Equilibre Acido-Basique

Alain Leon

Réanimation Polyvalente

D.A.R

Equilibre Acido-Basique

PHYSIOLOGIE

AL2003

Benjamin Franklin

(1706-1790)

« Quand un atome d’hydrogène perd

un électron il devient H+ »

AL2003

Sorensen, 1909

pH « Une diminution du pH signifie

une augmentation de l’acidité »

AL2003

Le Base Excess, composante métabolique des anomalies acido-basiques

1916 pH Standard Hasselbalch

1957 Bicarbonate Standard

Jorgensen et Astrup

1958 Base Excess Astrup et Siggaard-Andersen

1960 Standard Base Excess

Siggaard-Andersen

AL2003

1908 : Equation d’Henderson

[ H+ ] x [ HCO3- ] = k x [ CO2 ] x [ H2O ]

[ H+ ] x [ HCO3- ] = k x PCO2

AL2003

1916 : Equation

d’Henderson - Hasselbalch

pH = pK + log ([ HCO3- ] / dCO2)

AL2003

L’Acide Carbonique

[ H+ ] x [ HCO3- ] = k1 x H2CO3 = k2 [ CO2 ] x [ H2O ]

[ H+ ] x [ HCO3- ] = k x PCO2

Equation modifiée d’Henderson, loi d’Action de Masse

AL2003

Acidémie : « plus acide que la

normale »

pH < 7,2 = Acidémie

AL2003

Acidose et Alcalose

• Une acidose tend à donner un pH plus acide que normal sans qu’il y ait une dominante. Un patient a souvent associé une acidose métabolique et une alcalose respiratoire, l’un domine, l’autre compense

• Une alcalose tend à donner un pH plus alcalin que normal sans qu’il y ait une dominante.

AL2003

Acidose Respiratoire

Acide Respiratoire =

PCO2 élevée

AL2003

Acidose Respiratoire

[ H+ ] x [ HCO3- ] = k x PCO2

40 x 24 = 24 x 40Hémoglobine

Rein

AL2003

Acidose Respiratoiredécompensée

[ H+ ] x [ HCO3- ] = k x PCO2

55 x 26 = 24 x 60Hémoglobine

Rein

AL2003

Acidose Respiratoirecompensée

[ H+ ] x [ HCO3- ] = k x PCO2

43 x 34 = 24 x 60Hémoglobine

Rein

AL2003

Acidose Métabolique

pH trop acide pour la PCO2

AL2003

Acidose Métabolique

[ H+ ] x [ HCO3- ] = k x PCO2

40 x 24 = 24 x 40

Ventilation

AL2003

Acidose Métaboliquedécompensée

[ H+ ] x [ HCO3- ] = k x PCO2

60 x 16 = 24 x 40

Ventilation

AL2003

Acidose Métaboliquecompensée

[ H+ ] x [ HCO3- ] = k x PCO2

48 x 15 = 24 x 30

Ventilation

AL2003

Les Bicarbonates

• Non mesuré• Calculé à partir de PaCO2

et du pH

AL2003

pH Standard

pH à PCO2 = 40 mmHg et 37°C sous oxygèneHasselbalch

Bicarbonates Standard, idemJorgensen et Astrup

AL2003

Base Excess, meq/L

Quantité d’acide ou de base nécessaire pour ramener le pH à

une valeur normale

AL2003

Les Bicarbonates

• Taux de bicarbonates modifié par acidose respiratoire ou métabolique

• Toute modification isolée du taux de bicarbonates traduit une anomalie métabolique

AL2003

Cellule et Membrane Cellulaire

• La membrane cellulaire est imperméable aux substances polarisées ou ionisées

• La membrane cellulaire est perméable à l’eau, aux substances liposolubles et aux gaz

• La composition du milieu intra-cellulaire varie en fonction du pH et avant tout la concentration des substances ionisées

• Le pH intra-cellulaire est de 6,8 à 7 à 37°C

• Le traitement consiste avant tout à traiter le milieu extra-cellulaire

AL2003

Le Volume Extra-Cellulaire

« L’eau du bain »

pH 7,4[H+] 40 mmol/L

pH 7,0[H+] 100 mmol/L

LEC (20%) LIC (80%)

- 60 mv

AL2003

Les Volumes à Traiter

« Le Grand Bain »

• Supérieur au volume extra-cellulaire• Environ 30% de l’eau totale (21 litres)

approximation utile en urgence• L’équilibration est un phénomène dynamique

AL2003

Le Volume Intra-Cellulaire

« Alcalin »

• Le pH intra-cellulaire est approximativement de 6,8 à la température corporelle

• 7,0 correspond plutôt à la réalité• Le taux de bicarbonates intra-cellulaire est

environ de 10,2 mMol/L

AL2003

Production d’Acide et Compensation

« Notre feu produit du CO2 »

• Poumons, Reins et Foie sont les régulateurs de l’équilibre acide-base

• Les déséquilibres viennent de l’inadéquation entre production d’acide et capacité de régulation

• Une régulation partielle aboutit à une compensation partielle

AL2003

Alcalose de Contraction

pH 7,4(>> 6,8 neutre)

AL2003

Alcalose de Contraction

pH 7,6(>> 6,8 neutre)

AL2003

Acidose de Dilution

pH 7,4(>> 6,8 neutre)

AL2003

Acidose de Dilution

pH 7,2(>> 6,8 neutre)

Equilibre Acido-Basique

LA PRODUCTION D’ACIDE

H+ H+

H+ H+

H+

H+ H+

H+ H+

H+ H+

H+

H+

H+

H+ H+

AL2003

LA PRODUCTION D’ACIDE

pH Normal Intra-Cellulaire

7.0 (H+, 100 nMol/L)

Artèriole 7,40

(H+ 40 nMol/L)

Veinule 7,36

(H+ 44 nMol/L)Débit

AL2003

L’Elimination d’Acide

Substrats

O2

Acidose Respiratoire

0,2 x 60 x 24 = 288 L de CO2 soit 12 moles / jour

Acidose Métabolique

0,1 moles / jour

(A. lactique, pyruvique et acido-cétosiques)

Métabolisme

AL2003

L’Elimination d’Acide

CO2

200 ml/min

8 mMoles/min

12 Moles/jour

Acides Métaboliques

70 µMoles/min

0,1 Mole/jour

(A. lactique, pyruvique et acido-cétosiques)

Métabolisme

AL2003

La Compensation

Respiratoire :1. Est rapide et partielle pour l’acidose métabolique

2. Est rapide et partielle l’alcalose métabolique

Sauf en cas de dépression de la ventilation ou de pathologie pulmonaire

Métabolique :1. Est lente

2. Reflète la compensation d’une pathologie respiratoire chronique

3. Peut refléter une perturbation métabolique isolée

pHComprendre le

AL2003

Définition du pH

Logarithme négatif de la concentration

en protons H+

AL2003

Evaluation du pH et de la charge Acide

7,4 40 nanoMoles/L

pH [H+]

AL2003

Evaluation du pH et de la charge Acide

7,3 50 nanoMoles/L

pH [H+]

AL2003

Evaluation du pH et de la charge Acide

7,1 80 nanoMoles/L

pH [H+]

AL2003

Evaluation du pH et de la charge Acide

7,5 32 nanoMoles/L

pH [H+]

AL2003

Evaluation du pH et de la charge Acide

7,7 20 nanoMoles/L

pH [H+]

AL2003

Evaluation du pH et de la charge Acide

6,8 160 nanoMoles/L

pH [H+]

AL2003

Evaluation du pH et de la Charge Acide

pH modifié de 0,1[H+] modifié de 1,25

pH modifié de 0,3[H+] modifié de 2

pH modifié de 1[H+] modifié de 10

pH modifié de 3[H+] modifié de 1000

AL2003

Equation d’Henderson modifiée

1. Equation d’Henderson simplifiée

[ H+ ] = k x [ CO2 ] x [ H2O ] / [ HCO3- ]

2. Logarithme négatif de [ H+ ]

pH = - log [ H+ ]

AL2003

Equation d’Henderson

pH SBE [ H+ ] x [ HCO3- ] = k x PCO2

7,40 0 X40 24 24 X 40

AL2003

Démarche Diagnostique

1. Situation globale• Acide• Alcaline• Négligeable

2. Modification dominante• Respiratoire• Métabolique• Nulle

AL2003

Démarche Diagnostique

3. Composante respiratoire• Mineure• Modérée• Majeure

4. Composante métabolique• Mineure• Modérée• Majeure

AL2003

Démarche Diagnostique

3. Résultat typique d’une :• Insuffisance respiratoire aiguë• Insuffisance respiratoire chronique• Anomalies métaboliques• Aucune anomalie

AL2003

Equation d’Henderson

pH SBE [ H+ ] x [ HCO3- ] = k x PCO2

7,35 0 X44 25 24 X 45

Acidose respiratoire modérée sans acidose métabolique caractéristique d’une insuffisance respiratoire aiguë

AL2003

Equation d’Henderson

pH SBE [ H+ ] x [ HCO3- ] = k x PCO2

7,15 0 X69 28 24 X 80

Acidose respiratoire modérée sans acidose métabolique caractéristique d’une insuffisance respiratoire aiguë

AL2003

Equation d’Henderson

pH SBE [ H+ ] x [ HCO3- ] = k x PCO2

7,09 0 X80 12 24 X 40

Acidose métabolique métabolique pure

AL2003

Equation d’Henderson

pH SBE [ H+ ] x [ HCO3- ] = k x PCO2

6,97 0 X105 14 24 X 60

Acidose métabolique métabolique avec acidose respiratoire sévère

AL2003

Equation d’Henderson

pH SBE [ H+ ] x [ HCO3- ] = k x PCO2

7,71 28 X19 50 24 X 40

Alcalose métabolique sévère sans compensation respiratoire

AL2003

Equation d’Henderson

pH SBE [ H+ ] x [ HCO3- ] = k x PCO2

7,50 18 X32 42 24 X 55

Alcalose métabolique sévère avec acidose respiratoire modérée typique d’une compensation métabolique partielle

AL2003

Equation d’Henderson

pH SBE [ H+ ] x [ HCO3- ] = k x PCO2

7,52 0 X30 42 22 X 28

Alcalose métabolique modérée sans compensation respiratoireD’origine respiratoire

AL2003

Diagramme Acide BaseSchitlig- Severinghaus-Grogono : Acidose

Métabolique In-Vivo

7.2

7.0

7.47.620

0

-20AcidoseMétab.mEq/L

20 40 60 80 PCO2

mmHg

AL2003

Diagramme Acide Base

Siggaard-Andersen : Réponse du corps Entier

7.2

7.0

7.47.6

-20

0

20

BE mEq/L20 40 60 80 PCO2

mmHg

AL2003

Diagramme Acide BaseGrogono : Acidose Métabolique

7.2

7.0

7.47.6

-20

0

20AcidoseMétab.mEq/L

20 40 60 80 PCO2

mmHg

AL2003

Diagramme Acide BaseSchitlig- Severinghaus-Grogono : Acidose

Métabolique In-Vivo

7.2

7.0

7.47.620

0

-20AcidoseMétab.mEq/L

20 40 60 80 PCO2

mmHg

Aspects Cliniques

Equilibre Acido-Basique

AL2003

Anomalies Respiratoires

• L’insuffisance respiratoire aiguë produit de l’acide carbonique

• L’insuffisance cardio-respiratoire aiguë produit de l’acide carbonique et de l’acide lactique

AL2003

L’Acidose Respiratoire

• La PCO2 est le reflet de la balance entre la production de CO2 et son élimination

• Jusqu’à survenue d’une anomalie métabolique, la PCO2 est corrélée à la ventilation

AL2003

Ventilation Requise

PCO2 x VT x f = K

Ventilation = K / PCO2 cible

AL2003

Acidose Respiratoire

7.2

7.0

7.47.620

0

-20AcidoseMétab.mEq/L

20 40 60 80 PCO2

mmHg

VT = 4L/min70 x 4 = 280

AL2003

Acidose Respiratoire Aiguë

totalement corrigée

7.2

7.0

7.47.620

0

-20AcidoseMétab.mEq/L

20 40 60 80 PCO2

mmHg

VT = 7L/min280 / 40 = 7

AL2003

Acidose Respiratoire Chronique

Décompensée

7.2

7.0

7.47.620

0

-20AcidoseMétab.mEq/L

20 40 60 80 PCO2

mmHg

VT = 8L/min70 x 8 = 560

AL2003

Acidose Respiratoire Chronique Décompensée corrigée partiellement

7.2

7.0

7.47.620

0

-20AcidoseMétab.mEq/L

20 40 60 80 PCO2

mmHg

VT = 11,2 L/min560 / 50 = 11,2

AL2003

Anomalies Métaboliques

• Les anomalies du métabolisme produisent de l’acide carbonique

• L’insuffisance cardio-respiratoire aiguë ou l’ischémie produisent de l’acide lactique

AL2003

L’Acidose Métabolique

1. Le traitement de la cause est pratiquement la seule chose à envisager

2. Le niveau d’acidose métabolique est précisé au mieux par de Standard Base Excess, indépendant de la PCO2

AL2003

Acidose Métabolique Pure

7.2

7.0

7.47.620

0

-20AcidoseMétab.mEq/L

20 40 60 80 PCO2

mmHg

AL2003

Dose de Bicarbonates

Dose (mEq) = 0,3 x Wt (kg) x SBE (mEq/L)

378 0,3 70 18

AL2003

Acidose Métabolique Pure

compensation totale (attention !)

7.2

7.0

7.47.620

0

-20AcidoseMétab.mEq/L

20 40 60 80 PCO2

mmHg

AL2003

Dose de Bicarbonates

Dose (mEq) = 0,3 x Wt (kg) x SBE (mEq/L)

189 0,3 70 9

AL2003

Acidose Métabolique Pure

compensation partielle

7.2

7.0

7.47.620

0

-20AcidoseMétab.mEq/L

20 40 60 80 PCO2

mmHg

AL2003

Limiter l’apport de Bicarbonates ?

Volume Plasmatique

Espace de Traitement

AL2003

Limiter l’apport de Bicarbonates ?

3 litres

21 litres

AL2003

Limiter l’apport de Bicarbonates ?

HCO3-

H+

CO2

AL2003

Acidose Métabolique Pure

Apports de Bicarbonates

7.2

7.0

7.47.620

0

-20AcidoseMétab.mEq/L

20 40 60 80 PCO2

mmHg

AL2003

Bicarbonates et PCO2

100 mEq de Bicarbonates

=

2,24 litres de CO2

AL2003

Acidose Métabolique Pure

Apports de Bicarbonates et Réponse Ventilatoire

7.2

7.0

7.47.620

0

-20AcidoseMétab.mEq/L

20 40 60 80 PCO2

mmHg

AL2003

Milieu Intra-Cellulaire

Limiter l’apport de Bicarbonates ?

H+

HCO3-

AL2003

Milieu Intra-Cellulaire

Limiter l’apport de Bicarbonates ?

H+

HCO3-

AL2003

Limiter l’apport de Bicarbonates ?

1. Apports de sodium : hypernatrémie

2. Hypernatrémie : Hyperosmolalité

3. Alcalose métabolique résiduelle

AL2003

Alcalose Métabolique

1. Le traitement de la cause est souvent la seule étape à envisager

2. Elle est souvent résiduelle après l’administration de bicarbonates

3. L’alcalose de contraction est corrigé par la réhydratation orale ou I.V avec des cristalloïdes (Ringer’s lactate)

4. La correction d’une hypokaliémie est un préalable indispensable à l’utilisation d’autres thérapeutiques : HCl (hémolyse) et chlorure d’ammonium (insuffisance hépatique)

AL2003

Equilibre Acido-Basique : Zones

Diagnostiques

Acidose Respiratoire Aiguë

AL2003

Equilibre Acido-Basique : Zones

Diagnostiques

Acidose Respiratoire

Chronique

AL2003

Equilibre Acido-Basique :

Zones Diagnostiques

Alc

alos

e M

étab

oliq

ue

AL2003

Equilibre Acido-Basique :

Zones Diagnostiques

Alcalose Respiratoire Aiguë

AL2003

Equilibre Acido-Basique :

Zones Diagnostiques

Alcalose Respiratoire

Chronique

AL2003

Equilibre Acido-Basique :

Zones Diagnostiques Typiques

Acid

ose

Mét

abol

ique

Equilibre Acido-Basique

UNE VISION SIMPLIFIEE DES CHOSES

AL2003

Une Equation Simple

12 = 0,1 = 6

PCO2 pH Met Ac

mmHg pH mEq/L

AL2003

Un Changement de pH de 0,1 peut

être consécutif à :

• Une modification de la PCO2 d’origine respiratoire de 12 mmHg

• Une modification de la situation métabolique de 6 mE/L

• Ou une modification des deux

AL2003

Acidose Respiratoire Aiguë

52 = 7,3 = 6

PCO2 pH Met Ac

mmHg pH mEq/L

Dépressionaiguë SNC

AL2003

Alcalose Respiratoire Aiguë

28 = 7,5 = 6

PCO2 pH Met Ac

mmHg pH mEq/L

Ventilationartificielle

AL2003

Acidose Respiratoire Chronique

64 = 7,3 = 6

PCO2 pH Met Ac

mmHg pH mEq/L

BPCO avec IRC

AL2003

Alcalose Respiratoire Chronique

28 = 7,45 = 3

PCO2 pH Met Ac

mmHg pH mEq/L

Hypoxied’altitude

AL2003

Acidose Métabolique Compensée

28 = 7,3 = 12

PCO2 pH Met Ac

mmHg pH mEq/L

ISCHEMIE

AL2003

Alcalose Métabolique Compensée

52 = 7,5 = 12

PCO2 pH Met Ac

mmHg pH mEq/L

VomissementsAsp. Gastrique

AL2003

Acidoses Mixtes

64 = 7,1 = 6

PCO2 pH Met Ac

mmHg pH mEq/L

Dépression respiratoireet Ischémie

AL2003

Acidoses Mixtes

28 = 7,6 = 6

PCO2 pH Met Ac

mmHg pH mEq/L

Aspiration gastriqueet hyperventilation

AL2003

Trou Anionique

TA = [ Na+ ] + [ K+ ] - [ Cl- ] - [ HCO3- ]

15 140 5 105 25 mMol/L

AL2003

Equilibre Acido-Basique

et Température

pH 7,73

[ H+ ] 19

PCO2 13

Température : 15°C

AL2003

Equilibre Acido-Basique

et Température

pH 0,015 / °C

PCO2 4,5% / °C

AL2003

Equilibre Acido-Basique

et Température

pH 7,43

[ H+ ] 40

PCO2 40

Température : 37°C

AL2003

La Pression Atmosphérique

1034 cmH2O=

101,9 kPa

Approximation1000 cmH2O = 100 kPa

AL2003

Le Pascal

Un PASCAL (PCO2 en kilopascals, kPa)

=Un Newton / M2

=102 grammes de fluideSoit 0,102 mm d’eau

AL2003

Conversion mmHg - Pascals

Un kiloPascal (1000 pascals)=

10,2 cmH2O ou 7,75 mmHg

ApproximationPression en Pa = Valeur Pression en mmHg / 7,5

AL2003

Conversions

1 atmos. = 760 mmHg = 1000 cmH2O = 100 kPa

10 cmH2O = 7,6 mmHg = 1 kPa = 1% atmosphère

AL2003

CO2 artériel et CO2 exhalé

PA CO2 – PaCO2 = 5

AL2003

Equation des Gaz Alvéolaires

PaO2 + PaCO2 = 140 mmHgEn air ambiant

AL2003

Equation des Gaz Alvéolaires

PaO2 + PaCO2 / RQ = 150 mmHgEn air ambiant

AL2003

Implications Thérapeutiques

• Cerveau et organisme tolèrent sans conséquence une baisse de pH jusqu’à 6,2

• L’équilibre acido-basique est le témoin de la nature du trouble et non de la cause du trouble

• Les modifications du pH modifient le degré d’ionisation des protéines et de nombreux médicaments (réduction de l’efficacité des anesthésiques locaux en présence d’une acidose, potentialisation des morphinomimétiques et alcalose…)