Chapitre 2 — Compartiments liquidiens · Topic 2 : Distribution et mesure des volumes · Leçon 2.2
Le modèle à deux compartiments est une simplification utile, mais insuffisante : le milieu extracellulaire n’est pas homogène. En le subdivisant en plasma et liquide interstitiel, on obtient un modèle à trois compartiments plus proche de la réalité clinique — car c’est dans le plasma que l’on effectue les mesures biologiques.
🎯 Objectifs pédagogiques
À la fin de cette leçon, tu sauras :
- décrire le modèle à 3 compartiments et les volumes associés ;
- distinguer membrane capillaire dialysante et membrane cellulaire sélective ;
- expliquer le rôle du sodium comme déterminant du volume extracellulaire ;
- définir la natrémie et comprendre sa régulation ;
- relier le contenu en sodium à la volémie.
🧭 Plan de la leçon
- Le modèle à trois compartiments
- La membrane capillaire dialysante
- Le sodium, déterminant du volume extracellulaire
1. Le modèle à trois compartiments
Le compartiment extracellulaire (~14 L) se subdivise en deux secteurs séparés par la paroi des capillaires sanguins :
| Secteur | Volume (homme 70 kg) | % eau totale | % poids corporel |
|---|---|---|---|
| Plasma (intravasculaire) | ~2,8 L | 7 % | 4 % |
| Liquide interstitiel (extravasculaire) | ~11,2 L | 33 % | 16 % |
| Intracellulaire | ~28 L | 60 % | 40 % |
Le secteur intracellulaire comprend ~26 L dans les cellules tissulaires et ~2 L dans les hématies (3 % du poids corporel).
Le plasma est le compartiment dans lequel baignent les cellules sanguines. C’est un milieu sous forte pression (pression hydrostatique capillaire). La concentration osmolale normale du plasma est de 311 mOsm/kg.
Le liquide interstitiel est celui dans lequel baignent toutes les autres cellules de l’organisme. Il constitue le véritable « milieu intérieur » au sens de Claude Bernard.
La lymphe est rattachée au liquide interstitiel : elle draine une faible partie de ce liquide par les vaisseaux lymphatiques et se déverse finalement dans le secteur vasculaire. On utilise le suffixe « -émie » pour désigner les concentrations plasmatiques (natrémie, calcémie, hémoglobinémie), car les mesures biologiques sont réalisées sur le plasma.
L’hématocrite (Ht) est le rapport du volume des globules sur le volume sanguin total :
Ht = Vglobules / Vsang
En conditions physiologiques, on néglige les globules blancs et les plaquettes, donc Vglobules ≈ Vglobules rouges. Le volume plasmatique se déduit : Vplasma = Vsang × (1 − Ht).
Le compartiment vasculaire (sang total) ne correspond pas au seul plasma : il comprend aussi l’eau intracellulaire des hématies. Il ne faut pas confondre volume vasculaire et volume plasmatique.
2. La membrane capillaire dialysante
Les deux secteurs extracellulaires sont séparés par la paroi des capillaires, qui est une membrane dialysante (ou sélective par la taille) :
- perméable à l’eau et aux micromolécules (Na+, K+, Cl−, glucose, urée) ;
- imperméable aux macromolécules au-dessus d’une certaine taille (protéines plasmatiques).
Cette différence de perméabilité explique que le plasma contient des protéines (albumine, globulines) alors que le liquide interstitiel en est pratiquement dépourvu. L’ionogramme sanguin — analyse biologique mesurant la concentration des ions du plasma — reflète donc la composition du secteur extracellulaire, à l’exception des protéines.
Il ne faut pas confondre la membrane dialysante avec les deux autres types de membranes :
| Type de membrane | Perméabilité | Localisation |
|---|---|---|
| Perméable | Laisse passer solutés et solvant | Endothélium fenêtré de certains capillaires |
| Hémiperméable | Perméable à l’eau seulement (pas aux solutés) | Modèle théorique, dialyse |
| Dialysante (sélective) | Perméable à l’eau et aux micromolécules, imperméable aux macromolécules | Paroi des capillaires sanguins |
Le modèle à 3 compartiments fait intervenir deux types de membrane : la membrane capillaire dialysante (entre plasma et interstitiel) et la membrane cellulaire sélective (entre extracellulaire et intracellulaire). Leurs perméabilités différentes expliquent les différences de composition entre compartiments.
3. Le sodium, déterminant du volume extracellulaire
Le sodium (Na+) est le principal cation du compartiment extracellulaire. Le sodium total de l’organisme représente environ 60 mmol/kg de poids corporel (soit ~3600 mmol pour un adulte de 60 kg), réparti ainsi :
- 1/3 non échangeable (~20 mmol/kg), inclus dans le cristal osseux ;
- 2/3 échangeable (~40 mmol/kg), dont 90 % dans le compartiment extracellulaire (liquide interstitiel 49 %, plasma 12 %) et 10 % en intracellulaire ou tissu conjonctif/os superficiel.
La natrémie correspond à la concentration plasmatique en sodium : 135 à 145 mmol/L en conditions normales. C’est une variable régulée, maintenue constante par des systèmes de régulation faisant intervenir :
- l’hypothalamus (osmorécepteurs centraux) ;
- les reins (pour concentrer ou diluer les urines) ;
- les centres de la soif (pour modifier les apports en eau).
Dans le compartiment intracellulaire, la concentration en sodium est très faible : de l’ordre de 10 à 20 mmol/L. Le potassium est, à l’inverse, le principal cation intracellulaire (~140 mmol/L). Le volume intracellulaire est deux fois plus important que le volume extracellulaire, mais il ne contient presque pas de sodium.
Le mécanisme se déroule en plusieurs temps :
- t0 : natrémie normale (~140 mmol/L).
- t0 → t1 : un apport de 170 mmol de NaCl s’accumule dans le VEC. La natrémie augmente (car [Na+] = nNa+ / VEC, et nNa+ augmente).
- t2 : la sensation de soif est déclenchée. Le sujet boit et les reins retiennent rapidement l’eau → le VEC augmente, la natrémie revient à sa valeur initiale (hyperhydratation extracellulaire).
- t2 → téq : la régulation du bilan sodé, plus lente (3 à 5 jours), conduit à l’excrétion urinaire du sodium excédentaire et au retour à la volémie initiale.
La natrémie est régulée rapidement (en quelques heures) par les centres de la soif et l’ADH, mais elle ne détermine pas le contenu en sodium. C’est le contenu en sodium qui détermine le VEC, et c’est la volémie qui est la variable physiologiquement régulée (régulation lente, sur plusieurs jours).
Le contenu en sodium de l’organisme est régulé de façon indirecte : la variable régulée n’est pas directement le contenu en sodium, mais la volémie efficace qui en dépend. Le sodium tient sous sa dépendance le VEC, le volume plasmatique et constitue un déterminant majeur de la pression artérielle.
Le dosage du sodium échangeable utilise le radio-isotope Na24 injecté dans l’organisme. Le sodium échangeable en 24 heures représente 40 mmol/kg de poids corporel — preuve que le 1/3 osseux est véritablement « piégé » dans le cristal. Les apports alimentaires quotidiens en NaCl sont d’environ 6 à 10 g/j (soit ~100-170 mmol/j de Na+), et le rein excrète une quantité équivalente pour maintenir le bilan sodé nul (source : cours UE3P Sorbonne Université).
En chiffres, pour un individu de 60 kg possédant ~3600 mmol de Na+ total, la répartition du sodium échangeable (~2400 mmol) est la suivante :
- liquides interstitiels et lymphe : 1960 mmol (49 %) ;
- plasma : 490 mmol (12 %) ;
- intracellulaire et tissu conjonctif/os superficiel : ~240 mmol (10 % restants).
Ainsi, la quasi-totalité du sodium échangeable se trouve en extracellulaire, ce qui explique le lien direct entre bilan sodé et volume extracellulaire.
🧠 À retenir absolument
- 3 compartiments : plasma (~2,8 L, 4 %), interstitiel (~11,2 L, 16 %), intracellulaire (~28 L, 40 %).
- Membrane capillaire dialysante : perméable aux micromolécules, imperméable aux protéines.
- Na+ = principal cation extracellulaire ; natrémie = 135-145 mmol/L.
- Sodium total : 1/3 non échangeable (os), 2/3 échangeable (90 % extracellulaire).
- Le contenu en sodium détermine le VEC et la volémie ; la variable régulée est la volémie efficace.
❓ Questions fréquentes
Pourquoi subdiviser l’extracellulaire en deux ?
Parce que le plasma et le liquide interstitiel ont une composition protéique différente (le plasma contient les protéines, pas l’interstitiel) et que l’on mesure les paramètres biologiques dans le plasma (prise de sang). Cette subdivision est indispensable à la clinique.
Que se passe-t-il si l’on mange trop de sel ?
L’excès de NaCl augmente transitoirement la natrémie. La soif provoque une rétention d’eau qui rétablit la natrémie mais augmente le VEC (hyperhydratation extracellulaire). L’excrétion rénale du sodium excédentaire, plus lente (3-5 jours), ramène ensuite le VEC à la normale.
Pourquoi le sodium non échangeable n’est-il pas dosable ?
Parce qu’il est emprisonné dans le cristal d’hydroxyapatite de l’os. Le radio-isotope Na24 ne l’atteint pas en 24 heures : seul le sodium échangeable (~40 mmol/kg) se marque. Le sodium non échangeable (~20 mmol/kg) constitue donc un « réservoir » osseux inaccessible aux échanges rapides.
La lymphe est-elle un compartiment à part ?
Non : la lymphe est rattachée au liquide interstitiel dont elle draine une faible partie. Elle se déverse finalement dans le secteur vasculaire par le canal thoracique. Sa composition est proche de celle du liquide interstitiel.
Qu’est-ce que la volémie efficace ?
C’est la fraction du volume sanguin qui contribue effectivement à la perfusion tissulaire. Elle dépend du contenu total en sodium de l’organisme. C’est la variable que l’organisme régule en ajustant l’excrétion rénale de sodium (natriurèse).
🚀 Pour aller plus loin
Comment mesure-t-on ces volumes in vivo, et quelle est la composition ionique détaillée de chaque compartiment ?
Contenu pédagogique original — Réussir SVT. L’équipe Réussir SVT.