Régulation de l'apport hydrique

L'osmolalité est le rapport des solutés dans une solution au volume de solvant dans une solution. L'osmolalité plasmatique est donc le rapport des solutés à l'eau dans le plasma sanguin. La valeur de l'osmolalité plasmatique d'une personne reflète son état d'hydratation. Un corps sain maintient l'osmolalité plasmatique dans une fourchette étroite, en employant plusieurs mécanismes qui régulent à la fois l'apport et la sortie d'eau.

Boire de l'eau est considéré comme volontaire. Alors, comment l'apport hydrique est-il régulé par le corps ? Considérez une personne qui souffre de déshydratation, une perte nette d'eau qui entraîne une quantité insuffisante d'eau dans le sang et d'autres tissus. L'eau qui quitte le corps, sous forme d'air expiré, de sueur ou d'urine, est finalement extraite du plasma sanguin. À mesure que le sang devient plus concentré, la réponse de la soif — une séquence de processus physiologiques — est déclenchée (Figure 26.10). Les osmorécepteurs sont des récepteurs sensoriels situés dans le centre de la soif de l'hypothalamus qui surveillent la concentration des solutés (osmolalité) du sang. Si l'osmolalité sanguine augmente au-dessus de sa valeur idéale, l'hypothalamus transmet des signaux qui entraînent une conscience de la soif. La personne devrait réagir en buvant de l'eau. L'hypothalamus d'une personne déshydratée libère également de l'hormone antidiurétique par l'hypophyse postérieure. L'ADH signale aux reins de récupérer l'eau de l'urine, diluant ainsi efficacement le plasma sanguin. Pour conserver l'eau, l'hypothalamus d'une personne déshydratée envoie également des signaux via le système nerveux sympathique aux glandes salivaires de la bouche. Ces signaux entraînent une diminution de la production aqueuse et séreuse (et une augmentation de la production de mucus plus collant et plus épais). Ces changements dans les sécrétions entraînent une « bouche sèche » et la sensation de soif.

Figure 26.10 Un organigramme montrant la réponse de la soif La réponse de la soif commence lorsque les osmorécepteurs détectent une diminution des niveaux d'eau dans le sang.

La diminution du volume sanguin résultant de la perte d'eau a deux effets supplémentaires. Premièrement, les barorécepteurs, des récepteurs de la pression artérielle situés dans la crosse de l'aorte et les artères carotides du cou, détectent une diminution de la pression artérielle qui résulte de la diminution du volume sanguin. Le cœur reçoit finalement le signal pour augmenter son rythme et/ou la force de ses contractions afin de compenser la baisse de la pression artérielle.

Deuxièmement, les reins possèdent un système hormonal rénine-angiotensine qui augmente la production de la forme active de l'hormone angiotensine II, ce qui contribue à stimuler la soif, mais stimule également la libération de l'hormone aldostérone par les glandes surrénales. L'aldostérone augmente la réabsorption du sodium dans les tubules distaux des néphrons des reins, et l'eau suit ce sodium réabsorbé pour retourner dans le sang.

Si des liquides adéquats ne sont pas consommés, il en résulte une déshydratation et le corps d'une personne contient trop peu d'eau pour fonctionner correctement. Une personne qui vomit de manière répétée ou qui a la diarrhée peut se déshydrater, et les nourrissons, en raison de leur masse corporelle très faible, peuvent se déshydrater dangereusement très rapidement. Les athlètes d'endurance tels que les coureurs de fond se déshydratent souvent lors de longues courses. La déshydratation peut être une urgence médicale, et une personne déshydratée peut perdre connaissance, tomber dans le coma ou mourir, si son corps n'est pas réhydraté rapidement.

Régulation de la sortie d'eau

La perte d'eau du corps se produit principalement par le système rénal. Une personne produit en moyenne 1,5 litre (1,6 quart) d'urine par jour. Bien que le volume d'urine varie en fonction des niveaux d'hydratation, il existe un volume minimum de production d'urine requis pour le bon fonctionnement corporel. Le rein excrète 100 à 1200 milliosmoles de solutés par jour pour débarrasser le corps d'une variété de sels en excès et d'autres déchets chimiques hydrosolubles, notamment la créatinine, l'urée et l'acide urique. L'incapacité à produire le volume minimum d'urine signifie que les déchets métaboliques ne peuvent pas être efficacement éliminés du corps, une situation qui peut altérer la fonction des organes. Le niveau minimum de production d'urine nécessaire pour maintenir une fonction normale est d'environ 0,47 litre (0,5 quart) par jour.

Les reins doivent également s'adapter en cas d'ingestion de trop de liquide. La diurèse, qui est la production d'urine en excès des niveaux normaux, commence environ 30 minutes après avoir bu une grande quantité de liquide. La diurèse atteint un pic après environ 1 heure, et la production d'urine normale est rétablie après environ 3 heures.

Rôle de l'ADH

L'hormone antidiurétique, également connue sous le nom de vasopressine, contrôle la quantité d'eau réabsorbée par les canaux collecteurs et les tubules du rein. Cette hormone est produite dans l'hypothalamus et est acheminée vers l'hypophyse postérieure pour y être stockée et libérée (Figure 26.11). Lorsque les osmorécepteurs de l'hypothalamus détectent une augmentation de la concentration du plasma sanguin, l'hypothalamus signale la libération d'ADH par l'hypophyse postérieure dans le sang.

Figure 26.11 Hormone antidiurétique L'ADH est produite dans l'hypothalamus et libérée par l'hypophyse postérieure. Elle provoque la rétention d'eau par les reins, la constriction des artérioles dans la circulation périphérique et affecte certains comportements sociaux chez les mammifères.

L'ADH a deux effets majeurs. Elle provoque la constriction des artérioles dans la circulation périphérique, ce qui réduit le flux sanguin vers les extrémités et augmente ainsi l'apport sanguin vers le centre du corps. L'ADH amène également les cellules épithéliales qui tapissent les tubules collecteurs rénaux à déplacer des protéines canaux hydriques, appelées aquaporines, de l'intérieur des cellules vers la surface apicale, où ces protéines sont insérées dans la membrane cellulaire (Figure 26.12). Il en résulte une augmentation de la perméabilité à l'eau de ces cellules et, par conséquent, une forte augmentation du passage de l'eau de l'urine à travers les parois des tubules collecteurs, entraînant une plus grande réabsorption d'eau dans la circulation sanguine. Lorsque le plasma sanguin devient moins concentré et que le niveau d'ADH diminue, les aquaporines sont retirées des membranes cellulaires des tubules collecteurs, et le passage de l'eau hors de l'urine et dans le sang diminue.

Figure 26.12 Aquaporines La liaison de l'ADH aux récepteurs des cellules du tubule collecteur entraîne l'insertion d'aquaporines dans la membrane plasmatique, comme le montre la cellule inférieure. Cela augmente considérablement le flux d'eau hors du tubule et dans la circulation sanguine.

Un diurétique est un composé qui augmente la production d'urine et diminue donc la conservation de l'eau par le corps. Les diurétiques sont utilisés pour traiter l'hypertension, l'insuffisance cardiaque congestive et la rétention d'eau associée aux menstruations. L'alcool agit comme un diurétique en inhibant la libération d'ADH. De plus, la caféine, lorsqu'elle est consommée à fortes concentrations, agit comme un diurétique.