Milieu intrieur

1
Biologie 3
Physiologie Acquérir les bases appliquées aux
domaine de la nutrition et de lhygiène
1- Milieu intérieur-Homéostasie-Endocrinologie
générale 2- Physiologie générale nerveuse 3-
Physiologie des grandes fonctions (physiologie
digestive)
14/03/2006
2
Christian Legros Maître de Conférences Laboratoir
e Récepteur et Canaux Ioniques Membranaires Bureau
F110 02 41 73 50 67 christian.legros_at_univ-angers.
fr
http//www.med.univ-angers.fr/discipline/labo_neur
o
3
16 h de CM 9h de TD Université de Sciences Bât F
RC salle F004 dont 6h de TD sur ordinateur à
lUniversité Alain Hamon 1- Régulation de
la pression artérielle 2- Simheart  Cur
isolé 
4
Physiologie Générale Milieu intérieur Homeostasi
e Endocrinologie Générale
Physiologie du Système Nerveux Les cellules et
le tissu nerveux Ontogénèse La moelle et les
réflexes Système nerveux végétatif
5
Milieu intérieur-Homéostasie-Endocrinologie
générale
Introduction-définition de la physiologie I-
Milieu intérieur-Homéostasie-Endocrinologie
générale 1- Notion de milieu intérieur 2-
Situation du milieu intérieur 3- Nature
physico-chimique du milieu intérieur 4-
Dimensions des compartiments liquidiens ou
hydriques II- Homéostasie 1- Notion
dhoméostasie 2- Notion de boucle de
régulation III- Echanges entre les
compartiments IV- Endocrinologie générale 1- Les
glandes endocrines 2- Les hormones
6
Introduction- définition de la physiologie I-
Milieu intérieur 1- Notion de milieu intérieur
et dhoméostasie 2- Situation du milieu
intérieur 3- Nature physico-chimique du milieu
intérieur 4- Dimensions des compartiments
liquidiens ou hydriques
7
Introduction- définition de la physiologie -
Etude des fonctions qui assurent le maintien de
la vie des êtres vivants - Terme introduit par
Fernel (1554). La physiologie était en relation
étroite avec l'anatomie (anatomie en mouvement).
- La méthode d'étude de la physiologie se base
sur celle des sciences expérimentales. En effet
l'observation d'un processus biologique conduit à
émettre une hypothèse explicative. On réalise
alors une expérience pour confirmer ou infirmer
l'hypothèse de départ.
8
I- Milieu intérieur 1- Notion de milieu
intérieur et dhoméostasie
Milieu ambiant (océan, étang)
Evolution
Membrane cellulaire
Unicellulaires-Métazoaires
Mil. Ambiant environnement milieu extérieur
9
I- Milieu intérieur 1- Notion de milieu
intérieur et dhoméostasie
Maintien dun état stable
10

• Développement de 2 grands systèmes de maintien de
  lintégrité de lorganisme
• (a) Un système de lutte contre les invasions
  microbiennes
• LE SYSTEME IMMUNITAIRE
• (b) Un système de régulation des paramètres
  physico-chimiques du milieu intérieur
• - LHOMEOSTASIE

11
Définition de lhoméostasie Tendance des
organismes à maintenir une relative stabilité
interne  La constance du milieu intérieur est
la condition dune vie libre  Claude Bernard
1872 La relative stabilité est maintenue grâce à
des mécanismes compensateurs Grâce à ce milieu
intérieur, les organismes vont être moins
sensibles aux conditions dambiance. Ce milieu
intérieur sinterpose entre les cellules et
lenvironnement hostile. Les cellules subiront
les variation du milieu extérieur de manière plus
atténuée, amortie. Elles continuent cependant à
 évoluer  dans un milieu aquatique.
12
2- Situation du milieu intérieur
Notion de compartiments
A- Le compartiment interstitiel B- Le
compartiment plasmatique C- Le compartiment
lymphatique
13
Le milieu intérieur un liquide qui baigne les
cellules Sa composition correspond aux besoins de
chaque cellule
La survie des cellules est assurée grâce à des
échanges
14
Des échanges avec lextérieur Permettent de
maintenir et renouveller le milieu intérieur
15
3- Nature physico-chimique du milieu intérieur
Seul le plasma et les compartiments
transcellulaires se présentent sous forme de
liquide. Le compartiment interstitiel constitue
un gel plus ou moins hydraté (partie aqueuse
immobilisée, prélèvements difficile). Non
homogène Le compartiment plasmatique forme un
tout indissociable avec les élément figurés du
sang hématie, leucocytes et plaquette.
Lensemble constitue le sang.
16
(No Transcript)
17
Milieu intérieur-Homéostasie-Endocrinologie
générale
Introduction-définition de la physiologie I-
Milieu intérieur-Homéostasie-Endocrinologie
générale 1- Notion de milieu intérieur 2-
Situation du milieu intérieur 3- Nature
physico-chimique du milieu intérieur 4-
Dimensions des compartiments liquidiens ou
hydriques II- Homéostasie 1- Notion
dhoméostasie 2- Notion de boucle de
régulation III- Echanges entre les
compartiments IV- Endocrinologie générale 1- Les
glandes endocrines 2- Les hormones
18
4- Dimensions des compartiments liquidiens ou
hydriques
Méthode dévaluation traceur radioactif,
colorant - Eau totale (traceur urée, eau
tritiée) 60 du poids du corps soit 42 litres
pour un adulte de 70 kg - Compartiment
extracellulaire 20 du poids du corps soit 14
litres pour un adulte de 70 kg plasma 5 (3,5
litres) liquide interstitiel15 (10,5
litres) - Compartiment intracellulaire 60-20
40 du poids du corps soit 28 litres pour un
adulte de 70 kg
19
3,5
10,5
20
http//legroschristian.ifrance.com
http//www.med.univ-angers.fr/discipline/labo_neur
o/legros.html
II- Homéostasie 1- Notion dhoméostasie A-
Exemple de la Glycémie B- Composition du
sang 2- Notion de boucle de régulation
15/03/2006
21
1- Notion dhoméostasie Tendance des organismes
à maintenir une relative stabilité interne  La
constance du milieu intérieur est la condition
dun vie libre  Claude Bernard 1872 La relative
stabilité est maintenue grâce à des mécanismes
compensateurs La survie des cellules est liée au
maintien dans certaines limites de paramètre
physico-chimiques Température Glycémie pH Salinit
é
22
A- exemple La glycémie
A jeun Glycémie 5-5,5 mM (0,9 g/L) la
glycémie varie de /- 30 Soit de 3,9 mM (0,7
g/L) à 7,2 mM (1,3 g/L)
-Si la Glycémie lt 3,9 mM Hypoglycémie -Si la
Glycémie gt 7,2 mM Hyperglycémie
Lorsque ces états sont fréquents, voire
permanents, il sagit détats pathologiques
(hyperinsulinémies hypoglycémiantes, Diabètes)
23
Evolution de la sécrétion dinsuline et de
glucagon/ glycémie
Hormone hypoglycémiante
Hormone hyperglycémiante
24
Hypoglycémie
Hyperglycémie
25
Le glucose est toxique, la glycémie doit être
parfaitement régulée pour répondre aux besoins
énergétiques et ne pas créer désordre osmotique.
26
B- Composition du sang
- Caractères généraux
Phase dispersante Liquide (93 eau) 3,5 l dans
lorganisme
Cellules spécialisées Éléments figurés du
sang Son volume hématocrite 45
90
27
Le plasma contient de l'eau, des protéines, des
substances organiques et des substances minérales
28
Totalement Glucodépendants anucléés Durée de vie
120 j 3 millions de GR meurent / s Transports des
gaz
Hématies ou érythrocytes
29
thrombocytes
Eosinophile
monocyte
basophile
neutrocyte
Lymphocyte
Défenses immunitaires
30
Valeurs normales pour les éléments cellulaires du
sang chez l'homme  
Cellules/mm3
du total des leucocytes
Leucocytes
9000
-
-
Neutrophiles
5400
50-70
Eosinophiles
275
1-4
Basophiles
35
0,4
Lymphocytes
2750
20-40
Monocytes
540
2-8
Erythrocytes
5x106
-
Thrombocytes
3x105
-
31
Hématopoïèse production des éléments figurés
32
- La Volémie ou masse sanguine
Volume sanguin total (Vs) contenu dans
lorganisme. Sa connaissance est intéressante,
car elle constitue un paramètre hémodynamique
fondamental.
Ht Hématocrite
Vs
Vp volume plasmatique
33
Répartition de la masse sanguine
Circulation pulmonaire petite circulation
Circulation systèmique Grande circulation
Au repos, 30-40 sont distribués aux muscles
striés et 60-70 aux viscères
Paramètre sujet à régulation - variations
physiologiques (âge, grossesse) - variations
pathologiques (hémorragies, anémies, polyglobulie)
34
2- Notion de boucle de régulation
La plupart de ces paramètres physico-chimiques
sont régulés par différentes voies - Voie de
régulation nerveuses - Voie de régulation
hormonale - Voie mixte ou neuro-hormonale
Ces voies sont en fait des voies de communication
35
Maintenir un état stable par une contre-réaction
Point dappui
Flotteur
Illustration dune contre-réaction
36
Maintenir un état stable par une contre-réaction
Point dappui
Flotteur
E
H
S
Illustration dune contre-réaction
37
Le système réglé est un compartiment où la valeur
dun paramètre physico-chimique va être stabilisé
HOMEOSTAT
Équilibre si entrées sorties/ X est constant
Ex cuve deau/ température
38
La boucle de régulation fait intervenir une voie
de communication
Variable réglé
39
Communication cellulaire - Les cellules parlent
aux cellules !

• contrôler, surveiller la croissance de certains
  tissus, réguler la production de substances
  nécessaires à l'organisme, c'est notamment la
  mission du système hormonal

• transmettre des messages nerveux, c'est le rôle
  du système nerveux

• reconnaître et détruire les  microbes ,
  objectif visé par le système immunitaire.

40
3 types de communication cellulaires
1- Jonctions perméables ou communicantes entre
les cellules (GAP) 2- Contact entre les cellules
(molécules dadhésion) 3- Emission de signaux
chimiques (hormones, neurotransmetteurs)
24/03/2006
41
Loi daction de masse et cinétique Michaëlienne
42
La base des communications cellulaires Notion de
Récepteurs
43

• Spécificité des récepteurs cellulaires
• Agoniste substance se liant au récepteur et
  déclenchant la réponse cellulaire.
• Antagoniste substance se liant au récepteur sans
  déclencher la réponse cellulaire.
• Notion de saturation
• Régulation du nombre de récepteurs
• Hypersensibilité ( consécutive à une régulation à
  la hausse)

44
(No Transcript)
45

• Action lente, mais soutenue

46
Le système nerveux est un système de
communication privé
synaptique
Potentiel récepteur Potentiel daction
Tissus musculaire Glandes Intérofecteur/
extérofecteurs
Codage modulation de fréquence/ nombre de
fibres/ localisation

• Signal électrique et chimique
• Cellules spécialisées neurones
• Transport privé axone/ cellules excitables
• Rapide, fidèle

47
Le système endocrinien est un système de
communication public, mais spécifique

• Signal Chimique/ variations de concentration
• Production et sécrétion par les cellules
  spécialisées
• Transport public le sang
• Récepteurs spécifiques (surface ou
  intracellulaire)

48
Constituants des systèmes réflexes de régulation
homéostatique
Centre Intégrateur
Voie afférente
Voie éfférente
Récepteur
Effecteur
stimulus
Réponse
début
-
feed-back négatif
49
III- Echanges entre les compartiments 1-
Echanges entre plasma et Liquide
interstitiel A- Notion dosmose B- Echangeur
capillaire C- Schéma de Starling 2- Echanges
entre Liquide interstitiel et milieu
intracellulaire A- Transport passif B-
Transport actif
50
1- Echanges entre plasma et Liquide
interstitiel A- Notion dosmose
Les réserves deau sont caractérisées par la
concentrations globales des particules (molécules
et espèces ioniques) qui y sont
dissoutes concentration osmolaire ou osmolarité
(osmoles par litre (Osm.L-1) 1 Osm ? 1 mole de
particule dissoute
1 solution molaire de glucose (1M) ? 1 Osm.L-1 1
solution molaire de NaCl (1M) ? 2 Osm.L-1 1
solution molaire de CaCl2 (1M) ? 3 Osm.L-1
Plus la concentration en particules augmente,
plus celle de leau diminue et inversement.
51
Equilibre des concentrations
Membrane Semi-perméable
glucose (1M)
NaCl (0,5 M)
Solutions isotoniques
52
Lorsquil y a un déséquilibre de concentrations
un mouvement deau OSMOSE
La direction de losmose dépend uniquement de la
différence dans la concentration totale du
soluté de part et dautre de la membrane et non
de la nature du soluté
Quand la membrane sépare des solutions
isotoniques, leau traverse à la même vitesse
dans les 2 directions
il n y a donc pas de flux osmotique net de
leau entre les solutions isotoniques
53
PRESSION OSMOTIQUE (posm)
Pression exercée par une situation de
déséquilibre ionique Proportionnelle à la
quantité de particules dissoutes
H2O
H2O
Si la cellule baigne dans un milieu hypotonique,
la cellule gagne de leau par osmose et gonfle
Milieu isotonique
Si la cellule baigne dans un milieu hypertonique,
la cellule perd de leau et rétrécit, la
membrane se résorbe
TURGESCENCE
PLASMOLYSE
54
OSMOSE
Hématie conditions isotoniques
Hématie plasmolyse
Hématie turgescence
55
équilibres hydriques
sudation importante
Osmotique Le milieu intra-vasculaire devient
hypertonique
Besoin de boire centres dipsiques
Le milieu interstitiel Deviendra à son tour
hypertonique
56
B- Echangeur capillaire
Echanges entre les compartiments plasmatique et
interstitiel sont permis grâce à la perméabilité
de la membrane capillaire
Sphincters précapillaires ouverts
Plexus jonctions entre système artériel et
veineux, lieu de libération des hormones
57
B- Echangeur capillaire
Echanges entre les compartiments plasmatique et
interstitiel sont permis grâce à la perméabilité
de la membrane capillaire
Sphincters précapillaires fermés
58
C- Schéma de Starling
Il y a donc des flux permanents deau et de
solutés entre les compartiments P qui sont sous
le contrôle de différences de pressions osmotique
et hydrostatique entre ces 2 compartiments.
La pression hydrostatique est la pression exercée
par le sang en tant que liquide (conséquence de
lhémodynamique générale (pompe cardiaque,
diamètre et surface capillaire). Les échanges
sont sous la dépendance de diffusion pression
osmotique pression hydrostatique Notion
déquilibre ionique Définition des concentrations
ioniques (mEq.L-1)
59
(No Transcript)
60
Hypothèse de Starling Sens des flux deau le
long du capillaire
35 25 12
Pression mm Hg
Longueur du capillaire
Mouvements deau
diffusion
Courant sanguin
61
dème Accumulation deau dans le Cpt I.
(augmentation de la pression veineuse due à une
insuffisance cardiaque) Ascite hyperpression
veineuse due à une compression de la veine
porte dèmes de famine Diminution de la
concentration plasmatique en protéine et de
losmolarité du sang
62
2- Echanges entre Liquide interstitiel et milieu
intracellulaire A- Transport passif B-
Transport actif
A- TRANSPORT PASSIF
Diffusion simple notion de gradient de
concentration notion de gradient
électrochimique Diffusion facilitée notion de
protéines de transport
B- TRANSPORT ACTIF
Cas de la pompe Na / K
63
La membrane plasmique
Modèle de la mosaïque fluide
Une barrière imperméable à leau
64
La perméabilité des membranes seules varie selon
les molécules - Les petites molécules apolaires
diffusent rapidement (O2, N2) - Les petites
molécules polaires non chargées diffusent plus
lentement (CO2, H2O, urée) - Les grosses
molécules polaires et chargées ne diffusent
pratiquement pas (glucides) - Les grosses
molécules et les ions ne diffusent pas
65
(No Transcript)
66
La présence de transporteurs est donc nécessaire
pour permettre aux petites molécules et aux ions
non perméants de traverser la membrane. Les
macromolécules sont transportées par des
phénomènes d'exocytose et d'endocytose.
67
Loi de FICK
Si C1 gt C2
?N quantité de soluté ?t temps de
diffusion ?x distance (épaisseur membrane) ?C
différence de concentration
68
La quantité de soluté ?N qui migre en un certain
temps ?t sur une distance ?x est inversement
proportionnelle à cette distance. Elle est
proportionnelle à la surface du plan de migration
A Elle est proportionnelle à la différence de
concentration ?C existant de part et dautre du
plan
69
Calcul du flux (J) d un soluté à travers une
membrane. Le flux représente la quantité de
substance ?N qui migre en un temps ?t à travers
une surface de membrane A
La structure de la membrane nintervient pas sur
la répartition du soluté. Par conséquent, cette
répartition est homogène dans les différents
compartiments (compartiments aqueux et
membranaire). De plus, lépaisseur de la
membrane est difficile à connaître. Alors, on
associe au terme coefficient de diffusion D, un
coefficient de perméabilité K
70
Cas des molécules chargées
Le déplacement d une molécule chargée (ion
inorganique) entre deux compartiments C1 et C2
génère un potentiel électrique
E différence de potentiel Z charge de lion F
constante de Faraday (96520 Coulombs) T
température absolue (273 C) en Kelvin
L association du gradient de concentration
gradient électrique GRADIENT ELECTROCHIMIQUE
Le flux dune substance à travers le membrane va
être déterminé par la résultante des forces ou
gradients
71
La présence de transporteurs est donc nécessaire
pour permettre aux petites molécules et aux ions
non perméants de traverser la membrane.
Les protéines de transport
Protéine de type UNIPORT A Protéine de type
SYMPORT B Protéine de type ANTIPORT C
72
soluté
ping
pong
73
Cinétique dune diffusion simple comparée à celle
dune diffusion facilitée faisant intervenir
une protéine porteuse
saturation
Vmax
diffusion simple
La vitesse de la diffusion facilitée atteint un
maximum lorsque la protéine porteuse est
saturée
diffusion facilitée par un transporteur
vitesse de transport
Vmax/2
KM
concentration de la molécule transportée
74
Transport actif consommation dénergie Contre un
gradient
La pompe Na/K est une ATPase
membranaire Elle est électrogénique 3 Na
pour 2 K Il existe donc un flux net de
charge Elle participe au maintien du potentiel
de membrane (10) Elle est inhibée par un
alcaloïde végétal la OUABAINE
http//neurobranches.chez-alice.fr/flash/communica
tion/4_Pompe_NaK.swf
75
Transport actif cas de la pompe Na/K
2
?
?
?
1
3
extracellulaire
ADP
?
?
?
?
ATP
intracellulaire
4
6
?
?
?
?
?
5
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La pompe Na/K est une ATPase
membranaire Elle est électrogénique 3 Na
pour 2 K Il existe donc un flux net de
charge Elle participe au maintien du potentiel
de membrane (10) Elle est inhibée par un
alcaloïde végétal la OUABAINE