Le sodium en biologie - Sodium in biology

Les ions sodium (Na + ) sont nécessaires en petites quantités pour certains types de plantes , mais le sodium en tant que nutriment est plus généralement nécessaire en plus grandes quantités par les animaux , en raison de leur utilisation pour la génération d' impulsions nerveuses et pour le maintien de l' équilibre électrolytique et équilibre des fluides . Chez les animaux, les ions sodium sont nécessaires aux fonctions précitées ainsi qu'à l' activité cardiaque et à certaines fonctions métaboliques . Les effets du sel sur la santé reflètent ce qui se passe lorsque le corps a trop ou trop peu de sodium. Les concentrations caractéristiques de sodium dans les organismes modèles sont : 10 mM dans E. coli , 30 mM dans la levure bourgeonnante, 10 mM dans la cellule de mammifère et 100 mM dans le plasma sanguin.

Distribution du sodium dans les espèces

Voir aussi : Halotolérance

Humains

Le besoin physiologique minimum en sodium est compris entre 115 et 500 milligrammes par jour selon la transpiration due à l'activité physique, et si la personne est adaptée au climat. Le chlorure de sodium est la principale source de sodium dans l'alimentation et est utilisé comme assaisonnement et conservateur, comme pour les marinades et la charqui ; la plupart proviennent d'aliments transformés. L' apport suffisant en sodium est de 1,2 à 1,5 gramme par jour, mais en moyenne, aux États-Unis, les gens en consomment 3,4 grammes par jour, la quantité minimale qui favorise l'hypertension. (Notez que le sel contient environ 39,3 % de sodium en masse, le reste étant du chlore et d'autres traces de produits chimiques ; ainsi, l' apport maximal tolérable de 2,3 g de sodium serait d'environ 5,9 g de sel, soit environ 1 cuillère à café )

Les taux normaux de sodium sérique se situent entre environ 135 et 145 mEq /litre (135 - 145 mmol/L). Un taux de sodium sérique inférieur à 135 mEq/L est considéré comme une hyponatrémie , qui est considérée comme grave lorsque le taux de sodium sérique est inférieur à 125 mEq/L.

Le système rénine-angiotensine et le peptide natriurétique auriculaire régulent indirectement la quantité de transduction du signal dans le système nerveux central humain , qui dépend du mouvement des ions sodium à travers la membrane des cellules nerveuses, dans tous les nerfs. Le sodium est donc important dans la fonction neuronale et l'osmorégulation entre les cellules et le liquide extracellulaire ; la distribution des ions sodium est médiée chez tous les animaux par des pompes sodium-potassium , qui sont des pompes à solutés transporteurs actifs , pompant des ions contre le gradient, et des canaux sodium-potassium. Les canaux sodiques sont connus pour être moins sélectifs que les canaux potassiques. Le sodium est le cation le plus important dans le liquide extracellulaire : dans les 15 litres de liquide extracellulaire d'un être humain de 70 kg, il y a environ 50 grammes de sodium, soit 90 % de la teneur totale en sodium de l'organisme.

Certaines neurotoxines puissantes , telles que la batrachotoxine , augmentent la perméabilité aux ions sodium des membranes cellulaires des nerfs et des muscles, provoquant une dépolarisation massive et irréversible des membranes avec des conséquences potentiellement mortelles. Cependant, les médicaments ayant des effets plus faibles sur le mouvement des ions sodium dans les nerfs peuvent avoir divers effets pharmacologiques allant d'antidépresseurs à des actions anti-épileptiques.

Autres animaux

Étant donné que seules certaines plantes ont besoin de sodium et celles en petites quantités, une alimentation entièrement végétale sera généralement très pauvre en sodium. Cela nécessite que certains herbivores obtiennent leur sodium à partir de pierres à lécher et d'autres sources minérales. Le besoin animal en sodium est probablement la raison de la capacité hautement conservée de goûter l'ion sodium comme « salé ». Les récepteurs du goût pur salé répondent le mieux au sodium ; sinon, les récepteurs ne répondent qu'à quelques autres petits cations monovalents (Li + , NH 4 + et un peu à K + ). L' ion calcium (Ca 2+ ) a également un goût salé et parfois amer pour certaines personnes mais, comme le potassium, peut déclencher d'autres goûts.

Les ions sodium jouent un rôle diversifié et important dans de nombreux processus physiologiques, agissant pour réguler le volume sanguin , la pression artérielle , l'équilibre osmotique et le pH .

Les plantes

Voir aussi : Contrôle de la salinité du sol , Tolérance au sel des cultures , Halophyte , et Tolérance des cultures à l'eau de mer

Dans les plantes en C4 , le sodium est un micronutriment qui aide au métabolisme, notamment à la régénération du phosphoénolpyruvate (impliqué dans la biosynthèse de divers composés aromatiques, et dans la fixation du carbone ) et la synthèse de la chlorophylle. Dans d'autres, il remplace le potassium dans plusieurs rôles, tels que le maintien de la pression de turgescence et l'aide à l'ouverture et à la fermeture des stomates. L'excès de sodium dans le sol limite l'absorption d'eau en raison d'une diminution du potentiel hydrique , ce qui peut entraîner un flétrissement ; des concentrations similaires dans le cytoplasme peuvent conduire à une inhibition enzymatique, qui à son tour provoque une nécrose et une chlorose. Pour éviter ces problèmes, les plantes ont développé des mécanismes qui limitent l'absorption du sodium par les racines, les stockent dans les vacuoles cellulaires et les contrôlent sur de longues distances ; l'excès de sodium peut également être stocké dans les vieux tissus végétaux, limitant les dommages à la nouvelle croissance.

Fonction des ions sodium

Le sodium est le cation primaire (ion positif) dans les fluides extracellulaires chez les animaux et les humains. Ces fluides, tels que le plasma sanguin et les fluides extracellulaires dans d'autres tissus, baignent les cellules et assurent des fonctions de transport pour les nutriments et les déchets. Le sodium est également le principal cation de l'eau de mer, bien que sa concentration y soit environ 3,8 fois supérieure à ce qu'il est normalement dans les fluides corporels extracellulaires.

Équilibre hydrique et salin humain

Articles détaillés : hyponatrémie , hypernatrémie , diurétique et vasopressine.

Bien que le système permettant de maintenir un équilibre optimal entre le sel et l'eau dans le corps soit complexe, l'un des principaux moyens par lesquels le corps humain suit la perte d'eau corporelle est que les osmorécepteurs de l' hypothalamus détectent un équilibre de la concentration en sodium et en eau dans fluides extracellulaires. La perte relative d'eau corporelle entraînera une augmentation de la concentration de sodium plus élevée que la normale, une condition connue sous le nom d' hypernatrémie . Cela se traduit généralement par la soif. Inversement, un excès d'eau corporelle causé par la consommation d'alcool entraînera une trop faible quantité de sodium dans le sang ( hyponatrémie ), une condition qui est à nouveau détectée par l' hypothalamus , provoquant une diminution de la sécrétion d'hormone vasopressine par l' hypophyse postérieure , et une perte conséquente de l'eau dans l'urine, qui agit pour rétablir les concentrations sanguines de sodium à la normale.

Les personnes gravement déshydratées, telles que les personnes sauvées de situations de survie en mer ou dans le désert, ont généralement des concentrations de sodium dans le sang très élevées. Ceux-ci doivent être très soigneusement et lentement ramenés à la normale, car une correction trop rapide de l'hypernatrémie peut entraîner des lésions cérébrales dues au gonflement cellulaire, car l'eau se déplace soudainement dans les cellules à forte teneur en osmolaires .

Chez l'homme, il a été démontré qu'un apport élevé en sel atténue la production d' oxyde nitrique . L'oxyde nitrique (NO) contribue à l'homéostasie des vaisseaux en inhibant la contraction et la croissance des muscles lisses vasculaires, l'agrégation plaquettaire et l'adhésion des leucocytes à l'endothélium.

Sodium urinaire

Étant donné que le système hypothalamus / osmorécepteur fonctionne généralement bien pour amener la consommation d'alcool ou la miction à rétablir les concentrations de sodium dans le corps à la normale, ce système peut être utilisé dans le cadre d'un traitement médical pour réguler la teneur totale en fluides corporels, en contrôlant d'abord la teneur en sodium du corps. Ainsi, lorsqu'un médicament diurétique puissant est administré qui provoque l'excrétion de sodium par les reins, l'effet s'accompagne d'une excrétion d'eau corporelle (la perte d'eau accompagne la perte de sodium). Cela se produit parce que le rein est incapable de retenir efficacement l'eau tout en excrétant de grandes quantités de sodium. De plus, après l'excrétion du sodium, le système osmorécepteur peut détecter une baisse de la concentration de sodium dans le sang, puis une perte d'eau urinaire compensatoire directe afin de corriger l'état hyponatrémique (faible taux de sodium dans le sang).

Voir également

Les références

Liens externes