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====== osmose ====== ===== Définition ===== Déplacement du solvant d'une solution au travers d'une membrane séparant deux volumes, du moins concentré en soluté vers le plus concentré. **n. f.** (gr. //ôsmos//, poussée, impulsion). **Voir :** [[glossaire:entrees:s:solute|soluté]], [[glossaire:entrees:s:solution|solution]], [[glossaire:entrees:s:solvant|solvant]]. ===== Informations complémentaires ===== ==== L’eau comme solvant ==== Cette notion, utilisée par les physico-chimistes, s'applique aux échanges au travers des membranes biologiques (membrane plasmique et membrane des organites) ; la notion entre alors dans le champ de la biophysique. Dans ce cas, le solvant est l'eau. L'osmose joue donc un rôle important dans les échanges de matière entre les différents compartiments cellulaires, et entre une cellule et l’extérieur. L’osmose est un phénomène naturel (spontané), qui consiste donc en la migration de l'eau de la solution la moins concentrée vers la solution la plus concentrée (flux osmotique). Le flux s’effectue au travers des membranes dites semi-perméables, c’est-à-dire qui ne laissent passer que les molécules d'eau et de très petites molécules. Les membranes biologiques sont semi-perméables. L'osmose tend à égaliser les concentrations des solutions contenues dans les différents compartiments. Au contraire, il y a osmose inverse quand le flux du solvant traverse la membrane semi-perméable dans l’autre sens. Le phénomène n’existe pas naturellement. C’est une technique qui exige que l’on exerce une pression plus forte que la pression osmotique. **Voir :** [[glossaire:entrees:c:cellule|cellule]], [[glossaire:entrees:e:eau|eau]], [[glossaire:entrees:m:membrane_biologique|membrane biologique]], [[glossaire:entrees:m:membrane_semi-permeable|membrane semi-perméable]], [[glossaire:entrees:m:molecule|molécule]], [[glossaire:entrees:n:naturel|naturel]], [[glossaire:entrees:o:organite|organite]], [[glossaire:entrees:o:osmose_inverse|osmose inverse]]. ==== Endosmose et exosmose ==== On distingue deux types d’osmose en fonction de la direction de diffusion du solvant : * l’endosmose : elle a lieu quand une cellule est placée dans une solution hypotonique (la concentration de soluté de la solution est inférieure à la concentration à l’intérieur de la cellule). Un flux d’eau vers l’intérieur de la cellule se déclenche ; le volume de celle-ci tend à augmenter. C’est le mécanisme de turgescence ; * l’exosmose : elle se produit quand une cellule est placée dans une solution hypertonique (la concentration de soluté dans la solution est supérieure à la concentration à l’intérieur de la cellule). Le flux d’eau se fait de l’intérieur de la cellule vers l’extérieur, pouvant provoquer une plasmolyse cellulaire. **Voir :** [[glossaire:entrees:p:plasmolyse|plasmolyse]], [[glossaire:entrees:t:turgescence|turgescence]]. ==== Nécessité vitale des différences de concentration ==== La perméabilité membranaire varie selon les ions et les organites. Comme nous l’avons dit, l'osmose tend à égaliser les concentrations des solutions contenues dans les différents compartiments, or, il est vital pour les cellules de maintenir des différences de concentrations (gradients) entre les compartiments. C’est ainsi qu’il existe des mécanismes cellulaires, consommateurs d'énergie, permettent de transporter des éléments chimiques et des molécules à contre gradient et de maintenir ainsi des différences. Ce type de transport, consommateurs d'énergie, contrairement à l'osmose, concerne les solutés et non le solvant, l'eau, même s'il n'est pas indépendant des déplacements de cette dernière. **Voir :** [[glossaire:entrees:e:element_chimique|élément chimique]], [[glossaire:entrees:g:gradient|gradient]], [[glossaire:entrees:i:ion|ion]], [[glossaire:entrees:p:permeabilite|perméabilité]]. === Métabolisme === Ces flux sont essentiels au métabolisme, par exemple, dans le transport des nutriments (de l’intestin vers le sang, par exemple) et l’évacuation des déchets (au niveau des reins, par exemple). **Voir :** [[glossaire:entrees:d:dechet_(biologie)|déchet (biologie)]], [[glossaire:entrees:g:gradient|gradient]], [[glossaire:entrees:m:metabolisme|métabolisme]], [[glossaire:entrees:n:nutriment|nutriment]], [[glossaire:entrees:s:sang|sang]]. === Structure des cellules : plasmolyse et turgescence === La régulation de ces flux conditionne également la structure des cellules. Au sein d'une même cellule, les organites forment des compartiments contenant divers solutés. Les échanges entre compartiments sont donc multiples. Quand de l'eau entre dans une cellule à la suite d'une différence de concentration entre l'extérieur et l'intérieur, il y a turgescence de la cellule. Dans le cas du mouvement inverse, il y a plasmolyse. Se reporter à ces entrées. ==== Parois des cellules végétales ==== L'imperméabilité relative des parois cellulaires végétales (paroi pectocellulosique), mais aussi des membranes plasmiques, est contrebalancée par l'existence d'une multitude (1 à 10 par µm²) de communications directes entre les cytoplasmes de cellules contigües. Ce sont les plasmodesmes, fins canalicules de 30 à 40 nm (nanomètres) de diamètre qui traversent les parois. Ils permettent le passage d'eau, d'ions et de métabolites. Les parois végétales, quand elles ne sont que pectocellulosiques, présentent une certaine perméabilité à l'eau. Ce sont alors les membranes plasmiques qui, au final, contrôlent les échanges des cellules avec l'extérieur. En dehors des questions de perméabilité, la paroi oppose une résistance mécanique à l'augmentation de volume de la cellule lors de la turgescence. Ainsi, elle intervient indirectement dans le mécanisme osmotique. **Voir :** [[glossaire:entrees:c:cytoplasme|cytoplasme]], [[glossaire:entrees:i:impermeable|imperméable]], [[glossaire:entrees:m:metabolite|métabolite]], [[glossaire:entrees:n:nanometre|nanomètre]], [[glossaire:entrees:p:paroi_pectocellulosique|paroi pectocellulosique]], [[glossaire:entrees:p:plasmodesme|plasmodesme]]. ==== Potentiel hydrique ==== Tout corps en solution dans l'eau (soluté) exerce une force d'attraction sur les molécules d'eau. La diffusion de l'eau se fait de la zone la moins concentrée en molécules et ions divers, vers la zone la plus concentrée. Le potentiel de l'eau à quitter (au sens de puissance à quitter) un compartiment donné est appelé potentiel hydrique (exprimé en bars). L'eau circule toujours des potentiels hydriques les plus élevés vers les plus bas. Le volume où la concentration de soluté est la plus faible est dit à fort potentiel hydrique, et à faible potentiel hydrique pour celui où la concentration de soluté est plus élevée. **Voir :** [[glossaire:entrees:b:bar|bar]], [[glossaire:entrees:p:potentiel_hydrique|potentiel hydrique]]. ==== Pression osmotique ==== La pression osmotique est la pression qu'il faudrait exercer pour s'opposer au passage de l'eau. L'osmose s’arrête quand les concentrations sont équilibrées. **Voir :** [[glossaire:entrees:p:pression_osmotique|pression osmotique]]. **Fig. :** Mouvement de l'eau et ajustement des concentrations au cours de l'osmose au travers d’une membrane semi-perméable. Les points noirs représentent le soluté. Le solvant est en bleu. {{o/image7.gif?215x159}} ===== Réflexion pédagogique ===== Les notions d’osmose et de diffusion sont très utiles dans plus domaines, scientifiques et techniques. Il faut les distinguer. ==== Osmose et diffusion ==== Alors que l'osmose est le phénomène par lequel le solvant se déplace du milieu le moins concentré en soluté vers le milieu le plus concentré, la diffusion est le phénomène par lequel le soluté se déplace du milieu le plus concentré vers le milieu le moins concentré. On peut remarquer que, dans le phénomène d’osmose, le solvant qui est en général l’espèce chimique la plus concentrée d’une solution, migre bien dans le sens du gradient (plus vers moins), par contre, le soluté ne diffuse pas. Toutefois, le passage de l’eau au travers de la membrane (hydrophobe) serait impossible sans la présence dans les membranes de protéines-canaux à eau (aquaporines) ; il s’agit donc d’une diffusion facilitée (voir cette notion avec l’entrée « diffusion). **Voir :** [[glossaire:entrees:d:diffusion|diffusion]], [[glossaire:entrees:e:espece_chimique|espèce chimique]], [[glossaire:entrees:h:hydrophobe|hydrophobe]]. ==== Présence ou non d’un filtre ==== Outre la différence portant sur les concentrations, il est possible de parler de diffusion d’un colorant dans un solvant sans qu’il y ait de filtre dans le milieu. Par contre, l’osmose implique l’existence d’une membrane semi-perméable en interface entre deux compartiments.