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Osmolalité, osmolarité et homéostasie des fluides

Osmolality is a measure of the number of particles in a kg of the liquid they are dissolved in. Osmolarity is a measure of the number of particles in a litre of the liquid they are dissolved in. Fluid homeostasis is the term for keeping the concentration of the fluids in the body from changing. It is sometimes also referred to as fluid balance.

En un coup d'œil

  • L'homéostasie des fluides est la manière dont le corps maintient stables les niveaux de concentration des fluides.

  • L'osmolalité mesure le nombre de particules par kilogramme dans un fluide.

  • Le niveau normal d'osmolalité pour le sérum est de 280-295 mOsm/kg.

  • Votre corps vous donne soif et libère de l'ADH lorsque l'osmolalité devient trop élevée.

  • Si l'osmolalité devient trop basse, votre corps réduit l'ADH et vous urinez davantage.

Our bodies manage millions of chemical reactions every day. These reactions depend on the concentration of the fluid in our cells and our blood being tightly controlled all day, every day. How does it do this? By making us thirsty, for instance, when the fluid is tending to become more concentrated and making us pass more urine when it's getting less concentrated.

Sometimes when you are ill, however, your body's natural balance mechanisms become upset. In these situations, you may need to have regular blood monitoring and treatment to correct imbalances.

To understand fluid homeostasis it helps to understand some of the terms that are used when talking about fluid balance. Osmolality and osmolarity are terms to describe how concentrated the body fluids are.

What is osmolality?

The osmolality of a fluid is a measure of the number of particles per kilogram of the liquid that they are dissolved in (the solute). The number of particles is measured in milliosmoles, which is a measurement widely used in chemistry. The measurement is given in milliosmoles per kilogram, or mOsmol/kg for short.

Osmolality does not depend on the temperature of the liquid. To take an example, if you dissolve 100 g of salt in 1 kg of water, the osmolality would be the same whether or not the water was near freezing point or at body heat. This is the difference between osmolality and osmolarity.

What is osmolarity?

The osmolarity of a fluid is a measure of the number of particles per litre of the liquid that they are dissolved in (the solute). The number of particles is measured in millimoles, which is another measurement widely used in chemistry. The measurement is given in millimoles per litre, or mmol/L for short.

Osmolarity will change depending on the temperature of the liquid. To take the same example as above, if you dissolve 100 g of salt in 1 kg of water, the osmolarity will decrease very slightly as the liquid warms up. This is because the same weight of water takes up slightly more room as it warms up - it expands.

Because osmolarity changes with temperature, the term osmolality is preferred in medicine.

Why is osmolality measured?

Osmolality is measured when doctors are concerned that your fluid balance may have gone awry for some reason. This might be due to an illness or as a side-effect of medication. It may even be due to you having overloaded your system by drinking too much water.

They may also want to measure it to monitor the effects of medication designed to change the osmolality of your body tissues. Mannitol is used for this effect to reduce brain swelling if you have had a head injury or brain surgery.

What is a normal osmolality level?

The body fluid that we usually use to measure osmolality in humans is serum. Serum is what is left from sang once the cells and proteins have been removed. The particles that make up the osmolality of serum are glucose, sodium and potassium salts (Na+ and K+) and urea. The normal serum osmolality is 280-295 mOsm/kg. Often you will be asked for a sample of urine for urine osmolality testing too.

The serum osmolality is extremely close to the osmolality inside the cells that our body is made of. This is because the walls of our cells are permeable to the microscopic particles (ions and anions) and to water.

Permeable means it allows these particles and water to move freely in and out through the cell walls. This keeps the osmolality the same on both sides of the cell walls throughout the body. This is important as the cells won't work properly if this doesn't happen.

Occasionally the osmolality of stools (faeces) may also be tested.

What is fluid homeostasis?

Fluid homeostasis is the term for the way the body keeps the osmolality of the body fluids within a very narrow range, all the time. The word homeostasis comes from 'homeo' meaning alike or similar and 'stasis' meaning to remain the same. So fluid homeostasis means keeping the fluid the same all the time.

How does the body maintain fluid homeostasis?

In normal, healthy people the osmolality of the body's fluids is very closely regulated by the body.

As the osmolality goes up

  • You get a desire to drink - thirst.

  • The brain releases a hormone called antidiuretic hormone (ADH) (also known as arginine vasopressin (AVP)).

  • ADH changes the way the kidneys react to blood flowing through them.

  • The kidneys are continuously filtering the blood and can alter how much water is allowed to go into the urine and how much is reabsorbed back into the body.

  • Diuretic essentially means 'to make you pass urine', so antidiuretic hormone (ADH), as the name suggests, stops you making as much urine and so you don't pass as much urine. The urine you do pass will be darker in colour, as it is more concentrated.

  • If you don't pass as much urine, you don't lose as much water.

  • If you don't lose as much water and you have a drink because you are thirsty, there is more water in your body.

  • If there is more water in your body, your osmolality goes down.

As the osmolality goes down

  • The brain stops releasing ADH and you stop feeling thirsty.

  • The kidneys start making more urine again.

  • You pass more diluted urine.

  • You lose more water from your body.

  • If there is less water in your body, your osmolality goes up again.

And so it continues, all day, every day: your brain and your kidneys tightly controlling the environment inside your cells.

Do you need eight glasses of water a day?

Sometimes. Sometimes not. It depends on what you are doing, how hot it is, how big you are, how old you are ... but your body will tell you if you need a drink, by making you thirsty.

There is a myth that we need to drink 1½ to 2 litres of water a day. It's not known where this figure comes from but it has been described as: 'not only nonsense but ... thoroughly debunked nonsense.' It's certainly a favourite of the bottled water industry.

Drinking water is definitely better for us than drinking sugary drinks, but for those of us lucky enough to be living in the advanced world, water supplies are closely monitored and very safe.

Except for people who get recurrent kidney stones, there is no evidence that we should drink more than we naturally want. It may even be bad for us: if it makes us feel guilty for not achieving it - and that's not to mention the sleep deprivation from having to get up in the middle of the night, and the incontinence urinaire.

How does fluid homeostasis go wrong?

There are some conditions and situations when fluid homeostasis can go wrong. The effects can be for osmolality to go too high (hyperosmolality) or too low (hypo-osmolality).

What causes high

Not enough antidiuretic hormone (or it has lost its effect)

  • Diabetes insipidus:

    • This is not to be confused with diabète sucré, which is much more common.

    • Diabète insipide is due either to the brain not being able to make antidiuretic hormone (ADH) anymore (cranial diabetes insipidus) or the kidneys losing their ability to react to it (nephrogenic diabetes insipidus).

    • It can cause severe lack of fluid in the body (dehydration).

Loss of body fluid

What causes low osmolality?

Too much antidiuretic hormone

Drinking too much water

Drinking an excessive amount of water can overwhelm the body's fluid homeostasis, leading to water intoxication.

  • It has occurred in people who are drinking to excess in an effort to feel full when trying to lose weight.

  • Water intoxication has also resulted from water drinking competitions and 'initiation' ceremonies.

  • It can occur with exercise, in which case it is called exercise-associated hyponatraemia (EAH):

    • This has been a particular problem with marathon runners, who worry so much about not drinking enough that they drink too much.

    • Exercise is a trigger for ADH release and this will worsen the effects of drinking too much.

    • Some people unwisely use an analgésique anti-inflammatoire before any sporting activity, which will make EAH even more likely.

    • It has recently been reported after less demanding exercise, including yoga.

The effect of these problems is due to the very low osmolality of sodium (Na+). This is called hyponatraemia and when severe, can lead headache, dizziness, disorientation and confusion. Ultimately it can lead to coma and death.

For more information, see the separate leaflet called Hyponatraemia.

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Les principales raisons de connaître votre groupe sanguin sont si vous devez subir une transfusion sanguine ou si vous êtes enceinte. Vous ne pouvez pas demander un test sanguin juste pour connaître votre groupe sanguin sur le NHS.

par Dr Hayley Willacy, FRCGP

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Les tests de fonction thyroïdienne sont des analyses de sang qui aident à vérifier le fonctionnement de votre glande thyroïde. Ils sont principalement utilisés pour détecter une glande thyroïde sous-active (hypothyroïdie) et une glande thyroïde hyperactive (hyperthyroïdie). Beaucoup d'informations de base sur la glande thyroïde peuvent être trouvées dans la brochure séparée intitulée Problèmes de Thyroïde (incluant également les Glandes Parathyroïdes). Cette brochure traitera uniquement du test sanguin qui mesure le fonctionnement de votre thyroïde, et non des maladies spécifiques, telles que la maladie de Basedow, qui affectent la thyroïde. Remarque : les informations ci-dessous ne sont qu'un guide général. Les dispositions et la manière dont les tests sont effectués peuvent varier entre différents hôpitaux. Quelqu'un peut passer son test de fonction thyroïdienne dans un hôpital et cela pourrait donner des résultats légèrement différents de ceux mesurés dans un autre hôpital. Il est important d'interpréter les résultats de votre test de fonction thyroïdienne avec le médecin qui les a demandés - donc si le test a été demandé par votre médecin généraliste, il vous donnera le résultat. S'il a été demandé par un consultant hospitalier, vous devez obtenir le résultat de leur part et votre médecin généraliste ne l'aura pas.

par Dr Toni Hazell, MRCGP

Questions fréquemment posées

Quelle est la différence entre osmolalité et osmolarité ?

L'osmolalité mesure le nombre de particules par kilogramme de liquide, et elle ne change pas avec la température. L'osmolarité mesure le nombre de particules par litre de liquide, et elle peut changer légèrement avec la température. Comme l'osmolarité est affectée par la température, l'osmolalité est la mesure préférée en médecine.

Pourquoi l'osmolalité est-elle mesurée en médecine ?

L'osmolalité est mesurée lorsque les médecins soupçonnent un déséquilibre des niveaux de fluides dans votre corps, ce qui peut être causé par une maladie, des effets secondaires de médicaments ou même une consommation excessive d'eau. Elle peut également être surveillée pour vérifier l'efficacité des traitements conçus pour ajuster l'équilibre hydrique, tels que les médicaments utilisés pour réduire le gonflement cérébral après une blessure ou une chirurgie.

Quels composants contribuent à l'osmolalité de mon sérum sanguin ?

Les principales particules qui contribuent à l'osmolalité de votre sérum sanguin sont le glucose, les sels de sodium (Na+) et de potassium (K+), et l'urée.

Boire trop d'eau peut-il être dangereux ?

Oui, boire une quantité excessive d'eau peut perturber le système d'équilibre des fluides de votre corps, pouvant potentiellement mener à une condition dangereuse appelée intoxication par l'eau. Cela peut réduire sévèrement les niveaux de sodium dans votre sang (hyponatrémie), provoquant des symptômes tels que maux de tête, vertiges, désorientation et confusion, et dans les cas graves, cela peut entraîner un coma ou être fatal. Ce risque est particulièrement noté dans des situations comme les sports d'endurance, les concours de boisson d'eau, ou parfois lors de tentatives de perte de poids.

Que signifie 'homéostasie des fluides' pour mon corps ?

L'homéostasie des fluides signifie que votre corps travaille activement pour maintenir la concentration des fluides dans vos cellules et votre sang dans une plage très étroite et saine en tout temps. Cet équilibre constant est crucial pour que vos cellules fonctionnent correctement. Ce processus implique généralement des mécanismes tels que la soif et la régulation de la production d'urine par les reins.

Lectures complémentaires et références

À propos de l'auteurVoir la biographie complète

Image de l'auteur

Dr Hayley Willacy, FRCGP

Médecin généraliste, Auteur médical

MBChB (1992), DRCOG, DFFP, MRCOG (Part 1) MRCGP (2007), DFSRH (2013), MSc - medical education (2020)

Le Dr Hayley Willacy était médecin généraliste au NHS travaillant dans le nord-ouest de l'Angleterre, qui a pris sa retraite de la pratique clinique en 2022 après 30 ans. 

À propos du critiqueVoir la biographie complète

Image de l'auteur

Dr Colin Tidy, MRCGP

Médecin généraliste, Auteur médical

MBBS, MRCGP, MRCP (Paediatrics), DCH

Le Dr Colin Tidy est un médecin du NHS, basé dans l'Oxfordshire.

Historique de l'article

Les informations sur cette page sont rédigées et examinées par des cliniciens qualifiés.

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