Le principe de dilution isotopique est le suivant. On souhaite mesurer le débit de production de la leucine, c'est-à-dire la quantité de leucine arrivant dans le plasma par unité de temps. On introduit dans le plasma de la leucine marquée (Leu*) à un débit connu et constant à l'aide d'un pousse seringue. Lorsque l'état d'équilibre est atteint, on conçoit intuitivement (mais la démonstration mathématique existe) que le rapport des débits de production de leucine marquée et non marquée est égal au rapport de leurs concentrations, ce qui s'écrit : 

Production Leu =
Débit Leu*

[Leu]
[Leu*]

ou encore

Production Leu =

Débit Leu*
[Leu*]
*Leu*

Le débit de traceur étant connu, le rapport Leu*/Leu mesuré, on en déduit le débit de production de leucine. Cette équation simple n'est valable qu'à l'état stationnaire, c'est-à-dire lorsque ni [Leu] ni [Leu*] (ni par voie de conséquence le rapport [Leu*/Leu] ne varient pendant la période de mesure. Dans ces conditions, le débit de production (correspondant pour la leucine à la somme apports exogènes + protéolyse) est égal au débit d'utilisation (soit synthèse protéique + oxydation). En d'autres termes, à l'état stationnaire, le pool plasmatique ne variant pas, "ce qui rentre est égal à ce qui sort". Cette contrainte d'obtention d'un état stationnaire est l'une des limites de l'utilisation des traceurs, évidente par exemple au cours de l'étude des repas où la stabilité des concentrations est difficile à obtenir. La nécessité de travailler une fois l'équilibre atteint (cf figure) explique le délai imposé (environ 2 heures pour la leucine) après le début de la perfusion pour obtenir des prélèvements significatifs. Une simulation numérique de mesure du renouvellement protéique est indiqué sur la figure.

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