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Eau totale. eau intracellulaire eau extracellulaire. Eau : solvant de l’organisme. Solubilisation des molécules: Interaction moléculaire lors des réactions métaboliques Mouvements ioniques à l’intérieur et de part et d’autre de la cellule Déterminant du volume des différents compartiments - PowerPoint PPT Presentation
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Eau totale
eau intracellulaireeau extracellulaire
Eau : solvant de l’organisme
• Solubilisation des molécules:– Interaction moléculaire lors des réactions
métaboliques– Mouvements ioniques à l’intérieur et de part
et d’autre de la cellule
• Déterminant du volume des différents compartiments
• Adulte: 60% du poids Homme: 42 lFemme: 30 l
Sectorisation de l’eau (1) Eau intracellulaire / Eau extracellulaire
Barrière physiqueMembrane cellulaire semiperméable
Présence de canaux hydriques: aquaporines
PressionPression osmotique efficace (tonicité)
Tonicité / Osmolalité
• Tonicité d’une solution:– nombre de molécules non
diffusibles dissoutes dans un kilogramme d’eau.
– Par rapport à une solution d’eau pure, création d’une pression hydrostatique de 20 mm Hg par mole dissoute.
– Secteur intracellulaire:• potassium• phosphate organique.
– Secteur extracellulaire: • sodium • La concentration de
sodium (natrémie) est un reflet de la tonicité du secteur extracellulaire.
• Osmolalité d’une solution:– nombre des molécules,
diffusibles ou non, dissoutes dans un kilogramme d’eau.
– Urée & glucose:• diffusent facilement en
situation physiologique, • participent à l’osmolalité
des différents secteurs• n’entrent pas dans le calcul
de la tonicité de ces mêmes secteurs.
Sectorisation de l’eau (2) Eau plasmatique / Eau interstitielle
Barrière physiqueParoi vasculaire
PressionsPression hydrostatique: pression artérielle (sortie
d’eau du capillaire)Pression oncotique: protéines plasmatiques
(entrée d’eau dans le capillaire)
Eau extracellulaire
• 35 à 45% de l’eau totale
• Dépend du nombre d’osmoles extracellulaires (Na) qui est variable
• En équilibre avec le secteur intracellulaire de part la pression osmotique efficace
• Déterminant du volume plasmatique et de la pression artérielle
Eau intracellulaire
• 55 à 65% de l’eau totale
• Dépend du nombre d’osmoles intracellulaires (55 à 65% du nombre total d’osmoles) considéré comme fixe chez adulte sain
• Déterminant principal d’une grandeur régulée: le volume cellulaire
Echanges avec extérieur
• Secteur intracellulaire: ouvert sur secteur extracellulaire
• Secteur extracellulaire :seul secteur ouvert sur monde extérieur
• Tout échange impliquant le secteur intracellulaire nécessite d’abord une modification du secteur extracellulaire puis une modification du secteur intracellulaire
Rappel de physiologie
• Régulation ensemble des fonctions qui visent à assurer, par
une boucle homéostasique, la constance d’une grandeur du milieu intérieur.
• Boucle homéostasique
Grandeur régulée CapteursEffecteurs
Boucle régulatrice
• Grandeur régulée: volume cellulaire
• Déterminant: volume d’eau intracellulaire
• Capteurs: osmorécepteurs
• Effecteurs: ADHCentre de la soif
• Résultante: Réabsorption rénale d’eauIngestion d’eau
Osm H2O
Osmoles H2O
Osm
NKCC
NKCC
Osm
NCT
OsmAQP2
Osm
H2O
Osm
OsmolesH2O
H2O Glu,Urée
NaKOsmoR
ADH
Volume Cellulaire
= Osmoles
H2O
SOIF
280mOsm/Kg
295mOsm/Kg
Oropharynx
Rc V2
H2O
H2O
Les Osmorécepteurs
• Localisées dans l’hypothalamus antérieur• Détectent des modifications de tonicité de 1%. • Activation cellulaire effectuée par le biais de canaux
sensibles au stress mécanique. – Augmentation de la tonicité dépolarisation cellulaire – Diminution de la tonicité hyperpolarisation cellulaire.
• Persistance des modifications de la polarisation tant que le volume cellulaire n’a pas été normalisé.
• Action sur les cellules sécrétrices d’ADH et sur le centre de la soif
• Seuil de stimulation – sécrétion d’ADH: 280 mosmol/kg H2O
– Soif: 295 mosm/kg H2O
Le centre de la soif
• Permet de modifier les apports hydriques de l’organisme.
• Bases anatomiques et physiologiques de la soif mal connues.
• Stimulé par:– afférences des osmorécepteurs: hypertonicité – afférences des barorécepteurs: diminution importante de
la pression artérielle – Angiotensine II
• Inhibé par:– afférences oropharyngées inhibitrices. – permettent d’arrêter l’apport hydrique avant que l’eau ne
soit absorbée dans l’intestin, ce qui évite les variations brutales de tonicité plasmatique.
L’hormone antidiurétique (ADH, AVP)
• noyaux supraoptiques et paraventriculaires
• polypeptide de 9 acides aminés
• gène localisé sur le chromosome 20
• synthèse d’une préhormone: peptide signal + ADH + neurophysine II + glycopeptide
• Clivage lors du cheminement des granules de sécrétion le long des axones vers la post-hypophyse.
Modulations
• Tonicité:– libération rapide des granules de sécrétion dans la
circulation sanguine – augmentation de la synthèse de l’hormone. – effet transcriptionnel maintenu après la normalisation
de la tonicité plasmatique, tant que les granules de sécrétion d’ADH ne sont pas reconstitués
• Modulation indépendante de la tonicité– Activation
• Hypovolémie importante• Catécholamines, nausées, douleur, hypoglycémie profonde,
nicotine, morphine à haute dose, prostaglandines, nombreux médicaments
– Inhibition: • Hypervolémie • Glucocorticoides, antagonistes dopaminergiques, morphine à
faible dose et alcool
Mutations génétiques
• Mutations dans le gène de l’ADH diabètes insipides centraux
• L’une des mutation les plus étudiées, située dans l’exon 2: apparition d’un codon stop et synthèse d’une protéine tronquée qui ne peut être sécrétée
• Rat Brattleboro
• Souris Knock-In
Souris mutation ADH
Bilan de l’eau et des osmolesRôle du Rein
• Réabsorption du filtrat glomérulaire (180L)– Tube proximal– Associé à la réabsorption d’osmoles
• Régulation du bilan– Néphron distal– Dissociation de la réabsorption de l’eau et des
osmoles– Cible de l’ADH– Nombreux acteurs:
• Coopération de plusieurs structures tubulaires • Intervention de différentes molécules
Les aquaporines
• Aquaporines: – molécules de 30 kD en moyenne, – 6 domaines transmembranaires – sous forme de tétramère dans la membrane
plasmique
Localisation rénale
Réabsorption du filtrat glomérulaire
• Réabsorption des osmoles:– Système de transport +/- dépendant du sodium
• Réabsorption de l’eau: Rôle de l’AQP1– Localisation:
• membranes apicales et basolatérales des cellules tubulaires proximales, de l’anse descendante de Henle, de cellules endothéliales,
• cellules épithéliales choroïdes, oculaires ou biliaires • Erythrocytes: antigène Colton
– souris invalidées AQP1-/-: • défaut majeur de réabsorption proximale d’eau• Apparition hypertonicité lors d’une restriction hydrique.
– patients Colton -/- :• pas de désordres du bilan hydrique.
Régulation du bilan de l’eauDissociation de la réabsorption de l’eau et des osmoles
dilution / concentration
• Segment du dilution– Rétention d’osmoles / Elimination d’eau– Phylogénie: Passage de l’eau salée à l’eau douce– Tube contourné distal
• Segment de concentration– Elimination d’osmoles / Rétention d’eau– Phylogénie:
• Alimentation protéique formation d’urée• Passage de la vie aquatique à la vie terrestre
– Collaboration entre plusieurs structures du néphron• Canal collecteur médullaire / Anse de Henle / Vasa
recta
Segment de dilution
• Réabsorption de NaCl sans réabsorption d’eau
• Segment imperméable à l’eau
• Réabsorption de NaCl– Anse large ascendante de Henle: NKCC2– Tube contourné distal: NCT
Segment de dilution
Anse de Henlé
Na
K
Tube contourné distal
K
Cl
ClNa
K Na Cl
NCTROMK
ClC5
NKCC
Furosémide Thiazidique
Na
K
Segment de concentration
• Concentration des osmoles– NaCL:
• Anse de Henle, • Acteurs moléculaires: NKCC, ClC5, ROMK
– Urée: • Canal collecteur et anse de Henle• Acteur moléculaire: UTA et UTB
– Echanges et multiplications par contre-courant
AQP1
285
285
285
285
285
285
285
285
285
285
285
285
285
285
285
285
285
285
185
185
185
185
185
185
385
385
385
385
385
385
385
385
385
385
385
385
285
285
285
385
385
385
185
185
185
385
385
385
135
135
135
285
285
285
335
335
335
485
485
485
335
335
335
485
485
485
135
135
285
285
485
485
285
285
335
335
485
485
Concentration osmolaires (1): NaCL & création du gradient osmolaire
Anse de Henlé
Na
K
K
Cl
ClNa
K
ROMK
ClC5
NKCC
Concentration Osmolaires (2): Recyclage de l’urée
Canal collecteur médullaire
Na
K
UTA1
Urée
UTA3-4 Urée
H20
Urée
UTA2
vasa recta et préservation du gradient
285
350
425
575
725
875
1025
325
475
635
775
925
1075
1200
1200
300
375
450
600
750
1050
1200
Vasa recta descendant
Vasa recta ascendant
Le gradient corticopapillaireVision d’ensemble
NaK
2Cl
AQP2
Urée
AQP1ADH
NaClUrée
NaCl
NaCl
Réabsorption d’eau
• Segment du néphron cible de l’ADH– Présence de récepteur à l’ADH– Présence de canaux hydriques
• Gradient chimique– Gradient osmolaire corticopapillaire
Récepteurs ADH• Deux types de récepteurs V1 & V2• Famille des récepteurs à 7 domaines transmembranaires
• Récepteur V1: – localisé sur les cellules endothéliales et musculaires lisses
vasculaires– Activation de la phospholipase C et augmentation du calcium
intracellulaire vasoconstriction majeure. – utilisation de cet effet vasoconstricteur dans le traitement des
hémoptysies ou des syndromes hépatorénaux.
• Récepteur V2:– situé sur les cellules du canal collecteur et les cellules
endothéliales– couplé à l’adénylate cyclase – activation de la cascade AMP cyclique / protéines kinase A
(PKA). dans les cellules du canal collecteur augmentation de l’expression apicale d’AQP2
– dans les cellules endothéliales libération de facteur von Willebrand
Action de l’ADH dans la cellule principale
ADH
H2O
H2O
Mutations génétiquesDiabète insipide néphrogénique
Récepteur V2 AQP2
Modèles animaux
• Souris UTA -/-
• Souris AVPR2 -/-
• Souris AQP2 -/-
Souris UTA-/-
• Délétion de 3 kb (exon 10) du gène UT-A
• Perte de l’expression dans le CCM de UT-A1 et UT-A3
• Absence de transport d’urée sensible à l’ADH
20%
4%
Composition moléculaire de la médullaire
Elimination de l’eau selon le régime protéique
Souris AVP R2-/-• Knock-In mutation (Glu242stop) observée chez l’homme• Souris normales à 2–3 jours mais décès rapide par
deshydratation majeure• Femelle hétérozygotes: croissance normale mais phénotype de
diabète insipide néphrogénique • Pas de modifications de l’expression basale de AQP2 mais pas
de réponse à ADH
Les souris AQP2-/-
• Knock-In mutation AQP2-T126M observée chez l’homme• Souris normales à 2–3 jours mais décès rapide par
deshydratation majeure• AQP2 mutante retenue dans le réticulum endoplasmique
300600
900
1200
300
60
0
2
4
6
8
10
12
14
16
Bilan des osmoles / bilan de l ’eauConcentration / dilution
Elim
inat
ion
d ’e
au (
L)
Elimination osmolaire (mOsm/j) U
osm
(mO
sm/L
)