LA CONSTANCE DU MILIEU INTERIEUR : L’HOMEOSTASIE

I.Importance de l’homéostasie

1.Perturbation du milieu intérieur

Lors d’un repos ou de l’ingestion d’une boisson, il y a passage à des vitesses diverses dans le sang, d’eau, des sels minéraux, de glycose, d’acides aminés etc. Il existe d’autres facteurs qui peuvent contribuer à la perturbation du milieu intérieur (sudation, hémorragie, diarrhée, exercices musculaires…).

3.Conséquences des variations du milieu intérieur

a-Variation minérale
  • Une déshydratation de 15 à 20% entraine le coma et la mort. Cependant, quand la quantité d’eau est excessive, la pression osmotique baisse, les cellules entrent en turgescence et il y a risque d’hémolyse.
  • Une diminution des K+ ou des Na+ perturbe la genèse de l’influx nerveux et la contraction musculaire, si c’est Mg++ et Ca++ le fonctionnement musculaire est perturbé (car Na+  et K+ excitent les neurones, Ca++ et Mg++ sont des calmants).
  • Une diminution de K+, Na+, Mg++, Ca++entraine également une perturbation dans le fonctionnement cardiaque (car Na+ et K+ sont diastolysants, Ca++ systolysant).
  • Une disproportion entre l’eau et les sels minéraux entraine une baisse ou une augmentation de la pression osmotique ce qui provoquerait une plasmolyse ou une turgescence des cellules de l’organisme.
b-Variation organique

Les cellules de l’organisme sont très sensibles à la glycémie (teneur en glucose du sang) :

  • Une hypoglycémie de 0,5g/l entraine le coma et la mort ;
  • Une hyperglycémie de 1,8g/l entraine le diabète sucré el glycosurie (glucose dans l’urine).
c-Variation du pH

Le milieu intérieur possède un pH proche de la neutralité [pH = 7,4 (± 0,05)] mais certains facteurs respiratoires ou métaboliques sont susceptibles d’apporter des modifications à cette valeur :

  • L’acidose: qui peut être due à l’augmentation de CO2 par suite d’une insuffisance respiratoire, une élimination rénale défectueuse, une surproduction de déchets acides… crée des perturbations nerveuses ;
  • L’alcalose: provoque des troubles respiratoires et neuromusculaires.

Remarque: Si dans les conditions normales ces perturbations n’ont pas lieu, malgré les innombrables facteurs pouvant provoquer les variations du milieu intérieur, cela veut dire que le milieu a la possibilité de régler son équilibre : c’est un milieu tamponné.

II.Rôle du rein dans la constance du milieu intérieur

1.Comparaison plasma-urine

 a-Du point de vue qualitatif

caractère

  • construction chimique:

Recherche des sels minéraux

Recherche des sels minéraux

  b-Du point de vue quantitatif

2.Que nous apprend cette comparaison sur le rôle des reins ?

  • Les protéines, lipides et glucose se trouvent dans le sang et non dans l’urine normale. Donc les reins jouent le rôle de filtre sélectif, ces éléments sont complètement réabsorbés quand ils passent dans l’urine primitive.
  • L’urée, l’acide urique, la créatinine et les ions sont filtrés par les reins du milieu intérieur, en particulier les ions qui passent dans l’urine primitive sont réabsorbés.
  • L’acide hippurique, de même que NH4+ sont présents dans l’urine définitive mais pas dans le plasma, ils sont donc fabriqués par les reins.

3.Structure et fonctionnement du rein

la filtration: elle est assurée au niveau du glomérule grâce à la pression qui règne dans les capillaires sanguins. L’analyse du filtrat montre que les concentrations de Cl, Na+, K+, glucose, urée, sont les mêmes que dans le plasma.

Tous les solutés sont filtrés sans variation de concentration, seule la taille des molécules et des ions interviennent, ce qui explique l’absence de substances non dialysables dans le filtrat (protéines, lipides).

La reabsoption: l’urine définitive diffère beaucoup du filtrat glomérulaire, au fur et à mesure de son passage dans les tubules, le filtrat subit d’importantes modifications quant à son volume et sa composition chimique :

  • 100% du glucose et des ions HCO3 sont réabsorbés dans les conditions normales ;
  • 98 à 99% de l’eau, Na+, K+, Ca++ et acides aminés sont réabsorbés

La réabsorption: des solutés se fait par transport actif. Le sang est alors rendu hypertonique et par osmose l’eau tubulaire est réabsorbée dans la partie proximale du tubule.

Si la glycémie est supérieure à 1,8g/l, le glucose apparait dans l’urine car la réabsorption ne s’accroit plus au-delà de cette limite : on dit que le glucose est une substance à seuil comme le NaCl dont le seuil est de 5,6g/l.

Pour le NaCl, puisque le taux normal dans le sang est un peu supérieur à ce seuil, on en trouve normalement dans l’urine.

Les substances sans seuil sont en général des substances de déchets, elles ne sont presque pas réabsorbées et passent dans l’urine quelle que soit leur concentration dans le plasma, il s’agit de l’urée, l’acide urique et de la créatine.

La sécrétion tubulaire: les cellules du tube proximal sécrètent de l’acide hippurique, l’ammoniaque et de la créatine qui sont éliminés.

4.Rôle des reins et du sang dans l’équilibre hydrominéral :

a-Observation :

  • En cas d’augmentation de la pression osmotique du milieu intérieur

Une perte ou un manque d’eau, ainsi qu’un excès de sels minéraux sont dangereux, car par osmose, l’eau  est attirée en dehors des cellules. On constate alors une baisse de la diurèse : le Mammifère élimine une urine peu abondante mais très concentrée (la réabsorption de l’eau est maximale et celle des sels minéraux réduite).  Voir fig.

  • En cas de baisse de la pression osmotique du milieu intérieur

Un apport excessif d’eau ou déficit en sels minéraux va entraîner un mouvement d’eau des liquides extracellulaires vers le milieu intracellulaire et les cellules deviennent turgescentes, l’organisme réagit en augmentant sa diurèse et en éliminant une urine abondante mais peu concentrée. La réabsorption de l’eau est réduite et celles des sels minéraux quasi-totale.

b-Interprétation

L’hypothalamus élabore une hormone l’ADH (hormone antidiurétique) stockée dans l’hypophyse postérieure, dont le rôle est de favoriser la réabsorption tubulaire de l’eau (c’est un réflexe neurohumoral).

Ce dernier phénomène arrête la stimulation des osmorécepteurs et donc la libération et donc la libération d’ADH : il y a rétrocontrôle ou feed-back (cf. balance  hydrique).

5.Quel est le rôle du sang et des reins dans l’équilibre acido-basiaque ?
a-Equilibre acido-basique :

Le milieu intérieur possède un pH proche de la neutralité (pH = 7, 4 ± 0,05) mais certains facteurs respiratoires ou métaboliques sont susceptibles d’apporter des modifications à cette valeur :

L’acidose: l’acidification du milieu intérieur ou acidose est provoquée par des substances qui vont momentanément faire baiser le pH:

  • L’acide lactique qui s’accumule dans le sang suite à un travail musculaire intense et prolongé ;
  • Le CO2 qui se trouve en quantité importante dans le plasma, suite à une ventilation pulmonaire insuffisante ;
  • Les acides tels que H2SO4, et H3PO4 qui s’accumulent dans le milieu intérieur suite à un régime alimentaire trop riche en protéines animales ; une forte dose entraîne le coma et la mort.

L’alcalose: l’alcalinisation du milieu intérieur ou alcalose est due à une augmentation de pH:

  • Une hyperventilation pulmonaire qui abaisse ma pression partielle de CO;
  • Les sels de Na+ et de K+ des aliments végétaux, qui, une fois métabolisés sont transformés en radicaux alcalins (NaHCO3 et KHCO3).

L’alcalose provoque des troubles respiratoires et neuromusculaires.

b-Rôle du sang dans la régulation de l’équilibre

Observation :

  • Il faut 50 fois plus de soude dans le plasma que dans l’eau distillée pour faire virer au rose la phénolphtaléine ;
  • Il faut verser 320 fois plus d’HCl dans le plasma que dans l’eau distillée pour faire vire au rouge l’héliantine.

Le système tampon du sang :

Il est formé par un acide faible et un sel de cet acide faible :

  • Le couple acide carbonique – hydrogénocarbonate

L’efficacité d’un système tampon, c’est-à-dire la quantité d’acide ou de base qu’on lui ajouter sans changer le pH notablement, dépend de la concentration des constituants.

En cas d’acidose, des ions H+ sont ajoutés au plasma et l’équilibre de la solution acide carbonique – hydrogénocarbonate se déplace dans le sens (2) :

La dissociation de l’acide faible diminue alors.

En cas d’alcalose, des ions OH sont apportés par une base forte, OH et H+ se combinent et cette disparition d’ions H+ déplace l’équilibre dans le sens (1) : une grande quantité de H2CO3 se dissocie.

Si cette régulation locale par le système tampon du sang n’est pas suffisante, certains organes interviennent alors.

c-Les autres moyens de régulation de l’équilibre acido-basique

Au niveau des reins:

  • En cas d’acidose : les reins éliminent beaucoup d’ions H+ et en échange réabsorbent des ions Na+ et HCO3 (urine acide) ;
  • En cas d’alcalose : les reins peu d’ions H+ et réabsorbent peu d’ions HCO3 (urine alcaline).

Au niveau des poumons:

En cas d’acidose : les ions H+ entrainent une hyperventilation,

Ainsi   qui seront éliminés par les poumons ;

  • En cas d’alcalose : il y a hypoventilation, le CO2 retenu dans le plasma conduit à la formation d’ions H+ selon la réaction :

CONCLUSION

La composition du milieu intérieur est remarquablement maintenue constante grâce à l’action des organes d’excrétion (reins, poumons). Cette constance de composition est réglée par les mécanismes physico-chimiques et par des corrélations nerveuses et humorales.

Grâce à cette régulation, nos cellules baignent dans un milieu qui assure les conditions de vie optimales (seuls les Oiseaux et Mammifères disposent d’un mécanisme qui leur assure une température constante) et les affranchit des aléas des conditions extérieures.

 

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