Les transferts liquidiens dans l'organisme

Introduction

L'eau totale représente 65 à 70 % du poids corporel, répartie entre un secteur intracellulaire (≈ 40 %, soit 30 L pour 70 kg) et un secteur extracellulaire (≈ 20 %) — lui-même fait de trois quarts d'eau interstitielle (16 %, 12 L) et d'un quart d'eau plasmatique (4,5 %, 3 L). La diffusion de l'eau entre ces secteurs se fait à travers DEUX types de membranes : des MEMBRANES DE DIALYSE — filtres moléculaires imperméables aux grosses particules, où jouent des pressions osmotiques ET mécaniques — et des MEMBRANES HÉMIPERMÉABLES, comme celle du globule rouge, perméables au SEUL SOLVANT. Les transferts s'effectuent entre TROIS couples de compartiments : le MILIEU EXTÉRIEUR et le PLASMA (absorption intestinale) ; le PLASMA et le MILIEU INTERSTITIEL (échanges capillaires) ; le PLASMA et le MILIEU EXTÉRIEUR (urines). Ce chapitre est donc l'application clinique directe des phénomènes osmotiques : il explique les diarrhées, les œdèmes, l'ascite, l'anurie par hypotension et le principe du rein artificiel.

I. Le mécanisme général

• La pression osmotique qui agit à travers une membrane de dialyse est la PRESSION ONCOTIQUE.
• Le flux d'eau et des particules diffusibles résulte d'une COMPÉTITION entre les PRESSIONS HYDROSTATIQUES P et les PRESSIONS ONCOTIQUES π.
• Expression générale du flux du milieu 1 vers le milieu 2 : Φ₁→₂ = K·S·[(P₁ − P₂) − (π₁ − π₂)], où K est le coefficient de perméabilité et S la surface d'échange.
• Règle de lecture : si Φ₁→₂ > 0, le flux va bien de 1 vers 2 ; s'il est NÉGATIF, le flux s'INVERSE. C'est ce simple changement de signe qui distinguera l'absorption de la diarrhée, et l'équilibre de l'œdème.

La pression oncotique du plasma

• P.O ≈ 28 mmHg à 37 °C (≈ 3,72 kPa). Elle est due aux MACROIONS — les PROTÉINES, qui agissent par trois voies :
• Leur CONCENTRATION MOLAIRE : l'ALBUMINE.
• Leur VOLUME EXCLU : les GLOBULINES.
• Leur PRESSION DE DONNAN.
• En pathologie, on peut AUGMENTER la pression oncotique par injection intraveineuse de MACROMOLÉCULES — les DEXTRANES.

II. L'absorption intestinale de l'eau

A. Le dispositif

Les transferts se font entre la lumière intestinale et le plasma, à travers les VILLOSITÉS INTESTINALES, qui agissent comme une MEMBRANE DE DIALYSE.

• P₁ = pression exercée par les parois sur le contenu intestinal.
• π₁ = pression oncotique du contenu intestinal.
• P₂ = pression sanguine des capillaires intestinaux.
• π₂ = pression oncotique plasmatique.

B. En dehors de la digestion

• π₁ ≈ 0, car les macromolécules ont été DÉTRUITES par la digestion. Avec P₁ = 2 mmHg, P₂ = 20 mmHg et π₂ = 28 mmHg :
• Φ₁→₂ = K·S·[(P₁ − P₂) − (π₁ − π₂)] = K·S·[(2 − 20) − (0 − 28)] = K·S·(−18 + 28) = K·S × 10 > 0.
• Le flux est POSITIF : il y a bien ABSORPTION INTESTINALE, de la lumière vers le sang.
• La quantité d'eau absorbée dans l'intestin est de 10 LITRES par jour.

C. En phase de digestion

• Pendant la digestion, le contenu intestinal est riche en molécules issues de la dégradation : π₁ AUGMENTE, ce qui réduit le flux d'absorption — l'absorption est donc moindre en pleine digestion qu'à distance des repas.

D. En cas de congestion intestinale

• Il existe une VASODILATATION avec AUGMENTATION de la pression sanguine dans les capillaires (P₂).
• Lorsque P₂ > 20 mmHg : DIMINUTION du flux 1→2 — l'absorption intestinale devient FAIBLE.
• Lorsque P₂ devient TROP ÉLEVÉE : le flux devient NÉGATIF. Il n'y a PLUS d'absorption, mais une EXSUDATION D'EAU éliminée par les selles — c'est la DIARRHÉE.
• Même mécanisme si le contenu intestinal renferme des particules PEU OU PAS DIFFUSIBLES — donc si π₁ n'est PAS NULLE : c'est le cas des PURGATIFS, comme le SULFATE DE SODIUM. Le flux devient négatif : DIARRHÉE. C'est l'explication biophysique des laxatifs osmotiques.

III. Les échanges entre sang et milieu interstitiel

A. Le bilan normal

La PAROI CAPILLAIRE se comporte comme une MEMBRANE DE DIALYSE. Avec les valeurs de référence — P artérielle = 35 mmHg, P veineuse = 20 mmHg, π₁ = 28 mmHg dans le capillaire, et dans l'interstitium P₂ = 6 mmHg et π₂ = 6 mmHg (faible quantité de protéines) :

• Au niveau du segment ARTÉRIEL : Φ₁→₂ = K·S·[(35 − 6) − (28 − 6)] = K·S × 7 > 0. L'eau et les petites particules passent du SANG vers le MILIEU INTERSTITIEL, pour apporter aux cellules les éléments nutritifs : c'est l'EFFET NUTRITIF.
• Au niveau du segment VEINEUX : le flux est NÉGATIF — il y a transfert du milieu interstitiel vers le sang veineux des DÉCHETS issus du catabolisme cellulaire.

B. Les œdèmes

• DÉFINITION : les ŒDÈMES correspondent à une ACCUMULATION D'EAU DANS LE MILIEU INTERSTITIEL, à l'origine d'une augmentation de volume, en particulier au niveau des MEMBRES INFÉRIEURS.

Les causes se répartissent en deux groupes :

• Cause RÉNALE : DÉFAUT D'ÉLIMINATION (rétention) du Na⁺, entraînant une RÉTENTION CONSIDÉRABLE D'EAU.
• Causes CAPILLAIRES — mauvais retour du liquide dans les capillaires veineux, par trois mécanismes :
• DIMINUTION de la PRESSION ONCOTIQUE du plasma, par HYPOPROTÉINÉMIE — DÉNUTRITION ou SYNDROME NÉPHROTIQUE.
• AUGMENTATION de la PRESSION SANGUINE CAPILLAIRE — congestion et STASE VEINEUSE en cas d'INSUFFISANCE CARDIAQUE, ou COMPRESSION VEINEUSE en aval.
• AUGMENTATION de la PERMÉABILITÉ CAPILLAIRE : passage de PROTÉINES dans le milieu interstitiel, entraînant une AUGMENTATION de la pression oncotique INTERSTITIELLE (π₂).
• L'ASCITE : l'augmentation de pression dans le SYSTÈME VEINEUX PORTE fait partir l'eau vers la CAVITÉ ABDOMINALE — c'est le mécanisme de l'ascite, par exemple au cours de la CIRRHOSE HÉPATIQUE.

IV. L'élimination rénale de l'eau

Le rein est composé histologiquement de GLOMÉRULES et de TUBULES, dont les rôles biophysiques sont opposés : le premier filtre passivement, le second réabsorbe activement.

A. Le glomérule — la filtration

• Le glomérule est le siège d'un phénomène de DIFFUSION PASSIVE : la FILTRATION GLOMÉRULAIRE.
• L'ULTRAFILTRATION du plasma sanguin produit l'URINE PRIMITIVE, DÉPOURVUE DE MACROMOLÉCULES.
• Une filtration glomérulaire normale génère environ 180 LITRES PAR JOUR.
• Calcul de la PRESSION DE FILTRATION Pf : avec P₁ = 65 mmHg dans le capillaire rénal, P₂ = 10 mmHg dans l'urine glomérulaire, π₁ = 28 mmHg et π₂ = 0 — absence de macromolécules dans l'urine —, il vient Φ₁→₂ = K·S·[(65 − 10) − (28 − 0)] = K·S × 27 > 0.
• Si Pf > 0, l'ULTRAFILTRATION se produit. En cas d'HYPOTENSION ARTÉRIELLE, P₁ diminue ; si P₁ < 38 mmHg, alors Pf < 0 : il n'y a PLUS de filtration glomérulaire, donc PLUS D'URINES — c'est l'ANURIE.

B. Le tubule — la réabsorption

• Le contenu de l'urine primitive est RÉABSORBÉ de manière ACTIVE, sous CONTRÔLE HORMONAL : eau, petits ions et glucose.
• Opposition à retenir : la filtration glomérulaire est PASSIVE ; la réabsorption tubulaire est ACTIVE et HORMONO-DÉPENDANTE. C'est elle qui ramène les 180 L filtrés à environ 1,5 L d'urine définitive.

C. L'hémodialyse

Il s'agit d'un REIN ARTIFICIEL fonctionnant sur une MEMBRANE DE DIALYSE, interposée entre le sang du sujet et un bain de dialyse — solution artificielle.

• Elle RETIENT dans le sang : les GLOBULINES, les MACROMOLÉCULES et les MACROIONS.
• Elle LAISSE SORTIR les petites molécules TOXIQUES : l'URÉE au premier chef.
• Le BAIN DE DIALYSE contient du Na⁺, du K⁺ et d'autres ions, ce qui ÉVITE LA DÉPERDITION IMPORTANTE de ces ions — sans quoi la dialyse viderait le sang de ses électrolytes en même temps que de ses déchets.

Conclusion

Un seul bilan gouverne tous les transferts liquidiens : Φ₁→₂ = K·S·[(P₁ − P₂) − (π₁ − π₂)] — une compétition entre pressions HYDROSTATIQUES et pressions ONCOTIQUES à travers une membrane de DIALYSE. La pression oncotique plasmatique, d'environ 28 mmHg, y joue le rôle de force de rappel ; elle est due aux protéines, par leur concentration molaire (albumine), leur volume exclu (globulines) et leur pression de Donnan. Appliqué successivement aux trois interfaces, ce bilan explique tout. À l'intestin, il est positif (K·S × 10) et absorbe 10 litres par jour ; il s'inverse si la pression capillaire s'élève — congestion — ou si le contenu reste osmotiquement actif — purgatifs : c'est la diarrhée. Au capillaire, il est sortant au pôle artériel — effet nutritif — et entrant au pôle veineux ; sa rupture engendre les œdèmes, par baisse de la pression oncotique, hausse de la pression capillaire ou augmentation de la perméabilité — et l'ascite en cas d'hypertension portale. Au glomérule enfin, il vaut K·S × 27 et filtre 180 L/jour, mais s'annule si la pression glomérulaire tombe sous 38 mmHg — c'est l'anurie. L'hémodialyse reproduit artificiellement ce filtre. Le chapitre suivant abordera la biophysique de la circulation sanguine.