Biochimie 2022-2023
Biochimie 2022-2023
Biochimie 2022-2023
SOINS INFIRMIERS
Biochimie
Sciences fondamentales
1
6.3.3 Les reins ..................................................................................................................................58
6.4 Exemples concrets ........................................................................................................................60
2
Le cours de biochimie fait partie des sciences fondamentales Anatomie- Physiologie
(biophysique, biochimie) (0067) de première I.H.
Objectifs généraux
Dans une situation de soins, auprès d'une personne en situation de santé stable,
qui est dépendante pour certaines activités de la vie quotidienne et qui peut être
appareillée,
• corréler les données collectées chez le soigné avec les notions d'anatomie, de
physiologie, de biochimie et de biophysique
• catégoriser les données collectées en manifestations d'indépendance et de
dépendance, dans la dimension biophysiologique des 14 besoins fondamentaux.
3
• De reconnaître les électrolytes rencontrés dans le corps humain ou utilisés dans les
soins de santé
• D’utiliser les unités de mesures des différentes solutions et de comprendre le
phénomène de dilution. Ils seront aussi capables de calculer les volumes de
solvant nécessaires à une dilution ou à la préparation d’un traitement.
• De comprendre la notion de pH ainsi que l’équilibre acido-basique du corps humain
CONTENU ET PLANIFICATION
MOYENS D’ÉVALUATION
• Une activité de découverte de la leçon est proposée dans le syllabus avant chaque
période afin que les élèves s’imprègnent de la matière et qu’émergent des
questionnements
• Des évaluations formatives seront réalisées sous forme d’exercices principalement
via les outils numériques après chaque période de cours. Les corrections de ces
exercices sont disponibles en ligne sur la plateforme numérique.
• L’évaluation certificative sera réalisée lors de l’examen de fin d’année avec des
formes de questions similaires à celles réalisées en évaluation formative.
4
• L’évaluation certificative de la partie biochimie comptera pour 10 points du cours
Anatomie- Physiologie (biophysique, biochimie) (0067) de première I.H. (la note
totale est sur 110 points)
• Le seuil de réussite est de 50% sur l’évaluation globale (soit 55/110).
• En cas de seconde session en août, quand le seuil de 50% n’est pas atteint, l’élève
représentera la ou les parties en échec (anatomie 1, anatomie 2, biochimie) .
L’évaluation certificative de biochimie d’août portera sur la totalité de la matière.
REMÉDIATION
MATÉRIEL
OBJECTIFS SPÉCIFIQUES
Ces objectifs ne représentent pas les questions d’examen mais la matière à maîtriser pour
le réussir.
5
• Savoir calculer le nombre de protons, électrons, neutrons, nucléons
d’un atome
5. Savoir définir cation et anion et donner des exemples
6. Savoir définir isotope, comprendre leurs utilités, faire le lien avec la masse
atomique
7. Savoir définir électrolyte et donnez un exemple.
8. Savoir interpréter une concentration massique, une concentration molaire et une
concentration en pourcentage massique.
9. Qu’est-ce que la pression osmotique ?
10. Expliquer le principe de l’osmose (complètement !! et dans les 2 cas :
concentrations différentes et eau pure)
11. Que se passe-t-il lorsqu’on plonge des globules rouges dans un milieu
hypotonique ? Expliquez le phénomène !
12. Que se passe-t-il lorsqu’on plonge des globules rouges dans un milieu
hypertonique ? Expliquez le phénomène !
13. Connaître la provenance des ions H+ libérés dans le corps humain
14. Connaître la valeur du PH sanguin
15. Savoir à partir de quelle valeur on parle d’acidose
16. Savoir à partir de quelle valeur on parle d’alcalose
17. Comprendre les différents types d’acidose et d’alcalose, les causes et leur
régulation.
18. Connaître les mécanismes de défense de l’organisme contre les variations de pH
19. Expliquer en quelques mots chacun des mécanismes physiologiques de régulation
du pH.
Objectifs divers : Faire des liens avec les cours de soins généraux et d’anatomie
6
Activité 1 : à la découverte des atomes
Consignes :
Observe, lis et analyse les documents proposés.
___________________________________________________________________
Document 1
Document 3
Document 4
7
Document 5
Document 6
Sigle= Abréviation formée par une suite de lettres qui sont les initiales d'un groupe de
mots. Ex : OMS= organisation mondiale de la santé.
En chimie, on appelle les sigles des symboles. Comme dans la majorité des cas des
sigles et acronymes, les lettres choisies sont les premières du nom de l’atome ou parfois
la première suivie de la deuxième quand plusieurs atomes commences par la même lettre.
8
Questions
Il y a 18 « boules » de couleur jaune, quelle est leur charge (en bleu sur le document1) ?
Il y a 17 « boules » de couleur rouge, quelle est leur charge (en rouge sur le document1) ?
9
2) Quelle est la masse atomique relative du chlore ?
10
Activité d’apprentissage 2 : Les atomes du corps humain et les
isotopes
Situation problème
Marie 31ans doit subir une scintigraphie thyroïdienne car son médecin a palpé un nodule confirmé
à l’échographie. Il souhaite évaluer le risque cancéreux de ce nodule et voir quel traitement sera
envisagé.
Il lui demande si elle n’est pas enceinte. Comme elle ne l’est pas, il lui dit qu’elle ne doit pas
arrêter sa contraception au moins pendant un mois et éviter les contacts avec les enfants et les
femmes enceintes pendant 2 mois après la scintigraphie.
Elle ne comprend pas le motif de ces précautions…Le médecin lui explique que c’est parce que la
scintigraphie utilise des radioisotopes et que ceux-ci sont dangereux pour l’ADN des cellules en
division comme c’est le cas lors de l’embryogenèse.
Lisez la situation problème et chercher les termes que vous ne comprenez pas au
dictionnaire.
_________________________________________________________________________
Document 1
L’organisme est constitué de nombreuses molécules différentes. Les constituants minéraux sont l’eau, les
sels et les ions minéraux. Ils ont un rôle biologique important. La vie devient rapidement impossible sans
eau. Les molécules organiques de l’organisme sont les glucides, les lipides, les protéines, les vitamines et les
acides nucléiques. Ces molécules contiennent des atomes de carbone associés à des atomes d’hydrogène,
d’oxygène et, pour les protéines, des atomes d’azote. Les molécules organiques ou biomolécules sont
spécifiques de la matière vivante.
Extrait de
http://extranet.editis.com/images/300/art/doc/f/fbabe06ba6e3494a333433343234363834333239.pdf
consulté le 29/08 /2020
11
Document 2 : quelques molécules humaines…
12
Document 3
Extrait de « chimie 3e/4e, Pirson, Bordet, Castin, Snauwaert, Van Elsuwe, de Boeck, 12ème édition, 2012
Document 3
Atome Nombre d’électrons Nombre de protons Nombre de neutrons
123I 53 53 70
125I 53 53 72
127I 53 53 74
129I 53 53 76
131I 53 53 78
13
Document 4
https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/4/46/Isotope_CNO.svg/1200px-
Isotope_CNO.svg.png
2) Que représentent les exposants entiers allant de 123 à 131 sur l’iode ?
3) Emettez une hypothèse pour expliquer que le nombre de masse A ne soit pas un
nombre entier.
14
1 L’ATOME
Tous les êtres vivants ont une structure complexe, organisée et hiérarchisée. Il y a 7
niveaux d’organisation. Partons du plus simple et allons vers le plus complexe.
→ L’atome et la molécule :
o La plus petite brique de notre corps est l’atome.
o La molécule est réalisée par un ensemble d’atomes qui se lient à
l’aide de liaison chimique et forment des édifices de taille plus
importante.
→ Les organites
→ Les cellules
→ Les tissus Ces différents éléments seront étudiés en anatomie.
→ Les organes
→ Les systèmes
→ L’organisme
Les atomes sont les plus petites entités que l’on rencontre dans notre corps. Ils font entre
0,1 nanomètre (nm) et 0,5 nm pour les plus grands. On les désigne par un symbole
chimique.
Le mot atome signifie indivisible. Il faut en effet mettre en œuvre des énergies importantes
pour les dissocier (fission nucléaire) avec tous les risques que cela implique.
15
Mendeleïev a créé un tableau dans lequel il a disposé les éléments dans l’ordre croissants
de leurs masses atomiques, de gauche à droite, dans chacune des rangées et, de haut en
bas, dans chacune des colonnes, celles-ci correspondants à des groupes.
Les éléments qui se ressemblent le plus sont classés dans le même groupe et comme
cette similitude se répète de façon périodique, l’appellation du tableau de Mendeleïev est
aussi tableau périodique des éléments.
La version moderne est présentée sous forme d’un tableau qui comprend plus de 112
éléments.
Le carbone C
l’hydrogène H
l’oxygène O
l’azote N
16
1.1 CONSTITUTION DE L’ATOME
L’atome est constitué :
1) Le noyau
Les atomes possèdent un noyau central constitué de deux types de particules ou nucléons
solidement liés les uns aux autres, ce sont les protons et les neutrons.
Les protons sont chargés positivement = p+ , les neutrons sont neutres = n°. Donc
l’ensemble du noyau est porteur d’une charge positive. Les protons et les neutrons sont
des particules lourdes contrairement aux électrons (1 électron est 2000 X plus léger qu’un
proton ou un neutron). Donc la masse d’un atome dépendra du nombre de neutrons et de
protons qui le constitue. En fonction de cela chaque atome à une masse = la masse
atomique (A). On a attribué à un nucléon la masse de 1u qui est par convention le 1/12
de la masse de l’atome de carbone. Donc si la masse atomique d’un atome A est égale à
23, cela signifie qu’il est constitué de 23 nucléons de masse 1u.
1
Schéma réalisé par Baskens Isabelle
17
2) Les électrons
Les minuscules et légers électrons tournent autour du noyau. Ils ont une charge
électrique négative = au nombre d’e- .
Étant donné qu’ils sont 1/2000 fois plus légers qu’un nucléon, on leur a attribué la masse
de 0 u.
Comme l’atome est électriquement neutre, cela signifie que le nombre de charges + est
égale au nombre des charges -. Donc le nombre d’électrons est toujours égal au
nombre de protons.
De manière simplifiée, nous pouvons donc dire que les électrons tournent donc autour du
noyau et sont donc soumis à une force centrifuge compensée par l’attraction des charges
plus et des charges moins (attraction électrostatique) qui se fait dans le sens contraire.
Nous nous contenterons dans le cadre de ce cours de parler du modèle planétaire qui est
un modèle simplifié de l’atome.
Pour déterminer la structure d’un noyau, vous devez donc connaitre A, Z. Ces
renseignements sont repris pour chaque élément dans la case correspondante du tableau
périodique.
36
Kr
83.79
La masse atomique relative Ar est un nombre sans unité et est égale aux masses des
protons et des neutrons réunies en tenant compte de la proportion des différents isotopes.
Soit 83.79 dans notre exemple. Ce nombre doit être arrondi au nombre entier supérieur
ou inférieur selon le chiffre après la virgule (au-dessus ou en dessous de 5). En effet, les
18
neutrons et protons sont des entités entières, la masse atomique A est donc un nombre
entier. Soit 84u dans notre exemple.
Pour connaitre le nombre de neutrons d’un atome, il faut donc réaliser l’opération
suivante :
n°= A-Z
Dans le tableau périodique, on remarque que chaque symbole est situé dans une case
rectangulaire.
Be
9.012
Dans l’exemple ci-dessus Z= 4, cela signifie que le béryllium occupe la quatrième place
dans le TP et qu’il est constitué de 4 électrons et de 4 protons.
Ar est la masse atomique relative de l’atome, elle est due à la masse des protons et des
neutrons qui constituent l’atome (les électrons 2000 x plus légers ne sont pas pris en
compte). Elle n’a pas d’unité. Elle est de 9.012.
A est la masse atomique, elle doit être arrondie à l’unité et est exprimée en u. Elle est de
9u.
19
1.3 LA SYMBOLISATION DE L’ATOME SELON BERZÉLIUS JACOB.
Exemples :
o Carbone : C
o Soufre : S
o Kalium = potassium : K
o Nitrogenum = azote : N
Comme le nom de plusieurs atomes commence par la même lettre, il fait suivre la
première lettre en majuscule par une lettre en minuscule.
Exemples :
o Cuivre : Cu
o Calcium : Ca
o Cobalt : Co
o Natrium = sodium Na
Dans le tableau périodique, les éléments sont divisés en 2 grandes catégories par une
ligne épaisse qui descend en escalier. Les éléments situés à gauche de la ligne sont des
METAUX (à l’exception de l’hydrogène). Les éléments situés à droite de la ligne en
escalier sont des NON-METAUX.
Nous avons vu qu’un atome est caractérisé par son nombre atomique Z et sa masse
atomique A. Les isotopes sont des atomes d’un même élément (même symbole, même
nombre d’électrons et de protons donc même Z) mais qui diffèrent par leur nombre de
neutrons et donc par leur nombre de masse A.
20
Exemple de l’hydrogène.
Dans la nature, on a identifié 3 types d’atome d’hydrogène dont le noyau ne contient que 1
proton.
A 20 21 22
2
Adapté à partir de : MARIEB, Elaine. Anatomie et physiologie humaines : le manuel + la plateforme numérique.
Pearson France, 2014. 1300 p. ISBN : 2761369327
21
Les isotopes sont intéressants car les neutrons « supplémentaires » les rendent instables.
Ils vont se désintégrer et émettre un rayonnement radioactif. On parle dans ce cas de
radio-isotopes.
La période d’un élément radioactif est la durée nécessaire pour que la moitié des
atomes se soient désintégrés.
On utilisera les propriétés des radio-isotopes surtout à des fins diagnostiques (imagerie
médicale : résonnance magnétique nucléaire, scintigraphie, tomographie par émission de
positrons) ou thérapeutiques (radiothérapie).
Exemples :
22
Activité 3 : Les ions
Situation problème
Natacha doit faire un régime hypocalorique très important. Elle doit subir une intervention
chirurgicale au niveau rénal et le médecin lui demande de perdre 15 kg en 6mois afin de pourvoir
accéder au rein et limiter les risque per-opératoire.
Elle suit son régime assidument depuis 2mois mais se plaint de constipation et de crampes
musculaires.
Le médecin lui demande de boire de l’eau minérale riche en ions et surtout enrichie en
magnésium (eau d’Hépar®) et lui prescrit de l’oligo’form®, un complexe d’oligo-éléments.
___________________________________________________________________
Document 1
L'eau minérale naturelle est une catégorie d'eau dont les caractéristiques sont définies
réglementairement. Obligatoirement d'origine souterraine (qu'on la capte via un forage ou qu'elle
jaillisse d'une source), elle doit avoir une composition chimique stable et ne pas avoir besoin d'être
désinfectée pour être consommée. Extrait de
https://fr.wikipedia.org/wiki/Eau_min%C3%A9rale_naturelle
23
Document 2
24
Document 3
K+, Na+, H+, Cu+, Mg2+,Fe2+, Cu2+,,Fe3+, I-, Cl-, O2-, N3-
A partir des documents mis à votre disposition, répondez aux questions suivantes (travail
à effectuer au domicile)
1) Quelle est la différence entre un atome et son ion ? (Analyse des particules)
2) Observez la position des ions présentés dans les documents dans le tableau
périodique et proposez une hypothèse …quels atomes deviennent
positifs/négatifs ? Les métaux ou les non-métaux ?
3) Observez la position des ions présentés dans les documents dans le tableau
périodique et proposez une hypothèse. Pourquoi certains ions ont 1 « plus »,
d’autres 2 ou 3 et pourquoi certains ions ont 1 « moins », d’autres 2 ou 3 ?
25
2 LES IONS
Comme nous l’avons vu, un atome isolé possède un nombre identique de protons et
d’électrons, et il est électriquement neutre. Un ion est un atome qui a gagné ou perdu un
ou plusieurs électrons. La formation ne s’accompagne PAS d’un changement du
nombre de protons dans le noyau de l’atome. S’il y a perte d’électrons, l’ion possède plus
de protons que d’électrons : sa charge est positive. On l’appelle CATION.
S’il y a gain d’électrons, l’ion possède plus d’électrons que de protons : sa charge est
NEGATIVE. On l’appelle ANION.
En général, les atomes des métaux produisent des cations, tandis que les atomes des
non-métaux forment des anions.
3 4
Les ions sont très importants pour un fonctionnement correct de nos cellules. Il existe des
ions simples et des ions polyatomiques (composés de plusieurs atomes de nature
différente).
3
http://s2.e-monsite.com/2010/03/09/08/resize_550_550//contraction-musculaire2.jpg
4
https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/9/9d/Scheme_sodium-potassium_pump-fr.svg/1200px-
Scheme_sodium-potassium_pump-fr.svg.png
26
Lors d’une prise de sang, on demande de réaliser un ionogramme qui permet de doser
ces différents ions. Cet examen permet de dépister les troubles ioniques qui apparaissent
dans des maladies rénales, hormonales, les troubles de l’hydratation…
Dans une certaine mesure, on peut prédire la charge d’un ion monoatomique à l’aide de la
classification périodique.
Pour la majorité des atomes de métaux des groupes Ia, IIa et IIIa, le nombre d’électrons
cédé est égal au numéro du groupe dans le tableau. Donc les atomes du groupe Ia
deviennent des cations de charge +1, ceux du groupe IIa des cations de charge +2 et
ceux du groupe IIIa des cations de charge +3.
Pour les groupes b, il faut connaître les charges ioniques par cœur car le tableau
périodique ne permet pas de les déterminer.
Ainsi les éléments du groupe VIIa donnera des anions de charge -1 (7-8=-1) et ainsi de
suite.
27
Activité 4 : Les électrolytes
https://www.overstims.com/images/produits/main/details-boisson-electrolytes.png
Voici la photo d’une solution de réhydratation. Cette solution mentionne qu’elle contient
des électrolytes qui permettent d’équilibrer le pH du corps humain, de maintenir son
hydratation et de transmettre des signaux électriques qui font fonctionner nos nerfs et nos
muscles . Mais que sont les électrolytes ?
_____________________________________________________________
Document 1
https://www.fastandup.in/images/blog-images/lets-reload/reload-electrolytes-all.png
28
Document 2
_________________
3 LES ÉLECTROLYTES
Une solution est un mélange homogène. Les espèces présentent dans la solution sont
dispersées entre elles de manière uniforme. Les composants d’une solution sont des
substances pures qui ont été mélangées pour obtenir une solution. Le plus habituel est le
cas d’un solide dissous dans un liquide. Le solide est appelé soluté et le liquide dans
lequel il est dissous : le solvant.
H20 (l)
29
Les ions sodium et chlorure sont dits « solvatés » par des molécules d’eau, c’est-à-dire
qu’ils sont entourés par une couche de molécules d’eau. Et la solution est une
SOLUTION électrolytique.
Solvant= corps qui dissout, il s’agit souvent d’un liquide, souvent de l’eau
Solubilité= quantité de soluté que l’on peut dissoudre dans la solution avant sa
saturation.
L’eau est un solvant dit POLAIRE. Elle sert de solvant dans notre organisme.
Les liaisons chimiques entre les différents atomes de la molécule d’eau en font une
molécule dite POLAIRE. C’est-à-dire qu’à cause des mouvements répétitifs des électrons
entre les hydrogènes et l’oxygène, il résulte des charges qui créent un moment dipolaire.
2 δ- Atome d’oxygène
Atome d’hydrogène
δ+ δ+
5
https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/f/f9/Spoon_Sugar_Solution_with_Glass.jpg, retravaillée sur paint
30
Comme un ion est chargé (+ ou -), les molécules d’eau orientent leurs pôles en fonction
de la charge de l’ion
6
Adapté à partir de : MARIEB, Elaine. Anatomie et physiologie humaines : le manuel + la plateforme numérique.
Pearson France, 2014. 1300 p. ISBN : 2761369327
31
Activité 5 : Les concentrations et dilutions
Situation problème 1
Marie doit effectuer un régime sans sel et décide de regarder les étiquettes de bouteilles
d’eau afin de prendre celle qui est la moins salée.
Situation problème 2
Sophie est venue en voiture à la fête de Samuel. Elle se dit qu’un verre ne devrait pas
poser de problème en cas de contrôle de police avec un alcootest…
Dans le doute elle décide de choisir de boire un seul verre d’une boisson alcoolisée qui
fera le moins monter son alcoolémie.
Document 1
https://i.pinimg.com/originals/0d/6c/17/0d6c1716663291db1b7b609e41bce6c2.jpg
32
https://www.lachimie.net/images/2310.jpg
https://collegekerentrech.fr/00-physique-chimie/3eme/chimie/chapitre-3-des-ions-particuliers-en-solution/Les_ions.jpg
http://sciences-physiques-moodle.ac-orleans-
tours.fr/moodle/pluginfile.php/2169/mod_resource/c
ontent/7/Chap03-
Melanges_Homogenes_Et_Corps_Purs/04-
savoir/savoir03.htm
33
Document 2
1 5
4
Alc. 45% Vol Alc. 16% Vol Alc. 28% Vol Alc. 20% Vol Alc.17 % Vol
https://i.colnect.net/f/2966/571/Jupiler-Tombola-CAPSA.jpg
34
La boisson numéro 5 est servie à raison de 50ml avec des glaçons.
________________________________________________________________
Emets une hypothèse pour pouvoir choisir l’eau la moins salée pour Marie et la boisson la
moins alcoolisée pour Sophie.
𝑔 𝑚 (𝑔)
𝜌 ( )=
𝑙 𝑉 (𝑙)
35
4.2 LA CONCENTRATION MOLAIRE SE NOTE C
𝑛 (𝑚𝑜𝑙)
C (mol/l) = 𝑉 (𝑙)
Soit mmol/L
7
https://trungtamthuoc.com/images/products/00003446-glucose-30-500ml-4412-d45c-large-718.jpg
36
Si on dilue une solution avec un solvant, on obtient une nouvelle solution de concentration
différente.
Ou
Ainsi, on peut diluer une solution pour la facilité de son utilisation sans changer la dose de
soluté. De ce principe découle de nombreuses applications en soins infirmiers.
Mais on peut aussi changer la concentration d’une solution pour s’ADAPTER en diluant la
solution avec un solvant « neutre ». Là aussi, il y a de nombreuses applications en soins
infirmiers. Voir exercices !
Pour faciliter les calculs, on a pris l’habitude d’évaluer les résultats des analyses non pas
en grammes par litre mais en équivalent gramme par litre. Ce qui permet une
comparaison plus facile des différents électrolytes car cette unité tient compte des
valences des éléments (nombre de liaisons potentielles).
37
Pour aller plus loin (facultatif) :
Par exemple, la masse atomique du chlore étant de 35,5 g, si une eau contient 2 g de
chlorure par litre, on peut exprimer ce résultat en écrivant qu’elle contient :
valence
Rho
Eq-g
Ar
S’il s’agit d’un élément polyvalent, l’unité de concentration « meq /L» a pour valeur,
exprimée en mg/L, la masse molaire divisée par la valence
Par exemple, pour le calcium, élément bivalent dont la masse molaire est 40 g, une
concentration d’1 meq/L correspond à :
Eqg.A
1.
ρ =_________
Valence
Si une eau contient 56 milliéquivalents (soit 0.056méq) de chlorure par litre et qu’il s’agit
d’une solution pure de chlorure de calcium, la concentration en CaCℓ2 est :
A du Ca++ A du Cl-
38
On a très souvent besoin de connaître non pas le détail des différents sels dissous, mais
le bilan des anions et des cations. La notation en équivalent permet immédiatement
d’avoir une idée de ce bilan.
39
Activité 6 : L’osmose
Situation problème
Certains traitements peuvent être injectés en intra-musculaire (IM), d’autres en sous-
cutané (SC) et d’autres en intra-veineux (IV). Certains peuvent être utilisés de différentes
manières, d’autres pas…
Certaines solutions peuvent être appliquées directement sur la conjonctive oculaire sans
douleur pour le patient.
Tout est une question de tonicité de la substance à utiliser ou injecté par rapport à nos
cellules humaines.
Emets une hypothèse sur les endroits où peuvent être injectées les différentes solutions
en fonction de leur tonicité et relie les propositions.
IV • Solution isotonique
IM • Solution hypertonique
SC • Solution hypotonique
Utilisation possible sur les
muqueuses
___________________________________________________________________
40
Document 1
https://slideplayer.fr/slide/171526/1/images/9/Solutions%3A+Hypotonique+Isotonique+Hypertonique.jpg
Document 2-8
https://encrypted-tbn0.gstatic.com/images?q=tbn%3AANd9GcTZdlqlVJNwpVQ0k38yGx_qFS-BWTzDyu0mMg&usqp=CAU
41
Injectable IV
hypotonique
https://www.corse.ars.sante.fr/system/files/2017-05/chlorure%20potassium.jpg
http://benjamin.dautrif.free.fr/IMG/pdf/UE_2.11_solutes.pdf
42
Solution isotonique pour le lavage des yeux
https://assets.grandandtoy.com/graphics/1500x1500/77100/77103.jpg
https://encrypted-tbn0.gstatic.com/images?q=tbn%3AANd9GcQyg48ZMPapZLDPmewcNE56L976x-
DcMx6lag&usqp=CAU
43
Isotonique
https://documedis.hcisolutions.ch/2020-01/api/products/image/PICFRONT3D/productnumber/23781/350
isotonique
https://www.pharmanity.com/assets/img/parapharmacie/priorix-flacon-de-poudre-injectable-et-seringue-
preremplie-de-0-5-ml-de-solution-i269.jpg
44
5 L’OSMOSE
On appelle pression hydrostatique la pression qui règne au sein d’un liquide en équilibre et qui est
due à son propre poids.
La pression hydrostatique dans un liquide de masse volumique ρliq. et à une profondeur h, est
donnée par l’expression : p = ρliq. · g · h
Plus la colonne est haute et plus la pression est forte. Dans le corps humain, le liquide ne change
pas car il s’agit de l’eau donc rho (masse volumique) ne change pas et g (gravité terrestre=9.81)
ne change pas. Ce qui change, c’est la hauteur des colonne (h). Ainsi, la pression hydrostatique
sera plus élevée dans les membres inférieurs que dans les membres supérieurs.
En cas de pression trop forte, le plasma est poussé vers l’extérieur et le patient présente des
oedèmes. Pour lutter contre la pression hydrostatique, on peut placer le patient en position
couchée car cela réduit la hauteur de la colonne. On peut aussi le placer en position dite de
Trendelenburg qui diminue la hauteur de la colonne mais lutte en plus contre la gravité terrestre.
L’osmole est la quantité molaire d’une particule en solution, non dissociable et osmotiquement
active. C’est-à-dire le nombres de particules réelles en solution.
Ex : NaCl (s) : Na+ (aq) + Cl-(aq) donc 1molécule, 2ionsX 1mole= 2osmoles
45
L’osmolarité = nombre d’osmoles de soluté / nombre de litres de solution, unité = osmol/l
1) La concentration
2) Le solvant
3) La température (corps humain sain, environ 36,5°C constante)
Il s’agit du transfert d’un solvant, en général de l’eau, à travers une membrane qui sépare 2
solutions de concentration différentes en particules osmolaires. La membrane est dite semi-
perméable ; c'est-à-dire qu’elle est perméable à l’eau mais pas aux particules.
La pression osmotique est donc la force d’attraction du solvant due aux particules présentes.
Ainsi, une concentration élevée en particules réalise une pression osmotique élevée par entrée
importante de solvant (cas 1) et une concentration basse de particules réalise une pression
osmotique basse par faible entrée de solvant (cas 2).
8
Schémas de Baskens Isabelle
46
Le processus s’arrête lorsque l’équilibre est atteint.
ρ1≠ρ2 ρ1=ρ2
Si les concentrations ne savent pas s’équilibrer car un compartiment contient de l’eau pure, alors
la diffusion de solvant s’arrêtera lorsque la pression hydrostatique (engendrée par l’entrée de
solvant dans le compartiment à haute concentration en particules) sera égale à la pression
osmotique.
ρ1≠ρ2mais Po=PH
47
5.2.2 La Po varie en fonction du solvant
Solvant hypertonique : En biologie, un environnement cellulaire hypertonique est un
environnement ayant une concentration supérieure en solutés à celle du cytoplasme. Dans un
environnement hypertonique, l'osmose incite l'eau à quitter la cellule ; le cytoplasme peut ainsi
devenir si concentré que la cellule a des difficultés à fonctionner.
Solvant isotonique : Une solution isotonique par rapport au milieu intracellulaire contient une
quantité de solutés dissous égale à celle du cytoplasme. Chez les humains et la plupart des autres
mammifères, une solution isotonique correspond à 0,9 % en poids (ou 0.9g/100ml soit 9 g/L)
de chlorure de sodium en solution aqueuse. Cette solution, appelée solution ou sérum
physiologique, est en général administrée par voie intraveineuse.
Il existe aussi le glucosé 5% ou 5g/100ml soit 50g/L de glucose en solution aqueuse qui est aussi
une solution isotonique.
9
Schéma réalisé par Isabelle Baskens
48
Un globule rouge humain a une forme biconcave. Lorsqu’il est mis en contact avec une solution
hypotonique, il subit un phénomène d’endosmose. Il gonfle et finit par éclater. Dans le cas des
GR sanguins, ce phénomène d’éclatement des GR s’appelle l’hémolyse.
Lorsqu’il est mis en contact avec une solution hypertonique, il subit un phénomène d’exosmose. Il
se vide de son eau, se rétrécit et meurt.
Ces phénomènes d’endosmose et d’exosmose sont reproductibles pour toute cellule du corps
humain.
Ainsi, il y a des règles pour les injections. Interdiction d’injecter des solutions hypo ou
hypertoniques dans les tissus (quel qu’il soit !! muscle, peau, adipeux, etc) ni de les appliquer
(peau, muqueuses).
POURQUOI ?
49
Activité7 : La découverte du pH
Document 3 : pH = ?
L'abréviation pH renvoie à la notion de potentiel d’hydrogène. Un concept introduit par le
chimiste danois Soren Sörensen en 1893 alors qu'il étudiait la fabrication de la bière. Le
pH est depuis devenu un indicateur de l'acidité -- lorsque le pH est inférieur à 7 -- ou de
l'alcalinité -- lorsque le pH est supérieur à 7 -- d'une solution. Un milieu neutre affiche un
pH égal à 7. C'est le cas de l'eau pure à 25 °C.
Le pH est une grandeur sans unité. Un indice qui permet de mesurer l'activité de
l'ion hydrogène dans une solution.
https://www.futura-sciences.com/sciences/definitions/chimie-ph-222/ consulté le 4/01/2020
50
Document 4 Lien entre H+ et H3O+
Un milieu acide est caractérisé par la présence d’ions oxonium H3O+ qui proviennent de la
fixation sur une molécule d’eau d’un proton H+. Une solution aqueuse est donc considérée
comme acide si elle contient plus d’ions H3O+ que l’eau pure, son pH est alors inférieur à
7.
Un milieu basique est quant à lui caractérisé par la présence d’ions hydroxydes HO ¯
formés par perte d’un proton H+ par une molécule d’eau. Si une solution aqueuse contient
plus d’ions HO¯ que l’eau pure, elle est basique et son pH est supérieur à 7.
Le pH est un facteur logarithmique : quand une solution devient dix fois plus acide, son pH
diminue d'une unité. Si elle devient 100 fois plus acide, le pH diminuera alors de deux
unités. Et ainsi de suite (3 unités pour un facteur 1000, etc).
https://www.cnrs.fr/cnrs-images/chimieaulycee/THEMES/acidite/ph.htm consulté le 4/01/2020
51
Un pH moins élevé que celui de la neutralité (par exemple 5 pour une solution aqueuse)
indique une augmentation de l’acidité, et un pH plus élevé (par exemple 9 pour une
solution aqueuse) indique une augmentation de l’alcalinité, c’est-à-dire de la basicité.
Un acide diminuera le pH d’une solution neutre ou basique ; une base augmentera le pH
d’une solution acide ou neutre. Lorsque le pH d’une solution est peu sensible aux acides
et aux bases, on dit qu’il s’agit d’une solution tampon (de pH) ; c’est le cas du sang, du lait
ou de l’eau de mer, qui renferment des couples acido-basiques susceptibles d’amortir les
fluctuations du pH, tels anhydride carbonique / hydrogénocarbonate / carbonate, acide
phosphorique / hydrogénophosphate / phosphate, acide borique / borate.
Le pH d’une solution dite physiologique est de 7,41.
https://fr.wikipedia.org/wiki/Potentiel_hydrog%C3%A8ne consulté le 4/01/2020
https://www.mapara.fr/media/catalog/product/m/a/maalox_suspension_buvable_en_sachets-
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Questions
Toutes les solutions aqueuses sont caractérisées par leur pH.
52
Dans le corps humain, il n’y a que des solutions aqueuses puisque le plasma est constitué
principalement d’eau.
a. Que signifie « pH » et à quoi cette valeur sert-elle ?
b. Sur une échelle de pH, indiquer pour quelles valeurs de pH une solution est acide,
basique ou neutre à 25°C.
c. Pourquoi est-il nécessaire de préciser la température pour qualifier une solution acide,
basique ou neutre ?
Que se passe-t-il dans l’estomac lorsque nous buvons du cola ?
Et qu’en est-il avec le lait ?
Et avec le médicament Maalox® ?
d. Donner la relation qui existe entre le pH et la concentration en ion H3O + .
e. Qu’est-ce qu’une solution tampon ? Où en trouve-t-on dans le corps humain et
pourquoi ?
6 LE PH ET SA RÉGULATION
Le pH se mesure sur une échelle (graduée de 1 en 1) qui va, par convention, de 0 à 14.
▪ 0 est la plus forte acidité : concentration très élevée en H3O+ (et très faible en OH-)
▪ 14 est la plus forte basicité ou alcalinité : concentration très faible en H3O+ (et très
élevée en OH-).
▪ et 7 la neutralité (concentration équivalente en H3O+ et en OH-).
53
Les acides sont des substances contenant de l’hydrogène « H » et qui, en solution, se
dissocient en libérant des ions H+ qui s’associent à H2O pour former des ions H3O+. Leur
PH est ≤ 6,9.
Les bases sont des substances qui sont capables de capter des ions H+ en les retirant de
la solution. Leur PH est ≥7,9.
Un tampon sanguin est une substance qui peut fixer des ions H+ excédentaires quand le
pH sanguin diminue ou les libérer dans le plasma dans le cas contraire.
54
6.2 SOURCES DES H+ DANS LE CORPS HUMAIN
La viande (par exemple) est dégradée en protéines qui seront dégradées en acides
aminés + des acides : H2SO4 et H3PO4
Ont lieu alors une série de réactions biochimiques qui aboutissent à la production
d’H+ …
H2SO4 → H+ +HSO4-
Et H3PO4 → H+ + H2PO4-
Une activité physique intense génère de l’acide lactique C3H6O3 donc finalement
CH3COHCOO- + H+.
55
6.3 LES SYSTÈMES DE RÉGULATION DU PH
56
b) Le tampon protéine /protéinate
C’est le tampon essentiel dans le LIC et LEC. Il renforce l’action du tampon
H2CO3/ HCO3-
c) Le tampon hémoglobine/hémoglobinate
L’hémoglobine tamponne les H+ issus du métabolisme cellulaire dans le LEC. Ce
système est plus puissant et plus efficace que le tampon protéine.
Hb + H+ donne HbH qui elle n’entraîne pas d’acidification du sang. C’est grâce à ce
tampon que le sang veineux, riche en CO2, est à peine plus acide que l’artériel.
Avec les systèmes tampons, les H+ ne sont pas retirés de l’organisme mais ils sont
seulement rendus incapables d’acidifier le milieu dans lequel ils se trouvent.
Chaque système tampon a une capacité limitée pour « éponger » les H+ et donc à un
moment donné il faudra bien excréter les H+ hors de l’organisme car, comme les H+ sont
produits en continu, s’ils ne sont pas éliminés, les systèmes tampons seraient saturés et il
n’y aurait plus de pouvoir tampon. L’effet est limité par le nombre de molécules
« tampon » disponibles.
Pour renouveler ces molécules il faut faire appel aux appareils respiratoire et rénal qui
sont capables d’excréter les H+ hors de l’organisme. Ces systèmes sont plus lents mais
les H+ sont éliminés définitivement ! L’appareil rénal peut aussi jouer sur la quantité de
tampons disponibles grâce aux phénomènes de réabsorption/sécrétion.
57
6.3.2 L’appareil respiratoire
L’expiration évacue du CO2 et le CO2 est un générateur d’H+ dans le plasma (cf
métabolisme cellulaire : CO2 + H2O ⇌ H2CO3 et H2CO3 ⇌ H+ + HCO3- ).
Les reins ont plusieurs façons d’agir sur le pH. Leur action est plus lente mais plus
durable que celle du système respiratoire.
Comment ?
58
Quand la concentration en H+ augmente dans le sang, les reins réabsorbent plus
de HCO3- afin d’augmenter l’effet tampon et de corriger rapidement le pH.
Quand la concentration en H+ diminue dans le sang, les reins excrètent plus de
HCO3- afin qu’il y en ait moins de disponibles pour l’effet tampon.
Les reins sont limités dans leur sécrétion car ils ne peuvent pas descendre le pH en
dessous de 4,5 dans les urines à cause du fait que le transport d’H+ est un
transport actif et qu’une différence trop importante entre le plasma et les urines
arrêterait le processus. Pour que la sécrétion des H+ puisse se poursuivre, il faut
que les H+ sécrétés soient tamponnés dans le liquide tubulaire de sorte qu’ils ne
restent pas libres et ne contribuent pas à l’acidité de l’urine.
Ça ne peut se faire avec les HCO3- comme dans le LEC car les H+ et les HCO3- ne
sont pas sécrétés ensembles.
Donc ce sont les phosphates filtrés qui sont utilisés :
H3PO4/HPO4-
59
6.4 EXEMPLES CONCRETS
Nous allons ajouter un adjectif aux phénomènes d’acidose et d’alcalose qui sera fonction
de la cause de la variation du pH.
H+ + HCO3- ↓ ⇌ H2CO3 ↑
H2CO3 ↓ ⇌ H+ + HCO3- ↑
Hypoventilation pour garder les CO2 dans le plasma et donc CO2 ↑ + H2O ⇌ H2CO3
60
H2CO3 qui donnera lieu à une augmentation de la concentration en H+ ( H3O+ ). Le
patient entre en acidose.
H2CO3 ↑⇌ H+ + HCO3- ↓
Les reins vont réabsorber plus de H2CO3 pour tamponner les H+. La concentration en
H2CO3 augmente et celle en HCO3- diminue (puisqu’ils tamponnent les H+).
Les reins vont excréter plus de H2CO3 pour éviter de tamponner les H+ et laisser ceux-ci
libres dans le sang.. La concentration en H2CO3 diminue et celle en HCO3- augmente
puisqu’ils sont aussi libres dans le sang.
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Acidoses Alcaloses
Concentration ↑ ↑ ↓ ↓
sanguine en
H2CO3
(Bicarbonates)
Concentration ↓ ↓ ↑ ↑
sanguine en
HCO3-
pCO2 sanguine ↓ ↑ ↑ ↓
Diarrhées (altitude)
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Sources
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