Le Chevalier Brun (Le guerrier de la lumière)

L’EQUILIBRE DU MILIEU INTERIEUR

Mesure du sodium et du potassium et de l'hémoglobine intra et extracellulaire

Belhocine Mohamed

RESUME:

Le maintien de l’intégrité cellulaire ce réalise par le maintien de la stabilité du milieu intérieur (homéostasie) et faire aussi face au forces osmotique et au forces éclectique due aux solutés intracellulaire qui attribue une charge négative à la cellule.

Le sodium étant le principal cation extracellulaire et le potassium le principal cation intracellulaire. On a mesuré leurs concentrations avec l’HPLC ionique dans une température ambiante et aussi après stockage au froid à 4°C pour étudier les phénomènes passifs et actifs adhérent à cet équilibre électrochimique.

En effet, le gradient électrochimique est le résultat de deux force passives, osmotique : la différence des concentrations de part et d’autre de la membrane plasmique, et au force électroniques : la différence de charge. Et aussi d’un transport actif « la pompe » à sodium et à potassium qui exige environ de la puissance énergétique fournée par l’ATP qui peuvent surmonter la force exprimée par le gradient de concentration du soluté et le porter du côté de la membrane où il est le moins concentré vers le côté où il est le plus concentré et ainsi maintenir cette différence de répartition des ions qui est une des conditions de la vie cellulaire et joue un rôle dans l'excitabilité nerveuse et musculaire.

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INTRODUCTION:

Les cellules doivent pouvoir contrôler les mouvements d’eau au travers de la membrane plasmique. La stabilité du milieu intérieur (homéostasie) est une condition essentielle à la Vie, elle se réalise grâce à un équilibre hydrique, un équilibre électrolytique et un équilibre acido-basique. Les électrolytes interviennent dans la plupart des équilibres. Le sodium, le potassium et les protéines font partie des éléments physiologiques les plus importants et des électrolytes les plus souvent mesurés. Le sodium est le principal cation extracellulaire et sa fonction est de maintenir l’équilibre liquidien et la pression osmotique. Et le potassium est le principal cation intracellulaire, il joue un rôle essentiel dans l’activité neuromusculaire. Dans ce travail nous allons mesurer les concentrations de Na+ et de K+ intra et extracellulaire des globules rouge dans les conditions standards par la technique d’HPLC ionique et en parallèle seront également mesurées après aient été maintenues au froid à 4°C. Afin de vérifier que la pompe à Na+/K+ qui œuvre contre le gradient de concentration utilise de l’énergie. Nous allons aussi mesurer la concentration en hémoglobine pour exprimer le volume cellulaire après stockage par rapport au volume initial.

MATERIEL ET METHODES:

• A température ambiant :

1. Mesure du sodium et de potassium extracellulaire :

On récupère 20 µl du milieu extracellulaire après précipitation des protéines avec l’acétonitrile et centrifugation 10min à 5000g, on l’additionne avec 980µl d’H2O milliQ. On le passe à l’HPLC ionique et on mesure les concentrations de Na+et de K+.

2. Mesure du sodium et de potassium intracellulaire :

Quatre lavage avec la choline suivent de centrifugation on se débarrasser de surnageant et on précipite les protéines avec l’acétonitrile. On récupère 20µl dans 980µl d’eau milliQ. On mesure les concentrations avec l’HPLC.

3. Mesure de la concentration en hémoglobine :

On prépare dans deux cuves 3ml de Drabkin (qui va stabilité l’hémoglobine), on ajoute 15µl de plasma dans le 1^er et 15µl de globule rouge dans l’autre. Apres 15 min on mesure les densités optiques à l’aide de spectrophotomètre à 540 nm (on a calibré le spectromètre au zéro avec le Drabkin) puis les concertations à l’appui du courbe étalon standard.

• A 4 °C : on réalise les mêmes expériences avec des autres échantillons après avoir remplacé le plasma par RINGER et stocker à 4°C pendant quelques jours.

RESULTATS :

Histogramme N°:1 les concentrations de Na+ et K+, Intra ou extracellulaire, à température ambiante ou 4°C (de Belhocine)

Histogramme N°:2 les concentrations de Na+ et K+, Intra ou extracellulaire, à température ambiante ou 4°C (de tout l’équipe)

Tableau N°1 : les concentrations de l’hémoglobine dans le plasma et dans les globules rouges

Tableau N°2 : les concentrations de Na+ et K+, Intra ou extracellulaire, à température ambiante ou 4°C rapporter au volume cellulaire (de tout l’équipe)

On observe que le sodium est le principal cation extracellulaire, et le potassium est le principal cation intracellulaire, et cela même après stockage au froid à 4°C.

On remarque une négligeable modification de la concentration de k+ après stockage au froid alors qu’on note une nette diminution de la concentration de Na+ extracellulaire et une augmentation au niveau intracellulaire après stockage au froid.

DISCUSSION ET CONCLUSION :

Étant donné le potentiel de membrane entre (-40 et -70 mV), il est inexact de dire qu'un ion diffus toujours suivant son gradient de concentration. Un ion diffuse plutôt suivant son gradient électrochimique, un gradient qui combine l'influence de la force électrique (potentiel de membrane) et celle de la force chimique (gradient de concentration). Les solutés non chargés, quant à eux, subissent uniquement l'influence du gradient de concentration.

On a observe dans les 1ere expériences, pour les globules rouge, la composition du milieu extracellulaire est différente de celle du milieu intracellulaire et particulièrement pour les ions Na+ et K+. Deux hypothèses ont été étudiées par des biologistes la 1ere : La membrane est imperméable au Na+. Cette hypothèse est à écarter car les échanges ioniques ont été démontrés par l'utilisation d'ions radioactifs.

La 2eme : La polarisation de la membrane. Celle ci peut expliquer le passage intracellulaire des cations (K+) par contre elle n'explique pas le non-passage du Na+. Il doit donc exister un mécanisme responsable du maintien d'une faible concentration en Na+ à l'intérieur et forte concentration du Na+ à l'extérieur. On a suggère l’existence d’un autre mécanisme actif qui a été vérifié dans les seconds expériences : le stockage du sang pendant quelques jours à 4°C.

Les résultats des secondes expériences nous amène a pensé que il existe des protéines de transport qui peuvent surmonter la force exprimée par le gradient de concentration du soluté et le porter du côté de la membrane où il est le moins concentré vers le côté où il est le plus concentré. Pour pousser une substance à travers une membrane à l'encontre de la force résultante du gradient de concentration, cette pompe à sodium et à potassium exige de la puissance énergétique fournée par l’ATP et peut être bloqué par le froid.

En conclusion on peu défendre notre hypothèse : le potentiel de membrane des globules rouge est donc assuré par une inégale concentration ionique de part et d’autre de la membrane. Celle-ci est maintenue par un mécanisme de transport actif, consommateur d’ATP, permettant de rejeter dans le milieu extracellulaire les ions Na+ qui diffusent vers l’intérieur selon leur gradient électrochimique. Ce mécanisme de transport actif est appelé " pompe d’échange Na+/K+ " car, non seulement il expulse le sodium, mais il assure aussi l’entrée de potassium contre son gradient électrochimique.

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