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1.3 : Bilan hydrique - Biologie

1.3 : Bilan hydrique - Biologie


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Objectifs d'apprentissage

À la fin de cette section, vous serez en mesure de :

  • Expliquer comment les niveaux d'eau dans le corps influencent le cycle de la soif
  • Identifier la principale voie par laquelle l'eau quitte le corps
  • Décrire le rôle de l'ADH et son effet sur les niveaux d'eau corporelle
  • Définir la déshydratation et identifier les causes courantes de déshydratation

Au cours d'une journée typique, l'adulte moyen absorbera environ 2500 ml (presque 3 pintes) de liquides aqueux. Bien que la majeure partie de l'apport passe par le tube digestif, environ 230 ml (8 onces) par jour sont générés métaboliquement, dans les dernières étapes de la respiration aérobie. De plus, chaque jour, environ le même volume (2 500 ml) d'eau quitte le corps par des voies différentes ; la majeure partie de cette eau perdue est éliminée sous forme d'urine. Les reins peuvent également ajuster le volume sanguin grâce à des mécanismes qui extraient l'eau du filtrat et de l'urine. Les reins peuvent réguler les niveaux d'eau dans le corps ; ils conservent l'eau si vous êtes déshydraté, et ils peuvent rendre l'urine plus diluée pour expulser l'excès d'eau si nécessaire. L'eau est perdue à travers la peau par évaporation de la surface de la peau sans transpiration manifeste et par l'air expulsé des poumons. Ce type de perte d'eau est appelé perte d'eau insensible parce qu'une personne ne s'en rend généralement pas compte.

Régulation de la prise d'eau

L'osmolalité est le rapport des solutés dans une solution à un volume de solvant dans une solution. Osmolalité plasmatique est donc le rapport des solutés à l'eau dans le plasma sanguin. La valeur de l'osmolalité plasmatique d'une personne reflète son état d'hydratation. Un corps sain maintient l'osmolalité plasmatique dans une plage étroite, en utilisant plusieurs mécanismes qui régulent à la fois l'apport et la sortie d'eau.

L'eau potable est considérée comme volontaire. Alors, comment la consommation d'eau est-elle régulée par le corps ? Considérez quelqu'un qui éprouve déshydratation, une perte nette d'eau qui se traduit par une insuffisance d'eau dans le sang et d'autres tissus. L'eau qui quitte le corps, sous forme d'air expiré, de sueur ou d'urine, est finalement extraite du plasma sanguin. Au fur et à mesure que le sang devient plus concentré, la réponse de la soif - une séquence de processus physiologiques - est déclenchée. Les osmorécepteurs sont des récepteurs sensoriels situés dans le centre de la soif dans l'hypothalamus qui surveillent la concentration de solutés (osmolalité) du sang. Si l'osmolalité sanguine dépasse sa valeur idéale, l'hypothalamus transmet des signaux qui entraînent une prise de conscience consciente de la soif. La personne devrait (et le fait normalement) réagir en buvant de l'eau. L'hypothalamus d'une personne déshydratée libère également de l'hormone antidiurétique (ADH) par l'hypophyse postérieure. L'ADH signale aux reins de récupérer l'eau de l'urine, diluant efficacement le plasma sanguin. Pour conserver l'eau, l'hypothalamus d'une personne déshydratée envoie également des signaux via le système nerveux sympathique aux glandes salivaires de la bouche. Les signaux entraînent une diminution de la production aqueuse et séreuse (et une augmentation de la production de mucus plus collant et plus épais). Ces modifications des sécrétions se traduisent par une « bouche sèche » et une sensation de soif.

Figure 1. Cliquez pour afficher une image plus grande. La réponse de soif commence lorsque les osmorécepteurs détectent une diminution des niveaux d'eau dans le sang.

La diminution du volume sanguin résultant de la perte d'eau a deux effets supplémentaires. Premièrement, les barorécepteurs, les récepteurs de la pression artérielle dans la crosse de l'aorte et les artères carotides du cou, détectent une diminution de la pression artérielle résultant d'une diminution du volume sanguin. Le cœur est finalement signalé pour augmenter son taux et/ou la force des contractions pour compenser la pression artérielle abaissée.

Deuxièmement, les reins ont un système hormonal rénine-angiotensine qui augmente la production de la forme active de l'hormone angiotensine II, qui aide à stimuler la soif, mais stimule également la libération de l'hormone aldostérone par les glandes surrénales. L'aldostérone augmente la réabsorption du sodium dans les tubules distaux des néphrons dans les reins, et l'eau suit ce sodium réabsorbé dans le sang.

Si des liquides adéquats ne sont pas consommés, il en résulte une déshydratation et le corps d'une personne contient trop peu d'eau pour fonctionner correctement. Une personne qui vomit à plusieurs reprises ou qui a la diarrhée peut se déshydrater, et les nourrissons, parce que leur masse corporelle est si faible, peuvent devenir dangereusement déshydratés très rapidement. Les athlètes d'endurance tels que les coureurs de fond se déshydratent souvent pendant les longues courses. La déshydratation peut être une urgence médicale, et une personne déshydratée peut perdre connaissance, devenir comateuse ou mourir si son corps n'est pas réhydraté rapidement.

Régulation du débit d'eau

La perte d'eau du corps se produit principalement par le système rénal. Une personne produit en moyenne 1,5 litre (1,6 pinte) d'urine par jour. Bien que le volume d'urine varie en fonction des niveaux d'hydratation, il existe un volume minimum de production d'urine requis pour le bon fonctionnement de l'organisme. Le rein excrète 100 à 1200 milliosmoles de solutés par jour pour débarrasser le corps d'une variété de sels en excès et d'autres déchets chimiques solubles dans l'eau, notamment la créatinine, l'urée et l'acide urique. Ne pas produire le volume minimum d'urine signifie que les déchets métaboliques ne peuvent pas être efficacement éliminés du corps, une situation qui peut altérer le fonctionnement des organes. Le niveau minimum de production d'urine nécessaire pour maintenir une fonction normale est d'environ 0,47 litre (0,5 quart) par jour.

Les reins doivent également faire des ajustements en cas d'ingestion de trop de liquide. Diurèse, qui est la production d'urine au-delà des niveaux normaux, commence environ 30 minutes après avoir bu une grande quantité de liquide. La diurèse atteint un pic après environ 1 heure, et la production normale d'urine est rétablie après environ 3 heures.

Rôle de l'ADH

Hormone antidiurétique (ADH), également connue sous le nom de vasopressine, contrôle la quantité d'eau réabsorbée par les canaux collecteurs et les tubules du rein. Cette hormone est produite dans l'hypothalamus et est livrée à l'hypophyse postérieure pour le stockage et la libération (Figure 2.). Lorsque les osmorécepteurs de l'hypothalamus détectent une augmentation de la concentration de plasma sanguin, l'hypothalamus signale la libération d'ADH de l'hypophyse postérieure dans le sang.

L'ADH a deux effets majeurs. Il resserre les artérioles de la circulation périphérique, ce qui réduit le flux sanguin vers les extrémités et augmente ainsi l'apport sanguin au cœur du corps. L'ADH amène également les cellules épithéliales qui tapissent les tubules collecteurs rénaux à déplacer les protéines des canaux hydriques, appelées aquaporines, de l'intérieur des cellules vers la surface apicale, où ces protéines sont insérées dans la membrane cellulaire. Le résultat est une augmentation de la perméabilité à l'eau de ces cellules et, ainsi, une augmentation importante du passage de l'eau de l'urine à travers les parois des tubules collecteurs, conduisant à une plus grande réabsorption d'eau dans la circulation sanguine. Lorsque le plasma sanguin devient moins concentré et que le niveau d'ADH diminue, les aquaporines sont éliminées des membranes cellulaires des tubules collecteurs et le passage de l'eau de l'urine vers le sang diminue.

Un diurétique est un composé qui augmente la production d'urine et diminue donc la conservation de l'eau par le corps. Les diurétiques sont utilisés pour traiter l'hypertension, l'insuffisance cardiaque congestive et la rétention d'eau associée aux menstruations. L'alcool agit comme un diurétique en inhibant la libération d'ADH. De plus, la caféine, lorsqu'elle est consommée à des concentrations élevées, agit comme un diurétique.

Revue de chapitre

L'homéostasie exige que l'apport et le débit d'eau soient équilibrés. La plupart des apports en eau proviennent du tube digestif via les liquides et les aliments, mais environ 10 pour cent de l'eau disponible pour le corps est générée à la fin de la respiration aérobie pendant le métabolisme cellulaire. L'urine produite par les reins représente la plus grande quantité d'eau quittant le corps. Les reins peuvent ajuster la concentration de l'urine pour refléter les besoins en eau du corps, en conservant l'eau si le corps est déshydraté ou en rendant l'urine plus diluée pour expulser l'excès d'eau si nécessaire. L'ADH est une hormone qui aide le corps à retenir l'eau en augmentant la réabsorption d'eau par les reins.

Auto contrôle

Répondez aux questions ci-dessous pour voir dans quelle mesure vous comprenez les sujets abordés dans la section précédente.

Questions de pensée critique

  1. Décrire l'effet de l'ADH sur les tubules collecteurs rénaux.
  2. Pourquoi est-il important que la quantité d'eau consommée soit égale à la quantité d'eau produite ?

[reveal-answer q="248851″]Afficher les réponses[/reveal-answer]
[réponse cachée a=”248851″]

  1. L'ADH resserre les artérioles de la circulation périphérique, limitant le sang aux extrémités et augmentant l'apport sanguin au cœur du corps. L'ADH amène également les cellules épithéliales qui tapissent les tubules collecteurs rénaux à déplacer les protéines des canaux d'eau appelées aquaporines des côtés des cellules vers la surface apicale. Cela augmente considérablement le passage de l'eau du filtrat rénal à travers la paroi du tube collecteur ainsi que la réabsorption de l'eau dans la circulation sanguine.
  2. Tout déséquilibre de l'eau entrant ou sortant du corps créera un déséquilibre osmotique qui affectera négativement la fonction cellulaire et tissulaire.

[/réponse-cachée]

Glossaire

hormone antidiurétique (ADH) : également connue sous le nom de vasopressine, une hormone qui augmente le volume d'eau réabsorbée par les tubules collecteurs du rein

déshydratation : état de teneur en eau insuffisante dans le sang et d'autres tissus

diurèse : production excessive d'urine

osmolalité plasmatique : rapport des solutés au volume de solvant dans le plasma ; l'osmolalité plasmatique reflète l'état d'hydratation d'une personne


Régulation de l'équilibre hydrique et salin

Les mécanismes de détoxication que les animaux utilisent sont liés à leurs modes de vie. C'est vrai, avec plus de force, des mécanismes de l'homéostasie, la capacité des organismes à maintenir une stabilité interne. Un mammifère vivant dans le désert est constamment confronté au problème de la conservation de l'eau, mais un poisson d'eau douce est confronté au problème de se débarrasser de l'eau qui pénètre dans son corps par osmose à travers la peau. Au niveau de la cellule individuelle, qu'il s'agisse de la cellule qui constitue un organisme unicellulaire ou d'une cellule du corps d'un organisme multicellulaire, les problèmes d'homéostasie se posent de manière similaire.

Pour poursuivre ses processus intracellulaires, une cellule doit maintenir un environnement chimique intracellulaire dans lequel les concentrations de divers ions (voir ci-dessous) sont maintenues constantes face aux concentrations changeantes dans le milieu entourant la cellule. C'est la tâche de la membrane cellulaire. Chez les animaux supérieurs, la tâche est plus facile puisque les cellules à l'intérieur de leur corps baignent dans un milieu interne, le sang, dont la composition est réglée de manière à minimiser les effets des modifications du milieu externe. Cette fonction régulatrice est assurée par des cellules ou des organes spécialisés tels que le rein, réduisant ainsi la charge régulatrice des autres cellules du corps.

La nécessité biologique des mécanismes homéostatiques est particulièrement urgente pour contrôler les composants inorganiques des cellules et des fluides corporels. Les sels inorganiques peuvent exercer une pression osmotique encore plus grande contre les membranes qui leur sont imperméables que l'urée. Il en est ainsi parce que, dans les conditions du corps, ils sont presque complètement dissociés en leurs ions composants. Par exemple, une molécule de sel commun (chlorure de sodium) est dissociée en deux ions inorganiques, un ion sodium chargé positivement et un ion chlorure chargé négativement, qui peuvent tous deux exercer une pression osmotique.

Outre leurs effets osmotiques, les ions inorganiques ont des effets profonds sur les processus métaboliques, qui en général n'auront lieu qu'en présence de concentrations appropriées de ces ions. Les ions inorganiques les plus importants dans les organismes sont les ions hydrogène, sodium, potassium, calcium et magnésium chargés positivement, et les ions chlorure, phosphate et bicarbonate chargés négativement. Les membranes des cellules ne sont pas complètement imperméables à ces ions et sont en fait dotées de la capacité de transporter des ions entre l'intérieur et l'extérieur de la cellule, ce qui leur permet de contrôler les concentrations d'ions à l'intérieur des cellules lorsque ce transport se fait dans la direction qui nécessite un apport d'énergie, c'est ce qu'on appelle le transport actif (voir cellule : La membrane plasmique).

La régulation osmotique est le maintien de la concentration normale des fluides corporels c'est à dire., la concentration totale de toutes les substances dissoutes (solutés) qui exerceraient une pression osmotique contre une membrane qui leur est imperméable. La régulation osmotique contrôle la quantité d'eau dans les fluides corporels par rapport à la quantité de solutés osmotiquement actifs. La régulation ionique est le maintien des concentrations des divers ions dans les fluides corporels les uns par rapport aux autres. Il n'y a pas de distinction cohérente entre les deux processus Les organes qui participent à un processus participent en même temps à l'autre.


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Membrane partiellement perméable

Membrane qui laisse passer certaines petites molécules par diffusion mais ne laisse pas passer d'autres molécules.

Le gradient de concentration

La différence de concentration entre deux zones

Respiration cellulaire

Dégrader le glucose (nourriture) sans oxygène pour fournir de l'énergie disponible aux cellules. Le glucose réagit avec l'oxygène pour produire de l'énergie sous forme d'ATP avec du dioxyde de carbone et de l'eau comme déchets

Partiellement perméable

Perméable à certaines substances mais pas à d'autres

Transport actif

Processus qui utilise de l'énergie pour déplacer des substances contre un gradient de concentration ou à travers une membrane partiellement perméable à l'aide d'une protéine de transport spéciale.

Membrane cellulaire

La membrane qui forme la frontière entre le cytoplasme d'une cellule et le milieu qui l'entoure et contrôle le mouvement des substances dans et hors de la cellule.

Mitochondries

Organelle(s) à l'intérieur des cellules qui produisent de l'ATP, utilisé comme réserve d'énergie chimique. Souvent appelée la centrale électrique de la cellule

La diffusion

L'étalement des particules d'un gaz ou de toute substance en solution dans un gradient de concentration

Membrane

Une structure mince et flexible semblable à une feuille qui agit comme une doublure ou une frontière dans un organisme.

Osmose

Le mouvement de l'eau à travers une membrane partiellement perméable vers le bas d'un gradient de concentration d'une solution diluée (où il y a une forte concentration d'eau) à une solution concentrée (où il y a une concentration relativement faible d'eau).

Diffusion, osmose et transport actif

Des substances entrent et sortent constamment des cellules de votre corps. Pour comprendre pourquoi l'équilibre hydrique est si important dans l'homéostasie et pour comprendre le fonctionnement de vos reins, vous devez connaître la diffusion, l'osmose et le transport actif.

La diffusion est l'étalement des particules d'un gaz ou de toute substance en solution. Elle est causée par le mouvement aléatoire des particules. Plus la température est élevée, plus les particules se déplacent rapidement et plus la diffusion est rapide. La diffusion entraîne le mouvement global (net) des particules d'une zone de forte concentration vers une zone de faible concentration le long d'un gradient de concentration. S'il y a une grande différence de concentration, la diffusion aura lieu plus rapidement que s'il n'y a qu'une petite différence de concentration. La différence de concentration est connue sous le nom de gradient de concentration.

La diffusion est très importante dans le corps pour le mouvement des substances, par exemple le mouvement de l'oxygène de l'air dans le sang et du dioxyde de carbone du sang dans l'air dans les poumons, ou le mouvement du glucose du sang vers les cellules.

L'osmose a lieu lorsque deux solutions sont séparées par une membrane partiellement perméable. Une membrane partiellement perméable laisse passer certaines particules mais pas d'autres. Les membranes cellulaires sont partiellement perméables. L'eau peut se déplacer librement à travers eux, mais d'autres particules, telles que les molécules de sucre, ne le peuvent pas.

L'osmose est le mouvement de l'eau à travers une membrane partiellement perméable le long d'un gradient de concentration d'une solution diluée (où il y a une forte concentration d'eau) à une solution concentrée (où il y a une concentration relativement faible d'eau).

Le mouvement de l'eau par osmose est la principale raison pour laquelle il est si important de contrôler l'équilibre hydrique du corps.

Le transport actif utilise de l'énergie pour déplacer des substances contre (vers le haut) un gradient de concentration ou à travers une membrane partiellement perméable. Dans le transport actif, une protéine de transport spéciale dans la membrane cellulaire capte la particule utile d'un côté de la membrane. La protéine de transport tourne ensuite à travers la membrane et libère la particule de l'autre côté de la membrane. Cela utilise l'énergie de la respiration cellulaire.

Le transport actif est utilisé pour déplacer des substances dans les cellules et hors des cellules. Les cellules qui effectuent beaucoup de transport actif ont souvent beaucoup de mitochondries pour leur donner l'énergie dont elles ont besoin. Le transport actif est important dans le rein pour s'accrocher aux substances nécessaires à l'organisme telles que le glucose et certains ions sodium.


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Capsule de Bowman

La première partie en forme de coupe du tubule rénal trouvée dans la région externe du cortex

Vaisseaux sanguins

Les tubes à travers lesquels le sang est transporté dans le corps, par exemple les artères, les veines et les capillaires

Tubule rénal

La partie principale du tubule rénal où a lieu la réabsorption, se trouve dans la moelle du rein

Capillaire

Très petit vaisseau sanguin avec des parois constituées d'une seule couche de cellules épithéliales. L'échange de matériaux, tels que les nutriments, l'oxygène et le dioxyde de carbone, a lieu entre le sang et les cellules du corps à travers les parois capillaires.

Glomérule

Le nœud de capillaires dans la capsule de Bowman.

Moelle

La région interne du rein contenant les tubules rénaux

Néphron

Le tubule rénal dans lequel s'effectue la réabsorption des substances et l'équilibrage de la concentration du sang

Hormone

Messager chimique produit par une glande ou des cellules particulières du système endocrinien. Les hormones sont transportées dans tout le corps dans la circulation sanguine, mais elles ne produisent une réponse que dans des cellules cibles spécifiques

Cortex

La région externe du rein contenant les capsules de Bowman

Hormone antidiurétique

Hormone produite dans l'hypothalamus qui est produite par l'hypophyse lorsque le corps a besoin de perdre moins d'eau. Il affecte la perméabilité du tubule contourné distal et du canal collecteur du rein à l'eau

Comment fonctionne le rein

Chaque rein contient environ un million de minuscules structures appelées néphrons. Un néphron a une capsule de Bowman en forme de coupe menant au tubule rénal. Les deux sections de chaque néphron s'étendent à travers les deux régions différentes du rein :

  • les capsules de Bowman se trouvent dans la région externe du cortex
  • les tubules rénaux vont du cortex à la moelle plus foncée

Comment le rein équilibre-t-il le sang?

Mis bout à bout, les néphrons d'un rein s'étendraient sur environ 8 km. Leur fonction est d'éliminer les déchets tels que l'urée et d'équilibrer la concentration en eau et en ions minéraux du sang. Comment fonctionne le processus?

Une branche de l'artère rénale alimente les néphrons en sang. Dans la capsule de Bowman, l'artère se divise en un réseau de capillaires appelé glomérule. Ces capillaires se rejoignent à nouveau en un seul vaisseau lorsqu'ils quittent la capsule, puis se divisent en un deuxième ensemble de capillaires qui s'enroulent autour du tubule rénal. Le sang quitte le tubule dans la veine rénale.


INTRODUCTION

L'eau est indispensable à la vie. Depuis le moment où les espèces primitives se sont aventurées des océans pour vivre sur terre, une clé majeure de la survie a été la prévention de la déshydratation. Les adaptations critiques traversent un éventail d'espèces, y compris l'homme. Sans eau, les humains ne peuvent survivre que quelques jours. L'eau représente 75 % du poids corporel chez les nourrissons à 55 % chez les personnes âgées et est essentielle à l'homéostasie cellulaire et à la vie. 1 Néanmoins, de nombreuses questions restent sans réponse sur ce composant essentiel de notre corps et de notre alimentation. Cette revue tente de donner une idée de nos connaissances actuelles sur l'eau, y compris les modèles généraux d'apport et certains facteurs liés à l'apport, les mécanismes complexes derrière l'homéostasie de l'eau, les effets de la variation de l'apport en eau sur la santé et l'apport énergétique, le poids et la performance humaine. et fonctionnement.

Des déclarations récentes sur les besoins en eau ont été basées sur un rappel rétrospectif de la consommation d'eau provenant des aliments et des boissons chez des individus en bonne santé non institutionnalisés. Nous fournissons des exemples d'évaluation de la prise d'eau dans les populations pour clarifier le besoin d'études expérimentales. Au-delà de ces circonstances de déshydratation, on ne comprend pas vraiment comment l'hydratation affecte la santé et le bien-être, voire l'impact des apports en eau sur les maladies chroniques. Récemment, Jéquier et Constant ont abordé cette question en se basant sur la physiologie humaine. 2 Nous devons en savoir plus sur la mesure dans laquelle la consommation d'eau peut être importante pour la prévention des maladies et la promotion de la santé.

Comme nous le notons plus loin, peu de pays ont développé des besoins en eau et ceux qui le font se fondent sur de faibles mesures au niveau de la population de la consommation d'eau et de l'osmolalité urinaire. 3 , 4 L'Autorité européenne de sécurité des aliments (EFSA) a récemment été invitée à réviser les apports recommandés existants en substances essentielles ayant un effet physiologique, dont l'eau, car ce nutriment est essentiel à la vie et à la santé. 5

Les recommandations alimentaires américaines pour l'eau sont basées sur des apports d'eau médians sans utiliser de mesures de l'état de déshydratation de la population pour aider. La collecte unique d'échantillons de sang pour l'analyse de l'osmolalité sérique a été utilisée par la NHANES. Au niveau de la population, nous n'avons pas de méthode acceptée pour évaluer l'état d'hydratation et une mesure utilisée par certains chercheurs, l'hypertonie, n'est même pas liée à l'hydratation dans le même sens pour tous les groupes d'âge. 6 Les indices urinaires sont souvent utilisés mais reflètent le volume récent de liquide consommé plutôt qu'un état d'hydratation. 7 De nombreux chercheurs utilisent l'osmolalité urinaire pour mesurer l'état d'hydratation récent. 8 – 12 Les techniques de dilution du deutérium (dilution isotopique avec du D2O ou de l'oxyde de deutérium) permettent de mesurer l'eau corporelle totale mais pas l'état du bilan hydrique. 13 Actuellement, nous pensons qu'il n'y a pas de biomarqueurs adéquats pour mesurer l'état d'hydratation au niveau de la population.

Lorsque nous parlons d'eau, nous nous concentrons essentiellement sur tous les types d'eaux, qu'elles soient douces ou dures, de source ou de puits, gazeuses ou distillées. De plus, nous obtenons de l'eau non seulement directement sous forme de boisson, mais aussi dans les aliments et dans une très faible mesure également par l'oxydation de macronutriments (eau métabolique). La proportion d'eau provenant des boissons et des aliments varie avec la proportion de fruits et légumes dans l'alimentation. Nous présentons les gammes d'eau dans divers aliments ( Tableau 1 ). Aux États-Unis on estime qu'environ 22% de l'eau provient de notre alimentation alors qu'elle serait beaucoup plus élevée dans les pays européens, notamment un pays comme la Grèce avec sa plus forte consommation de fruits et légumes ou la Corée du Sud. 3 , 14 , 15 La seule étude approfondie de l'utilisation de l'eau et de l'eau intrinsèque à l'alimentation aux États-Unis a trouvé une contribution de 20,7 % de l'eau alimentaire 16 , 17 cependant, comme nous le montrerons plus tard, cette recherche dépendait d'une mauvaise évaluation globale de la consommation d'eau .

Tableau 1

La plage de teneur en eau pour les aliments sélectionnés

PourcentageProduit alimentaire
100%L'eau
90�%Lait écrémé, cantaloup, fraises, pastèque, laitue, chou, céleri, épinards, cornichons, courge (cuite)
80�%Jus de fruits, yaourt, pommes, raisins, oranges, carottes, brocolis (cuits), poires, ananas
70�%Bananes, avocats, fromage cottage, fromage ricotta, pomme de terre (au four), maïs (cuit), crevettes
60�%Pâtes, légumineuses, saumon, crème glacée, poitrine de poulet
50�%Boeuf haché, hot-dogs, fromage feta, steak de filet (cuit)
40�%Pizza
30�%Fromage cheddar, bagels, pain
20�%Saucisse pepperoni, gâteau, biscuits
10�%Beurre, margarine, raisins secs
1𠄹%Noix, arachides (rôties à sec), biscuits aux pépites de chocolat, craquelins, céréales, bretzels, coquilles à tacos, beurre d'arachide
0%Huiles, sucres

Source : La base de données nationale des éléments nutritifs de l'USDA pour la référence standard, version 21 fournie dans Altman. 127

Cette revue considère les besoins en eau dans le contexte des efforts récents pour évaluer la consommation d'eau dans les populations américaines. La relation entre l'apport en eau et en calories est explorée à la fois pour mieux comprendre le déplacement possible des calories des boissons sucrées par l'eau et également pour examiner la possibilité que les besoins en eau soient mieux exprimés en relation avec les besoins en calories/énergie avec la dépendance de ces derniers sur l'âge. , la taille, le sexe et le niveau d'activité physique. Nous passons en revue la compréhension actuelle du système extrêmement complexe et sensible qui protège les animaux terrestres contre la déshydratation et commentons les complications de la déshydratation aiguë et chronique chez l'homme contre lesquelles une meilleure expression des besoins en eau pourrait compléter le contrôle physiologique de la soif. En effet, la régulation intrinsèque fine de l'hydratation et de la consommation d'eau chez les individus atténue la sous-hydratation répandue dans les populations et les effets sur la fonction et la maladie.

Régulation de l'apport hydrique

Pour prévenir la déshydratation, les reptiles, les oiseaux, les vertébrés et tous les animaux terrestres ont développé un réseau extrêmement sensible de contrôles physiologiques pour maintenir l'eau corporelle et l'apport hydrique par soif. Les humains peuvent boire pour diverses raisons, en particulier pour les raisons hédoniques, mais la plupart de la consommation est due à une carence en eau qui déclenche la soif dite régulatrice ou physiologique. Le mécanisme de la soif est aujourd'hui assez bien compris et la raison pour laquelle une consommation non réglementée est souvent rencontrée est liée à la grande capacité des reins à éliminer rapidement les excès d'eau ou à réduire la sécrétion urinaire pour économiser temporairement l'eau. 1 Mais ce processus excréteur ne peut que retarder la nécessité de boire ou d'arrêter de boire un excès d'eau. La consommation non réglementaire est souvent déroutante, en particulier dans les sociétés riches confrontées à des boissons ou des liquides très agréables au goût qui contiennent d'autres substances recherchées par le buveur. Les plus courants d'entre eux sont les édulcorants ou l'alcool auxquels l'eau est servie comme véhicule. Boire ces boissons n'est pas dû à une soif excessive ou à une hyperdipsie, comme cela peut être démontré en offrant de l'eau pure à la place et en découvrant que le même buveur est en fait hypodipsique (caractérisé par une soif anormalement diminuée). 1

Équilibre hydrique des deux compartiments

Le maintien d'un équilibre hydrique et minéral constant nécessite la coordination de détecteurs sensibles à différents sites du corps liés par des voies neuronales avec des centres d'intégration dans le cerveau qui traitent cette information. Ces centres sont également sensibles aux facteurs humoraux (neurohormones) produits pour l'ajustement de la diurèse, de la natriurèse et de la pression artérielle (minéralocorticoïdes angiotensine, vasopressine, facteur natriurétique auriculaire). Les instructions des centres d'intégration aux "organes exécutifs" (reins, glandes sudoripares et glandes salivaires) et à la partie du cerveau responsable des actions correctives telles que la consommation d'alcool sont véhiculées par certains nerfs en plus des substances mentionnées ci-dessus. 1

La plupart des composants de l'équilibre hydrique sont contrôlés par des mécanismes homéostatiques répondant à l'état de l'eau corporelle. Ces mécanismes sont sensibles et précis, et s'activent avec des déficits ou des excès d'eau de quelques centaines de millilitres seulement. Un déficit hydrique produit une augmentation de la concentration ionique du compartiment extracellulaire, qui prend l'eau du compartiment intracellulaire provoquant le rétrécissement des cellules. Ce rétrécissement est détecté par deux types de capteurs cérébraux, l'un contrôlant la consommation d'alcool et l'autre contrôlant l'excrétion d'urine en envoyant un message aux reins principalement via l'hormone antidiurétique vasopressine pour produire un plus petit volume d'urine plus concentrée. 18 Lorsque le corps contient un excès d'eau, les processus inverses se produisent : la concentration ionique plus faible des fluides corporels permet à plus d'eau d'atteindre le compartiment intracellulaire. Les cellules s'imbibent, la consommation d'alcool est inhibée et les reins excrètent plus d'eau.

Les reins jouent ainsi un rôle clé dans la régulation de l'équilibre hydrique. Comme nous le verrons plus loin, les reins fonctionnent plus efficacement en présence d'un approvisionnement en eau abondant. Si les reins économisent de l'eau, produisant une urine plus concentrée, c'est un plus grand coût en énergie et plus d'usure sur leurs tissus. Cela est particulièrement susceptible de se produire lorsque les reins sont soumis à un stress, par exemple lorsque l'alimentation contient des quantités excessives de sel ou de substances toxiques qui doivent être éliminées. Par conséquent, boire suffisamment d'eau aide à protéger cet organe vital.

Consommation réglementaire

La plupart des boissons obéissent à des signaux de déficit hydrique. Outre l'excrétion urinaire, l'autre principal processus de régulation des fluides est la boisson, médiée par la sensation de soif. Il existe deux mécanismes distincts de la soif physiologique : les mécanismes intracellulaires et extracellulaires. Lorsque l'eau seule est perdue, la concentration ionique augmente. En conséquence, l'espace intracellulaire cède une partie de son eau au compartiment extracellulaire. Encore une fois, le rétrécissement des cellules qui en résulte est détecté par des récepteurs cérébraux qui envoient des messages hormonaux pour inciter à boire. Cette association avec les récepteurs qui régissent le volume extracellulaire s'accompagne donc d'une augmentation de l'appétit salin. Ainsi, les personnes ayant transpiré abondamment préfèrent les boissons relativement riches en sels Na+ plutôt que l'eau pure. Comme mentionné précédemment, il est toujours important de compléter les boissons avec du sel supplémentaire en cas de transpiration excessive.

La décision du cerveau de commencer ou d'arrêter de boire et de choisir la boisson appropriée est prise avant que le liquide ingéré puisse atteindre les compartiments intra- et extracellulaires. Les papilles gustatives dans la bouche envoient des messages au cerveau sur la nature, et en particulier le sel du liquide ingéré, et des réponses neuronales sont déclenchées comme si l'eau entrante avait déjà atteint la circulation sanguine. Ce sont les réflexes dits d'anticipation : ils ne peuvent pas être entièrement des réflexes céphaliques car ils proviennent de l'intestin aussi bien que de la bouche. 1

L'hypothalamus antérieur et la zone pré-optique sont équipés d'osmo-récepteurs liés à la consommation d'alcool. Les neurones de ces régions montrent un tir accru lorsque le milieu interne devient hyperosmotique. Leur décharge diminue lorsque l'eau est chargée dans l'artère carotide qui irrigue les neurones. Il est remarquable que la même diminution de décharge dans les mêmes neurones se produise lorsque la charge d'eau est appliquée sur la langue au lieu d'être injectée dans l'artère carotide. Cette baisse anticipée du tir est due à une médiation des voies neuronales partant de la bouche et en convergeant vers les neurones qui simultanément perçoivent le milieu intérieur (le sang).

Consommation non réglementée

Bien que tout le monde ait soif de temps en temps, elle joue peu de rôle au quotidien dans le contrôle de la consommation d'eau chez les personnes en bonne santé vivant dans des climats tempérés. We generally consume fluids not to quench our thirst, but as components of everyday foods (e.g. soup, milk), as beverages used as mild stimulants (tea, coffee) and for pure pleasure. As common example is alcohol consumption which can increase individual pleasure and stimulate social interaction. Drinks are also consumed for their energy content, as in soft drinks and milk, and are used in warm weather for cooling and in cold weather for warming. Such drinking seems also to be mediated through the taste buds, which communicate with the brain in a kind of “reward system” the mechanisms of which are just beginning to be understood. This bias in the way human beings rehydrate themselves may be advantageous because it allows water losses to be replaced before thirst-producing dehydration takes place. Unfortunately, this bias also carries some disadvantages. Drinking fluids other than water can contribute to an intake of caloric nutrients in excess of requirements, or in alcohol consumption that in some people may insidiously bring about dependence. For example, total fluid intake increased from 79 fluid ounces in 1989 to 100 fluid ounces in 2002 among US adults, all from caloric beverages. 19

Effects of aging on fluid intake regulation

The thirst and fluid ingestion responses of older persons to a number of stimuli have been compared to those seen in younger persons. 20 Following water deprivation older persons are less thirsty and drink less fluid compared to younger persons. 21 , 22 The decrease in fluid consumption is predominantly due to a decrease in thirst as the relationship between thirst and fluid intake is the same in young and old persons. Older persons drink insufficient water following fluid deprivation to replenish their body water deficit. 23 When dehydrated older persons are offered a highly palatable selection of drinks, this also failed to result in an increased fluid intake. 23 The effects of increased thirst in response to an osmotic load have yielded variable responses with one group reporting reduced osmotic thirst in older individuals 24 and one failing to find a difference. In a third study, young individuals ingested almost twice as much fluid as old persons, despite the older subjects having a much higher serum osmolality. 25

Overall these studies support small changes in the regulation of thirst and fluid intake with aging. Defects in both osmoreceptors and baroreceptors appear to exist as well as changes in the central regulatory mechanisms mediated by opioid receptors. 26 Because of their low water reserves, it may be prudent for the elderly to learn to drink regularly when not thirsty and to moderately increase their salt intake when they sweat. Better education on these principles may help prevent sudden hypotension and stroke or abnormal fatigue can lead to a vicious circle and eventually hospitalization.

Thermoregulation

Hydration status is critical to the body’s process of temperature control. Body water loss through sweat is an important cooling mechanism in hot climates and in physical activity. Sweat production is dependent upon environmental temperature and humidity, activity levels, and type of clothing worn. Water losses via skin (both insensible perspiration and sweating) can range from 0.3 L/h in sedentary conditions to 2.0 L/h in high activity in the heat and intake requirements range from 2.5 to just over 3 L/d in adults under normal conditions, and can reach 6 L/d with high extremes of heat and activity. 27 , 28 Evaporation of sweat from the body results in cooling of the skin. However, if sweat loss is not compensated for with fluid intake, especially during vigorous physical activity, a hypohydrated state can occur with concomitant increases in core body temperature. Hypohydration from sweating results in a loss in electrolytes, as well as a reduction in plasma volume, and can lead to increased plasma osmolality. During this state of reduced plasma volume and increased plasma osmolality, sweat output becomes insufficient to offset increases in core temperature. When fluids are given to maintain euhydration, sweating remains an effective compensation for increased core temperatures. With repeated exposure to hot environments, the body adapts to heat stress, and cardiac output and stroke volume return to normal, sodium loss is conserved, and the risk for heat-stress related illness is reduced. 29 Increasing water intake during this process of heat acclimatization will not shorten the time needed to adapt to the heat, but mild dehydration during this time may be of concern and is associated with elevations in cortisol, increased sweating, and electrolyte imbalances. 29

Children and the elderly have differing responses to ambient temperature and different thermoregulatory concerns than healthy adults. Children in warm climates may be more susceptible to heat illness than adults due to greater surface area to body mass ratio, lower rate of sweating, and slower rate of acclimatization to the heat. 30 , 31 Children may respond to hypohydration during activity with a higher relative increase in core temperature than adults do, 32 and sweat less, thus losing some of the benefits of evaporative cooling. However, it has been argued that children can dissipate a greater proportion of body heat via dry heat loss, and the concomitant lack of sweating provides a beneficial means of conserving water under heat stress. 30 Elders, in response to cold stress, show impairments in thermoregulatory vasoconstriction and body water is shunted from plasma into the interstitial and intracellular compartments. 33 , 34 With respect to heat stress, water lost through sweating decreases water content of plasma, and the elderly are less able to compensate for increased blood viscosity. 33 Not only do they have a physiological hypodipsia, but this can be exaggerated by central nervous system disease 35 and by dementia 36 . In addition, illness and limitations in activities of daily living can further limit fluid intake. Coupled with reduced fluid intake, with advancing age there is a decrease in total body water. Older individuals have impaired renal fluid conservation mechanisms and, as noted above, have impaired responses to heat and cold stress 33 , 34 . All of these factors contribute to an increased risk of hypohydration and dehydration in the elderly.


B3.1 Systems in balance – how do different species depend on each other?

A group of organisms that can breed together and produce fertile offspring is called a SPECIES. All things rely on their environment and other species to survive. The individuals in a species are adapted to living in their environment – ADAPTATIONS of living organisms to their environment increases the species’ chance of survival by making it more likely that individuals will survive to reproduce. If an organism reaches sexual maturity, it is more likely to pass on its genes, including the genes coding for its adaptations, to the next generation.

For example – POLAR BEAR they are well adapted for survival in the Arctic. They have:

  • A white appearance, as camouflage from prey on the snow and ice
  • Thick layers of fat and fur, for insulation against the cold
  • A small surface area to volume ration, to minimise heat loss
  • A greasy coat which sheds water after swimming

When the same RESOURCES (E.g. shelter, food, water, light availability, etc) are needed by different organisms in the same habitat then there is COMPETITION. The organisms that are most successful at competing survive and pass on those genes that code for adaptations – SURVIVAL OF THE FITTESET.

FOOD WEBS show how all the food chains in a given habitat are interrelated. It shows how the loss of one organism has an effect of other organisms in the food web. All the organisms in a food web are dependent on other parts of the web – this is called INTERDEPENDENCE. This means changes affecting one species in a food web could have an impact on other species that are part of the same food web.

Change in a n environment may cause the species to become extinct, for example if:

  • The environmental conditions change beyond its ability to adapt
  • A new species that is a competitor, predator or disease organism of that species is introduces
  • Another species (animal, plants or microorganisms) in its food web becomes extinct

Nearly all organisms are ultimately dependant on energy from the SUN. Energy from the sun enters the food chain when green plants absorb light in order to PHOTOSYNTHESISE. By the process of photosynthesis, organic compounds like glucose are made from carbon dioxide and water using this energy. Plants only absorb a small percentage of the sun’s energy for this process this energy is stored in the chemicals which make up the plants’ cells.

Energy is transferred between organisms in an ecosystem:

  • When organisms are eaten
  • When dead organisms and waste materials are fed on by decay organisms. There are two types of decay organism:
    • DECOMPOSERS such as bacteria and fungi break down the dead materials and use the energy stored inside.
    • DETRITIVORES include animals such as earthworms and woodlice. These consume the DETRITUS (dead plants or animals and their waste), breaking it down into smaller particles that other detritivores and decomposers can use

    In a food chain only around 10% of the energy is passed on to the next level. A large proportion of the energy is:

    • Loss to the environment as heat
    • Excreted as waste products
    • Trapped in indigestible materials such as bones, cellulose and fur

    As less energy is transferred at each level of the food chain, the number of organisms at each level gets smaller.

    The percentage of energy efficiency can be calculated using the formula

    CARBON is a vital element for living things. It is used in all organic molecules, including sugars, proteins and amino acids. Carbon is recycled through the environment do that it is available for life processes. This can be seen in the CARBON CYCLE:

    Plants and animals need NITROGEN to make proteins but they cannot get nitrogen directly from the air because, as a gas nitrogen is fairly unreactive. Plants are able to take up nitrogen compounds such as nitrates and ammonium salts from the soil.

    Nitrogen, like carbon, has to be recycled to ensure that it is available for life processes. This can be seen in the NITROGEN CYCLE:

    Nitrogen is recycled through the environment in the process of:

    • Nitrogen fixation (making nitrogen in the air) to form nitrogen compounds including nitrates
    • Conversion of nitrogen compounds to protein plants and animals
    • Transfer of nitrogen compounds through food chains
    • Excretion, death and decay of plants and animals resulting in release of nitrates into the soil
    • Uptake of nitrates by plants
    • Denitrification – this is where, in the absence of oxygen, denitrifying bacteria converts’ nitrates in dead plants and animal remains back into nitrogen gas. This completes the cycle, releasing nitrogen back into the atmosphere.

    Biologists can measure changes in the environment by using indicators. These may be NON-LIVING ou LIVING.


    Voir la vidéo: Comment piloter lirrigation avec le bilan hydrique? (Juillet 2022).


Commentaires:

  1. Tantalus

    Exactement! C'est l'excellente idée. Je le garde.

  2. Malagigi

    pas mal

  3. Mikhalis

    Fuuuuu ...

  4. Cruadhlaoich

    Votre message, juste charmant

  5. Yankel

    Quels mots ... super

  6. Peregrine

    Cela me semble être une excellente idée. Complètement avec vous, je serai d'accord.

  7. Niklas

    Je vous recommande de venir pour un site sur lequel il existe de nombreux articles sur cette question.



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