Globules blancs (=leucocytes) Défenses immunitaires Plaquettes sanguines Coagulation du sang (=hémostase)

Capillaire Artère Veine LE SANG: DU MILIEU INTÉRIEUR CIRCULANT Le sang est endigué (=canalisé) dans des vaisseaux Artère Veine Capillaire Micrographie : (microscope électronique à balayage) sang Capillaire sanguin Paroi du capillaire Photo de coupe longitudinale d’un capillaire (Hémalun-Éosine, x 800) E: cellule endothéliale Mise en évidence: observation de sang (on reconnaît facilement les globules rouges sur une coupe histologique) dans les tissus, il est toujours « canalisé », les canaux les plus nombreux et donc les plus fréquemment observés sur une coupe sont très petits (diamètre de 20 à 3 micromètres pour 1mm de long): ce sont LES CAPILLAIRES. C’est au niveau de ces capillaires que se font des échanges entre le sang et les tissus. Le sang est propulsé par le coeur vers les différents organes dans des vaisseaux plus gros: les ARTÈRES et revient au cœur après avoir irrigué les organes par les VEINES. QUELQUES DONNÉES QUANTITATIVES: Nb de capillaires chez l’Homme: dizaine de milliards (ce qui représente une section totale de 6OO cm2 environ) Vitesse de circulation du sang dans une grosse artère (aorte): 25 cm.s-1 Vitesse de circulation du sang dans un capillaire: 0,3 mm.s-1

LE SANG: DU MILIEU INTÉRIEUR CIRCULANT Le sang est propulsé dans les vaisseaux par une pompe double: le coeur Cœur gauche Cœur droit Quelques points importants: Paroi du cœur essentiellement faite de muscle (=tissu contractile). Muscle automatique et qui se contracte de façon rythmique: un cycle cardiaque comprend une étape de remplissage et une étape de vidange (c’est bien une POMPE!) Performance de la pompe: au repos, chaque cœur, droit et gauche, propulse 5L par minute (= le débit cardiaque), ce débit peut monter à 25-30L par minute en cas d’exercice donc…pompe adaptable aux besoins de l’organisme! CŒUR TOTALEMENT CLOISONNÉ: CŒUR DROIT ET CŒUR GAUCHE donc 2 pompes qui fonctionnent en série Schéma de la double circulation sanguine (éliminer la circulation lymphatique!)

LE SANG: MILIEU INTÉRIEUR INTERMÉDAIRE ENTRE MILIEU EXTÉRIEUR ET TOUS LES ORGANES Ex: cas de la fonction respiratoire (approvisionnement des cellules en O2 et élimination du CO2) MILIEU EXTÉRIEUR ORGANISME Echanges de gaz respiratoires entre MILIEU EXTÉRIEUR/MILIEU INTÉRIEUR au niveau d’organes spécialisés: les POUMONS Poumons 1 1 sang Transport des gaz respiratoires par le MILIEU INTÉRIEUR CIRCULANT (le sang) 2 2 MILIEU INTÉRIEUR Liquide interstitiel 3 Échanges de gaz respiratoires entre MILIEU INTÉRIEUR/CELLULES 3 CELLULES

ENTRE LES ORGANES POUR ASSURER LA FONCTION DE NUTRITION (sens large!) LE SANG: MILIEU INTÉRIEUR QUI PERMET les RELATIONS (échanges de matière) ENTRE LES ORGANES POUR ASSURER LA FONCTION DE NUTRITION (sens large!) Poumons DIGESTION ET APPORT DE NUTRIMENTS RESPIRATION Intestin Autres organes Reins EXCRÉTION En violet: organes spécialisés dans les échanges milieu extérieur/organisme

Les variables physico-chimiques du milieu intérieur : température, pH, composition ionique, pression hydrostatique, pression osmotique, concentration en nutriments (glycémie, …), PO2, volémie, … leurs valeurs doivent être stables !

… AVANT D’ETRE CORRIGEES LA STABILITÉ DU MILIEU INTÉRIEUR RÉSULTE D’UN ÉQUILIBRE DYNAMIQUE Exemple 1: la stabilité de la concentration en glucose du plasma (=glycémie) DES VARIATIONS SONT GENEREES PAR L’ENVIRONNEMENT OU L’ACTIVITÉ DE L’ORGANISME, … AVANT D’ETRE CORRIGEES 1 ÉQUILIBRE 1 2 3 2 CRÉATION D’UN DÉSÉQUILIBRE 3 RÉTABLISSEMENT DE L’ÉQUILIBRE Tiré de Pocock et Richards. Physiologie humaine. Masson, 2004

MILIEU INTÉRIEUR STABLE Point de consigne: 5mmol.L-1 LA STABILITÉ DU MILIEU INTÉRIEUR RÉSULTE D’UN ÉQUILIBRE DYNAMIQUE Exemple 1: la stabilité de la concentration en glucose du plasma (=glycémie) Phase 1 : ÉQUILIBRE APPORTS DE GLUCOSE Alimentation ou libération par le foie MILIEU INTÉRIEUR STABLE Ex: glycémie Point de consigne: 5mmol.L-1 PERTES DE GLUCOSE Consommation par les cellules, stockage sous forme de réserves Pour faire comprendre la notion d’un équilibre dynamique, vous pouvez prendre l’image de la baignoire dont le niveau d’eau ne varie pas avec un débit de remplissage égal au débit de vidange! Le terme de PERTES est à expliquer: l’organisme ne perd pas du glucose, mais il y a prélèvement et donc « perte » à partir du compartiment milieu intérieur. EQUILIBRE et donc STABILITÉ si APPORTS=PERTES

MILIEU INTÉRIEUR STABLE LA STABILITÉ DU MILIEU INTÉRIEUR RÉSULTE D’UN ÉQUILIBRE DYNAMIQUE Exemple 1: la stabilité de la concentration en glucose du plasma (=glycémie) Phase 2 : CRÉATION D’UN DÉSÉQUILIBRE Ex: augmentation des apports par ingestion de glucose (repas ou prise orale de glucose) MILIEU INTÉRIEUR STABLE Ex: glycémie 7,5mmol.L-1 Temporaire de la glycémie des APPORTS APPORTS>PERTES donc DÉSÉQUILIBRE et MODIFICATION de la valeur de la Glycémie

MILIEU INTÉRIEUR STABLE LA STABILITÉ DU MILIEU INTÉRIEUR RÉSULTE D’UN ÉQUILIBRE DYNAMIQUE Exemple 1: la stabilité de la concentration en glucose du plasma (=glycémie) Phase 3 : RÉTABLISSEMENT DE L’ÉQUILIBRE PAR COMPENSATION des PERTES (augmentation de l’entrée de glucose dans les cellules et de son stockage sous forme de réserves) MILIEU INTÉRIEUR STABLE Ex: glycémie 7,5mmol.L-1 --> 5mmol.L-1 Modifications de l’activité physiologique qui compensent l’augmentation de la glycémie Détection de la modification SECRETION D’INSULINE PAR LE PANCREAS APPORTS=PERTES donc ÉQUILIBRE et retour de la glycémie à la valeur du point de consigne

LA STABILITÉ DU MILIEU INTÉRIEUR RÉSULTE D’UN ÉQUILIBRE DYNAMIQUE Exemple 2: importance de la stabilité de la pression osmotique

Le maintien de l’intégrité des cellules LA STABILITÉ DU MILIEU INTÉRIEUR RÉSULTE D’UN ÉQUILIBRE DYNAMIQUE Exemple 2: importance de la stabilité de la pression osmotique Le maintien de l’intégrité des cellules

Filtration sous l’effet du LA STABILITÉ DU MILIEU INTÉRIEUR RÉSULTE D’UN ÉQUILIBRE DYNAMIQUE Exemple 2: importance de la stabilité de la pression osmotique Les mouvements d’eau entre les compartiments plasmatiques et interstitiels est la résultante des effets (inverses) des pressions hydrostatique et osmotique Réabsorption sous l’effet du Gradient de Pression Osmotique Filtration sous l’effet du Gradient de Pression Hydrostatique LIQUIDE INTERSTITIEL SANG (PLASMA) Capillaire Artériole Veinule

CONCEPT FONDAMENTAL DE LA PHYSIOLOGIE DES MAMMIFÈRES Tiré de Sherwood. Physiologie, De Boeck L’homéostasie est essentielle à la survie de chacune des cellules de l’organisme, et chacune de celles-ci contribue, en tant que partie d’un système et par son activité spécialisée à la stabilité du milieu intérieur commun à elles toutes. L’homéostasie est essentielle à la survie de chacune des cellules de l’organisme, et chacune de celles-ci contribue, en tant que partie d’un système et par son activité Spécialisée, à la stabilité du milieu intérieur commun à elles toutes. L’homéostasie rend l’organisme indépendant -dans certaines limites- du milieu extérieur pour assurer des fonctions vitales .. ou moins vitales (= la stabilité du milieu intérieur permet à l'organisme de fonctionner avec la même efficacité indépendamment des variations du milieu extérieur).