Chapitre 2 — Compartiments liquidiens · Topic 3 : Échanges et osmose · Leçon 3.1
Au niveau des capillaires sanguins, le plasma et le liquide interstitiel échangent en permanence de l’eau et des solutés. L’hypothèse de Starling (1896) explique comment deux forces opposées — la pression hydrostatique et la pression oncotique — gouvernent ces échanges. Comprendre ce mécanisme est indispensable pour expliquer la formation des œdèmes et les échanges tissulaires périphériques.
🎯 Objectifs pédagogiques
À la fin de cette leçon, tu sauras :
- décrire la membrane capillaire comme une membrane dialysante ;
- distinguer pression hydrostatique et pression oncotique dans le capillaire ;
- calculer la pression efficace de filtration Peff ;
- expliquer pourquoi la filtration prédomine au pôle artériel et la réabsorption au pôle veineux ;
- calculer le débit d’ultrafiltration QUF.
🧭 Plan de la leçon
- La membrane capillaire : une membrane dialysante
- Les deux forces de Starling
- Pression efficace de filtration et équilibre capillaire
- Débit d’ultrafiltration et drainage lymphatique
1. La membrane capillaire : une membrane dialysante
La paroi des capillaires sanguins est une membrane dialysante (ou sélective). Rappelons les trois types de membrane étudiés en biophysique :
| Type de membrane | Perméabilité | Exemple |
|---|---|---|
| Perméable | Laisse passer solutés et solvant | — |
| Hémiperméable | Perméable à l’eau, imperméable à tous les solutés | Membrane idéale d’osmomètre |
| Dialysante (sélective) | Perméable à l’eau et aux micromolécules, imperméable aux macromolécules | Paroi capillaire |
Concrètement, la membrane capillaire laisse passer :
- l’eau ;
- les micromolécules : ions (Na+, K+, Cl−), glucose, urée ;
Elle retient les macromolécules, en particulier les protéines plasmatiques (albumine, globulines). Ces protéines, piégées dans le plasma, exercent une force de rappel osmotique — la pression oncotique.
La membrane capillaire est dialysante, pas hémiperméable. Une membrane hémiperméable ne laisse passer que l’eau ; la membrane capillaire laisse aussi passer les micromolécules. C’est pourquoi seules les macromolécules (protéines) créent une différence de pression osmotique efficace de part et d’autre du capillaire. Les ions et le glucose, qui diffusent librement, ne contribuent pas à cette pression (leur osmolalité efficace est nulle à travers cette membrane).
2. Les deux forces de Starling
Au niveau des échanges tissulaires périphériques, deux phénomènes contradictoires s’exercent simultanément :
| Force | Origine | Effet sur le plasma | Évolution le long du capillaire |
|---|---|---|---|
| Pression hydrostatique ΔP | Pression artérielle générée par la pompe cardiaque | Chasse le plasma hors du vaisseau (filtration/convection) | Diminue du pôle artériel au pôle veineux (résistance à l’écoulement) |
| Pression oncotique π | Protéines plasmatiques (albumine +++) et petits ions associés | Rappelle l’eau dans le vaisseau (réabsorption) | Reste constante le long du capillaire |
On définit :
- ΔP = Psang − Pinterstitiel (la pression hydrostatique interstitielle étant faible, on l’assimile souvent à ΔP ≈ Psang) ;
- π ≈ pression oncotique plasmatique (la concentration en protéines dans l’interstitium est négligeable).
Les valeurs physiologiques à retenir sont :
- pression oncotique : π ≈ 3,5 kPa (constante le long du capillaire) ;
- pression hydrostatique au pôle artériel : ΔPa ≈ 5 kPa ;
- pression hydrostatique au pôle veineux : ΔPv ≈ 2 kPa.
La pression oncotique est essentiellement due à l’albumine (environ 60-80 % de la pression oncotique totale), qui représente ~60 % des protéines plasmatiques. Sa concentration normale est de 35-50 g/L de plasma. Une hypoalbuminémie sévère (< 20 g/L) entraîne une chute significative de la pression oncotique et favorise les œdèmes. (Source : INSERM, physiologie rénale.)
3. Pression efficace de filtration et équilibre capillaire
La pression efficace de filtration (Peff) est la résultante des deux forces de Starling :
Peff = ΔP − π
Si Peff > 0 → flux sortant du capillaire = filtration.
Si Peff < 0 → flux entrant dans le capillaire = réabsorption.
Application numérique en conditions physiologiques :
- Au pôle artériel : Peff = 5 − 3,5 = +1,5 kPa → filtration.
- Au pôle veineux : Peff = 2 − 3,5 = −1,5 kPa → réabsorption.
À l’état physiologique normal, les flux entrant et sortant se compensent quasiment : la pression efficace moyenne sur la totalité du capillaire est proche de 0 kPa.
La pression efficace moyenne se calcule comme la moyenne arithmétique des valeurs initiale et finale :
Peff,moy = (Peff,initiale + Peff,finale) / 2
Sur la totalité du capillaire : (+1,5 + (−1,5)) / 2 = 0 kPa.
Sur la moitié artérielle seulement : (+1,5 + 0) / 2 = +0,75 kPa → ultrafiltration nette.
En situation hors équilibre (ex. ΔPa = 6,5 kPa, ΔPv = 2,5 kPa) : Peff initiale = 3, Peff finale = −1, Peff,moy = +1 kPa.
4. Débit d’ultrafiltration et drainage lymphatique
L’ultrafiltration apparaît quand le flux de filtration (convection, dû à ΔP) dépasse le flux osmotique (diffusion, dû à la pression oncotique). Ces deux phénomènes vont en sens opposé. Le débit net d’ultrafiltration se calcule ainsi :
QUF = LH × S × Peff,moy
LH = perméabilité hydraulique de la paroi (en m2.s.kg−1)
S = surface d’échange de la paroi = 2πrL
Peff,moy = pression efficace moyenne (en Pa)
Si N capillaires : QUF = N × LH × S × Peff,moy
Points essentiels pour les exercices :
- L correspond à la longueur du capillaire pour laquelle Peff est positive (généralement la moitié artérielle du capillaire, car l’ultrafiltration ne se produit que lorsque Peff > 0).
- Le débit sanguin dans un capillaire : Qsang = Ssection × v, où Ssection = πr2 et v = vitesse moyenne du sang.
- Le débit plasmatique : Qplasma = (1 − Ht) × Qsang, où Ht = hématocrite = Vglobules/Vsang.
Le faible excédent de filtration qui persiste en conditions normales est drainé par le système lymphatique, qui ramène le liquide interstitiel excédentaire vers la circulation veineuse. Ce drainage lymphatique est un élément clé de l’équilibre de Starling : si le drainage est insuffisant, un œdème apparaît.
Le débit lymphatique total est d’environ 2 à 4 L/jour chez l’adulte. En cas de défaillance lymphatique (ablation ganglionnaire, filariose, compression tumorale), un œdème apparaît même si les pressions de Starling sont normales : c’est le lymphœdème. (Source : Société Française de Lymphologie.)
🧠 À retenir absolument
- La membrane capillaire est dialysante (perméable aux micromolécules et à l’eau, imperméable aux protéines).
- Deux forces opposées : ΔP (filtration, diminue le long du capillaire) et π (réabsorption, constante ≈ 3,5 kPa).
- Peff = ΔP − π : positive au pôle artériel (+1,5 kPa → filtration), négative au pôle veineux (−1,5 kPa → réabsorption).
- À l’état physiologique, Peff,moy ≈ 0 sur la totalité du capillaire : les flux se compensent quasiment.
- QUF = LH × S × Peff,moy ; si N capillaires, multiplier par N.
- L’excédent de filtration est drainé par le système lymphatique (2-4 L/jour).
❓ Questions fréquentes
Pourquoi la pression hydrostatique diminue-t-elle le long du capillaire ?
Parce que le sang rencontre une résistance à l’écoulement le long du capillaire. Cette résistance dissipe progressivement l’énergie de pression générée par la pompe cardiaque, si bien que ΔP est plus élevée au pôle artériel qu’au pôle veineux.
Pourquoi la pression oncotique est-elle constante le long du capillaire ?
Parce que les protéines plasmatiques ne traversent pas la membrane capillaire. Leur concentration ne varie donc pas le long du capillaire, et la pression oncotique qu’elles exercent reste la même du début à la fin.
Quelle est la différence entre filtration et ultrafiltration ?
La filtration est le déplacement du solvant dû à une différence de pression hydrostatique. L’ultrafiltration désigne le débit net quand un flux de filtration est « parasité » par un flux osmotique en sens opposé. Le débit d’ultrafiltration est la différence entre les deux flux.
Comment calcule-t-on la pression efficace moyenne ?
C’est la moyenne arithmétique de Peff initiale et finale sur le segment considéré. Sur la totalité du capillaire en conditions normales : (+1,5 + (−1,5)) / 2 = 0 kPa. Sur la moitié artérielle : (+1,5 + 0) / 2 = +0,75 kPa.
Que devient l’équilibre de Starling si la concentration en albumine plasmatique chute ?
Une hypoalbuminémie entraîne une baisse de la pression oncotique plasmatique. La pression efficace de filtration augmente sur toute la longueur du capillaire : la filtration prédomine même au pôle veineux, et le drainage lymphatique ne suffit plus à évacuer l’excédent, favorisant la formation d’un œdème.
🚀 Pour aller plus loin
Contenu pédagogique original — Réussir SVT. L’équipe Réussir SVT.