La tonicité d’une solution détermine si une cellule acquiert ou perd de l’eau dans cette solution. La tonicité dépend de la perméabilité de la membrane cellulaire pour différents solutés et de la concentration en solutés non pénétrants dans la solution à l’intérieur et à l’extérieur de la cellule. Si une membrane semi-perméable empêche le passage de certains solutés mais permet à l’eau de suivre son gradient de concentration, l’eau se déplace du côté qui a une faible osmolarité (c.-à-d. moins de soluté) vers le côté qui a une osmolarité plus élevée (c.-à-d. une concentration en soluté plus élevée). La tonicité du liquide extracellulaire détermine l’intensité et la direction de l’osmose et entraîne trois conditions possibles : l’hypertonicité, l’hypotonicité et l’isotonicité.
En biologie, le préfixe “ iso ” signifie égal ou étant de mesures égales. Lorsque les liquides extracellulaire et intracellulaire ont la même concentration en soluté non-pénétrant à l’intérieur et à l’extérieur, la solution est isotonique. Les solutions isotoniques n’ont pas de mouvement net de l’eau. L’eau va quand même entrer et sortir, simplement dans des proportions égales. Par conséquent, il ne se produit aucun changement dans le volume de la cellule.
Le préfixe “ hypo ” signifie plus bas ou inférieur. Chaque fois qu’il y a une faible concentration de soluté non-pénétrant et une forte concentration d’eau à l’extérieur par rapport à l’intérieur, l’environnement est hypotonique. L’eau se déplacera dans la cellule, ce qui la fera gonfler. Dans les cellules animales, le gonflement provoque à terme l’éclatement et la mort des cellules. L’eau douce est un exemple d’environnement hypotonique. Les organismes d’eau douce ont tendance à avoir une osmolarité plus élevée (c.-à-d. une concentration en sel plus élevée) à l’intérieur de leurs cellules que le plan d’eau environnant comme un lac ou une rivière.
Inversement, le préfixe “ hyper ” signifie plus ou au-dessus. Lors de l’hypertonicité, le liquide extracellulaire contient plus de soluté (c.-à-d. une osmolarité élevée) et moins d’eau que l’intérieur d’une cellule. Ainsi, l’eau se déplace hors de la cellule, entraînant le rétrécissement des cellules animales. L’eau salée est un exemple de liquide extracellulaire hypertonique parce qu’elle a une osmolarité plus élevée (c.-à-d. une concentration plus élevée en sel) contrairement à la plupart des fluides intracellulaires.
Pour éviter le rétrécissement et le gonflement se produisant dans les solutions hypertoniques et hypotoniques, les cellules animales doivent posséder des stratégies pour maintenir l’équilibre osmotique. Le processus par lequel l’équilibre osmotique est atteint s’appelle osmorégulation. Les stratégies osmorégulatrices peuvent être regroupées en deux catégories : la régulation et la conformité. Les osmorégulateurs contrôlent et maintiennent leurs conditions osmotiques internes indépendamment des conditions environnementales. Inversement, les osmoconformateurs utilisent des processus internes actifs et passifs pour imiter l’osmolarité de leur environnement.
Beaucoup d’animaux, y compris les humains, sont des osmorégulateurs. Par exemple, les poissons qui vivent dans l’eau salée, un environnement hypertonique, sont capables de réguler l’eau perdue dans l’environnement en absorbant de grandes quantités d’eau et en excrétant fréquemment du sel. Les poissons qui vivent en eau douce atténuent l’osmose constante de l’eau dans leurs cellules par des mictions fréquentes qui libèrent de l’eau hors du corps.
La plupart des invertébrés marins, comme les homards et les méduses, sont osmoconformateurs. Les osmoconformateurs maintiennent une concentration interne en soluté, ou une osmolarité, égale à celle de leur environnement et ils prospèrent ainsi dans des environnements sans fluctuations fréquentes.
