SODIUM POTASSIUM CHLORE SODIUM En France le sel

SODIUM, POTASSIUM, CHLORE

SODIUM En France, le sel consommé provient en premier lieu des aliments (3 à 4 gr/j) et du sel de table (chlorure de sodium) Les viandes, les poissons et les fruits de mer sont les aliments les plus riches en sels Les fruits et légumes frais contiennent très peu de sodium (sauf blettes, céleri branche, céleri rave, épinards)

SODIUM En solution dans l’eau, le sodium est sous forme ionisée = Na+ C’est le principal cation extracellulaire Normales dans le plasma : 135 -145 mmol/L Normales dans la cellule : env. 14 mmol/L Rôle majeur dans la régulation du bilan hydrique car les mouvements d'eau suivent les mouvements du sodium

POTASSIUM Une alimentation normale apporte de 2 à 4 gr/jour de potassium soit 50 à 100 mmol. L'absorption digestive s'effectue au niveau de l'intestin, elle est rapide et quasi complète. Les aliments riches en potassium sont les laitages, les végétaux, les fruits (bananes ++) et les viandes.

POTASSIUM En solution dans l’eau, le potassium est sous forme ionisée : K+ C’est le principal cation intracellulaire Normales dans la cellule : 140 mmol/L (les érythrocytes sont très riches en potassium) Normales dans le plasma : 3. 5 -4. 5 mmol/L Rôle capital dans la contraction musculaire et cardiaque hyper ou hypo. K sévère => arrêt cardiaque

POTASSIUM

CHLORE En solution dans l’eau, le chlore est ionisé : Cl- C’est le principal anion extra-cellulaire Normales dans le plasma : 120 mmol/L Normales dans la cellule : 14 mmol/L Intervient dans la régulation du bilan hydrique

Dans le rein (1) Le rein filtre en permanence le sang (eau + solutés + éléments figurés ) à travers ses glomérules Il produit une urine qui contient les déchets de l'organisme (urée, acide. . . ) Na+, K+ et Cl- passent librement à travers la membrane du glomérule et se retrouvent dans l'urine primitive car ils sont de plus petite taille que les déchets => Pour ne pas créer de déficit, ces ions vont être réabsorber le long du tractus urinaire

Dans le rein (2) La réabsorption de Na+ et de Cl- à lieu dans : Tube contourné proximal : pompe ATPase : échange Na+ contre H+ ou K+ Anse de Henlé : pompe ATPase réabsorbtion du Na+ K+ et Clpuis sécrétion de K+ dans la partie distale Tube contourné distal réabsorption active de Na+ et Cl. L'aldostérone stimule la réabsorption rénale du Na + (et donc d'eau ) en cas d'hypovolémie, d'hypotension

Dans l'intestin (1) Coté apical (lumière intestinale) les entérocytes absorbent activement du Na+ et du Cl- par les pompes ATPase Dans certaines diarrhées, les toxines inhibent ces pompes => fuite d’eau et de sel L'eau suit le mouvement du Na+ Ce flux d'eau et de Na + est accompagné du transport de glucose, acides aminés, vitamines (symport)

Dans l'intestin (2) Du coté basal (vaisseaux) Na+ et Cl- sont activement rejetés dans la circulation pour maintenir un concentration basse de Na+ et de Cl- intracellulaire L'aldostérone stimule la réabsorption intestinale du Na+ (et donc d'eau )

Dans l'intestin (3) Dans l'intestin, l'absorption intracellulaire du K+ est stimulée par l'aldostérone Le potassium est sécrétée dans l'iléon et le colon Au cours des diarrhées, une importante quantité de potassium est perdue

L’OXYGENE

L'oxygène est indispensable à toutes les cellules de l'organisme C'est un gaz inodore, incolore L'oxygène représente env. 21% des gaz constituant l'air (azote 78% env. ) La pression partielle en O 2 diminue avec l'altitude

L'O 2 est extrait de l'air ambiant par la ventilation pulmonaire Les échanges gazeux s'effectuent au niveau des alvéoles pulmonaires L'oxygène traverse la paroi alvéolaire selon un gradient de pression puis L'oxygène rejoint la circulation sanguine et se fixe à l’hémoglobine

L'O 2 est transporté jusqu'aux cellules par l'hémoglobine des hématies (98%) et pour une faible part en O 2 dissous (2%) L'hémoglobine est un protéine constituée : d'une chaîne protéique : la globine, formée de 4 chaînes identiques 2 à 2 d'un groupement constitué de : quatre hèmes portant en leur centre un atome de Fe ++

Noyau hème

• Au passage des alvéoles pulmonaires, l'hémoglobine se sature en O 2 (oxyhémoglobine) • Une molécule d'O 2 se fixe sur chaque ion ferreux • L'hémoglobine libère son O 2 au niveau de la cellule, cette libération est favorisée par un milieu plus acide • Elle repasse à sa forme désoxygénée (désoxyhémoglobine) • Le cycle recommence à l'infini. . . .

L’état d’oxygénation est exploré par § La clinique Couleur des extrémités et des lèvres Fréquence respiratoire § La mesure des gaz du sang : prélèvement artériel et/ou veineux Mesure : Ph, PO 2, PCO 2, Sat. O 2

La diminution du taux d'oxygène a des conséquences graves Hypoxémie : diminution de la quantité d'O 2 dans le sang Hypoxie : diminution de l'apport d'O 2 aux cellules Anoxie : diminution très importante de l'apport d'O 2 aux tissus Þ souffrance cellulaire , ischémie, infarctus. . Adaptation à l’hypoxie: polypnée, tachycardie, augmentation de synthèse d’EPO (érythropoïétine)

DIOXYDE DE CARBONE

Le métabolisme cellulaire consomme de l’O 2 et, à l'inverse produit du CO 2 Ce CO 2 est également transporté pour 25% par l'hémoglobine (le reste l’est par les bicarbonates) Sur l'hémoglobine, il se fixe au niveau des fonctions amines des chaînes de globines La fixation du CO 2 sur Hb facilite le largage de l'O 2 aux cellules

Intoxication au monoxyde de carbone (CO) • Gaz incolore, inodore, mortel • Libérée lors des combustions incomplètes • Fixation du CO à la place de l'O 2 sur le site du ferreux de l'hème • Affinité beaucoup plus grande pour CO • => O 2 n'a plus de place sur l’hémoglobine • Anoxie cellulaire => décès • Traitement : caisson hyperbare

LA RESPIRATION CELLULAIRE

La respiration cellulaire Les cellules utilisent l'oxygène apporté par l'hémoglobine pour dégrader des composés organiques et produire de l'énergie par un mécanisme : L’oxydo-réduction Dans cette réaction : L’oxygène joue le rôle d'un comburant Les carburants sont le glucose, les acides gras, (dans des cas particuliers les protéines) On parle aussi de « respiration cellulaire »

§ Ces réactions biochimiques ont lieu : § dans le cytoplasme § dans les mitochondries § Ces réactions aboutissent à une libération d'énergie que les cellules emmagasinent sous forme : d'adénosine tri-phosphate (ATP) § Cette substance, très énergétique sert de « pile électrique » à de nombreuses réactions : pompes Na/K ATPase, réactions enzymatiques…

• En effet, L'ATP possède des liaisons riches en énergie entre ses groupes phosphates • En hydrolysant (en coupant) ces liaisons, l'ATP va fournir de l'énergie à la cellule : ATP + H 2 O → ADP + Pi + 30 k. J La réaction est catalysée (accélérée) par une enzyme l'ATPase

§ L'ATP consommé doit être régénéré comme on recharge un batterie !! § Cette régénération est rendue possible par la dégradation de « carburants » : • Si le carburant = glucose : glycolyse • Si carburant = ac. gras : bêta-oxydation

Cette régénération se fait globale se fait en cinq étapes : 1. La glycolyse aérobie = dégradation du glucose en pyruvate qui a lieu dans le cytoplasme de la cellule 2. L'oxydation du pyruvate produisant de l’acétyl-Co. A et du CO 2 ; 3. Le cycle de Krebs dans la mitochondrie : l’acétyl-Co. A rentre dans le cycle de Krebs pour y être dégradé en CO 2 avec libération d’électrons 4. La chaîne de transporteurs d’électrons 5. La régénération de l’ATP par une ATP synthétase

• Le bilan de la glycolyse est faible : pour une molécule de glucose « brulée » : seuls 2 ATP sont générés • Le pyruvate , transformé en acétyl Co. A va, en présence d'O 2, subir une suite d'oxydation au cours du cycle de Krebs avec libération de CO 2, et d’électrons

• Ces ions H+ s'accumulent dans l’espace inter membranaire mitochondrial • Ils se dirigent ensuite vers la chaîne de transporteurs d’électrons qui se trouve enchâssée dans la membrane interne de la mitochondrie • Les ions H+ circulent d’un transporteur à l’autre ( cf. schéma suivant, navettes I, III, IV) selon un système de navettes • La synthèse d'ATP par l'ATP synthétase est générée par le flux de protons H+ retraversant la membrane dans le système de navettes • Les électrons H- aboutissent au final sur l’O 2 pour produire de l’eau (H 2 O)

Bilan global : C 6 H 12 O 6 (1 molécule de glucose) + 6 O 2 38 [ADP +Pi] → 6 CO 2 + 2 H 2 O + 38 ATP +

MOLECULES ORGANIQUES DU VIVANT

• Les molécules organiques sont les constituants essentiels des cellules • Carbone, hydrogène, azote et oxygène représente 95% de la matière • Forment les glucides, protéines et lipides • Ces molécules peuvent s'associer entre elles pour construire, faire fonctionner. .

GLUCIDES

• Ce sont les molécules plus abondantes de l’organisme • Rôle de carburant et d’élément de structure • C, H et O rent dans leur composition • Ce sont donc des hydrates de carbone • Ils sont simples ou reliés par des liaisons osidiques, qui s’établissent entre les fonctions alcool -OH portées par les atomes de carbone de 2 oses successifs • Au cours de la digestion ces liaisons osidiques sont coupées par des enzymes spécifiques (amylase, galactosidase, saccharase………)

Exemples d’Oses Simples à 6 carbones • Glucose • Galactose • Fructose, sucre des fruits Exemples d’Oses Simples à 5 carbones • Ribose, sucre constitutif de l’ARN • Désoxyribose, sucre constitutif de l’ADN

Exemples de dioses (association de 2 sucres simples) • Saccharose : fructose + glucose – (sucre de table) • Mannose : glucose + glucose – (malt, bière) • Lactose : glucose + galactose – (sucre du lait)

Exemples de polyoses ou polysaccharides § Cellulose : chaîne de glucose, non ramifiée, composant de la structure végétale § Amidon : chaîne de glucose, ramifiée, constituant la réserve énergétique de certains végétaux (pomme de terre, céréales…) § Glycogène : chaîne de glucose, extrêmement ramifiée, constituant la réserve en glucose des mammifères (dont l’homme)

§ Bien que tous constitués de chaînes de glucose, les liaisons entre les unités glucose sont différentes. § Ces liaisons sont coupées spécifiquement par des enzymes. Si l’homme possède l’enzyme, il pourra couper les chaînes et ainsi utiliser les petites unités de glucose. Ex : les humains digèrent l’amidon grâce à l’amylase pancréatique, ils peuvent couper le glycogène mais nous n’avons pas l’enzyme qui coupe la cellulose, contrairement aux herbivores !

PROTIDES

• Les protides sont constitués d'une chaîne plus ou moins longue d'acides aminés • Ces acides aminés sont constitués de C, H, O et N et parfois du soufre • Les protéines représentent quantitativement le groupe le plus important des macromolécules de l'organisme • Elles assurent le renouvellement cellulaire, la croissance la réparation des tissus • Les AA sont apportés par l'alimentation : protéines animales et végétales

• De multiples assemblages sont effectués dans la cellules pour former des protéines nécessaires : • À l'information génétique (ADN, ARN. . ) • Au transport (Albumine…) • Aux enzymes (Amylase, lipase…) • Aux membranes. .

Acides aminés • « Briques » constitutives des protéines • Constitués d'une chaîne carbonée plus ou moins longue possédant : • – une fonction amine – NH 2 – une fonction carboxyle -COOH Il existe 20 acides aminés dans le monde vivant dont 8 sont essentiels et doivent être impérativement apportés par l'alimentation

Polymères protidiques (1) • Les acides aminés s'associent en chaîne de longueur variable • Les acides aminés sont reliés par une liaison peptidique établie entre la fonction amine –NH 2 du premier AA et la fonction carboxyle -COOH du suivant • On parle de protéine lorsque la chaîne compte au moins 60 AA

Liaison peptidique

Polymères protidiques (2) • La séquence d'AA détermine la structure primaire • Le repliement de la chaîne, en hélice ou en feuillet détermine la structure secondaire • Le repliement de la structure secondaire sur ellemême détermine la structure tertiaire • Si plusieurs structures IIIaires s'associent, on parle de structure quaternaire

Ex : formation d’une protéine globulaire :

• La séquence de AA (c’est-à -dire la succession des acides aminés mis bout à bout pour former une chaîne) est dictée par l'information génétique, portée par l'ADN

Les arrangements IIaires et IIIaires sont dictés par des contraintes : • de charge électrique • d’hydrophobie • de liaisons hydrogène … qui induisent des changements de conformation de la protéine

Ex : formation d’une protéine fibrillaire: la kératine

LIPIDES

• Les lipides ( « matières grasses) sont apportés par l'alimentation • Ils constituent une source importante d’énergie (betaoxydation), de vitamines (vitamines A, D, E, K) et d’acides gras. • Ils sont des constituants importants de nos cellules (membranes cellulaires ++) • Ils participent à la formation des hormones • Ils constituent la plus grande réserve énergétique, stockés dans les adipocytes

• L'alimentation apporte des lipides essentiellement sous forme de triglycérides : 3 chaînes d'acides gras reliées par le glycérol • La lipase pancréatique sépare les TG en ac. gras et en glyérol

• Les acides gras sont formés d'une chaîne plus ou moins longue constituées de C, H et O • Insolubles, ils sont émulsifiés au cours de la digestion par les sels biliaires, libérés par la vésicule biliaire dans le duodénum (savons)

• Les maillons de la chaîne hydrocarbonée sont reliés par les liaisons • Les liaisons peuvent être « simples » ou « doubles » • Les acides gras saturés ont un nombre pair de carbone et des liaisons simples • Les acides gras insaturés ont une ou plusieurs doubles liaisons, qui peut être en « trans » ou en « cis » • L'acide linoléique, l'acide alpha-linolénique l'acide arachidonique ne peuvent pas être fabriqués par l'organisme

Cholestérol • Alcool cyclique • Composant fondamental des membranes cellulaires et des hormones stéroïdes • L'alimentation apporte du cholestérol • Mais plus 50% du cholestérol est synthétisé par le foie • Il est transporté sur les sites d'utilisation dans des vésicules de plus ou moins grande densité : VLDL, LDL et HDL

Les lipoprotéines • Les lipoprotéines sont des vésicules de transport des graisses • Les VLDL et LDL (low density lipoproteine), de faible densité, riche en triglycérides, transportent les triglycérides et le cholestérol du foie vers les tissus. • Les HDL (high density lipoproteine), pauvre en triglycérides, rapporte le cholestérol en excès vers le foie pour qu'il soit éliminé. Une concentration sanguine élevée en HDL est un facteur de protection contre les maladies cardiovasculaires