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Définition de : MILIEU INTÉRIEUR, biologie

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Article publié par Encyclopaedia Universalis MILIEU INTÉRIEUR, biologie L'eau est indispensable à la vie et représente le composant majeur de tous les êtres vivants. Les êtres unicellulaires vivent dans un environnement liquide (le milieu extérieur) d'où ils tirent leurs nutriments et où ils rejettent leurs déchets. Ce milieu peut avoir une composition variable, ce qui implique la nécessité pour ces micro-organismes de s'adapter à ces changements. Il en est de même chez certains organismes pluricellulaires encore rudimentaires (éponges, méduses). Cependant, lorsque l'organisme pluricellulaire est séparé du milieu extérieur par une couche cellulaire limitante spécialisée (épithélium), toutes les cellules internes baignent dans un liquide dont la composition est relativement stable et que Claude Bernard a appelé leur milieu intérieur. Ce milieu intérieur reçoit les déchets et contient divers nutriments ainsi que des gaz dissous (dioxygène, gaz carbonique, diazote). L'organisme dispose de structures spécialisées mettant en mouvement ce liquide (appareil circulatoire) et assurant les échanges de matière avec le milieu extérieur, à savoir l'apport de nutriments (appareil digestif), les échanges gazeux (appareil respiratoire) et l'élimination des déchets solubles (appareil excréteur).
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MILIEU INTÉRIEUR, biologie

L'eau est indispensable à la vie et représente le composant majeur de tous les êtres vivants. Les êtres unicellulaires vivent dans un environnement liquide (le milieu extérieur) d'où ils tirent leurs nutriments et où ils rejettent leurs déchets. Ce milieu peut avoir une composition variable, ce qui implique la nécessité pour ces micro-organismes de s'adapter à ces changements. Il en est de même chez certains organismes pluricellulaires encore rudimentaires (éponges, méduses). Cependant, lorsque l'organisme pluricellulaire est séparé du milieu extérieur par une couche cellulaire limitante spécialisée (épithélium), toutes les cellules internes baignent dans un liquide dont la composition est relativement stable et que Claude Bernard a appelé leur milieu intérieur. Ce milieu intérieur reçoit les déchets et contient divers nutriments ainsi que des gaz dissous (dioxygène, gaz carbonique, diazote). L'organisme dispose de structures spécialisées mettant en mouvement ce liquide (appareil circulatoire) et assurant les échanges de matière avec le milieu extérieur, à savoir l'apport de nutriments (appareil digestif), les échanges gazeux (appareil respiratoire) et l'élimination des déchets solubles (appareil excréteur).

L'eau que renferme un organisme doté d'un milieu intérieur n'est pas répartie de manière uniforme : il existe à l'intérieur du corps ce que l'on peut appeler des compartiments liquidiens ou encore des secteurs hydriques.

Des compartiments liquidiens

On distingue deux sortes de compartiments liquidiens, les liquides intracellulaires et les liquides extracellulaires séparés par les membranes plasmiques des cellules.

Chez l'homme, le compartiment intracellulaire est le plus important, car il contient environ les deux tiers de l'eau totale, soit presque 40 p. 100 du poids corporel (27-28 litres d'eau). Les liquides extracellulaires, qui composent le milieu intérieur contiennent environ un tiers de l'eau totale se répartissent en trois catégories :

– l'eau plasmatique (= celle du plasma sanguin, 4-5 p. 100, soit 3,5 litres) est contenue dans un compartiment délimité par la paroi des vaisseaux et des capillaires sanguins ;

– l'eau interstitielle, la plus abondante (15 p. 100, 10,5 litres), est celle dans laquelle baignent toutes les cellules. Elle comprend : l'eau des espaces intercellulaires et celle des matrices extracellulaires des tissus conjonctifs (os, cartilages...) et la lymphe, une eau interstitielle canalisée qui circule dans le système lymphatique raccordé au système circulatoire sanguin ;

– l'eau transcellulaire provient de sécrétions cellulaires et est accumulée dans des espaces bien définis (le liquide céphalo-rachidien et autres liquides particuliers – péricardique, péritonéal, synovial...) ; elle ne représente normalement qu'environ 2 p. 100 de l'eau totale.

Le plasma et le liquide interstitiel ont des compositions très voisines, mais diffèrent quant à leur teneur en protéines, beaucoup plus élevée dans le plasma que dans le liquide interstitiel. D'une façon générale, le milieu extracellulaire contient essentiellement des ions sodium, calcium, chlorure et hydrogénocarbonate, tandis que le milieu intracellulaire contient des ions potassium, magnésium, phosphate, sulfate, ainsi que des protéines (davantage dans le plasma que dans le milieu interstitiel) et diverses petites molécules organiques. Ces différences illustrent le rôle actif de la membrane des cellules dans l'inégale répartition des substances dissoutes de part et d'autre de celle-ci. Sur le plan pratique, l'analyse des milieux extracellulaires a permis de définir les compositions des milieux nutritifs utilisés pour cultiver des organes ou des cellules (ou celle du « sérum physiologique », encore appelé liquide de Ringer).

Les compartiments liquidiens se forment au cours du développement embryonnaire. À un stade précoce de celui-ci (le stade blastula), une première cavité va se former : il s'agit du blastocœle. Les cellules qui la bordent sécrètent des molécules organiques (mucopolysaccharides) qui, en attirant des molécules d'eau vont ainsi créer et remplir cette cavité à l'origine du sang et de la lymphe. Ultérieurement se formera une seconde cavité, le cœlome, très important chez certaines espèces (90 p. 100 de l'eau totale chez les Échinodermes, par exemple les oursins) très réduit chez d'autres (Mollusques, Arthropodes et Vertébrés).

La distinction entre les différents compartiments liquidiens que nous avons vue chez l'homme (en particulier ce qui est canalisé et ce qui ne l'est pas) s'applique aux autres Vertébrés, mais pas à la plupart des Invertébrés notamment les Arthropodes, dont l'appareil circulatoire est ouvert, confondant le sang et la lymphe en un compartiment extracellulaire unique appelé hémolymphe. Certains groupes d'Invertébrés (Annélides, Céphalopodes) possèdent toutefois un appareil circulatoire pratiquement clos. Les liquides extracellulaires ont acquis diverses fonctions au cours de l'évolution, mais leur fonction primaire est et reste le transport de substances chimiques dissoutes (nutriments, déchets, hormones...) au sein de l'organisme, permettant par là même son fonctionnement intégré.

Un équilibre dynamique

Les animaux doivent lutter en permanence contre des forces qui tendent à modifier la composition de leur milieu intérieur. Pour maintenir un fonctionnement optimal des cellules, l'organisme devra, dans la mesure du possible, maintenir la plus constante possible la composition chimique du milieu extracellulaire (= milieu intérieur). Il s'agit donc d'un système en équilibre dynamique. Le maintien à une valeur sensiblement constante du volume, de la composition ou du pH du milieu intérieur a été appelé homéostasie par Walter B. Cannon vers 1935. Il existe certes de petites fluctuations (par exemple en relation avec l'alimentation, discontinue, ou l'alternance de phases de repos et d'activité physique), mais ces variations sont rapidement corrigées par la mise en jeu de mécanismes régulateurs efficaces. Chez les Vertébrés, les reins et le foie constituent des acteurs essentiels de cette régulation. L'exemple classique d'un tel mécanisme nous a été donné par la célèbre expérience du « foie lavé » de Claude Bernard, montrant le stockage du glucose par le foie sous forme de glycogène, et la capacité que possède cet organe de libérer du glucose en fonction des besoins de l'organisme. Ainsi pouvait s'ouvrir le vaste chantier des pathologies « humorales » dues à des anomalies dans la composition standard du milieu intérieur (hyperglycémie des diabétiques, urémie des insuffisants rénaux...).

Les divers paramètres du milieu intérieur (ex. la teneur en glucose du sang, appelée glycémie, ou celle en cholestérol) varient dans un intervalle limité qui définit les valeurs physiologiques normales. Sur le plan pratique, leur mesure, effectuée dans les laboratoires d'analyses médicales, fournit des renseignements utiles pour le diagnostic de diverses maladies (ex. diabète) ou de facteurs de risque (ex. accidents cardio-vasculaires). Les paramètres biochimiques du milieu intérieur doivent être contrôlés pour le traitement des malades en état végétatif ou en réanimation, et aussi pour ceux auxquels on administre des perfusions, ou que l'on branche sur des systèmes d'épuration du sang (dialyse).

Auteur: René LAFONT
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