Equilibre A.B

Equilibre acido-basique
2. TROUBLES DE L’EQUILIBRE ACIDO-BASIQUE
Généralités
Diagramme de Davenport
Troubles d’origine respiratoire
Troubles d’origine métabolique
Thierry PETITCLERC
Biophysique du milieu intérieur
PCEM1 – Université Paris 6
Troubles acido-basiques
Définition : anomalie de la concentration en acides
fixes et/ou volatil :
trouble respiratoire : anomalie de la concentration
[CO2dissous] (= a PCO2) en acide volatil :
- excès
(PCO2 > 42 mmHg) :
acidose respiratoire
- défaut
(PCO2 < 36 mmHg) :
alcalose respiratoire
trouble métabolique : anomalie de la concentration en
acides fixes :
- excès :
acidose métabolique
- défaut : alcalose métabolique
NB : la conc. en acides fixes n’est pas mesurable. Seule la
variation (excès ou défaut) est mesurable par le laboratoire.
Troubles acido-basiques : définitions
acidémie : pH < 7,38
alcalémie : pH > 7,42
trouble pur : l’anomalie de la concentration ne porte que sur une seule
classe d’acides (soit fixes, soit volatil)
trouble compensé : la variation de la concentration d’une classe d’acides
est compensée par une variation dans le sens opposé de l’autre classe.
La compensation est totale si elle permet d’obtenir un pH normal
(compensation partielle sinon).
trouble mixte : les concentrations des deux classes d’acides ont varié dans
le même sens (et aggravent donc leur effet sur le pH).
trouble aigu : début brutal (duré généralement peu de temps)
trouble chronique : dure longtemps (début souvent progressif)
Diagramme de Davenport

HCO 
Henderson-Hasselbach : pH  6,1  log

3
aPCO2
Diagramme utilisable pour toute solution contenant le tampon
HCO3- / CO2 ouvert.
Le point N (pH normal et bicarbonate normal donc PCO2
normale) représente l'équilibre acido-basique normal. Tous les
autres points correspondent à un trouble de l'équilibre acidobasique.
[HCO3-]
mmol/L
Pour se déplacer sur ce diagramme,
il faut faire varier la concentration
des acides fixes et/ou volatils.
24
N
+
7,40
pH
a) Variation isolée de la concentration en acides fixes
sans modification de la concentration [CO2dissous] (= a PCO2) en acide
volatil
Henderson-Hasselbach :
[HCO3-] = a PCO2 10 pH - 6,1
PCO2 = cste → [HCO3-] = k 10 pH - 6,1
PCO2 = 60 mmHg
[HCO3-]
mmol/L
D’où une famille de
24
courbes exponentielles
correspondant à différentes
PCO2 et appelées isobares
PCO2 = 40 mmHg
N
+
7,40
PCO2 = 30 mmHg
pH
Définition : l’isobare normale est l’isobare qui passe par le point normal
(PCO2 = 40 mmHg)
[HCO3-]
mmol/L
isobare normale
N
24
pH
7,40
NB : les acides fixes ajoutés sont tamponnés par T. ouvert et fermé
[H+ajouté] = D (conc. acides fixes) = - D ([HCO3-] + [A-])
ce que montre également la loi d’électroneutralité :
[HCO3-] + [A-] = [cations] - [anions non tampons]
- D ([HCO3-] + [A-]) = D [anions non tampons] = [H+ajouté]
b) Variation isolée de la concentration [CO2d] en acide volatil
sans modification de la concentration en acides fixes
- L’acide
volatil CO2d est tamponné uniquement par les tampons fermés.
CO2dissous → HCO3- + H+
et
H+ + A- → AH
- On se déplace sur la courbe de titration des tampons fermés.
pH
pH
courbe de titration
7,8
zoom sur la zone tampon
zone tampon
7,8
6,8
6,8
[H+]ajouté = D [HCO3-]
D [HCO3-]
d’où une famille de droites
correspondant à différentes
concentrations d’acides fixes
appelées droites
d’équilibration (DE) du CO2
Pouvoir tampon des
tampons fermés
= - D[H+ajouté] / DpH
= - D[HCO3-] / DpH
= - pente DE
D [HCO3-]
Inversion des axes
pH
[HCO3-]
mmol/L
24
N
pH
7,40
Définition : la droite
normale d’équilibration
(DNE) est la DE passant par
le point normal.
[HCO3-]
mmol/L
N
+
DNE
pH
Remarques :
1) pente DE = - pouvoir tampon des tampons fermés.
anémie → pente diminuée
2) En l’absence de tampons fermés, pente DE = 0
→ [HCO3-] = constante dans le domaine étudié de variation
En effet :
CO2 → HCO3- + H+
H+ n’est pas tamponné → reste libre
Lorsque le pH varie de 7,4 à 6,8, [H+] augmente de 40 à 160 nmol/L
donc [HCO3-] augmente aussi de 120 nmol/L et varie alors de 24 à
24,00012 mmol/L !
3) En présence de tampons fermés, la quantité de H+ajouté qui
reste libre (et est ainsi responsable de la variation de pH) est négligeable
devant la quantité prise en charge par les tampons fermés.
Troubles respiratoires
La PCO2 (et donc [CO2dissous]) s’ajustent de manière que le bilan du CO2
reste équilibré.
Variation de la production de CO2 :
→ variation négligeable de la PCO2 (qui reste dans les limites physiologiques
→ pas de trouble acido-basique).
Variation de l’élimination de CO2 (hypoventilation ou hyperventilation) :
→ variation importante de la PCO2 → trouble acido-basique respiratoire :
a) HYPOVENTILATION → augmentation de PCO2
→ augmentation de la concentration [CO2dissous] en acide volatil
→ acidose respiratoire
b) HYPERVENTILATION → diminution de PCO2
→ diminution de la concentration [CO2dissous] en acide volatil
→ alcalose respiratoire
Troubles respiratoires : étiologies
a) Acidoses respiratoires (hypoventilation)
- Acidose respiratoire aiguë :
- obstructive : obstacle, crise d’asthme
- neurologique : médicaments (morphine)
- Acidose respiratoire chronique :
- obstructive : bronchite chronique
- restrictive : fibrose pulmonaire
- neurologique : poliomyélite
b) Alcaloses respiratoires (hyperventilation)
- Hyperventilation primitive (souvent aiguë) :
- Psychogène : émotion
- Organique : encéphalopathies
- Iatrogène : ventilation assistée
- Hyperventilation secondaire à l’hypoxie (souvent chronique) :
- Hypoxémie (séjour en altitude, fibrose pulmonaire)
- Hypoxie tissulaire (anémie, diminution du débit cardiaque)
Acidoses respiratoires : diagramme de Davenport
a) Acidose respiratoire aiguë
→ acidose respiratoire pure → concentration en acides fixes normale
→ on est sur la DNE
[HCO3-]
mmol/L
[HCO3-]
mmol/L
PCO2 = 40 mmHg
55
mmHg
90 mmHg
40 mmHg
30
mmHg
15 mmHg
N
24
Nl
24
20
16
7,20
7,40
pH
7,10
7,40
7,60
pH
b) Acidose respiratoire chronique
Le rein augmente transitoirement l'élimination urinaire de H+ pour
diminuer la concentration en acides fixes de manière à compenser
l'augmentation de la concentration en acide volatil.
Compensation rénale → diminution de la concentration en acides fixes
DNE
24
NB : la compensation ramène
le pH vers la valeur normale
MAIS aggrave la variation
des bicarbonates.
P
+
40 mmHg
compens. totale
on se trouve au-dessus de
la DNE.
Si pH = 7,40 :
acidose respiratoire
totalement compensée
60 mmHg
[HCO3-]
mmol/L
N
pH
7,40
Troubles métaboliques : étiologies
a) Acidoses métaboliques
- Charge acide excessive (réponse rénale adaptée) :
- exogène : médicaments (aspirine), toxiques (antigel)
- endogène : synthèse accrue (acidocétose diabétique)
défaut de métabolisation (acidose lactique)
- perte digestive de base : diarrhées aiguës
- Défaut d’élimination rénale (réponse rénale inadaptée) :
b) Alcaloses métaboliques
- Perte digestive d’acides fixes : vomissements répétés
- Excès d’apports de bases : pansements gastriques
Acidoses métaboliques : diagramme de Davenport
a) Trouble primaire : acidose métabolique pure
Acide volatil CO2 en concentration normale → point sur l’isobare normale
[HCO3-]
mmol/L
40 mmHg
N
24
+P
DNE
7,40
pH
H+ tamponné par tampons ouvert et fermés
→ [H+]ajouté = - D ([HCO3-] + ([A-] ) > - D[HCO3-]
b) Compensation pulmonaire
Très rapidement, la diminution du pH liée à l'augmentation de la
concentration en acides fixes provoque une hyperventilation. Celle-ci
provoque une augmentation transitoire du CO2 expiré à l'origine d'une
diminution de la concentration en CO2d qui se stabilisera à la valeur
permettant de maintenir une quantité de CO2 expirée égale à la
production.
On se trouve audessous de l’isobare
normale.
Si pH = 7,40 : acidose
métabolique
24
totalement
compensée.
NB : la compensation
ramène le pH vers la
valeur normale MAIS
aggrave la variation
des bicarbonates.
40 mmHg
[HCO3-]
mmol/L
N
+
P
DNE
7,40
En l’absence de
trouble
respiratoire, la
compensation
pulmonaire existe
toujours et se
traduit par une
PCO2 (en mmHg) de
l’ordre des 2
pH chiffres du pH
après la virgule.
c) Calcul de l’excès d’acides fixes
1) acidose totalement compensée
40 mmHg
[HCO3-]
mmol/L
N
24
excès
d’ac. fixes
DNE
P
pH
[A-]
7,40
pH = 7,4
= normal et [AH] = normal
H+ est tamponné uniquement par HCO3excès de concentration en acides fixes = D [HCO3-]
= distance verticale entre DNE et DE passant par le point représentatif
de l’état du sujet.
2) Cas général
40 mmHg
[HCO3-]
mmol/L
N
24
+
excès
d’ac. fixes
DNE
P
M
pH
7,40
excès de concentration en acides fixes en P = excès de concentration en
acides fixes en M = distance verticale entre DNE et DE passant par P
NB : 1) La détermination de l’excès de concentration en acides fixes
nécessite détermination de la pente de la DE.
2) La pente DE mesurée in vitro est  pente in vivo → La mesure
in vitro de l’excès de concentration en acides fixes n’a pas de
signfication quantitative précise.
d) Alcaloses métaboliques
Excès de concentration en bases fixes = défaut de concentr. en acides fixes.
[HCO3-]
mmol/L
M
excès de
bases fixes
+P
40 mmHg
24
N
7,40
DNE
pH
NB : une alcalose métabolique simple est généralement peu compensée
(l’hypoventilation compensatrice risquerait d’entraîner une hypoxie !)
En Résumé : diagramme de Davenport
[HCO3-]
mmol/L
40 mmHg
Alc.
métab.
Ac.
resp.
Alcalose
mixte
Ac.
mixte
N
Ac.
métab.
Alc.
resp.
7,40
DNE
pH