L’osmose est un phénomène biophysique dans lequel l’eau (ou un autre solvant) passe d’une solution moins concentrée à une solution plus concentrée à travers une membrane partiellement perméable (en d’autres termes, elle laisse passer certaines particules, tout en en bloquant d’autres).
Le solvant maintient cette migration jusqu’à ce que l’équilibre de la concentration soit atteint.
Donc, chaque fois qu’il y a une migration nette des molécules d’eau d’une solution qui a une faible concentration en soluté vers une solution qui a une concentration plus élevée en soluté, on appelle ce phénomène l’osmose. Ce mouvement est aussi parfois appelé « descente du gradient de concentration ».
La pression osmotique est la force nécessaire pour empêcher le mouvement de l’eau à travers la membrane semi-perméable.
Le terme osmose, qui signifie en grec « poussée » ou « impulsion », a été inventé par J.A. Nollet qui, en 1747, a décrit une expérience dans laquelle il a utilisé une vessie d’animal pour séparer deux chambres contenant de l’eau et du vin. Il a remarqué que le volume dans la chambre contenant du vin augmentait et, si la chambre était fermée, la pression augmentait.
Comment fonctionne l’osmose
Une expérience classique d’osmose consiste à diviser un bécher d’eau en deux moitiés, avec une membrane semi-perméable entre les deux et du sel ajouté sur l’un des côtés. Vous remarquerez rapidement que l’eau migre du côté du bécher sans sel vers le côté contenant la solution saline. Ce mouvement d’eau continuera jusqu’à ce que la concentration de sel soit la même des deux côtés.
C’est la même raison pour laquelle il ne faut jamais mettre un escargot près du sel, ce qui provoquerait la mort de la pauvre créature au fur et à mesure que son eau est extraite.
La clé de l’osmose est la présence d’une membrane semi-perméable qui fait que les molécules d’eau dans une solution à faible concentration ont plus de chances d’entrer en collision avec la membrane et de la traverser, alors que les molécules d’eau dans une solution concentrée auront beaucoup moins de molécules d’eau qui entrent en collision avec la membrane et la traversent. Ce décalage signifie qu’il y a une plus grande probabilité statistique que davantage de molécules d’eau passent à travers la membrane à partir d’une solution moins concentrée. Une fois que la probabilité statistique de passage des molécules d’eau à travers la membrane est égale, l’osmose s’arrête.
L’osmose dans la nature
L’osmose est l’un des processus essentiels de la vie. Chaque cellule de notre corps, les plantes et les animaux qui nous entourent doivent leur survie à l’osmose.
Prenez les plantes, par exemple. Lorsque nous les arrosons, nous le versons sur l’extrémité de la tige et la terre. Si les cellules de la plante sont entourées d’une solution qui contient une concentration plus élevée de molécules d’eau que la solution à l’intérieur des cellules, l’eau pénétrera dans les feuilles, les fruits et les fleurs par osmose. Au cours de ce processus, la cellule végétale deviendra ferme.
Par contre, si une plante est entourée d’une solution qui contient une plus faible concentration d’eau, alors les molécules d’eau de la solution à l’intérieur des cellules de la plante seront expulsées par osmose, rendant la plante flasque.
Lorsque nous arrosons les plantes, nous arrosons généralement l’extrémité de la tige et le sol dans lequel elles poussent. Par conséquent, les racines des plantes absorbent l’eau et à partir des racines, l’eau voyage vers différentes parties des plantes ; que ce soit les feuilles, les fruits ou les fleurs. Chaque racine agit comme une barrière semi-perméable, qui permet aux molécules d’eau de passer d’une concentration élevée (sol) à une concentration faible (racines). Les racines ont des poils, ce qui augmente la surface et donc l’absorption d’eau par les plantes.
Peut-être qu’un exemple plus relatable se trouve dans notre propre corps. Lorsque nous buvons de l’eau, les cellules l’absorbent par osmose, tout comme les racines des plantes. La paroi cellulaire agit comme une membrane semi-perméable, créant une pression osmotique entre l’intérieur et l’extérieur de la cellule. Le sang étant une solution plus diluée que le cytoplasme de la cellule, l’eau traverse la paroi cellulaire. Il en va de même pour les nutriments et les minéraux, qui sont également transférés par osmose.
Les humains ont reconnu le potentiel de l’osmose depuis l’Antiquité, l’employant pour conserver les aliments. Les anciens ont observé que l’ajout de sel ou de sucre élimine l’eau des tissus. À l’époque, le processus était appelé imbibition en raison du fait que les solutés comme le sel et le sucre attiraient l’eau de la matière qu’ils touchaient.
Quelle est la différence entre l’osmose et la diffusion
La diffusion et l’osmose sont toutes deux des processus de transport passif, ce qui signifie qu’elles ne nécessitent aucun apport d’énergie pour déplacer les substances. Ces deux processus sont essentiels au bon fonctionnement des processus biologiques, comme le transport d’eau ou de nutriments entre les cellules.
La principale différence entre les deux est que la diffusion peut se produire dans n’importe quel mélange, même lorsque deux solutions ne sont pas séparées par une membrane semi-perméable, alors que l’osmose se produit exclusivement à travers une membrane semi-perméable.
La diffusion rend la composition de l’air uniforme en redistribuant les espèces chimiques, comme l’oxygène de l’air, jusqu’à ce que l’équilibre soit atteint : autrement dit, jusqu’à ce que le gradient de concentration – la différence de concentration entre deux zones – ait été éliminé. Si la concentration d’une espèce n’est pas initialement uniforme, avec le temps, la diffusion provoquera un transfert de masse en faveur d’une concentration plus uniforme.
La ligne de fond : l’osmose – le mouvement naturel de l’eau dans une solution à travers une membrane semi-perméable – est au cœur de toute la biologie. C’est un processus de transport passif comme la diffusion, mais les deux sont distincts.