Osmorégulation

Types d'osmorégulation

Les organismes sont divisés en deux groupes en fonction du type de leur osmorégulation. Ces deux groupes sont les osmoconformeurs et les osmorégulateurs.

Les osmoconformateurs comprennent les invertébrés marins. Ils ajustent l'osmolalité de leur corps en fonction de leur environnement, même si la composition ionique à l'intérieur de leur corps peut être différente de celle de leur environnement.

D'autre part, les osmorégulateurs comprennent les mammifères, les poissons et la plupart des animaux en général. Les osmorégulateurs régulent étroitement une osmolalité interne différente de celle de leur environnement. Ces organismes possèdent des organes spécialisés qui contrôlent activement l'absorption et l'excrétion du sel afin de maintenir l'osmolalité constante de leur corps.

L'osmorégulation chez l'homme

Environ 60 % du corps humain est composé de liquides. Cette quantité peut légèrement varier d'un individu à l'autre en fonction de son sexe, de son âge et de sa masse musculaire maigre.

Les fluides du corps humain sont séparés entre deux compartiments principaux, à l'intérieur et à l'extérieur des cellules. Environ 2/3 de l'eau contenue dans notre corps se trouve dans les fluides intracellulaires (ICF) ; le tiers restant forme le fluide extracellulaire (ECF). Le liquide extracellulaire se compose du liquide situé entre les cellules(liquide interstitiel) et du plasma sanguin. Une perturbation de la pression osmotique de l'un de ces compartiments peut entraîner un déséquilibre dans le mouvement de l'eau entre eux et donc modifier la concentration de leurs électrolytes. En outre, une chute du volume plasmatique peut entraîner une hypotension artérielle aux conséquences graves.

Fig. 2 - Emplacement de l'hypothalamus

Les osmorécepteurs détectent les changements de la pression osmotique du sang dans l'hypothalamus. Ces changements sont ensuite relayés au centre de contrôle situé dans l'hypothalamus. Si le sang est trop concentré, les osmorécepteurs le détectent et l'hypothalamus réagit en stimulant la soif et en augmentant la libération de l'hormone antidiurétique (ADH). L'ADH est une hormone endocrine(un messager qui est libéré directement dans la circulation sanguine) qui cible les reins et augmente la réabsorption de l'eau par l'urine. Si le sang est détecté comme étant trop dilué, l'hypothalamus diminue la libération d'ADH, ce qui permet d'excréter plus d'eau dans l'urine.

Ce mécanisme est contrôlé par une rétroaction négative. Dès que la pression osmotique du sang est rétablie à sa valeur optimale, la réponse de l'hypothalamus revient également à sa valeur de base. Ce processus permet de maintenir l'osmolalité du sang à une valeur relativement constante.

Fig. 3 - Régulation du niveau d'eau dans le corps par rétroaction négative entraînée par l'hormone antidiurétique (ADH).

Structure et rôle des reins

Les mammifères possèdent deux reins situés à l'arrière de la cavité abdominale, de part et d'autre de la moelle épinière. Les reins sont des organes essentiels qui ont quatre fonctions principales :

1. Osmorégulation : Régulation de la teneur en eau du sang.
2. Excrétion : Les reins excrètent les déchets métaboliques, comme l'urée, ainsi que les substances en excès dans l'organisme, comme les ions sodium ou potassium.
3. Régulation du pH : En contrôlant l'excrétion et la réabsorption du bicarbonate, les reins régulent le pH du sang.
4. Sécrétion endocrine : Les reins sont également des glandes endocrines. Ils libèrent l'hormone érythropoïétine (EPO), qui agit sur la moelle osseuse et augmente le nombre de globules rouges.

Structure des reins

Le rein comprend plusieurs structures, comme le montre le schéma ci-dessous.

Fig. 4 - Anatomie du rein et des structures qui le composent

Ces structures et leur description sont résumées dans le tableau ci-dessous.

Tableau 1. Structures du rein.

Légende:

• Rouge - Une artère avec du sang oxygéné
• Bleu - Une veine avec du sang désoxygéné
• Jaune - Autres structures

Le néphron : définition et structure

Le néphron est l'unité fonctionnelle du rein. Il se compose d'un tube de 14 mm à rayon étroit fermé aux deux extrémités. Le néphron est constitué de différentes régions, chacune ayant des fonctions différentes. Ces structures comprennent :

• La capsule de Bowman : Le début du néphron est entouré d'un réseau dense de capillaires sanguins appelé glomérule. La couche interne de la capsule de Bowman est tapissée de cellules spécialisées appelées podocytes qui empêchent le passage de grosses particules telles que les cellules du sang dans le néphron.
• Tubule contourné proximal : Le prolongement du néphron à partir de la capsule de Bowman. Cette région contient des tubules très tordus qui sont entourés de capillaires sanguins. En outre, les cellules épithéliales qui tapissent les tubules contournés proximaux possèdent des microvillosités qui améliorent la réabsorption des substances du filtrat.
• Boucle de Henle : Une longue boucle en forme de U qui s'étend du cortex jusqu'à la moelle, puis de nouveau dans le cortex. Cette boucle est entourée de capillaires sanguins et joue un rôle important dans l'établissement du gradient cortico-médullaire.

• Tubule contourné distal : La suite de l'anse de Henle tapissée de cellules épithéliales. Moins de capillaires entourent les tubules de cette région que les tubules contournés proximaux.
• Conduit collecteur : Tube dans lequel s'écoulent les multiples tubules contournés distaux. Le canal collecteur transporte l'urine et s'écoule finalement dans le bassin rénal.

Divers vaisseaux sanguins sont associés aux différentes régions du néphron. Le tableau ci-dessous indique le nom et la description de ces vaisseaux sanguins.

Tableau 2. Les vaisseaux sanguins sont associés au néphron.