HYDROMINÉRAL ÉQUILIBRE

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Les êtres vivants ne peuvent naître, croître et proliférer que dans la mesure où ils rencontrent un milieu ambiant favorable comportant, entre autres, de l'eau et des électrolytes, en particulier le potassium (K+), le sodium (Na+), le calcium (Ca++) et le magnésium (Mg++) pour les cations, le chlore (Cl-), des radicaux phosphorés et soufrés, pour les anions.

Pour étudier le métabolisme hydro-électrolytique (ou hydrominéral), le physiologiste analyse les échanges qui s'observent à tous les niveaux d'organisation des êtres vivants. Ces échanges existent en effet chez les unicellulaires, les végétaux et les animaux les plus évolués, et, chez ces derniers, à tous les étages de la structure anatomique, depuis les éléments subcellulaires et cellulaires jusqu'à l'organisme entier.

La notion des échanges hydro-électrolytiques entre chaque cellule et les liquides extracellulaires d'un animal, par exemple, ne peut être dissociée de la notion des échanges d'eau et des substances minérales qui se produisent entre cet organisme et le milieu ambiant. R. Quinton (1897), A. B. Mac Callum (1903), ont proposé d'admettre qu'une eau de mer a pu être le milieu ambiant primitif des êtres vivants. Il est vrai que les liquides extracellulaires des animaux hautement organisés ont une composition qui rappelle celle des eaux marines (richesse en sodium et en chlore, pauvreté en potassium). Bien que caricaturale, cette ressemblance est intéressante.

Il existe un métabolisme des glucides, des lipides et des protides, car ils font l'objet d'une consommation ou d'une assimilation par l'organisme (anabolisme et catabolisme). Les sels minéraux, au contraire, ne sont pas consommés. On parle cependant de métabolisme minéral pour rendre compte des échanges entre l'organisme et son milieu ou entre les différents compartiments de l'organisme.

Cet article est particulièrement consacré aux métabolismes de l'eau, du Na+ et du K+, et aux mécanismes physiologiques qui en assurent la régulation. L'étude des autres éléments minéraux (calcium, magnésium, phosphore, etc.) sera développée dans d'autres chapitres.

L'étude du métabolisme de l'eau et des électrolytes répond à une nécessité. En effet, si la répartition d'un constituant cellulaire ou extracellulaire est perturbée de manière plus ou moins importante et prolongée, des troubles d'intensité et de gravité variables vont survenir. Il est par suite indispensable de connaître de quelle manière l'eau, le potassium, etc., pénètrent et quittent normalement l'organisme et certains tissus, et de savoir ce qui influence ces mouvements. Autrement dit, ces informations physiologiques tendent à fournir une interprétation en vue de l'étude des syndromes liés aux perturbations de la répartition de l'eau et des électrolytes. Pour analyser le métabolisme hydro-électrique, il est commode, bien qu'arbitraire, de considérer séparément l'absorption, l'élimination et le contrôle de cette répartition.

Inégale répartition de l'eau et des électrolytes

Pour se représenter l'inégalité de répartition de l'eau et des électrolytes dans un organisme, il est utile de distinguer plusieurs espaces, secteurs ou compartiments séparés les uns des autres par des systèmes de membranes et renfermant chacun des milieux ou des liquides de composition relativement bien caractérisée. Il s'agit essentiellement des liquides extracellulaires (L.E.C.) très riches en Na+ et Cl- et des liquides intracellulaires (L.I.C.), très riches en K+ et radicaux phosphorés. Cela est vrai, aussi bien pour les organismes végétaux qu'animaux, mais il existe des différences d'une espèce à l'autre, et d'un type d'organe à un autre en ce qui concerne les L.I.C. d'une même espèce (milieu cellulaire, ).

Concentrations moyennes de l'eau de mer

Tableau : Concentrations moyennes de l'eau de mer

tabl. 1 – Concentrations moyennes en Na+, K+, Ca++, Mg++ et Cl- de l'eau de mer et de divers milieux intérieurs (ou L.E.C.) exprimées en milliéquivalents par litre (mEq/l). L'équivalent-gramme représente le poids atomique ou moléculaire divisé par la valence de l'ion. Comme mesure de... 

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Concentrations moyennes de tissus végétaux et d'animaux

Tableau : Concentrations moyennes de tissus végétaux et d'animaux

tabl. 2 – Concentrations moyennes en Na+ et K+ de divers tissus végétaux et animaux exprimées en mEq/1 000 g de tissus. En exprimant les résultats par unité de poids de tissu, on ne tient pas compte de l'erreur due aux 15 à 35 % de L.E.C. dont les constituants sont dosés en même... 

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Concentrations moyennes de tissus végétaux et d'animaux

Tableau : Concentrations moyennes de tissus végétaux et d'animaux

tabl. 2 – Concentrations moyennes en Na+ et K+ de divers tissus végétaux et animaux exprimées en mEq/1 000 g de tissus. En exprimant les résultats par unité de poids de tissu, on ne tient pas compte de l'erreur due aux 15 à 35 % de L.E.C. dont les constituants sont dosés en même... 

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Chez les Vertébrés, les L.E.C. comprennent : le plasma et la lymphe, qui ont une situation intravasculaire ; les liquides interstitiels, qui circulent entre les cellules et enfin, les liquides transcellulaires produits par les glandes à sécrétion externe (exocrine) et interne (endocrine). Cette inégale répartition hydro-électrolytique existe chez l'Homme, l'ion K+ ayant essentiellement une situation intracellulaire et l'ion Na+ une situation plutôt extracellulaire. Fait remarquable, pour une même espèce animale les pressions osmotiques des L.I.C. et des L.E.C. tendent vers des valeurs relativement proches.

Eau, calcium et potassium dans l'organisme

Tableau : Eau, calcium et potassium dans l'organisme

Répartition de l'eau, de Na+, et de K+ dans l'organisme de l'homme adulte jeune et sain. 

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En effet, sachant que la pression osmotique ω est proportionnelle à la concentration moléculaire c des ions présents (ω = cRT, R : constante des gaz parfaits, T : température absolue), toute modification de la concentration d'un constituant dans l'un de ces milieux est accompagnée d'un changement de sa pression osmotique. Il peut en résulter un transfert d'eau à travers les parois provoquant un gonflement ou une rétraction des cellules. Ainsi, lorsqu'un apport exogène de chlorure de sodium (NaCl) augmente la concentration du L.E.C., un passage de l'eau des cellules vers ce compartiment tend à corriger cet écart.

L'inégale répartition de l'eau et des électrolytes est indispensable ; son altération, hors de certaines limites, entraîne la mort.

Les ions et l'eau jouent un rôle irremplaçable dans toute une longue série de phénomènes biochimiques et biophysiques : rôle plastique (édification de l'organisme) ; maintien de l'hydratation cellulaire (pression osmotique « égale » entre L.I.C. et L.E.C.) ; participation à de nombreux processus enzymatiques : par exemple, l'hexokinase, qui catalyse la conversion du glucose en glucose monophosphate, est activée par K+ et inhibée par Na+ ; intervention dans les métabolismes des glucides et des protides : en milieu glucosé, des coupes de foie de rat synthétisent d'autant plus de glycogène que la concentration en K+ est plus élevée (A. B. Hasting et al.) ; enfin et surtout, rôle capital pour le déroulement harmonieux de l'activité des systèmes excitables : certains déplacements des ions K+, Na+, Ca++ et Mg++ sont étroitement liés aux activités cérébrales, nerveuses, musculaires, cardiaques et glandulaires.

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Concentrations moyennes de l'eau de mer

Concentrations moyennes de l'eau de mer
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Concentrations moyennes de tissus végétaux et d'animaux

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Eau, calcium et potassium dans l'organisme

Eau, calcium et potassium dans l'organisme
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Apports alimentaires et pertes en eau et en sel

Apports alimentaires et pertes en eau et en sel
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  • : docteur ès sciences, docteur en médecine, ancien directeur de recherche au C.N.R.S., directeur de recherche de l'unité de chronobiologie de la fondation A. de Rothschild

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Pour citer l’article

Alain REINBERG, « HYDROMINÉRAL ÉQUILIBRE », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 29 novembre 2021. URL : https://www.universalis.fr/encyclopedie/equilibre-hydromineral/