Laplace (Loi de) l.f.
Laplace’s law
Loi d’équilibre entre la tension (T), d’une enveloppe de courbure moyenne (), contenant un fluide sous une pression (P) : la pression est égale au produit de la tension par la courbure moyenne :P = T x
Autrement dit, une augmentation ou une diminution de pression correspond à une variation proportionnelle de courbure (donc inverse du volume contenu) ou de la tension superficielle.
L‘analyse dimensionnelle (longueur (L), surface (L2), volume (L3), Force (F), énergie (E=FL) montre que pour équilibrer la pression (force / surface ou énergie de volume, E L-3), la pression superficielle (force / longueur ou énergie de surface, de dimension E L-2) doit être multipliée par la courbure (inverse de la longueur du rayon de courbure), grandeur de dimension L-1:
E L-3 = E L-2. L-1
La formule initiale a été établie pour une sphère de rayon R soit P = T (2/ R). La sphère ayant deux courbures principales, 1/R, sa courbure moyenne est 2/R, ainsi la loi de Laplace appliquée à un cylindre (qui n’a qu’une courbure) est P = T / R.
En physiologie la loi de Laplace s’applique aux organes creux (cœur, vessie) et aux cellules :
Au niveau des poumons, les petites alvéoles devraient se vider dans les alvéoles deux fois plus grandes car elles devraient avoir une pression alvéolaire deux fois plus forte. Comme ce n’est pas le cas, sinon la plupart des petites alvéoles produiraient des atélectasies et les grosses des bulles, il faut donc que la tension superficielle alvéolaire soit quasi nulle pour que cela ne se produise pas. De fait les alvéoles pulmonaires sont tapissées de surfactant, un phospholipide de très basse énergie superficielle (s’il n’y avait pas de surfactant, la tension superficielle alvéolaire se rapprocherait de celle du plasma, 0,60 N/m2). L’insuffisance de sécrétion de surfactant entraîne la maladie des membranes hyalines du nouveau-né prématuré où l’on trouve l’aspect d’atélectasies et de bulles envisagé ci-dessus.
Au niveau du cœur, selon la loi de Starling : l’énergie libérée par la contraction des fibres cardiaques entraîne l’augmentation de la pression du sang contenu dans les ventricules (charge) ce qui lui permet de vaincre la pression artérielle diastolique, d’où sa propulsion dans les artères.
Dans les vaisseaux : la tension de la paroi équilibre la pression, mais, les vaisseaux étant cylindriques, la tension systolique des fibres musculaires de la tunique artérielle est double de celle des fibres cardiaques.
Dans les cellules : la surface cellulaire ayant une certaine énergie superficielle, sa pression osmotique est toujours plus élevée que celle du liquide environnant. Si la pression extracellulaire est trop faible le volume et la surface de la cellule deviennent trop grands et la surface se déchire (cytolyse).
P. Simon, marquis de Laplace, physicien français (1749-1827)
→ charge, courbure, cytolyse, contraction musculaire, membranes hyalines, (maladie des), Starling (loi de), surfactant, tension, tension, tension superficielle