Tonicité - Tonicity

Effet de différentes solutions sur les globules rouges
Micrographies de la pression osmotique sur les globules rouges

La tonicité est une mesure du gradient de pression osmotique effectif ; le potentiel hydrique de deux solutions séparées par une membrane cellulaire semi-perméable. La tonicité dépend de la concentration relative de solutés sélectivement perméables à la membrane à travers une membrane cellulaire qui déterminent la direction et l'étendue du flux osmotique. Il est couramment utilisé pour décrire la réponse de gonflement par rapport au rétrécissement des cellules immergées dans une solution externe.

Contrairement à la pression osmotique, la tonicité n'est influencée que par les solutés qui ne peuvent pas traverser la membrane, car seuls ceux-ci exercent une pression osmotique efficace. Les solutés capables de traverser librement la membrane n'affectent pas la tonicité car ils s'équilibreront toujours avec des concentrations égales des deux côtés de la membrane sans mouvement net de solvant. C'est aussi un facteur affectant l' imbibition .

Il existe trois classifications de tonicité qu'une solution peut avoir par rapport à une autre : hypertonique , hypotonique et isotonique . Un exemple de solution hypotonique est l'eau salée.

Solution hypertonique

Un globule rouge dans une solution hypertonique, faisant sortir l'eau de la cellule.

Une solution hypertonique a une plus grande concentration de solutés qu'une autre solution. En biologie, la tonicité d'une solution fait généralement référence à sa concentration en soluté par rapport à celle d'une autre solution de l'autre côté d'une membrane cellulaire ; une solution à l'extérieur d'une cellule est dite hypertonique si elle a une plus grande concentration de solutés que le cytosol à l'intérieur de la cellule. Lorsqu'une cellule est immergée dans une solution hypertonique, la pression osmotique a tendance à forcer l'eau à s'écouler hors de la cellule afin d'équilibrer les concentrations des solutés de chaque côté de la membrane cellulaire. Le cytosol est à l'inverse classé comme hypotonique, à l'opposé de la solution externe.

Lorsque les cellules végétales sont dans une solution hypertonique, la membrane cellulaire flexible se détache de la paroi cellulaire rigide , mais reste jointe à la paroi cellulaire à des points appelés plasmodesmes . Les cellules prennent souvent l'apparence d'une pelote d'épingles et les plasmodesmes cessent presque de fonctionner car ils se resserrent, une condition connue sous le nom de plasmolyse . Dans les cellules végétales, les termes isotonique, hypotonique et hypertonique ne peuvent pas être utilisés avec précision car la pression exercée par la paroi cellulaire affecte de manière significative le point d'équilibre osmotique.

Certains organismes ont développé des méthodes complexes pour contourner l'hypertonie. Par exemple, l' eau salée est hypertonique pour les poissons qui y vivent. Parce que les poissons ont besoin d'une grande surface dans leurs branchies en contact avec l'eau de mer pour les échanges gazeux , ils perdent de l'eau par osmose vers la mer à partir des cellules branchiales. Ils réagissent à la perte en buvant de grandes quantités d'eau salée et en excrétant activement l'excès de sel. Ce processus est appelé osmorégulation .

Solution hypotonique

Un globule rouge dans une solution hypotonique, provoquant le déplacement de l'eau dans la cellule.

Une solution hypotonique a une concentration de solutés plus faible qu'une autre solution. En biologie, une solution à l'extérieur d'une cellule est dite hypotonique si elle a une concentration plus faible de solutés par rapport au cytosol . En raison de la pression osmotique , l'eau se diffuse dans la cellule et la cellule apparaît souvent turgescente ou gonflée. Pour les cellules sans paroi cellulaire telles que les cellules animales, si le gradient est suffisamment important, l'absorption d'un excès d'eau peut produire une pression suffisante pour induire une cytolyse ou une rupture de la cellule. Lorsque les cellules végétales sont dans une solution hypotonique, la vacuole centrale absorbe de l'eau supplémentaire et pousse la membrane cellulaire contre la paroi cellulaire. En raison de la rigidité de la paroi cellulaire, il repousse, empêchant la cellule d'éclater. C'est ce qu'on appelle la pression de turgescence .

Isotonie

Représentation d'un globule rouge dans une solution isotonique.

Une solution est isotonique lorsque sa concentration osmolaire effective est la même que celle d'une autre solution. En biologie, les solutions de part et d'autre d'une membrane cellulaire sont isotoniques si la concentration de solutés à l'extérieur de la cellule est égale à la concentration de solutés à l'intérieur de la cellule. Dans ce cas, la cellule ne gonfle ni ne rétrécit car il n'y a pas de gradient de concentration pour induire la diffusion de grandes quantités d'eau à travers la membrane cellulaire. Les molécules d'eau diffusent librement à travers la membrane plasmique dans les deux sens, et comme le taux de diffusion de l'eau est le même dans chaque direction, la cellule ne gagnera ni ne perdra d'eau.

Une solution iso-osmolaire peut être hypotonique si le soluté est capable de pénétrer la membrane cellulaire. Par exemple, une solution d' urée iso-osmolaire est hypotonique pour les globules rouges, provoquant leur lyse . Cela est dû à l'urée entrant dans la cellule par son gradient de concentration, suivie par l'eau. L'osmolarité d' une solution saline normale , 9 grammes de NaCl dissous dans l'eau pour un volume total d'un litre, est une approximation proche de l'osmolarité de NaCl dans le sang (environ 290 mOsm / L ). Ainsi, une solution saline normale est presque isotonique au plasma sanguin. Ni les ions sodium ni chlorure ne peuvent traverser librement la membrane plasmique, contrairement à l' urée .

Voir également

Les références