Eau et équilibre hydroélectrolytique
Comprendre la répartition de l’eau, sa régulation et le rôle du sodium et du potassium dans l’organisme.
SOMMAIRE
I. Principes généraux
L’équilibre hydroélectrolytique correspond au maintien :
- d’une quantité d’eau adaptée aux besoins de l’organisme ;
- d’une répartition équilibrée de cette eau entre les différents compartiments ;
- d’une concentration adaptée des électrolytes dans les liquides corporels.
Il est indispensable :
- au maintien du volume des cellules ;
- au fonctionnement cellulaire ;
- au maintien de la volémie ;
- à la transmission de l’influx nerveux ;
- à la contraction musculaire et au fonctionnement cardiaque.
L’eau est le principal constituant de l’organisme. Elle constitue le milieu dans lequel sont dissoutes de nombreuses substances, notamment les électrolytes.
Les principaux électrolytes sont répartis différemment selon les compartiments :
- le sodium (Na⁺) est le principal cation du secteur extracellulaire ;
- le potassium (K⁺) est le principal cation du secteur intracellulaire ;
- le chlore (Cl⁻) est le principal anion du secteur extracellulaire.
II. Répartition de l’eau dans l’organisme
Chez l’adulte, l’eau représente en moyenne environ 60 % du poids corporel, soit environ 42 L pour un adulte de 70 kg.
Cette proportion varie notamment selon :
- l’âge : elle est plus élevée chez le nourrisson et diminue avec le vieillissement ;
- la composition corporelle : la masse maigre contient davantage d’eau que le tissu adipeux ;
- le sexe, notamment en raison des différences moyennes de composition corporelle.
Les valeurs utilisées pour décrire les compartiments hydriques sont donc des ordres de grandeur.
Secteur intracellulaire
Le liquide intracellulaire correspond à l’eau contenue à l’intérieur des cellules.
Il représente environ :
- 2/3 de l’eau corporelle totale ;
- soit 40 % du poids corporel.
Le potassium (K⁺) est le principal cation du secteur intracellulaire.
Secteur extracellulaire
Le liquide extracellulaire correspond à l’eau située à l’extérieur des cellules.
Il représente environ :
- 1/3 de l’eau corporelle totale ;
- soit 20 % du poids corporel.
Il comprend principalement :
- le liquide interstitiel, situé entre les cellules ;
- le plasma, partie liquide du sang située dans le secteur vasculaire.
Le sodium (Na⁺) est le principal cation du secteur extracellulaire.
III. Mouvements de l’eau et osmose
L’eau circule en permanence entre les compartiments intra- et extracellulaires. Ces mouvements dépendent principalement des différences de concentration en particules osmotiquement actives de part et d’autre des membranes cellulaires.
Osmose
L’osmose correspond au déplacement de l’eau à travers une membrane semi-perméable.
L’eau se déplace :
- du milieu le moins concentré en particules osmotiquement actives ;
- vers le milieu le plus concentré ;
- jusqu’à tendre vers un équilibre.
Osmolalité
L’osmolalité correspond à la concentration des particules osmotiquement actives présentes dans l’eau.
Dans le secteur extracellulaire, elle dépend principalement du sodium et des anions qui l’accompagnent. Une variation de la concentration extracellulaire en sodium peut donc entraîner des mouvements d’eau entre les secteurs extracellulaire et intracellulaire.
Tonicité et volume cellulaire
La tonicité traduit l’effet d’une solution sur le volume des cellules.
L’eau sort de la cellule vers le secteur extracellulaire.
L’eau entre dans la cellule depuis le secteur extracellulaire.
IV. Entrées, sorties et bilan hydrique
L’équilibre hydrique nécessite une adaptation permanente entre les apports et les pertes d’eau. Chez un adulte en situation stable, les entrées compensent globalement les sorties.
Entrées d’eau
Les apports hydriques proviennent :
- des boissons ;
- de l’eau contenue dans les aliments ;
- de l’eau produite par le métabolisme cellulaire.
Les besoins en eau varient notamment selon :
- l’âge ;
- l’activité physique ;
- la température ambiante ;
- l’alimentation ;
- l’état clinique.
Sorties d’eau
L’eau est éliminée par :
- les reins, principalement sous forme d’urines ;
- la peau, par la transpiration et les pertes insensibles ;
- les poumons, sous forme de vapeur d’eau ;
- le tube digestif, dans les selles.
Certaines situations augmentent les pertes hydriques : fièvre, transpiration importante, vomissements, diarrhées, polyurie, brûlures…
Bilan hydrique
Le bilan hydrique correspond à la différence entre les entrées et les sorties d’eau :
Bilan hydrique = entrées hydriques − sorties hydriques
- bilan nul : les entrées compensent les sorties ;
- bilan positif : les entrées sont supérieures aux sorties ;
- bilan négatif : les sorties sont supérieures aux entrées.
V. Régulation de l’équilibre hydrique
L’organisme régule en permanence son contenu en eau afin de maintenir une osmolalité plasmatique stable. Cette régulation repose principalement sur la soif, l’hormone antidiurétique (ADH) et l’action des reins.
La soif
Lorsque l’osmolalité plasmatique augmente, cette variation est détectée par des osmorécepteurs situés dans l’hypothalamus.
Cela entraîne notamment :
- une stimulation de la soif → augmentation des apports en eau ;
- une augmentation de la libération d’ADH → diminution des pertes rénales d’eau.
La diminution du volume circulant efficace peut également stimuler la soif et la libération d’ADH.
L’hormone antidiurétique
L’ADH, également appelée vasopressine, est synthétisée dans l’hypothalamus puis stockée et libérée dans la circulation par la neurohypophyse.
Elle agit principalement au niveau des tubes collecteurs rénaux, où elle augmente la réabsorption d’eau.
Ainsi :
- ↑ ADH → ↑ réabsorption d’eau → ↓ diurèse → urines plus concentrées ;
- ↓ ADH → ↓ réabsorption d’eau → ↑ diurèse → urines plus diluées.
Rôle des reins
Les reins constituent les principaux organes effecteurs de la régulation hydrique. Ils adaptent la quantité d’eau éliminée dans les urines aux besoins de l’organisme.
Ils peuvent ainsi produire des urines plus ou moins concentrées ou diluées afin de participer au maintien de l’équilibre hydrique.
VI. Régulation de l’équilibre sodé et de la volémie
Le sodium joue un rôle majeur dans le maintien du volume du secteur extracellulaire et de la volémie. Sa quantité dans l’organisme est principalement régulée par les reins.
Cette régulation fait notamment intervenir le système rénine-angiotensine-aldostérone (SRAA) et les peptides natriurétiques.
Système rénine-angiotensine-aldostérone
Une diminution de la perfusion rénale stimule la sécrétion de rénine par le rein.
La rénine déclenche une cascade aboutissant à la formation d’angiotensine II.
L’angiotensine II :
- provoque une vasoconstriction ;
- stimule la sécrétion d’aldostérone par le cortex surrénalien ;
- stimule la soif ;
- favorise la libération d’ADH.
Ces mécanismes participent à la restauration de la pression artérielle et du volume circulant.
Aldostérone
L’aldostérone agit principalement au niveau du néphron distal.
Elle favorise :
- la réabsorption du sodium (Na⁺) ;
- l’excrétion du potassium (K⁺).
La rétention de sodium favorise le maintien du volume extracellulaire et s’accompagne d’une rétention d’eau.
Peptides natriurétiques
À l’inverse, une augmentation de l’étirement des cavités cardiaques favorise la libération de peptides natriurétiques, notamment l’ANP et le BNP.
Ils favorisent notamment :
- l’élimination rénale du sodium : natriurèse ;
- l’élimination d’eau : diurèse ;
- la diminution de l’activité du SRAA.
Ils participent ainsi à la diminution du volume circulant.
VII. Sodium et troubles de la natrémie
Généralités
Le sodium (Na⁺) est le principal cation du secteur extracellulaire.
Il joue notamment un rôle dans :
- le maintien de l’osmolalité extracellulaire ;
- les mouvements d’eau entre les compartiments ;
- le maintien du volume extracellulaire ;
- l’excitabilité neuromusculaire.
La natrémie correspond à la concentration de sodium dans le plasma.
Valeur usuelle : 135 à 145 mmol/L
Les valeurs de référence peuvent légèrement varier selon les laboratoires.
La natrémie ne reflète pas directement la quantité totale de sodium présente dans l’organisme : elle dépend du rapport entre le sodium et l’eau dans le secteur extracellulaire.
Hyponatrémie
L’hyponatrémie correspond à une natrémie < 135 mmol/L.
Elle traduit le plus souvent un excès relatif d’eau par rapport au sodium.
Elle peut notamment être observée lors :
- de pertes digestives ou rénales ;
- de traitements diurétiques ;
- d’un SIADH (syndrome de sécrétion inappropriée d’ADH) ;
- d’une insuffisance cardiaque ;
- d’une cirrhose ;
- d’une insuffisance rénale.
Dans l’hyponatrémie hypo-osmolaire, la diminution de l’osmolalité extracellulaire entraîne un passage d’eau vers le secteur intracellulaire.
Les manifestations dépendent notamment de l’importance et de la rapidité d’installation de l’hyponatrémie :
- nausées, céphalées ;
- confusion ;
- troubles de conscience ;
- convulsions dans les formes sévères.
Une hyponatrémie aiguë sévère expose au risque d’œdème cérébral.
Hypernatrémie
L’hypernatrémie correspond à une natrémie > 145 mmol/L.
Elle traduit le plus souvent un déficit d’eau par rapport au sodium.
Elle peut notamment être liée à :
- une diminution des apports en eau ;
- des pertes hydriques importantes ;
- une polyurie ;
- un diabète insipide ;
- plus rarement, un apport excessif de sodium.
L’augmentation de la tonicité extracellulaire entraîne un passage d’eau du secteur intracellulaire vers le secteur extracellulaire, responsable d’une diminution du volume cellulaire.
Elle peut entraîner :
- une soif importante ;
- une faiblesse ;
- une agitation ou une confusion ;
- des troubles de conscience ;
- des convulsions dans les formes sévères.
Les troubles sévères de la natrémie nécessitent une correction adaptée et contrôlée. Une correction trop rapide expose à des complications neurologiques liées aux mouvements rapides d’eau entre les compartiments.
VIII. Potassium et troubles de la kaliémie
Généralités
Le potassium (K⁺) est le principal cation du secteur intracellulaire. La grande majorité du potassium de l’organisme se trouve à l’intérieur des cellules.
Il joue un rôle essentiel dans :
- le maintien du potentiel de membrane des cellules ;
- la transmission de l’influx nerveux ;
- la contraction musculaire ;
- le fonctionnement du muscle cardiaque.
La kaliémie correspond à la concentration de potassium dans le plasma.
Valeur usuelle : environ 3,5 à 5,0 mmol/L
Les valeurs de référence peuvent légèrement varier selon les laboratoires.
La kaliémie est étroitement régulée. Elle dépend notamment :
- des apports en potassium ;
- de sa répartition entre les secteurs intra- et extracellulaire ;
- de son élimination, principalement rénale.
Hypokaliémie
L’hypokaliémie correspond généralement à une kaliémie < 3,5 mmol/L.
Elle peut notamment être liée à :
- des pertes digestives : vomissements, diarrhées ;
- des pertes rénales ;
- certains traitements, notamment les diurétiques hypokaliémiants ;
- un transfert du potassium vers le secteur intracellulaire.
Elle peut entraîner :
- une faiblesse musculaire ;
- des crampes ;
- une constipation voire un iléus dans les formes importantes ;
- des troubles du rythme cardiaque.
À l’ECG, une hypokaliémie peut notamment s’accompagner d’un aplatissement des ondes T, d’un sous-décalage du segment ST et de l’apparition d’ondes U.
Hyperkaliémie
L’hyperkaliémie correspond généralement à une kaliémie > 5,0 mmol/L, selon les valeurs de référence du laboratoire.
Elle peut notamment être liée à :
- une diminution de l’élimination rénale du potassium, notamment en cas d’insuffisance rénale ;
- certains médicaments ;
- une libération importante de potassium par les cellules ;
- un transfert du potassium du secteur intracellulaire vers le secteur extracellulaire.
Elle peut entraîner :
- une faiblesse musculaire ;
- des paresthésies ;
- des troubles de la conduction cardiaque ;
- des troubles du rythme potentiellement graves.
Les modifications ECG peuvent comprendre des ondes T amples et pointues, puis, lorsque l’hyperkaliémie s’aggrave, un allongement du PR, une diminution ou disparition des ondes P et un élargissement du QRS.
Une hyperkaliémie sévère constitue une urgence en raison du risque de troubles du rythme cardiaque graves.
IX. Évaluation et surveillance de l’équilibre hydroélectrolytique
L’évaluation de l’équilibre hydroélectrolytique repose sur l’association de données cliniques et biologiques. Elle permet de rechercher un déficit ou un excès hydrique ainsi qu’un trouble électrolytique.
Évaluation clinique
La surveillance prend notamment en compte :
- le poids et son évolution : une variation rapide peut traduire une modification du contenu hydrique de l’organisme ;
- les entrées et sorties hydriques ;
- la diurèse ;
- la pression artérielle et la fréquence cardiaque ;
- la présence d’œdèmes ;
- la soif et l’état des muqueuses ;
- les pertes digestives : vomissements, diarrhées, aspirations digestives ;
- les pertes cutanées importantes : transpiration, brûlures ;
- l’état neurologique : confusion, agitation, somnolence, troubles de conscience ;
- les traitements pouvant modifier l’équilibre hydroélectrolytique : diurétiques, perfusions, médicaments agissant sur le SRAA…
Le bilan entrées-sorties permet de quantifier les apports hydriques et les pertes mesurables sur une période donnée.
Le poids est également un indicateur particulièrement utile pour suivre l’évolution de l’état hydrique : des variations rapides de poids sont principalement liées à des variations d’eau corporelle.
Évaluation biologique
L’ionogramme sanguin permet notamment de mesurer :
- le sodium (Na⁺) ;
- le potassium (K⁺) ;
- le chlore (Cl⁻) ;
- les bicarbonates (HCO₃⁻).
Selon le contexte, l’évaluation peut être complétée par :
- la créatinine et l’estimation du débit de filtration glomérulaire pour évaluer la fonction rénale ;
- l’urée ;
- la glycémie ;
- l’osmolalité plasmatique ;
- l’osmolalité urinaire ;
- l’ionogramme urinaire.
L’interprétation d’un trouble hydroélectrolytique ne repose donc pas sur une valeur biologique isolée. Elle doit tenir compte du contexte clinique, de l’état d’hydratation, de la fonction rénale et des autres résultats biologiques.
Surveillance de la diurèse
La diurèse constitue un élément important de la surveillance de l’équilibre hydrique et de la fonction rénale.
Chez l’adulte, une diurèse est généralement considérée comme diminuée lorsqu’elle est < 0,5 mL/kg/h, en tenant compte du contexte clinique et de la durée d’observation.
Une modification de la diurèse doit toujours être interprétée avec les autres données cliniques et biologiques.
Pour résumer
