Le volume liquidien du corps et la concentration des électrolytes sont maintenus dans des limites très étroites malgré les variations très importantes des apports alimentaires, l'activité métabolique et les stress environnementaux. L'homéostasie des liquides corporels est assurée en premier lieu par les reins.
Environ 60% du poids corporel chez les hommes et environ 50% chez les femmes est constitué d'eau (allant d'environ 50% chez les sujets obèses à 70% chez les sujets dont l'indice de masse corporelle est inférieur ou égal à la normale). Le pourcentage de poids corporel qui est de l'eau est plus élevé (70%) à la naissance et pendant la petite enfance. Presque 2/3 de l'eau corporelle totale se trouve dans le compartiment intracellulaire (liquide intracellulaire); l'autre 1/3 est extracellulaire (liquide extracellulaire). Normalement, environ 25% du liquide extra-cellulaire se trouve dans le compartiment intravasculaire; l'autre 75% est le liquide interstitiel (voir figure Compartiments liquidiens chez un homme moyen de 70 kg).
Compartiments liquidiens chez un homme moyen de 70 kg
Eau corporelle totale = 70 kg × 0,60 = 42 L (280 mOsm/kg [280 mmol/kg]). |
Le liquide des différents compartiments du corps varie en ce qui concerne leur composition électrolytique. Le principal cation intracellulaire est le potassium. Le principal cation extracellulaire est le sodium. Les concentrations de cations intracellulaires et extracellulaires sont les suivantes:
La concentration du potassium intracellulaire est en moyenne de 140 mEq/L (140 mmol/L).
La concentration du potassium extracellulaire est de 3,5 à 5 mEq/L (3,5 à 5 mmol/L).
La concentration intracellulaire de sodium est de 12 mEq/L (12 mmol/L).
La concentration du potassium extracellulaire est d'environ 140 mEq/L (140 mmol/L).
Forces osmotiques
La concentration de l'ensemble des solutés présents dans l'eau est l'osmolarité (quantité de solutés par L de solution), qui, dans les liquides corporels, est similaire à l'osmolalité (quantité de solutés par kg de solution). L'eau traverse les membranes cellulaires librement des régions à faible concentration en solutés vers des zones de concentration élevée en solutés. Ainsi, l'osmolalité tend à s'égaliser dans les différents compartiments liquidiens corporels, essentiellement par des mouvements d'eau, et non de solutés. Cependant, certains solutés, tels que l'urée, diffusent également librement à travers les membranes cellulaires et ont donc peu ou pas d'effet sur les déplacements de l'eau (peu ou pas d'activité osmotique). D'autres solutés, dont plusieurs électrolytes, sont principalement présents dans un compartiment liquidien particulier et ont la plus grande activité osmotique. Par exemple, le sodium est surtout présent dans le compartiment extracellulaire et le potassium dans le compartiment intracellulaire. L'osmolalité des liquides corporels est normalement comprise entre 275 et 290 mOsm/kg (275 et 290 mmol/kg) et peut être mesurée directement en laboratoire ou estimé selon la formule.
L'osmolalité plasmatique estimée est calculée en unités conventionnelles (mOsm/kg)
où le sodium sérique est exprimé en mEq/L et le glucose et l'urée sériques sont exprimés en mg/dL.
L'osmolalité plasmatique estimée peut être calculée en unités SI.
Toutes les valeurs de cette équation sont exprimées en mmol/L.
Le sodium est le déterminant principal de l'osmolalité sérique. Des modifications apparentes de l'osmolalité calculée peuvent résulter d'erreurs dans la mesure du sodium, possible chez les patients qui ont une dyslipidémie ou hyperprotéinémie sévères car les lipides ou les protéines occupent de l'espace dans le volume de sérum prélevé pour l'analyse; la concentration du sodium dans le sérum n'est pas affectée. Des méthodes d'ionogramme plasmatique par électrodes ioniques sélectives directes permettent de contourner ce problème.
Un trou osmolaire est présent lorsque l'osmolalité mesurée dépasse l'osmolalité estimée de ≥ 10 mOsm/kg (≥ 10 mmol/kg). Il est causé par des substances osmotiquement actives non mesurées présentes dans le plasma. Les plus courantes sont les alcools (éthanol, méthanol, isopropanol, éthylène glycol), le mannitol et la glycine. Les plus fréquentes sont les alcools (éthanol, méthanol, isopropanol, éthylène glycol), le mannitol et la glycine.
La tonicité est l'osmolalité efficace d'un liquide. La différence de tonicité entre les liquides de 2 compartiments crée une force osmotique entre eux qui provoque un mouvement de l'eau du compartiment de tonicité inférieure vers celui de tonicité plus élevée. Dans l'homéostasie, l'activité osmotique du liquide est équilibrée entre les principaux compartiments du corps, de sorte que relativement peu de mouvements nets de liquide se produisent entre eux. La force osmotique peut déplacer l'eau dans ou en dehors des mêmes compartiments. Par exemple, les protéines plasmatiques ont un petit effet osmotique qui, avec le sodium sérique, tend à attirer l'eau vers le plasma; cet effet osmotique est normalement contre-balancé par les forces hydrostatiques vasculaires qui chassent l'eau hors du plasma.
Apport et excrétion de l'eau
La prise d'eau de boisson est régulée par la soif. La soif est déclenchée par certains récepteurs de l'hypothalamus antérolatéral qui répondent à une augmentation de l'osmolalité plasmatique ou à une diminution du volume intravasculaire.
L'excrétion de l'eau par les reins est principalement régulée par la vasopressine (argininevasopressine ou ADH [antidiuretic hormone]). La vasopressine est sécrétée par l'hypophyse postérieure et entraîne une augmentation de la réabsorption de l'eau au niveau du néphron distal. La sécrétion de la vasopressine est stimulée par l'un des stimuli suivants:
Augmentation de l'osmolalité sérique
Diminution du volume sanguin
Diminution de la pression artérielle
Stress
L'homéostasie est maintenue lorsque l'apport en eau induit par la soif diminue l'osmolalité plasmatique. Une osmolalité plasmatique basse réduit la soif et inhibe la sécrétion de vasopressine, permettant aux reins de produire à nouveau une urine diluée.
L'apport liquidien journalier moyen est d'environ 2,5 L. Chez l'adulte en bonne santé, la quantité nécessaire pour remplacer les pertes d'eau urinaires et autres est d'environ 1 à 1,5 L/jour. Cependant, à court terme, un jeune adulte en bonne santé dont la fonction rénale est normale peut n'ingérer que les 200 mL/jour d'eau nécessaires pour excréter l'azote et les autres déchets générés par le métabolisme cellulaire. Davantage d'eau est nécessaire en cas de perte de capacité de concentration rénale. La capacité de concentration rénale est altérée chez
Les personnes âgées
Les sujets présentant une résistance à l'arginine-vasopressine ou un déficit en arginine-vasopressine, de nombreuses formes de maladie rénale chronique, une hypercalcémie, une restriction sévère en sel, une hyperhydratation chronique ou une hyperkaliémie
Les personnes qui ingèrent de l'éthanol, de la phénylhydantoïne, du lithium, de la déméclocycline ou de l'amphotéricine B
Les sujets en diurèse osmotique (p. ex., en raison de régimes à forte teneur en protéines ou d'une hyperglycémie)
Les autres pertes d'eau obligatoires sont principalement des pertes insensibles par les poumons et la peau, en moyenne environ 0,4 à 0,5 mL/kg/h soit environ 650 à 850 mL/jour chez un adulte de 70 kg; les patients fébriles perdent de l'eau en raison d'une augmentation du métabolisme. Les pertes d'eau gastro-intestinales sont habituellement négligeables, sauf en cas de diarrhée et/ou de vomissements importants. Les pertes par la sueur peuvent être importantes du fait de la chaleur environnante d'un effort excessif.
La capacité de dilution des reins en bonne santé chez les jeunes adultes est telle que l'apport quotidien maximal de liquide peut atteindre jusqu'à 25 L; de plus grandes quantités abaissent rapidement l'osmolalité du plasma.
Une déshydratation se produit lorsque la consommation d'eau (et une petite quantité produite par la respiration cellulaire) n'est pas suffisante pour remplacer les pertes d'eau (excrétion et pertes insensibles) (voir Déplétion volémique).
Rarement, une sujet peut ne pas percevoir la soif du fait d'un dysfonctionnement hypothalamique lorsque la libération de vasopressine peut être altérée par des tumeurs ou des troubles infiltrants de l'hypophyse postérieure, ou par un traumatisme cérébral. Dans de nombreux cas, une cause spécifique ne peut être identifiée. (Voir aussi Déficit en arginine-vasopressine.)
