Equilibre Acido-Basique du sang artériel - Davenport

UE3 PACES - 2011-2012

Pr Bruno CHENUEL

L’équilibre acide-base du sang artériel Diagramme de Davenport

1)  La respiration – échanges gazeux pulmonaires

2) L’équation d’Henderson-Hasselbalch

3) Représentation graphique : le diagramme de Davenport

4) Les troubles de l’état acide-base et leurs compensations

La Respiration :

Définition : Ensemble des phénomènes qui concourent à assurer les échanges gazeux entre le milieu ambiant et la cellule vivante.

Permet :

1)  de puiser dans le milieu ambiant l’oxygène exigé par le métabolisme et de le fournir à chaque cellule,

2)  d’enlever de chaque cellule le CO2 produit par le métabolisme et de le rejeter dans le milieu ambiant.

-  La « respiration » ne se limite pas à la seule ventilation pulmonaire.

-  Elle comprend tous les mécanismes de transfert des gaz (O2 et CO2) et leur transport sanguin vers et depuis les cellules;

-  les mécanismes cellulaires d’utilisation de l’oxygène et de production du CO2 et des H+ (respiration cellulaire)

Gaz Alvéolaire

Mbne alvéolo-capillaire

Capillaire pulmonaire

CO2 O2

Sang veineux mêlé (v)

Sang capillaire terminal (c’)

Diffusion

Relation liant la ventilation alvéolaire et la pression partielle alvéolaire de CO2 :

Tout le CO2 rejeté provient de la ventilation alvéolaire

PACO2 = K . VCO2

.

VA

.

Dans la mesure où la production de CO2 est constante, toute augmentation de la ventilation alvéolaire diminue PACO2 et inversement.

Production métabolique de CO2 (ml.min-1)

Ventilation Alvéolaire (ml.min-1)

K=863 si V en ml.min-1 .

~ PaCO2 (sang artériel)

Hypocapnie (PaCO2 < Nle)

Hypercapnie (PaCO2 > Nle)

Hyperventilation

Hypoventilation

A l’équilibre (autant d’entrées que de sorties), le liquide est dit « saturé » : - chaque gaz a alors dans le liquide la même pression partielle que dans la phase gazeuse.

- La quantité de gaz dissous (concentration) est proportionnelle à la pression partielle et à la solubilité.

PairO2

PeauO2

Cx = Px . αx

Pression partielle des gaz en phase liquide: En phase liquide : Loi de HENRY

Chaque gaz se dissout dans le liquide en fonction de : -  Sa solubilité (α) (inversement proportionnelle à la température) -  Sa pression partielle dans le phase gazeuse.

Dans le sang:

L’équilibre acide-base du sang artériel Diagramme de Davenport

1)  La respiration – échanges gazeux pulmonaires

2) L’équation d’Henderson-Hasselbalch

3) Représentation graphique : le diagramme de Davenport

4) Les troubles de l’état acide-base et leurs compensations

2) Rappels Equation d’Henderson Hasselbalch: •  Acide = substance susceptible de libérer un proton

•  Base = substance susceptible de fixer un proton

AH H+ + A- Acide Base

CO2 + H2O H2CO3 AC

H+ + HCO3

_ Pour ce qui concerne le CO2 :

Le transport et l’élimination du CO2 sont importants pour l’équilibre acido-basique du sang

= α.PaCO2

L’équation d’HENDERSON-HASSELBALCH

[HCO3-] pH = pKA+ log

[H2CO3] CO2 combiné

CO2 dissous

[HCO3-] pH = pKA+ log

α.PaCO2

7,4 = 6,1 + 1,3

24

0,0301 x 40 = 20

Reins

Poumons

L’équilibre acide-base du sang artériel Diagramme de Davenport

1)  La respiration – échanges gazeux pulmonaires

2) L’équation d’Henderson-Hasselbalch

3) Représentation graphique : le diagramme de Davenport

4) Les troubles de l’état acide-base et leurscompensations

Diagramme de Davenport

On calcule les valeurs de [HCO3-] pour toutes les valeurs de pH pour une PaCO2 donnée.

Construction des isobares de PaCO2 pH = pK + log [HCO3-] α.PaCO2

7,4

[HCO3-]p mmol/L

pH

20

30

10

7,6

PaCO2 = 40 mmHg

Ex : pH = 7,3 , PCO2 = 40

α.Pco2 = 0,0301 X 40 = 1,2

[HCO3-] 7,3 = 6,1 + log

1,2

log [HCO3-] 1,2

= 1,2

1,2 est le log de 101,2 = 15,85

Et on recommence pour chaque valeur de PCO2

7,4

[HCO3-]p mmol/L

pH

20

30

10

7,6

40 30

50 60

PaCO2 (mmHg)

Construction des isobares de PaCO2

Ligne tampon du plasma

7,4

[HCO3-]p mmol/L

pH

20

30

10

7,6

40 30

50 60

PaCO2 (mmHg)

normal

[Hb] diminuée

[Hb] augmentée

On équilibre des échantillons de sang avec des PCO2 connues, on mesure alors le pH, et les bicarbonates plasmatiques, et on construit cette ligne point par point.

La pente représente le pouvoir tampon du plasma lié aux bicarbonates.

Les GR jouent un rôle déterminant sur la pente, car hémoglobine+++.

Ligne tampon du plasma

« Bases tampons »

(BB, pour « Buffer Bases, NBB = valeur normale)

= ensembles des tampons

« Excès de base » (BE = BB - NBB)

Si + = excès

Si - = déficit (excès négatif…)

En mEq/l :

= quantité d’acide ou de base à rajouter, pour ramener le pH à 7,4, avec PCO2 = 40

7,4

[HCO3-]p mmol/L

pH

20

30

10

7,6

40 30

50 60

PaCO2 (mmHg)

Diagramme de Davenport

40

Le sang artériel normal :

pH = 7,40 ( 7,38 - 7,42 )

PaCO2 = 40 ± 2 mmHg

[HCO3-]p= 24 ±2 mM

(PaO2 = 80-100 mmHg)

L’équilibre acide-base du sang artériel Diagramme de Davenport

1)  La respiration – échanges gazeux pulmonaires

2) L’équation d’Henderson-Hasselbalch

3) Représentation graphique : le diagramme de Davenport

4) Les troubles de l’état acide-base et leurs compensations

Troubles de l’équilibre acide-base

Acidoses = pH < 7,38   Diminution de [HCO3-] = Acidose métabolique

  Augmentation de PaCO2 = Acidose respiratoire

[HCO3-] pH = pK + log

α.PaCO2

Alcaloses = pH > 7,42   Augmentation de [HCO3-] = Alcalose métabolique

  Diminution de PaCO2 = Alcalose respiratoire

Troubles de l’équilibre acide-base Compensations :

Principe : faire varier l’autre terme du rapport dans le même

sens que celui du trouble initial : [HCO3-]

α.PaCO2

[HCO3-] PaCO2

PaCO2 [HCO3-]

PaCO2 [HCO3-]

PaCO2 [HCO3-]

Trouble initial Compensation

Acidose respiratoire

Acidose métabolique

Alcalose respiratoire

Alcalose métabolique

Ainsi, en tendant à ramener le rapport à sa valeur normale, on corrige le pH !

Les compensations agissant

sur PaCO2 sont ventilatoires et immédiates.

Les compensations agissant

sur [HCO3-]p sont rénales et d’installation lente.

1) L’acidose respiratoire

Compens.rénale

Tr. primitif

Exemple: Insuffisance respiratoire ++++

Causes :

A) Altération de la commande respiratoire centrale : •  tumeur •  Accident vasculaire cérébral •  encéphalite •  drogues sédatives (dépresseurs respiratoires)

B) Affections neuromusculaires : •  poliomyélite •  Guillain Barré •  myopathie…. C) Affection de la cage thoracique : •  cyphoscoliose •  pneumothorax •  épanchement pleural D) Affections pulmonaires : •  pneumopathies •  asthme, BPCO +++ ………

2) L’acidose métabolique

Compens. Hypervent

Tr. primitif

Exemples: charges acides (acidocétose diabétique, acidose lactique….), pertes intestinales bases (diarrhées), déficit excrétion rénale acides

(insuffisance rénale)

Causes : A) Charges acides excessives :

• charge acide exogène : o  intoxication aspirine o  ingestion d'éthylène-glycol (acide oxalique = antigel)

•  charge acide endogène : correspondant aux 3 causes les plus fréquentes

o  acidocétose   diabète   ingestion massive d'alcool   jeûne prolongé

o  acidose lactique : (lactates > 2.5 mmol/l )   état de choc +++, absence de perfusion tissulaire

o  insuffisance rénale (le rein n'excrète pas d'H+, ne réabsorbe pas de bicar)

B) Pertes intestinales de bases : diarrhées +++ (choléra, tumeurs coliques, laxatifs…)

C) Déficit d'excrétion rénale d'acides :

- l'insuffisance rénale ++++

3) L’alcalose respiratoire

Compensation rénale

Tr. primitif

Exemples: Hyperventilation réactionnelle (physiologique: altitude, grossesse) ou pathologique, ventilation mécanique assistée trop efficace….

A) Centrale : •  hyperventilation psychogène •  Stimulation par hormones progestatives (grossesse) •  tétanie

B) Ventilation assistée : •  cause la plus fréquente

C) Hypoxie : •  altitude •  OAP, pneumonie, embolie, asthme,… •  anémie •  insuffisance cardio-circulatoire

Causes :

4) L’alcalose métabolique

Tr. primitif

Compens. Hypovent

Exemples: pertes d’acides (digestives: vomissements+++, rénales), apports d’agents alcalins

Alcalose Mixte Acidose

Mixte

2 causes à traiter: respiratoire ET métabolique