20.3 : Échange capillaire

Objectifs d'apprentissage

• Identifier les principaux mécanismes de l'échange capillaire
• Distinguer la pression hydrostatique capillaire de la pression osmotique des colloïdes sanguins, en expliquant la contribution de chacune à la pression de filtration nette
• Comparez la filtration et la réabsorption
• Expliquer le devenir du liquide qui n'est pas réabsorbé par les tissus vers les capillaires vasculaires

L'objectif principal du système cardiovasculaire est de faire circuler des gaz, des nutriments, des déchets et d'autres substances vers et depuis les cellules du corps. Les petites molécules, telles que les gaz, les lipides et les molécules liposolubles, peuvent diffuser directement à travers les membranes des cellules endothéliales de la paroi capillaire. Le glucose, les acides aminés et les ions, y compris le sodium, le potassium, le calcium et le chlorure, utilisent des transporteurs pour se déplacer à travers des canaux spécifiques de la membrane en facilitant la diffusion. Le glucose, les ions et les molécules plus grosses peuvent également quitter le sang par des fentes intercellulaires. Des molécules plus grosses peuvent traverser les pores des capillaires fenêtrés, et même de grosses protéines plasmatiques peuvent traverser les grandes lacunes des sinusoïdes. Certaines protéines de grande taille présentes dans le plasma sanguin peuvent entrer et sortir des cellules endothéliales contenues dans les vésicules par endocytose et exocytose. L'eau se déplace par osmose.

Flux en vrac

Le mouvement de masse des fluides vers et hors des lits capillaires nécessite un mécanisme de transport bien plus efficace que la simple diffusion. Ce mouvement, souvent appelé flux massif, implique deux mécanismes entraînés par la pression : les volumes de liquide se déplacent d'une zone de pression plus élevée dans un lit capillaire vers une zone de pression plus faible dans les tissus par filtration. En revanche, le mouvement du liquide d'une zone de pression plus élevée dans les tissus vers une zone de pression plus faible dans les capillaires est une réabsorption. Deux types de pression interagissent pour entraîner chacun de ces mouvements : la pression hydrostatique et la pression osmotique.

Pression hydrostatique

La force principale qui entraîne le transport du fluide entre les capillaires et les tissus est la pression hydrostatique, qui peut être définie comme la pression de tout fluide contenu dans un espace. La pression hydrostatique du sang est la force exercée par le sang confiné dans les vaisseaux sanguins ou les cavités cardiaques. Plus précisément, la pression exercée par le sang contre la paroi d'un capillaire est appelée pression hydrostatique capillaire (CHP) et est identique à la pression artérielle capillaire. La CHP est la force qui fait sortir le liquide des capillaires pour le faire pénétrer dans les tissus.

Lorsque le liquide sort d'un capillaire et pénètre dans les tissus, la pression hydrostatique dans le liquide interstitiel augmente en conséquence. Cette pression hydrostatique opposée est appelée pression hydrostatique du fluide interstitiel (IFHP). En général, la CHP provenant des voies artérielles est considérablement plus élevée que l'IFHP, car les vaisseaux lymphatiques absorbent continuellement l'excès de liquide provenant des tissus. Ainsi, le fluide sort généralement du capillaire et pénètre dans le liquide interstitiel. Ce processus s'appelle la filtration.

Pression osmotique

La pression nette qui entraîne la réabsorption, c'est-à-dire le mouvement du liquide interstitiel vers les capillaires, est appelée pression osmotique (parfois appelée pression oncotique). Alors que la pression hydrostatique force le fluide à sortir du capillaire, la pression osmotique le fait rentrer. La pression osmotique est déterminée par les gradients de concentration osmotique, c'est-à-dire la différence entre les concentrations du soluté et de l'eau dans le sang et le liquide tissulaire. Une région dont la concentration en soluté est plus élevée (et plus faible en eau) aspire l'eau à travers une membrane semi-perméable à partir d'une région plus concentrée en eau (et plus faible en concentration en soluté).

Lorsque nous discutons de la pression osmotique dans le sang et les liquides tissulaires, il est important de reconnaître que les éléments formés dans le sang ne contribuent pas aux gradients de concentration osmotique. Ce sont plutôt les protéines plasmatiques qui jouent un rôle clé. Les solutés se déplacent également à travers la paroi capillaire en fonction de leur gradient de concentration, mais dans l'ensemble, les concentrations doivent être similaires et ne pas avoir d'impact significatif sur l'osmose. En raison de leur grande taille et de leur structure chimique, les protéines plasmatiques ne sont pas vraiment des solutés, c'est-à-dire qu'elles ne se dissolvent pas mais sont dispersées ou suspendues dans leur milieu fluide, formant un colloïde plutôt qu'une solution.

La pression créée par la concentration de protéines colloïdales dans le sang est appelée pression osmotique colloïdale sanguine (BCOP). Son effet sur les échanges capillaires explique la réabsorption de l'eau. Les protéines plasmatiques en suspension dans le sang ne peuvent pas traverser la membrane des cellules capillaires semi-perméables et restent donc dans le plasma. Par conséquent, le sang a une concentration colloïdale plus élevée et une concentration en eau plus faible que le liquide tissulaire. Elle attire donc l'eau. On peut également dire que la BCOP est supérieure à la pression osmotique colloïdale du liquide interstitiel (IFCOP), qui est toujours très faible car le liquide interstitiel contient peu de protéines. Ainsi, l'eau est aspirée du liquide tissulaire dans le capillaire, transportant les molécules dissoutes. Cette différence de pression osmotique colloïdale explique la réabsorption.

Interaction des pressions hydrostatiques et osmotiques

L'unité normale utilisée pour exprimer les pressions dans le système cardiovasculaire est le millimètre de mercure (mm Hg). Lorsque le sang sortant d'une artériole entre pour la première fois dans un lit capillaire, la CHP est assez élevée, soit environ 35 mm Hg. Progressivement, cette CHP initiale diminue au fur et à mesure que le sang circule dans le capillaire, de sorte qu'au moment où le sang atteint l'extrémité veineuse, la CHP tombe à environ 18 mm Hg. En comparaison, les protéines plasmatiques restent en suspension dans le sang, de sorte que le BCOP reste assez constant à environ 25 mm Hg sur toute la longueur du capillaire et considérablement en dessous de la pression osmotique du liquide interstitiel.

La pression de filtration nette (NFP) représente l'interaction des pressions hydrostatique et osmotique, qui pousse le fluide hors du capillaire. Elle est égale à la différence entre le CHP et le BCOP. Puisque la filtration est, par définition, le mouvement du fluide hors du capillaire, lors de la réabsorption, le NFP est un nombre négatif.

Le NFP change à différents points d'un lit capillaire (Figure\(\PageIndex{1}\)). Près de l'extrémité artérielle du capillaire, elle est d'environ 10 mm Hg, car la CHP de 35 mm Hg moins la BCOP de 25 mm Hg équivaut à 10 mm Hg. Rappelons que les pressions hydrostatiques et osmotiques du liquide interstitiel sont essentiellement négligeables. Ainsi, le NFP de 10 mm Hg entraîne un mouvement net de liquide hors du capillaire à l'extrémité artérielle. À peu près au milieu du capillaire, le CHP est à peu près le même que le BCOP de 25 mm Hg, de sorte que le NFP tombe à zéro. À ce stade, il n'y a pas de changement net de volume : le liquide sort du capillaire au même rythme que celui où il entre dans le capillaire. Près de l'extrémité veineuse du capillaire, la concentration de cogénération a diminué à environ 18 mm Hg en raison d'une perte de liquide. Comme le BCOP reste stable à 25 mm Hg, de l'eau est aspirée dans le capillaire, c'est-à-dire qu'une réabsorption se produit. Une autre façon d'exprimer cela est de dire qu'à l'extrémité veineuse du capillaire, il existe un NFP de -7 mm Hg.

Figure\(\PageIndex{1}\) : Échange capillaire. La filtration nette se produit près de l'extrémité artérielle du capillaire, car la pression hydrostatique capillaire (CHP) est supérieure à la pression osmotique colloïdale (BCOP) du sang. Il n'y a aucun mouvement net de fluide près du point médian puisque CHP = BCOP. La réabsorption nette se produit près de l'extrémité veineuse puisque la BCOP est supérieure à la CHP.

Le rôle des capillaires lymphatiques

Comme la CHP globale est supérieure à la BCOP, il est inévitable qu'une plus grande quantité de liquide net quitte le capillaire par filtration à l'extrémité artérielle que par réabsorption à l'extrémité veineuse. Si l'on considère tous les capillaires au cours d'une journée, cela peut représenter une quantité de liquide assez importante : environ 24 litres par jour sont filtrés, tandis que 20,4 litres sont réabsorbés. Cet excès de liquide est capté par les capillaires du système lymphatique. Ces vaisseaux à parois extrêmement fines sont dotés d'un grand nombre de valves qui assurent un flux unidirectionnel à travers des vaisseaux lymphatiques de plus en plus grands qui finissent par se déverser dans les veines sous-clavières du cou. Une fonction importante du système lymphatique est de renvoyer le liquide (lymphe) dans le sang. La lymphe peut être considérée comme du plasma sanguin recyclé. (Recherchez du contenu supplémentaire pour plus de détails sur le système lymphatique.)

Vidéo\(\PageIndex{1}\) : Regardez cette vidéo pour découvrir les capillaires et leur fonctionnement dans le corps. Les capillaires ne sont jamais distants de plus de 100 micromètres. Quel est le principal composant du liquide interstitiel ?

Révision du chapitre

Les petites molécules peuvent entrer et sortir des capillaires par diffusion simple ou facilitée. Certaines grosses molécules peuvent se croiser dans des vésicules ou à travers des fentes, des fenestrations ou des espaces entre les cellules des parois capillaires. Cependant, la majeure partie du liquide capillaire et tissulaire s'effectue par filtration et réabsorption. La filtration, c'est-à-dire le mouvement du fluide hors des capillaires, est entraînée par la cogénération. La réabsorption, c'est-à-dire l'afflux de liquide tissulaire dans les capillaires, est entraînée par le BCOP. La filtration prédomine dans l'extrémité artérielle du capillaire ; dans la partie centrale, les pressions opposées sont pratiquement identiques, de sorte qu'il n'y a pas d'échange net, tandis que la réabsorption prédomine à l'extrémité veineuse du capillaire. Les pressions hydrostatiques et osmotiques colloïdales dans le liquide interstitiel sont négligeables dans des conditions saines.

Questions sur les liens interactifs

Regardez cette vidéo pour découvrir les capillaires et leur fonctionnement dans le corps. Les capillaires ne sont jamais distants de plus de 100 micromètres. Quel est le principal composant du liquide interstitiel ?

Réponse : Eau.

Questions de révision

Q. La pression hydrostatique est de ________.

A. supérieure à la pression osmotique colloïdale à l'extrémité veineuse du lit capillaire

B. la pression exercée par le fluide dans un espace clos

C. environ zéro au milieu d'un lit capillaire

D. tout ce qui précède

 

Réponse : B

Q. La pression de filtration nette est calculée par ________.

A. ajouter la pression hydrostatique capillaire à la pression hydrostatique du fluide interstitiel

B. soustraire le liquide drainé par les vaisseaux lymphatiques de la totalité du liquide contenu dans le liquide interstitiel

C. ajouter la pression osmotique des colloïdes sanguins à la pression hydrostatique capillaire

D. soustraire la pression osmotique des colloïdes sanguins de la pression hydrostatique capillaire

 

Réponse : D

Q. Laquelle des affirmations suivantes est vraie ?

R. En une journée, plus de liquide sort du capillaire par filtration que par réabsorption.

B. En une journée, environ 35 mm de sang sont filtrés et 7 mm sont réabsorbés.

C. En une journée, les capillaires du système lymphatique absorbent environ 20,4 litres de liquide.

D. Rien de ce qui précède n'est vrai.

 

Réponse : A

Questions sur la pensée critique

Q. Un patient arrive au service des urgences avec une tension artérielle dangereusement basse. La pression osmotique des colloïdes sanguins du patient est normale. Comment pensez-vous que cette situation affectera la pression de filtration nette du patient ?

R. Le sang du patient circulerait plus lentement de l'artériole vers le lit capillaire. Ainsi, la pression hydrostatique capillaire du patient serait inférieure à la normale de 35 mm Hg à l'extrémité artérielle. Dans le même temps, la pression osmotique colloïdale dans le sang du patient est normale, soit environ 25 mm Hg. Ainsi, même à l'extrémité artérielle du lit capillaire, la pression de filtration nette serait inférieure à 10 mm Hg et un niveau de filtration anormalement réduit se produirait. En fait, la réabsorption peut commencer à se produire au milieu du lit capillaire.

Q. Vrai ou faux ? Les protéines plasmatiques en suspension dans le sang traversent la membrane des cellules capillaires et pénètrent dans le liquide tissulaire par diffusion facilitée. Expliquez votre façon de penser.

A. Faux. Les protéines plasmatiques en suspension dans le sang ne peuvent pas traverser la membrane semi-perméable des cellules capillaires et restent donc dans le plasma à l'intérieur du vaisseau, où elles sont responsables de la pression osmotique des colloïdes sanguins.

Lexique

pression osmotique colloïdale sanguine (BCOP)

pression exercée par des colloïdes en suspension dans le sang à l'intérieur d'un vaisseau ; un déterminant principal est la présence de protéines plasmatiques

pression hydrostatique sanguine

force exercée par le sang contre les parois d'un vaisseau sanguin ou d'une cavité cardiaque

pression hydrostatique capillaire (CHP)

force exercée par le sang contre un capillaire

filtration

dans le système cardiovasculaire, le mouvement de la matière d'un capillaire vers le liquide interstitiel, se déplaçant d'une zone de pression plus élevée vers une zone de pression plus basse

pression osmotique colloïdale du liquide interstitiel (IFCOP)

pression exercée par les colloïdes au sein du liquide interstitiel

pression hydrostatique du fluide interstitiel (IFHP)

force exercée par le fluide dans les espaces tissulaires

pression de filtration nette (NFP)

force entraînant le fluide hors du capillaire et pénétrant dans les espaces tissulaires ; égale à la différence entre la pression hydrostatique capillaire et la pression osmotique colloïdale du sang

réabsorption

dans le système cardiovasculaire, le mouvement de la matière du liquide interstitiel vers les capillaires