Equilibre acido-basique 1. CONTRÔLE DE LEQUILIBRE ACIDO-BASIQUE Thierry PETITCLERC Biophysique du...

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Equilibre acido- basique 1. CONTRÔLE DE L’EQUILIBRE ACIDO-BASIQUE Thierry PETITCLE Biophysique du milieu intérie PCEM1 – Université Paris Généralités Origine des ions H + Elimination des ions H + Transport des ions H + : les systèmes tampons Régulation du pH
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    04-Apr-2015
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  • Equilibre acido-basique 1. CONTRLE DE LEQUILIBRE ACIDO-BASIQUE Thierry PETITCLERC Biophysique du milieu intrieur PCEM1 Universit Paris 6 Gnralits Origine des ions H + Elimination des ions H + Transport des ions H + : les systmes tampons Rgulation du pH
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  • Contrle de lquilibre acido-basique Le pH du sang artriel du sujet normal est : - remarquablement stable( pH = 0,02 soit pH = 5%) grce aux tampons - remarquablement constant (pH = 7,40 0,02 soit 41 2 nmol/L dions H + ) malgr une agression acide continue grce une rgulation particulirement efficace. NB :- 7,40 = pH basique(pH neutre = 6,8 37C) - pH intracellulaire < pH extracellulaire (cf Donnan) - limites pH compatible avec la VIE : 6,8 - 7,8 (16-160 nmol/L H + ) - pH sang veineux < pH sang artriel
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  • a) Acides volatils volatil peut schapper de la solution qui le contient CO 2dissous :- est un acide :CO 2d + (H 2 O) HCO 3 - + H + - est volatil :CO 2 CO 2d CO 2dissous :- est le seul acide volatil - nest pas totalement dissoci (pK=6,1) au pH de l'organisme. - production : ~ 20 000 mmol/j Origine des ions H +
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  • b) Acides fixes - fixe ne peut schapper de la solution qui le contient. - sont totalement dissocis au pH de l'organisme (se comportent comme des acides forts) 1)Acides fixes 2) Acides fixes organiques minraux - XHX - + H + - YHY - + H + - X - n'est pas mtabolisable- Y - est mtabolisable - Production : ~ 35 mmol/j- Production : ~ 2000 mmol/j - ex : acide phosphorique- ex : acide lactique (1 re acidit)
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  • a) Le mtabolisme O 2 H + + anion organique - CO 2 (+H 2 O) - consommation sur place des ions H + (pas besoin de transport) - ncessite O 2 N.B. :hypoxieacidose lactique augmentation des lactates apport de lactate de sodiumalcalose lactique Elimination des ions H +
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  • glucose 2 acide lactique 2 H + 2 lactate - 6 O 2 2 HCO 3 - 2 CO 2 + 2 H 2 O4 CO 2 + 4 H 2 O glycolyse anarobie (fermentation lactique) glycolyse arobie (cycle de Krebs)
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  • b) Le poumon mcanisme :H + + HCO 3 - CO 2d CO 2 limin par le poumon - consomme du bicarbonate c) Le rein mcanisme : (CO 2 ) plasma (HCO 3 - ) plasma + (H + ) urine (H + ) plasma + (HCO 3 - ) plasma (CO 2 ) plasma Bilan :(H + ) plasma (H + ) urine NB :(H + ) urine est pris en charge par les tampons urinaires (phosphates) et par NH 3. anhydrase carbonique
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  • Ions H + libres Acide volatil CO 2 20 000 mmol/j Acides fixes non mtaboliss 70 mmol/j Acides fixes mtaboliss 2000 mmol/j Bilan des ions H + partiellement dissoci Anions organiques Y - (lactate etc.) CO 2 excrt (urines) H + urinaire CO 2 non dissoci totalement dissocis totalement dissocis HCO 3 - 2000 mmol/j 2000 mmol/j X-X- 70 mmol/j REIN POUMON dissoci expir 20 000 mmol/j METABOLISME
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  • Bilan des ions H + Afin d'viter une production ou une consommation continuelle de bicarbonate empchant la stabilit de [HCO 3 - ] : - le poumon doit liminer une quantit d'ions H + gale celle provenant de la dissociation de CO 2dissous. - le mtabolisme doit consommer une quantit d'ions H + gale celle provenant de la dissociation des acides fixes organiques normalement mtaboliss (~ 2000 mmol/j). - le rein doit liminer le reste des ions H +, cest--dire une quantit gale celle provenant de la dissociation des acides fixes minraux (~ 35 mmol/j) et des acides fixes organiques non mtaboliss (~ 35 mmol/j).
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  • production CO 2 H+H+ H + tamponn H+H+ urines Acides fixes CO 2 (Pco 2 ) H + tamponn non dissoci dissoci CO 3 H - transportlimination gnration consommation gnration Transport des ions H + CO 2 expir TAMPONS CO 3 H -
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  • Les systmes tampons de lorganisme - ne rgulent pas le pH, mais tamponnent ses variations - action immdiate a) Description 1) Le tampon bicarbonate - cest un tampon OUVERT Transport des ions H + URINE CO 2 CO 2dissous HCO 3 - + H + POUMON a pK HCO3-/CO2
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  • 1)a = 0,03 (mmol/L) / mmHg 2) Henderson-Hasselbach : - tampon principalement EXTRA-CELLULAIRE 2) Les autres tampons a) MACROMOLECULAIREStampons ferms (ne peuvent - cellulaires : protinespas s'chapper de l'organisme) - rythrocytaires : hmoglobine - plasmatiques : protines (peu important)
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  • b) MICROMOLECULAIRES dans un secteur ferm de lorganisme - tampons intra-cellulaires - tampons osseux dans un secteur ouvert de lorganisme (VEC) - phosphates : rle ngligeable dans le milieu intrieur c) Conclusion : les tampons autres que le bicarbonate sont TOUS ferms et assimilables un seul tampon ferm A - /AH de pK moyen 6,8. d) Remarques :1) Ferm (= "ne peut s'chapper de l'organisme") Fixe (= "ne peut s'chapper de la solution qui le contient", mais peut s'chapper de l'organisme). 2) Tampon ferm [A - ] + [AH] = constante
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  • b) Importance relative : pouvoir tampon 1) Dfinition Cest le nombre de meq dions H + libres quil faut ajouter (ou retrancher) dans un litre de solution tampon pour faire diminuer (ou augmenter) son pH dune unit. 2) Mesure Mthode : TITRATION par adjonction dacide ou de base
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  • a) adjonction dun acide fixe (ex : HCl) en maintenant la concentration [CO 2d ] de lacide volatil constante ( Pco 2 constante) HCO 3 - H + ajout est tamponn parou tampon ferm A - [H + ] ajout = - [HCO 3 - ] - [A - ] on mesure le pouvoir tampon total (T. ouvert + T. ferms) (conc.acides fixes) = - ([HCO 3 - ] + [A - ])
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  • b) adjonction de lacide volatil CO 2 en maintenant la concentration en acides fixes constante CO 2 HCO 3 - + H + [H+] ajout = [HCO 3 - ] H + ajout est tamponn uniquement par les tampons ferms 1)on mesure seulement le P.T. des tampons ferms 2)[H + ] ajout = - [A - ] 3) ([HCO 3 - ] + [A - ]) = 0 cas gnral : (conc. acides fixes) = - ([HCO 3 - ] + [A - ]) en partie
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  • 3) Rsultats : a) Pouvoir tampon des tampons ferms localisation naturepouvoir tampon (meq dions H + /L de plasma)/u.pH - plasmatiqueprotines4* - rythrocytairehmoglobine30** - intracellulairesprotines22*** mesures obtenues par : * titration du plasma in vitro ** titration du sang in vitro (plasma en prsence dhmaties) *** titration du sang in vivo avant compensation rnale (plasma en prsence du LEC peu tamponn et des tampons intra-cellulaires)
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  • b) P.T. du tampon bicarbonate (ouvert, extra-cellulaire) P.T. = 45 meq dions H + par litre de plasma / u.pH NB : concentration gale, un tampon ouvert est PLUS EFFICACE quun tampon ferm.
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  • - Le poumon est capable de rguler le pH en ajustant la concentration en acide volatil [CO 2dissous ] par un contrle (crbral) de la P CO2. - Le rein est capable de rguler le pH en ajustant la concentration en acides fixes par un contrle de la concentration [HCO 3 - ] en bicarbonates grce une limination adquate de H + dans les urines : mcanisme : (CO 2 ) plasma (HCO 3 - ) plasma + (H + ) urine rein poumon Rgulation de lquilibre acido-basique anhydrase carbonique
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  • Elimination urinaire des acides fixes Rein (cellules tubulaires) pH Concentration en acides fixes Poumon (contrle crbral de la respiration) P CO2 Rgulation du pH Concentration en acide volatil [CO 2dissous ]
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  • Valeurs normales Le pH dpend des concentrations en acide volatil [CO 2 ] d et en acides fixes. Un tat acidobasique normal correspond un ajustement par le poumon de la concentration [CO 2 ] dissous en acide volatil sa valeur normale, soit 1,2 0,1 mmol/L ( P CO2 = 39 3 mmHg) et un ajustement par le rein de la concentration en acides fixes sa valeur normale conduisant donc un pH normal, soit 7,40 0,02. On dduit de la relation d'Henderson-Hasselbach que la valeur normale de la concentration [HCO 3 - ] des bicarbonates est gale 24 3 mmol/L* Nous prendrons :pH = 7,40 dans le sang artriel :P CO2 = 40 mmHg [CO 2 ] d = 1,2 0,1 mmol/L [HCO 3 - ] = 24 mmol/L *NB :Le laboratoire mesure gnralement : [CO 2 ] total = [HCO 3 - ] + [CO 2 ] d = 25 3 mmol/L