Symbiose et équilibre : parcours dans l'osmose de la vie

Définition

L'osmose est le mouvement spontané de molécules de solvant d'une région à faible concentration de soluté vers une région à forte concentration de soluté à travers une membrane semi-perméable afin d'égaliser leurs concentrations des deux côtés de la membrane.

L'eau osmosée est obtenue à partir d'un osmoseur. Il existe aussi l'osmose inverse.

Comparaison entre diffusion et osmose :

Osmose (à droite) comparée à diffusion (à gauche)

Schéma de comparaison entre un phénomène d'osmose (à droite) et celui de diffusion (à gauche).

Explications

L'osmose normale est un phénomène de diffusion de l'eau à travers une cloison hémiperméable, une membrane cellulaire. Ce phénomène osmotique, typiquement l'osmorégulation, intervient grâce à une différence de pression osmotique.

De nombreuses questions doivent être posées pour réaliser le meilleur choix d'un osmoseur en aquariophilie.

Voir aussi l'endosmose, l'exosmose.

Causes du phénomène osmotique

Lorsque deux solutions de concentration différente sont séparées par une membrane semi-perméable, les molécules d'eau ont tendance à se déplacer de la région de faible concentration de soluté (potentiel hydrique élevé) vers la concentration élevée de soluté (potentiel hydrique faible), pour égaliser leur concentration des deux côtés de la membrane ou atteindre un état d'équilibre.

C'est un phénomène important qui existe aussi bien chez les animaux que chez les plantes.

L'osmose a été étudiée pour la première fois en 1877 par le physiologiste allemand des plantes Wilhelm Pfeffer. Le terme général "osmose" (maintenant osmose) a été introduit en 1854 par le chimiste britannique Thomas Graham.

Caractéristiques

Les principales caractéristiques de l'osmose (simple) sont :

Nécessite une membrane semi-perméable.

Un processus lent et spontané.

N'intervient qu'en milieu liquide.

Ne nécessite aucune dépense énergétique et donc aussi appelée diffusion passive.

Le mouvement de l'eau intervient d'une région à fort potentiel hydrique vers une région à faible potentiel hydrique.

Le processus se poursuit jusqu'à ce que la concentration de la solution devienne uniforme des deux côtés de la membrane semi-perméable.

Osmose d'une eau salée

Dans le cas de la salinité, lorsque deux eaux de concentrations salines différentes entrent en contact au travers d'une paroi perméable, le liquide tend à aller de l'eau la moins salée vers l'eau la plus salée.

De nombreuses créatures marines évitent que leur organisme n'absorbe trop d'eau, ou ou qu'il n'en perde, en y maintenant une concentration saline identique (isohaline) à celle de l'eau dans laquelle ils évoluent. Par exemple, les animaux des estuaires peuvent "gonfler" dangereusement lorsqu'ils passent en eaux douces. Ils parent à ce danger soit en réduisant rapidement la concentration en sel de leurs tissus, soit en rejetant au fur et à mesure l'eau qui y rentre.

Processus et alternatives

Finalement, l'osmose consiste en une diffusion d'un solvant à travers une membrane semi-perméable séparant deux solutions. La diffusion a lieu de la solution où l'activité de l'eau est la plus forte (solution diluée) vers la solution où l'activité de l'eau est moindre (solution concentrée).

Voir aussi la microfiltration, l'ultrafiltration et la nanofiltration pour d'autres procédés d'épuration de l'eau en utilisation domestique.

La thermo-osmose est une osmose dirigée par la chaleur.

Différences entre diffusion et osmose

La diffusion et l'osmose sont deux méthodes de transport passif importantes où les molécules se déplacent pour égaliser la concentration de la région subissant le processus, pour atteindre l'équilibre. Bien que les deux processus partagent de nombreuses propriétés communes, ils sont contrastés à bien des égards.

Dans une diffusion, le mouvement des solutés existant dans n'importe quel état solide, liquide ou gazeux d'une région de leur concentration plus élevée à la région de concentration plus faible, mais sans membrane semi-perméable. Elle existe dans n'importe quel milieu solide, liquide et gazeux. Elle dépend de la taille et de la charge électrique des molécules. Le mouvement est direct et ne nécessite pas toujours de membrane semi-perméable ou de membrane cellulaire. Le processus est rapide.

Dans une osmose, le mouvement du solvant, en particulier de l'eau, de la région à forte concentration de soluté vers la région à faible concentration de soluté, à travers une membrane semi-perméable. Elle existe uniquement dans le milieu liquide. Elle dépend de la seul concentration en particules. Le mouvement se fait toujours à travers une membrane semi-perméable ou une membrane cellulaire. Le processus est lent.

En revanche, les deux processus ont de nombreux points communs :

Aucun des deux processus ne peut s'amorcer à moins qu'il n'y ait une différence de concentration de particules entre deux régions.

Les processus ne sont terminés que lorsque la concentration des particules devient uniforme dans les deux régions (équilibre).

Les deux sont des processus de transport spontanés, ce qui signifie qu'ils ne nécessitent aucun apport d'énergie supplémentaire pour intervenir.

Dans les deux cas, les particules se déplacent d'une zone de concentration plus élevée vers une zone de concentration plus faible.

Les facteurs internes tels que le potentiel de soluté et le potentiel hydrique n'affectent aucun des processus.

Chez les animaux

L'osmose est importante chez les animaux pour le maintien du potentiel hydrique de la cellule, le transport des nutriments et la diffusion cellule-cellule.

Le corps humain infecté par des bactéries responsables du choléra effectue une osmose pour inverser le flux d'absorption d'eau dans l'intestin, provoquant une perte d'eau excessive, entraînant une déshydratation sévère et parfois la mort

Si un poisson d'eau douce est transféré en eau salée ou vice versa, le poisson mourra d'une trop grande osmose, ce qui perturbera l'équilibre des sels dans son corps.

Les cellules absorbent les nutriments et les minéraux dans la cellule et se débarrassent également de leurs déchets par osmose

Chez les plantes

Chez les plantes, l'osmose maintient la turgescence, fournit un soutien mécanique, empêche la perte d'eau excessive et aide à l'absorption de l'eau du sol. Par exemple, les poils absorbants des plantes absorbent l'eau du sol.

Les racines des plantes ont une concentration de soluté plus élevée que le sol environnant, de sorte que l'eau s'écoule dans les racines qui sont absorbées par les plantes par osmose

L'ouverture et la fermeture des cellules de garde, responsables des échanges gazeux chez les plantes, dépendent de l'absorption d'eau par osmose.