Dr J.F. VINCENT IFSI 1ere année 08 octobre 2010 L’HOMÉOSTASIE Dr J.F. VINCENT IFSI 1ere année 08 octobre 2010

Le milieu intérieur L’homéostasie vient du concept de milieu intérieur défini par Claude Bernard Le milieu intérieur est défini comme l’ensemble des paramètres régulés pour assurer la survie Chaque paramètre (par exemple, la natrémie, la glycémie etc…) est régulé dans une zone de valeurs idéales, limites inférieure et supérieure de la normale (1813 - 1878) Claude Bernard

INTRODUCTION Stabilité du milieu intérieur (homéostasie) est une condition essentielle à la vie, grâce à : équilibre hydrique équilibre électrolytique équilibre acido-basique Thermorégulation Équilibre hormonal…

1. Contrôle de la glycémie

Valeurs normales de glycémie A jeun: 0.7 à 1.10 g/l Post-prandial (2h après le repas): < 1,40 g/l 1 g/l = 5,5 mmol/l

Contrôle de la glycémie Le glucose : combustible énergétique indispensable au métabolisme cellulaire. Il entre dans les cellules : soit de manière « libre » : tissus non insulino-dépendants (cerveau, rein, globules rouges) soit uniquement grâce à l’insuline : tissus insulino-dépendants (foie, muscles, tissu adipeux)

Contrôle de la glycémie La glycémie est stable dans le sang grâce au glucose apporté par l’alimentation en phase de digestion au glucose produit par le foie en phase de jeûne Elle est maintenue stable (0.8 à 1.2 g/l) par un système hormonal qui assure une régulation fine

Régulation hormonale de la glycémie Le pancréas sécrète deux hormones: - l’insuline = c’est la seule hormone hypoglycémiante - le glucagon = c’est une hormone hyperglycémiante

Cellules sécrétant l’insuline (cellules β pancréatiques) Cellules sécrétant le glucagon (cellules  pancréatiques)                                                                                             Ilot de langerhans

INSULINE L’ Insuline hormone anabolisante (synthèse musculaire) agit en se liant à son récepteur, situé sur les membranes cellulaires des tissus insulino-dépendants permet l’entrée du glucose dans la cellule. Seule hormone hypoglycémiante, elle diminue le taux de glucose dans le sang en assurant: Son stockage dans le foie et les muscles sous forme de glycogène : glycogénèse Son utilisation par la cellule : glycolyse Elle inhibe La lipolyse (libération d’acides gras par le tissu adipeux) La libération de glucose à partir du glycogène du foie et des muscles (glycogénolyse)

GLUCAGON Le glucagon: hormone hyperglycémiante stimule la glycogénolyse stimule la néoglucogénèse dans le foie augmente la production endogène de glucose - inhibe la glycolyse Il favorise donc la sortie du glucose dans le flux sanguin et empêche sa dégradation. Il existe d’autres hormones hyperglycémiantes: cortisol, catécholamines, hormones thyroïdiennes, hormone de croissance...

Foie L’insuline et le glucagon agissent surtout au niveau du foie Organe +++ de contrôle de la glycémie Réserve de glucose de l’organisme Libère plus ou moins du glucose selon les besoins Libère du glucose lors du jeûne (pour éviter l’hypoglycémie) Stocke du glucose lors des repas (pour éviter l’hyperglycémie) Foie

Glycémie minimale stable A jeun: il faut éviter l’hypoglycémie La glycémie se stabilise à 0,8 g/l Glycémie minimale stable Cerveau GR rein Glucose libéré Glycogène Le muscle ne consomme pas de glucose Tissus adipeux Insuline basse Glucagon élevé

refait ses réserves de lipides Lors du repas Le corps refait ses réserves de glucides et de lipides Le foie stocke une grande partie des glucides alimentaires Acides gras Le tissu adipeux refait ses réserves de lipides Le muscle stocke les glucides alimentaires Il oxyde moins de lipides Insuline élevée Glucagon diminué

seule hormone hypoglycémiante L’INSULINE Insuline : seule hormone hypoglycémiante Sécrétion physiologique d’insuline Sécrétion d’insuline en réponse à une augmentation de la concentration sanguine de glucose Au moment des repas, les pics d'insuline provoquent la mise en réserve, dans le foie et les muscles, du sucre apporté par les aliments. Permet également de faire entrer le glucose dans les cellules En dehors des repas et la nuit, la baisse de l'insuline permet la libération du sucre qui a été mis en réserve dans le foie à la suite des repas. 15

Que se passe-t-il si on ne peut plus sécréter d’insuline ? C’est la cause du diabète de type 1 insuline = 0

DIABÈTES Hyperglycémie chronique  sécrétion diminuée d’insuline et/ou diminution de son efficacité DID ou de type 1: Destruction auto-immune des cellules  des îlots de Langherans DNID ou de type 2: Insulinorésistance +insulinopénie Carence en insuline majeure Début clinique brutal Glycémie reste normale tant que les cellules  sont capables de faire face aux besoins en insuline Début insidieux 17

2. Hormones thyroïdiennes

L’énergie et sa régulation Comment réguler les réserves : régulation des oxydations L’activité physique participe à la régulation des oxydations Les hormones thyroïdiennes sont capitales pour réguler les oxydations des glucides et des lipides

Glande thyroïde= 2 lobes + un isthme

Un rôle important des hormones thyroïdiennes Les 2 hormones: -FT3 -FT4 (majoritaire) favorisent l’oxydation des réserves du corps.

Régulation du fonctionnement thyroïdien Les 2 hormones: -FT3 -FT4 (majoritaire) Sont dosées en permanence par le cerveau (hypothalamus) qui détecte les écarts des valeurs normales.

L’hypothalamus est une zone du cerveau qui dose en permanence les hormones produites par les glandes endocrines. C’est également le centre qui contrôle le poids et la soif. L’hypothalamus est reliée à l’hypophyse.

Régulation du fonctionnement thyroïdien Les 2 hormones: -FT3 -FT4 (majoritaire) Sont dosées en permanence par le cerveau (hypothalamus) qui détecte les écarts des valeurs normales. L’hypothalamus avertit l’hypophyse qui elle-même va agir sur la thyroïde par une hormone hypophysaire: la TSH

Régulation du fonctionnement thyroïdien hypothalamus hypophyse Boucle de régulation endocrinienne TSH FT3, FT4 thyroïde

3. Contrôle de la température ou thermorégulation

La thermorégulation

La thermogénèse

La thermolyse

La régulation de la température

Dérèglement de la température

Dérèglement de la température

4. Équilibre phospho-calcique

Rôle du Ca et du Ph Tissu osseux contient : 99% masse calcique totale 90% du phosphore total Masse calcique autre que le squelette (1 %) importance physiologique qualitative Ca = élément essentiel de la physiologie membranaire (canaux Ca) des infrastructures cellulaires et des protéines porteuses l’activité enzymatique la coagulation Phosphore extra osseux Importance +++ dans les processus énergétiques : ATP, ADP, AMPc

Répartition du calcium dans le compartiment extra-cellulaire Ca plasmatique : 2.25 à 2.62 mmol/ 2 formes Calcium libre ou ionisé : 55% Calcium lié aux protéines : 45% Albumine : 30% Globulines : 10%

Si calcémie PTH Diminution de la calciurie

Augmentation De la phosphaturie

5. Équilibre acido-basique

Acides et bases Un acide : Une base Molécule qui donne des ions H+ Soude caustique Eau pure Liquide gastrique Café noir Tomates Vin Jus de citron sang neutre base acide Un acide : Molécule qui donne des ions H+ pH : entre 0 et 7 Une base Molécule qui capte des ions H+ pH entre 7 et 14

Bases physiologiques Qu’est-ce que le pH ? Proton H+ : potentiel énergétique Électrode à pH : mesure le potentiel énergétique = activité de H+ Le pH : log 1/[H+] Exemples pH=1 [H+] = 1/10 moles/l pH=2 [H+] = 1/10x10 moles/l pH=3 [H+} = 1/103 moles/l

Physiologie pH sanguin stable pH= 7.4 log 1/[H+] [H+]= 10-7.4 40 nmol/l

pH pH maintenu à 7.4 En dépit d’une production en grande quantité d’acides sous 2 formes 1 acide volatil Acide carbonique (H2CO3) venant du CO2 Des acides non volatils À partir de l’alimentation Des métabolismes

Systèmes tampons Définition Exemple H+ + HCO3- H2CO3 Un tampon est une substance qui capte les ions H+ pour limiter les variations de pH Exemple H+ + HCO3- H2CO3 Le système H2CO3/HCO3- est un système tampon

Systèmes tampons Tampons extracellulaires Tampons intracellulaires HCO3-/H2CO3 = 99% Protéinates, AA soufrés, phosphates Tampons intracellulaires Protéines Dans le GR : hémoglobine Os : phosphates Autres cellules : protéinates et phospates

Rôle du poumon Réaction rapide du poumon pour éliminer les acides CO2 : 13 000 à 20 000 mmol/j cellules CO2 + H2O H2CO3 HCO3- + H+ Réaction rapide du poumon pour éliminer les acides

Rôle des reins Régulation du taux de HCO3- Réabsorption tubulaire Régénération tubulaire Réaction lente Sang : H+ Urines: NH4+, H2PO4- H+

6. Équilibre hydro-electrolytique

INTRODUCTION Osmoles : molécules osmotiquement actives dans une solution, càd, qui exercent un pouvoir d’attraction des molécules d’eau (pression osmotique) 5 mmol de glucose dans 1 l d’eau = 5 mosm/L 5 mmol de NaCl dans 1 l d’eau = 5 mosm de Na+ + 5 mosm de Cl- = 10 mosm/L Osmolarité plasmatique : quantité d’osmoles par litre de plasma (eau plasmatique + protides + lipides) (mOsm/L) Osmolalité plasmatique : quantité d’osmoles par litre d’eau plasmatique (mOsm/kg) = 290 mOsm/kg

L’EAU : Répartition Eau totale  60% du poids corporel , répartie dans Compartiment intra-cellulaire  40% du poids du corps Compartiment extra-cellulaire  20% du poids du corps eau plasmatique  5% (eau contenue à l’intérieur des vaisseaux) eau interstitielle  15% (au contact des membranes cellulaires, séparée de l’eau plasmatique par un endothélium) Eau

L’EAU : Répartition Eau totale  60% du poids corporel , répartie dans Compartiment intra-cellulaire Compartiment extra-cellulaire Compartiment trans-cellulaire  1,5% (transport actif de liquide extra-cellulaire séparée de l’eau plasmatique par un épithélium : sécrétions du tube digestif et de ses annexes, lymphe, LCR).  Peut constituer un "troisième secteur" : ascite (insuffisance hépatique, occlusion intestinale, péritonite, pancréatite), pleurésie...

L’EAU : Mouvement L’eau diffuse librement entre les compartiments extra- et intra-cellulaires selon la loi de l’osmose = transfert passif du compartiment à faible concentration d’osmoles vers celui à forte concentration d’osmoles La pression osmotique est principalement assurée par le potassium (K+) en intra-cellulaire par le sodium (Na+) en extra-cellulaire K+

L’EAU : Mouvement Dans des conditions physiologiques, l’osmolalité des liquides extra-cellulaires est égale à l’osmolalité des liquides intra-cellulaires Toute modification de l’osmolalité extra-cellulaire va entraîner des mouvements d’eau pour rétablir l’équilibre hors des cellules quand l’Osm plasm augmente = déshydratation intra-cellulaire vers les cellules quand l’Osm plasm diminue= hyperhydratation intra-cellulaire

L’EAU : bilan Entrée/Sortie boissons et alimentation = 2000 ml / 24h eau endogène issue de l’oxydation des glucides/lipides/protides = 300 ml / 24h Sorties : digestive (fécès), pulmonaire (vapeur d’eau expirée), cutanée (perspiration, sudation) rénale (diurèse) : ajustable (phénomène de concentration ou dilution des urines), de façon à obtenir un bilan hydrique nul, assurant une osmolalité plasmatique constante

L’EAU : régulation Entrée/Sortie Entrées : la soif Récepteurs sensibles à une augmentation de l’osmolalité plasmatique au niveau de l’hypothalamus Sorties : l’hormone anti-diurétique (ou vasopressine) Produite par l’hypothalamus et sécrétée par la post-hypophyse, en réponse À une augmentation de l’osmolalité plasmatique (mise en jeu d’osmorécepteurs hypothalamiques) À une diminution du volume plasmatique (mise en jeu de volorécepteurs de l’oreillette gauche) En présence d’ADH  réabsorption de l’eau et concentration des urines En absence d’ADH  excrétion d’eau et dilution des urines

LE SODIUM (Na+) Principal cation du compartiment extra-cellulaire. Concentration plasmatique (natrémie) = 140 ± 5 mmol/L Importance +++ du Na+ dans le maintien de l’osmolalité plasmatique  influe sur les phénomènes de contraction-inflation du volume cellulaire Si hyponatrémie  hypo-osmolalité plasmatique  diffusion de l’eau vers le secteur interstitiel  œdème des tissus le secteur intra-cellulaire œdème cérébral = danger de mort !

OEDEME CEREBRAL Scanner normal œdème cérébral

Bilan Entrée/Sortie du sodium boissons et alimentation : variable selon les habitudes alimentaires Sorties : digestive (fécès), cutanée (sudation) rénale (natriurèse) : adaptable via l’excrétion de Na+ dans les urines de façon à obtenir un bilan sodé nul, assurant une osmolalité plasmatique constante

Régulation Entrée/Sortie du Na+ Entrées : pas de régulation des entrées chez l’homme Sorties : 2 facteurs hormonaux règlent la natriurèse En la diminuant (qd hyponatrémie): l’aldostérone Hormone minéralocorticoïde sécrétée par la corticosurrénale Agit au niveau du rein en favorisant la réabsorption du Na+ vers le plasma (couplée à une sécrétion de K+ dans les urines) En l’augmentant (qd hynernatrémie) : le facteur natriurétique auriculaire (FNA) Hormone sécrétée par le cerveau et l’oreillette gauche Inhibe la sécrétion d’aldostérone et augmente le débit de filtration glomérulaire (et donc de la perte en Na+)

Le POTASSIUM (K+) Cation intracellulaire majoritaire  déterminant du pouvoir osmotique intra-cellulaire et donc du volume intra-cellulaire. Répartition : 98 % intracellulaire  Kalicytie = 100 – 150 mmol/l (muscle +++, foie, hématies) 2% extra-cellulaire : liquides interstitiels et plasma  Kaliémie = 3,5 – 5 mmol/l ! Prélèvement sanguin : pas de stase veineuse importante avec garrot, pas d’agitation brutale des tubes, sinon fausse hyperkaliémie Dyskaliémie importante = Urgence vitale +++