Physiologie de l’équilibre acide-base
• Proton = ion H+ = atome d’hydrogène qui a perdu son électron
• Acide : – donneur de proton
• Ex: HCl → H+ + Cl-, • Ex: acide lactique → H+ + lactate
(CH3-CHOH-COOH → H+ + CH3-CHOH-COO-)
– d’autant plus fort qu’il cède facilement des protons
• Acidose: augmentation [H+]
Définitions
• Base : accepteur de protons, donc
absorbe les protons
• Ex: HCO3- (bicarbonate)
• HCO3- + H+ → H2CO3
• Alcalose: diminution [H+]
Définitions
Définitions
• pH:– Reflète la concentration en protons H+ dans
une solution– pH = -log[H+]– si [H+] = 40-9 (40 nmoles/l), alors pH= 7,4,
c’est le cas du compartiment extracellulaire– Si [H+] = 100-9 (100 nmoles/l), alors pH= 7,
c’est le cas en intracellulaire
Définitions
• pH des cellules et des liquides de l’organisme maintenu dans d’étroites limites : 7,40 +/- 0,02 par des systèmes de régulation
• Mesuré par gazométrie artérielle ou veineuse
Gazométrie artérielle
• pH (pas d’unités)
• PaCO2: pression artérielle en CO2 (mmHg)
• HCO3- : bicarbonates (mmol/l)
• PaO2: pression arterielle en oxygène (mmHg)
Pourquoi réguler l’équilibre acide-base
• Si acides non éliminés → acidose :
– toxique pour fonctionnement des cellules
– Enzymes proteiques inactivées
• pH intracellulaire= 7, pH extracellulaire =7.4
• Nécessité que différence entre entrée et sortie
de protons = 0
Bilan entrée-sortie en protons
• Entrée = Production acide par organisme: – Acides carboniques (CO2) par combustion des glucides et lipides
– Acide lactique (globules rouges, effort)
– Production de 70 millions de nmoles/j
• Sortie :– Par la respiration : C02– Par le rein: élimination d’H+ dans les urines
• Neutralisation dans l’organisme par les systèmes tampons
Comment se régule le pH
• A court terme (minutes): systèmes tampons
• A moyen terme (heures): ventilation pulmonaire (respiration)
• A plus long terme (jours): rein
Systèmes tampons
• Molécules capables de limiter les variations de pH induites par la présence d’acides ou de bases
• Substance qui capte H+ ou OH- pour limiter les variations de pH dans une solution
• AH ↔ A- + H+
• pH = pK + log ([A-]/[AH])
• pK est le pH ou le tampon est en quantité égale sous forme dissociée (A-) et non dissociée (AH)
Systèmes tampons
K = constante de dissociation
• Pouvoir tampon d’une molécule d’autant meilleur que son pKa est proche des valeurs de pH à réguler
• Ex: pH du sang = 7,4
• Tampons:– Bicarbonate: HCO3- / H2CO3 , pK = 6,1– Phosphore: PO43- / HPO4--, pK = 2,15
Systèmes tampons
• H+ + HCO3- ↔ H2CO3 ↔ CO2 + H2O
• Anhydrase carbonique
• Actif en intra et extracellulaire
Système tampon bicarbonate
• Si présence d’acide en excès (augmentation H+):H+ + HCO3- → H2CO3 → CO2 + H2OCO2 éliminé par voie respiratoire
• Si présence de base en excès (diminution H+):H+ + HCO3- ← H2CO3 ← CO2 + H2OHCO3- éliminé par voie rénale
Système tampon bicarbonate = ouvert
Équilibre de cette réaction représenté par l’ équation de Henderson-Hasselbalch:
pH = 6,1 + log ([HCO3- ]/ 0.03 x PaCO2)
– Si HCO3- baisse, pH baisse– Si PaCO2 augmente, pH baisse
Autres tampons de l’organisme
• Phosphates (intracellulaire)HPO4-- + H+ ↔ H2P04-
• Hemoglobine (tampon dans globules rouges)HbO2- + H+ ↔ HbO2-
• Albumine/albuminate (plasma)
Ventilation pulmonaire
• Volume courant
• Fréquence respiratoire
• Volume/ minute
• Espace mort
Ventilation pulmonaire
• régule le pH en faisant varier la pression en CO2 du sang (PaCO2)
• augmentation de la ventilation :→ augmentation de l’élimination de CO2→ donc diminution PaCO2 et augmentation pH
• augmentation de la ventilation car récepteurs :– Appelés chémorécepteurs– sur le bulbe du tronc cérébral, activés lorsque
le CO2 augmente dans liquide céphalo-rachidien
– sur le glomus carotidien, activés lorsque le pH sanguin diminue
Ventilation pulmonaire
Ventilation
• PaCO2 normale = 40 3 mmHg
• Ventilation/minute normale = 5-7 l/min
• Toute augmentation de PaCO2 de 1 mmHg
augmente la ventilation pulmonaire de 2,4 l/min
• Toute baisse de pH sanguin augmente aussi la
ventilation
Rôle du rein
• Production urine primitive par filtration à travers le glomérule
• Réabsorption et sécrétion de substances le long du tubule → urine finale
nephron
Rôle du rein
• Régule le pH :
– par réabsorption dans le tubule du rein des HCO3- qui traversent le glomérule
– en fabriquant des HCO3- dans les cellules des tubules et en éliminant en même temps les H+ fabriqués
Rôle du rein: formation d’ ammoniaque
H+ + HCO3-
H2CO3
NH4+
NH4+
HCO3-
Glutamine
vaisseauxLumière tubulaire
CO2 + H20
NH3 + H+
CO2
H+ + HCO3-
H2CO3
H2O + CO2 CO2
HCO3-
HPO4 --
H2PO4-
Lumière tubulaire
vaisseaux
Rôle du rein: formation de phospahtes
En résumé
• Face à une charge acide aigue, l’organisme maintient [H+] constant– en captant les H+ par les tampons intra et
extracellulaires (surtout HCO3-)– puis en éliminant le CO2 produit par la
respiration– et en augmentant l’élimination rénale d’H+ et
la réabsorption d’HCO3-
En résumé
• Face à une charge en base, l’organisme maintient [H+] constant– en libérant des H+ par les tampons intra et
extracellulaires (surtout HCO3-)– puis en diminuant l’élimination de CO2 par la
respiration (hypoventilation)– et en diminuant l’élimination rénale d’H+ et la
réabsorption d’HCO3-
Valeurs normales
• pH artériel = 7,40 +/- 0,02
• PaCO2 = 38 +/- 2 mmHg
(1 kPa = 7,5 mmHg)
• HCO3- = 23 à 27 mmol / l
Acidose
• Acidose : quand pH sanguin baisse (<7,38)
• pH = 6,1 + log ([HCO3- ]/[ 0.03 x PaCO2])
• mécanisme– Respiratoire : par augmentation de PaCO2– Métabolique : par baisse HCO3-
Alcalose
• Alcalose: quand pH augmente (>7,42)
• pH = 6,1 + log ([HCO3- ]/[ 0.03 x PaCO2])
• Mécanisme:– Respiratoire : par baisse de PaCO2– Métabolique: par augmentation de HCO3-
causes
• Acidose:– Respiratoire
• maladies qui font baisser la ventilation: coma, insuffisance respiratoire chronique (tabac), myopathie
– Métabolique• maladies qui font baisser les HCO3-:diarrhée,
insuffisance rénale• ou augmenter les H+: acidocetose diabetique,
baisse de tension importante
causes
• Alcaloses:
• Respiratoire: augmentation ventilation– Hypoxémie– Troubles neurologiques, douleur
• Métabolique: – Fuite d’acide : vomissements– Diuretiques de l’anse
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