Physique · chapitre 3

Équilibres ioniques et Donnan en P1 : trou anionique, solubilité et œdèmes

C'est le chapitre le plus dense de la physique de première année, et celui qui relie le plus directement le calcul à la clinique. Il part d'une règle absolue, l'électroneutralité : dans tout compartiment, autant de charges positives que de charges négatives. De là découle le trou anionique, un outil de diagnostic construit à partir d'une simple soustraction.

L'équilibre de Donnan en est le cœur. Quand une membrane laisse passer les petits ions mais retient les protéines chargées, la répartition ne se fait pas moitié-moitié : il apparaît une différence de potentiel, calculable, et un rapport constant entre les concentrations de part et d'autre. Le tableau de résolution méthodique évite de s'y perdre.

La dernière partie explique quelque chose que tout médecin utilise : pourquoi un œdème se forme. La pression oncotique, l'équilibre de Starling, et quatre mécanismes de bascule illustrés par des situations réelles, de l'insuffisance cardiaque à la cirrhose. C'est le chapitre où la physique cesse d'être abstraite.

Les 40 notions de ce chapitre

Voici le découpage que nous utilisons pour ce chapitre. Chaque notion tient dans une fiche courte, travaillée dans le Parcours de l'app, à raison de deux par jour.

  1. L'électroneutralité : autant de + que de −
  2. Compter les charges en mEq/L, pas en mmol/L
  3. Le trou anionique : la formule et ce qu'elle mesure
  4. Lire un trou anionique élargi ou diminué
  5. De la constante K au produit de solubilité Ks
  6. Colique néphrétique : le Ks dépassé chez un patient
  7. Sels non-binaires : Ks = xˣ × yʸ × S⁽ˣ⁺ʸ⁾
  8. L'effet d'ion commun : la solubilité s'effondre
  9. Exercice : Ag₃PO₄ pur, puis avec ion commun
  10. Diffusion : pourquoi les ions bougent, et à quelle vitesse
  11. Qu'est-ce qu'une membrane ? Pores et porosité
  12. Les 4 types de membranes — la dialysante change tout
  13. Le protéinate P⁻ : la protéine qui porte des charges −
  14. Le potentiel électrique U : une altitude électrique
  15. Le montage de Donnan : pourquoi ce n'est pas 50/50
  16. Le potentiel électrochimique µ̃ et les constantes R, T, F
  17. La loi de Donnan : un produit constant
  18. Pourquoi une différence de potentiel apparaît
  19. 60 mV par décade : la formule pratique de U_d
  20. Exercice : trouver [Cl⁻]_B puis calculer U_d
  21. Le tableau Sudoku : pourquoi et comment le dresser
  22. Règles 1 et 2 : conservation et électroneutralité
  23. Règle 3 : le rapport de Donnan D_r et son sens
  24. Du D_r au potentiel : U_d = 60 × log(D_r)
  25. Exercice résolu : le Sudoku en action
  26. Exercice : volumes différents et quantité de matière
  27. La pression osmotique et la loi de van't Hoff
  28. Pression oncotique : 25 mmHg dont 23 dus à Donnan
  29. L'architecture de l'eau : 3 compartiments et le système lymphatique
  30. L'équilibre de Starling et la bascule vers l'œdème
  31. Insuffisance cardiaque : la PHC qui monte
  32. Kwashiorkor : la pression oncotique qui s'effondre
  33. Choc anaphylactique : la paroi qui se met à fuir
  34. Cirrhose : le cas où les mécanismes s'additionnent
  35. Les 4 mécanismes d'œdème en synthèse
  36. La bicouche lipidique : ce qui passe, ce qui est bloqué, et le cas de l'eau
  37. Les 4 modes de transport membranaire
  38. La diffusion facilitée : quand le transporteur sature
  39. Michaëlis-Menten : la formule et ses deux régimes
  40. Le transport actif, la pompe Na⁺/K⁺ et le filtre rénal

Testez-vous : 4 QCM corrigés

Au format de la première année : plusieurs propositions, chacune vraie ou fausse indépendamment. Répondez d'abord, ouvrez la correction ensuite.

Question 1

Parmi les propositions suivantes relatives aux cations et aux anions présents dans le plasma, laquelle (lesquelles) est (sont) exacte(s) ?

  • Les ions chargés positivement, comme Na⁺, K⁺ ou Ca²⁺, sont appelés cations.
  • Cl⁻, HCO₃⁻ et le lactate sont des anions.
  • Le calcium Ca²⁺ compte parmi les anions du plasma.
  • Cations et anions baignent ensemble dans l'eau plasmatique.
  • Les protéines chargées comptent parmi les espèces ioniques du plasma.
Voir la correction

  • A. Vrai

    VRAI. Sodium, potassium et calcium portent des charges positives : ce sont des cations.

  • B. Vrai

    VRAI. Chlorures, bicarbonates et lactate sont chargés négativement : ce sont des anions.

  • C. Faux

    FAUX : le calcium est chargé positivement, c'est donc un cation, au même titre que le sodium et le potassium.

  • D. Vrai

    VRAI. Ils ne sont pas séparés en deux zones : ils coexistent dans le même milieu, et c'est bien pour cela que leur bilan doit s'équilibrer.

  • E. Vrai

    VRAI. Elles figurent bien dans la liste des espèces ioniques du plasma, aux côtés du phosphate, du magnésium et du lactate.

Question 2

Parmi les propositions suivantes relatives au cas du calcium et à sa conversion en charges, laquelle (lesquelles) est (sont) exacte(s) ?

  • La calcémie tourne autour de 2,5 mmol/L de Ca²⁺.
  • Ca²⁺ porte 2 charges positives et « compte double » dans le bilan électrique.
  • 2,5 mmol/L de Ca²⁺ correspondent à 2,5 mEq/L de charges positives.
  • Pour le calcium, on lit la même valeur qu'on compte les particules ou les charges.
  • Une concentration exprimée en mmol/L est un nombre de particules par litre.
Voir la correction

  • A. Vrai

    VRAI. C'est l'ordre de grandeur de la concentration de calcium dans le sang : environ 2,5 mmol/L.

  • B. Vrai

    VRAI. Une particule de calcium apporte deux charges : dans un bilan de charges, elle pèse donc deux fois plus qu'un ion à une seule charge.

  • C. Faux

    FAUX : il faut multiplier par la valence 2. Ces 2,5 mmol/L apportent 5 mEq/L de charges positives.

  • D. Faux

    FAUX : c'est justement là que les deux comptages divergent — 2,5 pour les particules, 5 pour les charges.

  • E. Vrai

    VRAI. Le mmol/L compte des particules ; il faut encore appliquer la valence pour en déduire des charges.

Question 3

Parmi les propositions suivantes relatives au cas de la patiente reçue aux urgences et à son calcul, laquelle (lesquelles) est (sont) exacte(s) ?

  • Son trou anionique vaut 26 mEq/L.
  • Son ionogramme montre Na⁺ = 138, Cl⁻ = 100 et HCO₃⁻ = 12 mmol/L.
  • Rapporté à la norme, ce trou anionique est très élargi.
  • Son bicarbonate est normal, à 25 mmol/L.
  • Chez cette patiente, aucun anion indosé ne s'est accumulé.
Voir la correction

  • A. Vrai

    VRAI. La somme des deux anions dosés fait 112 ; retranchée à 138, elle laisse 26 mEq/L.

  • B. Vrai

    VRAI. Ce sont les trois valeurs de départ, données en mmol/L, directement utilisables dans la formule.

  • C. Vrai

    VRAI. Avec 26 mEq/L face à une norme de 12 ± 4 mEq/L, l’écart est considérable.

  • D. Faux

    FAUX : son bicarbonate est effondré à 12, alors qu'on l'attendrait autour de 25.

  • E. Faux

    FAUX : c'est justement la conclusion inverse. L'élargissement du trou signe l'accumulation d'anions indosés.

Question 4

Parmi les propositions suivantes relatives au produit de solubilité d'un sel AB, laquelle (lesquelles) est (sont) exacte(s) ?

  • Pour un sel AB, le produit de solubilité s'écrit Ks = [A⁺] × [B⁻] à saturation.
  • Si le produit [A⁺]·[B⁻] dépasse Ks, il y a précipitation.
  • Si le produit [A⁺]·[B⁻] est plus petit que Ks, il y a précipitation.
  • Ks est une concentration limite à ne pas dépasser pour l'un des deux ions.
  • Ks est une donnée propre au sel, que l'énoncé fournit.
Voir la correction

  • A. Vrai

    VRAI. C'est la valeur que prend le produit des deux concentrations lorsque la solution est saturée.

  • B. Vrai

    VRAI. Au-delà du seuil, la solution ne peut plus tout garder dissous : le solide se forme.

  • C. Faux

    FAUX : sous le seuil, c'est la dissolution qui l'emporte. La précipitation ne survient qu'au-dessus.

  • D. Faux

    FAUX : Ks est un produit, pas une concentration. Il ne se compare pas à la concentration d'un seul ion.

  • E. Vrai

    VRAI. Il n'y a pas à la retrouver : c'est une caractéristique du sel, donnée dans le sujet.

Ces questions sont un extrait. La banque complète, chapitre par chapitre, se travaille dans l'Arène de l'app, après la séance du jour.

La suite, dans l'app

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Vous avez la carte de ce chapitre. Les notions, elles, se travaillent une par une. Le Parcours de l'app Medeos propose deux fiches par jour, dans l'ordre du programme de première année (anatomie, biologie, chimie, physique), puis des QCM pour vérifier. Gratuit, sans carte bancaire.

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