OSMOSE & PRESSION OSMOTIQUE, biologie

Mouvement de solvant qui se produit entre deux solutions d'inégales concentrations au travers d'une membrane hémiperméable qui ne laisse passer que le solvant et non les solutés.

L'osmose fut découverte par Dutrochet (1826) qui imagina un appareil (osmomètre) constitué d'un réservoir de verre, sorte de cylindre vertical dont la base est obturée par une membrane hémiperméable (vessie de porc) et dont la partie supérieure est reliée à un long tube vertical de petit calibre. Si ce récipient est rempli d'une solution sucrée colorée et plongé dans un cristallisoir contenant de l'eau, les deux concentrations, interne et externe, ont tendance à s'égaliser, mais comme seule l'eau peut franchir la membrane, les échanges se réduisent à une entrée d'eau dans l'osmomètre, et le liquide monte dans le tube. Tout se passe comme si les molécules de sucre attiraient l'eau extérieure. Le mouvement se poursuit jusqu'à ce que la pression hydrostatique créée par la dénivellation dans le tube équilibre l'attraction exercée sur l'eau par la solution. Cette pression est dite pression osmotique (p.o.) de la solution. Plus elle est élevée, plus l'attraction exercée sur l'eau est grande. Deux solutions de p.o. égales sont dites isotoniques ; mises de part et d'autre d'une membrane hémiperméable, elles donnent lieu à aucun échange d'eau. Quand une solution a une p.o. plus élevée qu'une autre, elle est dite hypertonique par rapport à la seconde, celle-ci étant hypotonique par rapport à la première.

L'osmose est un cas particulier de la diffusion, mouvement spontané des particules d'un système qui tend à homogénéiser les potentiels chimiques des constituants dans les différentes parties. Quand deux solutions sont séparées par une membrane hémiperméable, le potentiel chimique de l'eau est plus bas dans la solution hypertonique que dans l'autre, d'où l'attraction exercée. Le traitement thermodynamique d'un tel système conduit à la loi de Van't Hoff : π = NRT, où π est la p.o. ; N, le nombre de particules libres, osmotiquement actives, par unité de volume ; R, la constante des gaz parfaits ; T, la température absolue. En général N s'exprime en osmoles (Osm) ou en microosmoles (mOsm) par litre, une osmole étant un ensemble de 6.10²³ particules ; π étant exprimé en bars, et T en K., R vaut alors 22,4/273 = 0,082. À 0 ⁰C une solution uniosmolaire développe une p.o. de 22,4 bars.

Les membranes biologiques, sans être strictement hémiperméables, laissent passer beaucoup plus facilement l'eau que les substances dissoutes. Aussi l'osmose joue-t-elle un rôle déterminant dans les échanges d'eau entre les tissus et leur milieu. La p.o. du plasma sanguin est d'environ 8 bars à 37 ⁰C (310 mOsm/1), due surtout aux ions chlore et sodium (250 mOsm/1). Les globules rouges sont en équilibre osmotique avec lui ; mis en milieu hypertonique, ils se déshydratent ; en milieu hypotonique, ils se gonflent d'eau et éclatent (hémolyse). Les solutions utilisées en injection intraveineuse doivent avoir la p.o. du plasma (sérum physiologique : NaCl à 8 ou 9 p. 1 000). L'osmorégulation physiologique (rein surtout chez les Mammifères, branchies chez les Poissons) réduit les variations de p.o. du milieu intérieur dues aux absorptions et aux pertes d'eau ou de sels (boisson, transpiration) ou aux changements de milieu (poissons migrateurs).

Chez les Végétaux, l'eau vacuolaire est légèrement sous pression (turgescence), ce qui contribue au port dressé des organes. Beaucoup de déformations d'organes (prises des positions de sommeil par les feuilles ou les fleurs) ou de cellules (stomates) sont liées à des variations de turgescence. Or la turgescence est due à la p.o. élevée du suc vacuolaire[...]