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L'apport nutritif du foetus, indispensable à sa croissance et à ses dépenses énergétiques sans cesse croissantes est assuré par la mère.
L'eau traverse le placenta par diffusion dans le sens d'un gradient osmolaire. Les échanges d'eau augmentent avec la grossesse jusqu'à 35 semaines (3,5 litres/jour)
Les électrolytes suivent les mouvements de l'eau. Le fer et le calcium ne passent que dans le sens mère-enfant.
Le glucose est la principale source d'énergie du foetus et passe par transport facilité. La glycémie foetale est égale aux 2/3 de la glycémie maternelle, aussi est-elle fonction de cette dernière. Le placenta est capable de synthétiser et de stocker du glycogène au niveau du trophoblaste afin d'assurer les besoins locaux en glucose par glycogénolyse. Il faut noter que des modifications importantes du métabolisme des hydrates de carbone surviennent au cours de la grossesse, pour satisfaire notamment aux besoins du foetus et préparer à la lactation. La grossesse est dite «diabétogène» pour la mère en raison de la diminution de la sensibilité tissulaire à l'insuline. La sensibilité tissulaire à l'insuline peut être réduite au niveau des tissus jusqu'à 80%. Cet effet s'explique partiellement par l'accroissement d'antagonistes spécifiques de l'insuline, dont le plus important est l'hormone placentaire lactogène - HPL nommée également HCS c.a.d. hormone chorionique somatomammotrophique (voir Fonction endocrine).
Les protéines (voir aussi transfert des protéines) ne passent pas la barrière placentaire, elles sont trop grosses. Les peptides et les acides aminés, en revanche, passent par transport actif et permettent ainsi au foetus d'assurer sa propre synthèse protéique.
Les acides aminés, précurseurs de la synthèse protéique foetale, proviennent de la dégradation des protéines maternelles. Le transfert placentaire se fait sous l'effet d'hormones telles que la GH (Growth Hormone) et la TSH (Thyroid Stimulating Hormone), contre un gradient de concentration (taux 2 à 3 fois plus élevé chez le foetus que chez la mère).
Les lipides et les triglycérides sont dégradés au niveau du placenta qui synthétise de nouvelles molécules lipidiques.
Le cholestérol passe facilement la membrane placentaire ainsi que ses dérivés (en particulier les hormones stéroïdes).
Les vitamines hydrosolubles traversent facilement la membrane placentaire, en revanche le taux des vitamines liposolubles (A,D,E,K) est très bas dans la circulation foetale. La vitamine K, joue un rôle capital dans la coagulation sanguine et il est important de substituer le nouveau-né afin de prévenir la survenue d'hémorragies.
Les transferts placentaires concernent également l'élimination des déchets du métabolisme foetal qui sont rejetés dans le sang maternel puis éliminés (urée, acide urique, créatinine).