Régulation de la constance du milieu intérieur - Ts
Classe:
Terminale
Thème:
11 Le milieu intérieur
Introduction
Le milieu intérieur subit constamment des perturbations pouvant faire varier sa composition.
Les paramètres comme la teneur en eau et le $Ph$ du plasma varient sous l'effet de facteurs physiques ou physiologiques.
Quoi qu'il en soit ces paramètres reviennent très rapidement à leurs valeurs normales.
Il doit donc exister un mécanisme régulateur qui implique plusieurs phénomènes.
I. Notion d'homéostasie
Le milieu intérieur devrait varier car il est l'objet de multiples perturbations.
En effet :
$\bullet\ $ La teneur en eau tend à augmenter en cas d'absorption massive de boisson ou à s'abaisser suite à une déperdition abondante (transpiration, diarrhée, déshydratation...)
$\bullet\ $ Le $PH$ du plasma tend à s'élever après un repas ; la sécrétion d'acide chlorhydrique se fait aux dépens des chlorures du plasma qui tend à s'alcaliniser (alcalose).
$\bullet\ $ Par contre, le $PH$ tend à s'abaisser (acidose) lors d'un exercice musculaire car il y a libération d'acide lactique dans le milieu intérieur.
Malgré ces différentes fluctuations, on constate que le milieu intérieur varie très peu.
Il garde ses caractéristiques constantes
Exemple :
$\bullet\ $ Son $PH$ a une valeur presque constante à $7.4+$ ou $-0.005.$
$\bullet\ $ La volémie est de $5$ à $6$ litres.
$\bullet\ $ La glycémie varie entre $1$ et $1.2\,g/l.$
Il existe donc des mécanismes de régulation de ces constantes.
On appelle homéostasie, l'ensemble des mécanismes physiologiques et physico-chimiques assurant la constance du milieu intérieur.
II. Les mécanismes régulateurs du $PH$ : équilibre acido-basique
II.1. Régulation par les systèmes tampon :
On appelle solution tampon une solution dont l'addition, en quantité modérée d'un acide fort ou d'une base forte, modifie très peu son $PH.$
Une telle solution est toujours un mélange contenant à la fois des ions et molécules non dissociés dont l'équilibre se modifie de telle façon que la concentration en ions $H^{+}$ reste à peu près constante.
Un système tampon efficace comporte un couple formé par un acide faible et le sel de cet acide (base faible : base conjuguée).
Le passage d'un corps à l'autre se fait par échange d'ions $H^{+}$
$$AH\qquad\boxed{1}\qquad A^{-}\qquad +\qquad H^{+}$$
$$\text{(Sel)}\qquad\boxed{2}\qquad\text{(Base)}\qquad +\qquad (H^{+})$$
Les systèmes tampon du sang sont essentiellement formés par :
$\bullet\ $ Le couple acide carbonique-hydrogénocarbonate :
$$H_{2}CO_{3}\qquad_{\boxed{2}}^{\boxed{1}}\qquad HCO_{3^{-}}\qquad+\qquad H^{+}$$
Il joue le rôle le plus important et c'est la réserve alcaline du plasma.
$\bullet\ $ Le couple dihydrogénophosphate-monohydrogénophosphate :
$$H_{2}PO_{4^{-}}\qquad_{\boxed{2}}^{\boxed{1}}\qquad HPO_{4}^{2_{-}}\qquad+\qquad H^{+}$$
Il joue un rôle secondaire car sa concentration est faible dans le plasma.
$\bullet\ $ Le couple protéine-protéinate :
$$Prot - H\qquad_{\boxed{2}}^{\boxed{1}}\qquad Prot^{-}\qquad+\qquad H^{+}$$
En cas d'acidose, (ou apport d'ions $H^{+}$), l'équilibre se déplace dans le sens $(2)$ ; ce qui va diminuer l'acidité de la solution.
En cas d'alcalose (ou retrait d'ions $H^{+}$ ou encore apport d'ions $OH^{-}$), l'équilibre se déplace dans le sens $(1)$ ; ce qui va augmenter l'acidité de la solution.
Si cette régulation locale par les systèmes tampons du sang n'est pas suffisante, certains organes comme les poumons et les reins interviennent alors : c'est la régulation par les systèmes d'élimination
II.2. Régulation par les systèmes d'élimination
II.2.1 Les poumons :
Ils constituent un moyen d'intervention rapide en modifiant le rythme et l'intensité de la ventilation pulmonaire ; l'organisme peut régler l'excrétion du $CO_{2}.$
En cas d'acidose, il y a hyperventilation, ce qui donne :
$$H^{+}\ +\ HCO_{3^{-}}\qquad H_{2}CO_{3}\qquad H_{2}O\ +\ CO_{2}$$
En cas d'alcalose, il y a une hypoventilation (pour retenir le $CO_{2}).$
$$CO_{2}\ +\ H_{2}O\qquad H_{2}CO_{3}\qquad HCO_{3^{-}}\ +\ H^{+}$$
II.2.2 Les reins
Leur intervention est plus lente.
En cas d'acidose (concentration en $CO_{2}$ élevée) lors d'insuffisances respiratoires :
$$CO_{2}\ +\ H_{2}O\qquad H_{2}CO_{3}\qquad HCO_{3^{-}}\ +\ H^{+}$$
Les ions $H^{+}$ sont rejetés dans les urines ; ce qui stabilise le $PH.$
En cas d'alcalose ; les ions $HCO_{3^{-}}$ sont rejetés dans les urines.
III. Régulation de la pression osmotique : Équilibre hydrominéral
Les substances dissoutes dans le milieu intérieur, par leur concentration, sont à l'origine d'une certaine pression osmotique de ce milieu intérieur.
Cette pression osmotique est à peu près la même entre les cellules de l'organisme et le milieu intérieur, mais la répartition des substances dissoutes de part et d'autre des membranes cellulaires n'est pas la même.
Exemple :
$K^{+}$ est plus concentré dans le milieu intracellulaire que dans le milieu extracellulaire.
III.1 La diurèse et la constance de la pression osmotique :
$\surd\ $ Observation :
$\bullet\ $ Si un sujet boit beaucoup d'eau, il élimine une grande quantité d'urine (diurèse) pendant son état de surcharge hydrique.
$\bullet\ $ Une hémorragie importante, (une baisse du volume sanguin) est suivie d'une baisse de la diurèse
$\surd\ $ Hypothèse :
Les reins joueraient un rôle dans le maintien du volume et de la pression osmotique du milieu intérieur.
III.1.1 Structure des reins
Les reins des mammifères sont constitués d'un grand nombre d'unités fonctionnelles ayant toutes la même structure et la même fonction : ce sont les néphrons ou tubes urinifères.
Chaque néphron est constitué d'une partie glomérulaire et d'une partie tubulaire raccordée à un canal collecteur.
Ces deux parties sont irriguées par des vaisseaux sanguins.
III.1.2 Élaboration de l'urine
Tableau comparant les contenus du plasma et de l'urine
$$\begin{array}{|c|c|c|} \hline \text{Constituants}&\text{Plasma en }\%&\text{Urine en }\%\\ \hline \text{Protéines}&80&0\\ \hline \text{Glucose}&1&0\\ \hline \text{Créatine}&0.01&12\\ \hline \text{Sels}&6&10\\ \hline \text{Acide urique}&0.02&0.5\\ \hline \text{Urée}&3&20\\ \hline \text{Acide hippurique}&0&0.5\\ \hline \text{Ammoniaque}&0.001&0.5\\ \hline \end{array}$$
Ce tableau montre que les constituants peuvent être classés en trois groupes :
$\bullet\ $ Les protéines et le glucose existent dans le plasma et sont absents dans l'urine.
Le rein constitue donc une barrière vis-à-vis de certaines substances.
$\bullet\ $ Les sels, l'urée, la créatine et l'acide urique sont des substances présentes dans le plasma et dans l'urine mais, plus concentrées dans l'urine.
Ce sont donc des substances éliminées du plasma par les reins.
$\bullet\ $ L'acide hippurique, l'ammoniaque n'existent pratiquement que dans l'urine.
Ce sont donc des substances synthétisées par le rein.
Remarque :
Le glucose et les sels sont des substances à seuil c'est-à-dire des substances dont les reins n'élimine que l'excès.
Ainsi, chez un sujet sain, la glycémie est inférieur au seuil d'élimination rénale d'où l'absence de la glucosurie.
Par contre, le taux de sel chez ce même sujet est toujours supérieur au seuil d'élimination rénale.
Les déchets comme l'urée, l'acide urique et la créatine sont des substances qui n'ont pas de seuil rénal.
Ils sont donc éliminés normalement par le rein.
Comparaison plasma-urine primitive-urine définitive
$$\begin{array}{|c|c|c|c|c|c|c|} \hline &Na^{+}&Cl^{-}&\text{Protéines}&\text{urée}&\text{glucose}&NH_{4^{+}}\\ \hline \text{Plasma }(g/l)&3.2&3.6&80&0.3&1&0\\ \hline \text{Urine primitive }(g/l)&3.2&3.6&0&0.3&1&0\\ \hline \text{Urine définitive }(g/l)&3\text{ à }6&3\text{ à }6&0&20&0&1\text{ à }3\\ \hline \end{array}$$
$\bullet\ $ La filtration glomérulaire :
Au niveau du glomérule, il s'opère une filtration par dialyse qui retient les protéines et les lipides, mais laisse passer l'eau, les sels minéraux, l'urée, le glucose, les acides aminés, l'acide urique, la créatine....
En effet, des analyses ont montré (voir tableau) qu'en dehors des protéines et des lipides non diffusibles, la composition du liquide de la capsule de Bowman est la même que celui du plasma.
Ce liquide est l'urine primitive.
$\bullet\ $ La réabsorption tubulaire :
Elle a pour but de retourner dans le milieu intérieur, les substances importantes pour les métabolismes cellulaires tels que le glucose, les acides aminés, eau, certains sels $(Na^{+}\;,\ K^{+}\;,\ Cl^{-}).$
Donc, au fur et à mesure de son passage dans le tube rénal, la composition chimique du filtrat glomérulaire subit d'importantes modifications.
La réabsorption de ces solutés se fait par transport actif, c'est-à-dire, nécessite une dépense d'énergie des cellules rénales.
Finalement, le plasma devient hypertonique surtout vers la fin du tube contourné proximal.
La réabsorption de l'eau tubulaire se fait par osmose : c'est la réabsorption passive obligatoire de l'eau.
Par contre, la réabsorption de l'eau dans le tube contourné distal et surtout dans le canal collecteur est dite facultative.
Elle est due à une neuro-hormone libérée par la posthypophyse, l'ADH (Anti Diuretic Hormon), selon l'état de la pression osmotique ou du volume du milieu intérieur.
$\bullet\ $ La sécrétion :
Au même moment, le tube rénal sécrète certaines substances comme l'acide hippurique et l'ammoniaque qui se mélangent au reste du filtrat glomérulaire non réabsorbé pour former l'urine définitive.
Auteur:
Daouda Tine
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mer, 04/08/2020 - 23:40
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Elhousseine (non vérifié)
mer, 04/29/2020 - 02:45
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Yann (non vérifié)
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