L’osmose est un processus dans lequel un fluide traverse une membrane semi-perméable, se déplaçant d’une zone dans laquelle un soluté tel que le sel est présent en faibles concentrations vers une zone dans laquelle le soluté est présent en concentrations élevées. Le résultat final de l’osmose, à l’exception des facteurs externes, sera des quantités égales de liquide de chaque côté de la barrière, créant un état connu sous le nom d’isotonique. Le fluide le plus couramment utilisé dans les démonstrations d’osmose est l’eau, et l’osmose avec une grande variété de solutions fluides est essentielle pour chaque organisme vivant sur Terre, des humains aux plantes.
Il existe certains termes clés liés à l’osmose qu’il peut être utile de connaître lorsque l’on réfléchit au fonctionnement de l’osmose. Le fluide qui traverse la membrane est appelé solvant, tandis que la substance dissoute dans le fluide est un soluté. Ensemble, le solvant et le soluté dissous forment une solution. Lorsqu’une solution a de faibles niveaux de soluté, elle est considérée comme hypotonique, tandis que les solutions avec des niveaux élevés de soluté sont appelées hypertoniques.
Dans un exemple classique d’osmose, les plantes utilisent l’osmose pour absorber l’eau et les nutriments du sol. La solution dans les racines des plantes est hypertonique, puisant l’eau du sol hypotonique environnant. Les racines sont conçues comme des membranes sélectivement perméables, admettant non seulement l’eau, mais certains solutés utiles, tels que les minéraux dont la plante a besoin pour survivre. L’osmose joue également un rôle essentiel dans les cellules végétales et animales, avec des fluides entrant et sortant de la paroi cellulaire pour apporter des nutriments et effectuer des déchets.
Le fluide passe à la fois à l’intérieur et à l’extérieur de la membrane semi-perméable en osmose, mais il y a généralement un flux net dans une direction ou une autre, selon le côté de la membrane qui a une concentration plus élevée de solutés. Il est possible de modifier le processus d’osmose en créant une pression dans la solution hypertonique. Lorsque la pression devient si intense que le solvant de la solution hypotonique ne peut pas traverser la membrane, on parle de pression osmotique et cela empêchera l’obtention d’un état isotonique.
Les principes qui sous-tendent l’osmose sont essentiels pour comprendre une grande variété de concepts. Par exemple, la condition médicale parfois mortelle connue sous le nom d’intoxication hydrique se produit lorsque les gens boivent une grande quantité d’eau très rapidement, provoquant une dilution de l’eau qui s’écoule librement dans leur corps. Cette solution diluée est capable de traverser les membranes cellulaires, grâce à l’osmose, et elle peut faire exploser les cellules lorsqu’elles se dilatent pour accueillir l’eau. À l’inverse, lorsque les gens se déshydratent, les cellules se ratatinent et meurent car l’eau qui s’écoule librement dans le corps devient hautement concentrée en solutés, provoquant l’écoulement de l’eau hors des cellules pour tenter d’atteindre un état isotonique.