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Physiologie de l’équilibre acide-base

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Physiologie de l’équilibre acide-base. Définitions. 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 - )

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Presentation Transcript
d finitions
Définitions
  • 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+]
d finitions1
Définitions
  • Base : accepteur de protons, donc absorbe les protons
  • Ex: HCO3- (bicarbonate)
  • HCO3- + H+→ H2CO3
  • Alcalose: diminution [H+]
d finitions2
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
d finitions3
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
gazom trie art rielle
Gazométrie artérielle
  • pH (pas d’unités)
  • PaCO2: pression artérielle en CO2 (mmHg)
  • HCO3- : bicarbonates (mmol/l)
  • PaO2: pression arterielle en oxygène (mmHg)
pourquoi r guler l quilibre acide base
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 entr e sortie en protons
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 r gule le ph
Comment se régule le pH
  • A court terme (minutes): systèmes tampons
  • A moyen terme (heures): ventilation pulmonaire (respiration)
  • A plus long terme (jours): rein
syst mes tampons
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
syst mes tampons1
Systèmes tampons
  • 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)

K = constante de dissociation

syst mes tampons2
Systèmes tampons
  • 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
syst me tampon bicarbonate
Système tampon bicarbonate
  • H+ + HCO3- ↔ H2CO3 ↔ CO2 + H2O
  • Anhydrase carbonique
  • Actif en intra et extracellulaire
syst me tampon bicarbonate ouvert
Système tampon bicarbonate = ouvert
  • Si présence d’acide en excès (augmentation H+):

H+ + HCO3- → H2CO3 → CO2 + H2O

CO2 éliminé par voie respiratoire

  • Si présence de base en excès (diminution H+):

H+ + HCO3- ← H2CO3 ← CO2 + H2O

HCO3- éliminé par voie rénale

slide15
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
Autres tampons de l’organisme
  • Phosphates (intracellulaire)

HPO4-- + H+ ↔ H2P04-

  • Hemoglobine (tampon dans globules rouges)

HbO2- + H+ ↔ HbO2-

  • Albumine/albuminate (plasma)
ventilation pulmonaire
Ventilation pulmonaire
  • Volume courant
  • Fréquence respiratoire
  • Volume/ minute
  • Espace mort
ventilation pulmonaire1
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
ventilation pulmonaire2
Ventilation pulmonaire
  • 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
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
r le du rein
Rôle du rein

nephron

  • Production urine primitive par filtration à travers le glomérule
  • Réabsorption et sécrétion de substances le long du tubule → urine finale
r le du rein1
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
r le du rein formation d ammoniaque
Rôle du rein: formation d’ ammoniaque

Lumière

tubulaire

vaisseaux

CO2 + H20

CO2

H2CO3

HCO3-

H+ + HCO3-

NH3 + H+

NH4+

Glutamine

NH4+

r le du rein formation de phospahtes
Rôle du rein: formation de phospahtes

Lumière

tubulaire

vaisseaux

HPO4 --

H+ + HCO3-

HCO3-

H2CO3

H2O + CO2

CO2

H2PO4-

en r sum
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-
slide26

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
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
  • 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
  • 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
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
causes1
causes
  • Alcaloses:
  • Respiratoire: augmentation ventilation
    • Hypoxémie
    • Troubles neurologiques, douleur
  • Métabolique:
    • Fuite d’acide : vomissements
    • Diuretiques de l’anse