• Comportement du chien et
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  • Celui qui connait vraiment les animaux est par là même capable de comprendre pleinement le caractère unique de l'homme
    • Konrad Lorenz
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  •  Le but des sciences n'est pas d'ouvrir une porte à la sagesse infinie,
    mais de poser une limite à l'erreur infinie
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Biochimie : composés inorganiques
Eau, électrolytes et solutés

Sommaire

L'eau est parfois appelée solvant universel, car elle peut dissoudre des substances très diverses.

L'eau et ses propriétés

bien

L'eau est un composé essentiel de la matière vivante et forme 60% à 80% du volume de la plupart des cellules.

Goutte d'eau
Goutte d'eau dans notre milieu origine
(Photo : Stockphoto.com/Serguei Bidun)

Ce liquide, essentiel à la vie, possède de nombreuses propriétés.

Capacité thermique

L'eau absorbe ou libère de la chaleur sans augmenter ou diminuer sa propre température (grande capacité thermique).

Cette propriété maintient la température corporelle dans des limites physiologiques étroites (thermorégulation)

  • lors de grands changements de température externe (soleil intense, froid rigoureux, vent…)
  • lors d'efforts musculaires intenses produisant une grande production de chaleur.

Évaporation

1. L'eau se vaporise (passage de l'état liquide à l'état gazeux).

  • Ce processus nécessite une rupture des liaisons hydrogène qui demande une grande énergie.
  • Cette réaction permet ainsi de réduire la chaleur excessive du corps.

2. Ce rôle est tenu, en grande partie, par les glandes sudoripares.

Elles sont nombreuses chez l'homme, qui éliminent la chaleur par évaporation, i.e. évacuation de 580 Kcal par litre de sueur évaporée (loupethermolyse par évaporation).

  • Ces glandes sont très rares chez les chiens et les chats et se situent uniquement au niveau de la face podale des extrémités des membres.
  • Les chiens et les chats halètent pour dissiper la chaleur de son corps (loupethermolyse par conduction).

Solvant, soluté, électrolytes

Solvant, soluté et solution
Solvant, soluté et solution
(Photo : vetopsy.fr)

L'eau est le " solvant universel " qui permet pratiquement toutes les réactions chimiques de l'organisme.

Les molécules biologiques doivent être en solution pour réagir chimiquement.

  • Les solutés sont les espèces chimiques minoritaires dissoutes dans le solvant (exemple : solution de chlorure de sodium isotonique à 9 ‰).
  • La solvatation (solvation en anglais) est un phénomène physico-chimique au cours duquel les atomes, ions ou molécules de l'espèce chimique se dispersent dans la solution et interagissent avec les molécules de solvant.

Il ne faut pas oublier que le solvant d'un soluté peut être aussi un gaz, un autre liquide que l'eau (acide sulfurique par exemple) un solide (saccharose par exemple).

Les solutés se divisent principalement en :

1. électrolytes, composés chimiques qui se dissocient en ions, i.e. qui s'ionisent dans l'eau.

  • Comme ce sont des particules chargées, ils peuvent conduire le courant électrique, d'où leur nom.
  • Les électrolytes comprennent les sels inorganiques des acides et des bases tant inorganiques qu'organiques ainsi que certaines protéines.

Remarque : les sels sont des composés ioniques formés de cations, sauf le proton $\ce{H+}$, d'anions, l'ion hydroxyle $\ce{OH-}$.

2. non-électrolytes, i.e. ne ne portent pas de charge électrique.

  • Ces derniers ont des liaisons (généralement covalentes).
  • La plupart sont des molécules organiques comme le glucose, les lipides, la créatinine, l'urée…

L'eau est également :

  • le milieu de transport des molécules (nutriments, gaz respiratoires, déchets métaboliques éliminés en partie par l'urine).
  • Polarité de H20
    Polarité de H20
    le milieu de dissolution des liquides lubrifiants comme le mucus, facilitant le transport des fèces dans les intestins, la sérosité, qui réduit la friction et le risque de formation d'adhérences entre les viscères.

Polarité

La polarité d'une molécule ou d'une liaison est due à la différence d'électronégativité entre les éléments chimiques qui la composent (dipôle) et à leur répartition dans l'espace.

Les molécules d'eau sont polarisées et s'orientent de manière que leur extrémité légèrement négative soit face à l'extrémité légèrement positive des molécules de soluté, et vice versa, les attirant d'abord pour ensuite les entourer.

  • Les particules ainsi enveloppées dans des couches d'hydratation (couches de molécules d'eau) sont protégées contre les effets des autres substances chargées des environs.
  • Les composés ioniques et les autres petites molécules réactives (comme les acides et les bases) se dissocient dans l'eau, leurs ions se séparant et se répartissant également dans l'eau, pour former des solutions vraies.
Sélectivité des canaux
Sélectivité des canaux Ca++ voltage-dépendants
(Figure : vetopsy.fr d'après Tang et coll)

Une déshydratation, perte d'une molécule d'eau, peut également avoir lieu dans de nombreuse circonstances en particulier :

  • dans les réactions de synthèse,
  • dans le passage des ions dans de nombreux canaux ioniques

L'eau forme également des couches d'hydratation autour de grosses molécules chargées comme les protéines, et les force à rester en solution.

Capacité thermique

L'eau protège les organes comme le cerveau, grâce au rôle d'amortisseur du liquide céphalo-rachidien.

Ions et liaison ionique

Bibliographie
  • Marieb E. N. - Anatomie et physiologie humaines - De Boeck Université, Saint-Laurent, 1054 p., 1993
  • Maillet M. - Biologie cellulaire - Abrégés de Masson, 512 p, 2002
  • Lodish et coll - Biologie moléculaire de la cellule - De Boeck Supérieur, Saint-Laurent, 1207 p., 2014