EQUILIBRE ACIDE-BASE EQUILIBRE ACIDE-BASE Rappel des différents déterminants de la gazométrie artérielle Bases physiologiques de l’équilibre acide-base - Déterminants du pH sanguin - Défenses de l’organisme contre l’agression acide *Les tampons *Rôle du rein *Rôle du poumon Acidoses et alcaloses Nathalie MEMAIN Service de réanimation Hôpital Delafontaine Saint Denis Rappel des différents déterminants de la gazométrie artérielle - Caractéristisation - Symptomatologie - Étiologies Rappel des différents déterminants de la gazométrie artérielle Principes de prélèvements des Gaz du sang Prélèvement du sang sur seringue héparinée : Artériel+++ par voie fémorale ou radiale,Veineux mêlé, Capillaire, Veineux Avant tout premier prélèvement dans l’artère radiale : manœuvre de ALLEN pour s’assurer ’ que l’artère l’ tè ulnaire l i estt fonctionnelle f ti ll ett peutt suppléer lé l’artère l’ tè radiale si celle ci est lésée lors du prélèvement Loi n° 2002-303 du 04/03/2002 information raison et complication potentiele Pas de bulle dans seringue : pour prévenir la perte de CO2 par dissipation + augmente artificiellementpaO2 (si paO2 echantillon basseÆ AA paO2:100mmHg paCO2:0mmHG) Prélèvement dans la glace pour éviter consommation de l’O2 par les GR (évite glycolyse in vitro des GR) L’Oxygène sanguin T Transport t de d l’oxygène l’ è sanguin i - 1% dissout (dépend de paO2 et coeff de solubilité) - la majeure partie est liée au fer ,sous forme ferreuse Fe2+, de l’hémoglobine dans les hématies (seule forme active de l’Hb humaine) Æ oxyhémoglobine (HbO2) 1 molécule d’Hb lie 4 O2 Æ Pouvoir oxyphorique de l’Hb = quantité de dioxygène que l’Hb peut au maximum fixer = 1.34 ml d’O2/g d’Hb Adressé au laboratoire d’analyse rapidement SaO2 et paO2 SaO2: saturation du sang en hémoglobine = % de l’Hb ayant fixé de O2 Capacité d’O2: volume max d’O2 que peut transporter 100ml de sang à un taux d’Hb donnée (si SAO2 100%) Contenu O2: volume d’O2 effectivement transporté par ces 100ml de sang SAO2 détermine différence entre capacité et contenu réel Détermine la quantité d’O2 que le sang est apte à transporter compte tenu de hémoglobinémie (15g/dl) - ll’hémoglobinémie - quantité d’O2 fixé à l’hémoglobine (HbO2) =affinité de l’Hb pour O2 dépend de la pression partielle alvéolaire en oxygène = paO2 selon une courbe sigmoïde SAO2 Taux d’Hb affinité Hb type Hb molécule + affine que O2 pour l’Hb (tabac,HbCO) paO2 courbe dissociation 1 Courbe influencée par de nombreux facteurs -effet Börh : SaO2 baisse quand paCO2 augmente et pH baisse -SaO2 diminue si tabagisme (affinité du tabac/Hb 200 fois plus importante que O2) -Altitude -Æ nécessité d’évaluer SaO2 et paO2 car pas de corrélation absolue • PaO2= mesurée électrode de CLARCK. Très fiable, mais fausse mesure la moindre bulle ou si le sang a été mal protégé de l'air. SAO2 mesurée par colorimétrie: mesure la • SAO2= fraction de lumière rouge quifranchit l'échantillon. En faisant plusieurs mesures avec des lumières delongueurs d'ondes différentes, on peut déterminer la proportion d'Hb, • PCO2: électrode à pH trempée dans un tampon bicarbonate à pH connu et séparé de la solution à tester par une membrane perméable au seul CO2 . • mesure très fiable mais : membrane fragile une bulle d'air fausse la mesure • BICARBONATE calculé en fonction de pH et PCO2 Rappel des différents déterminants de la gazométrie artérielle Le gaz carbonique sanguin Production cellulaire Transport dans sang - faible partie dissout (6%) - faible partie combinée aux protéines et à ll’Hb Hb - la majeure partie est combinée aux bicarbonates plasmatiques et globulaires CO2 + H2O CO3H2 CO3H- + H+ acide carbonique Anydrase carbonique (enzyme présente dans les GR) Les bicarbonates passent dans le plasma et les ions H+ sont captés par l’Hb (rôle++ dans transport du CO2) CO2 total : CO2 combiné au bicarbonates + CO2 dissout Élimination pulmonaire: Augmentation du Vt diminution de la paCO2 Diminution du Vt augmentation de la paCO2 Rappel des différents déterminants de la gazométrie artérielle Valeurs normales des paramètres évalués par GDS PaO2 : 90 +/- 5 mmHg SaO2 : 96-100% paCO2 : 38-42 mmHg HCO3- : 25 mmHg CO2 total (HCO3- + CO2 dissout): 27 mmHg BASE EXCESS OU DEFICIT : calcul du [HCO3] nécessaire pour retrouver un pH normal à 37° et à PCO2= 40. 2 Bases physiologiques de l’équilibre acidebase Bases physiologiques de l’équilibre acidebase Déterminants du pH sanguin Un ACIDE est une molécule capable de libérer des ions H+ (ex: H2CO3= H+ +HCO3-) Défenses de l’organisme contre l’agression acide Une BASE est une molécule capable de capter des ions H+ (ex: HCO3- + H+= H2CO3) Bases physiologiques de l’équilibre acide-base Qu’est ce que le pH? Proton H+ a un potentiel énergétique Électrode à pH mesure le potentiel énergétique = activité des ions H+ Fiable et précise (0,001 près) pH concentration / activité de H+ pH est le logarithme de l’inverse de la concentration en ions H+: 1/[H+] Exemple : pH=1 Æ [H+] = 1 /10 moles/ l = 0,01mmol/l (NB pH=0 Æ [H+] = 1mmol/l) pH=2Æ [H+] = 1/10x10 moles /l pH=3Æ [H+] = 1/10x10x10 moles /l Ph= 6,8Æ [H+]= 1/106,8 = 160 nmol/l (intracellulaire) pH= 7,4 Æ [H+] = 1/107.4 = 40 nmol/l (liquide extracellulaire) pH = 14 Æ [H+] = 1/1014 (limite de détection) LES SYSTEMES TAMPONS Définition : Un tampon est une substance qui capte les ions H+ dans une solution pour limiter les variations de pH Acide fort + sel basique sel neutre + acide faible 7 7.4 0 pH acide [H+=1] pH neutre [H+=1/107] 14 pH basique [H+=1/1014] A l’état basal le pH sanguin est maintenu à 7.40 Æ concentration de H+ dans le secteur extracellulaire très basse de 40nmol/l 7.4 pH = 7.4 Æ pH = 1/ [H+] Æ H+ = 1/10 = 40 nmol/l Le pH est maintenu alcalin en dépit d’une production de grande quantité d’acide sous deux formes: Un ACIDE VOLATIL = l’acide carbonique (H2CO3) venant du CO2 Des ACIDES NON VOLATILS = ACIDES METABOLIQUES produits à partir de l’alimentation et des métabolismes intermédiaires (protéines alimentaires…) LES SYSTEMES TAMPONS chez l’homme *Tampons extracellulaires Bicarbonate / acide carbonique = 99% protéinate AA soufrés ,phosphates… *Tampons intracellulaires : Exemple : *HCl + NaHCO3NaCl+ H2CO3- (sérum phy!!) *H+ + HCO3H2CO3 H2CO3 = acide HCO3- = base Le système H2CO3/HCO3- est un système tampon Protéines - dans le GR: hémoglobine - autres cellules proteinates et phosphates - dans l’os : phosphates L’acidose libère une grande quantité de tampons phosphates D’où hypophosphorémie lors de la correction de l’acidose 3 Bases physiologiques de l’équilibre acide-base Bases physiologiques de l’équilibre acide-base ROLE DU POUMON En physiologie ACIDE CARBONIQUE (H2CO3) venant du CO2 Æ sang veineux plus acide que le sang artériel Au niveau de la cellule: CO2 produit terminal du métabolisme énergétique oxydatif (13000-20000 mmol produite /j) CO2 + H2O H2CO3 HCO3- (plasma)+ H+ (capté) Au niveau du poumon réaction vers la gauche avec élimination du CO2 Bonne diffusibilité du CO2>O2 à travers la membrane alvéolocapillaire En pathologie Æ Réaction de défense du poumon contre l’acidose : HYPERVENTILATION Æ REGULATION « rapide » Rôle du rein Deux cibles 1)Rôle+++dans régulation du taux de HCO3- principal tampon Æ Réabsorption des bicarbonates filtrés Æ Régénération tubulaire de HCO3Glomérules HCO3- Tubules HCO3- H+ Filtration Urine Réabsorption De HCO3- primaire de HCO3- HCO3- sang pH 7.4 74 urines pH 4.7-8 Secrétion H+ Régénération HCO3- 2)Excrétion de la charge acide sous forme de NH4+ et d’acidité titrable Æ REGULATION « LENTE » PATHOLOGIE EN RESUME Interprétation de l’équilibre acide-base Équation d’Henderson-Hasselbach TAMPON CO2 + H2O Expression du pH en fonctions des rapports de concentration acide/ base d’un système donné pH = pK + log [base]/[acide] HCO3HCO3 + H+ POUMON H2CO3 pH = HCO3-/paCO2 REIN Réponse rapide S è Système CO2/HCO3-: CO2/HCO3 Base = HCO3acide : H2CO3--------paCO2 Réponse lente PATHOLOGIE ACIDOSE Déséquilibre du pH donc inadéquation (réponse inadaptée ou insuffisante) d’un des 2 systèmes de défense pH< 7.38 pH = HCO3- / paCO2 Respiratoire si réponse du poumon inadaptée ou insuffisante Métabolique si réponse du rein inadaptée ou insuffisante HCO3- diminuée ACIDOSE METABOLIQUE paCO2 augmentée ACIDOSE RESPIRATOIRE 4 ACIDOSE METABOLIQUE ACIDOSE METABOLIQUE Définition pH Anomalie primitive : Symptomatologie clinique et biologique HCO3- Réponse immédiate du poumon: paCO2 Réponse rénale selon pathologie décalée d’environ 6 à 12 h, maximale en quelques jours : réabsorption des bicarbonates filtrés, excrétions des ions H+ NB si diminution de la paCO2 est suffisante pour compenser la baisse des bicarbonates sanguins on parle d’acidose compensée pH normale avec paCO2 et HCO3- basse Commune à toutes les acidoses métaboliques : Clinique: hyperventilation avec polypnée c’est-à-dire augmentation de la fréquence respiratoire Æ polypnée superficielle, dyspnée de Kussmaul Biologie : hyperkaliémie, augmentation du P Selon l’étiologie Exemple dans acidocétose diabétique : odeur acétonique de l’haleine ACIDOSE METABOLIQUE ACIDOSE METABOLIQUE taux HCO3- insuffisant / concentration d’acide ETIOLOGIE Deux mécanismes différents soit il existe une augmentation des acides (avec épuisement secondaire du HCO3- en tant que tampon) *Production d’acide endogène acide lactique et état de choc +/- insuffisance hépatocellulaire, glucophage corps cétonique de l’acidocétose diabétique cétone beta-hydroxybutyrique, acetoacétate *Présence d’acide exogène intoxication à l’aspirine, éthylène glycol, isoniazide… soit il existe une perte de bicarbonate Diarrhée perte rénale (tubulopathie, acidose tubulaire) Calcul du trou anionique TA pour classification des acidoses métaboliques Cations = anions (principe de l’électroneutralité) Charges positives = cations Na+ + K+ représente 95% des charges positives Principaux cations indosés (5%) calcium magnésium Charges négatives = anions HCO3 + ClHCO3Cl représente é t 85% des d charges h négatives é ti Principaux anions indosés (15%): charges négatives portés par protéines dont albumine+++, les phosphates, sulfates et autres anions organiques [Na+ K+ + cations indosés] = [Cl- + HCO3- + anions indosés] TA= Na+(/- K+) -[Cl- + HCO3-]= anions indosés - cations indosés TA = Na+ - (Cl- + HCO3-) = 12+-4 meq/l soit les 2 Insuffisance rénale (retention acide sufurique, phosphorique + diminution réabsorption et régénération rénale) ACIDOSE METABOLIQUE TA = Na+ - (HCO3- + Cl-) = anions indosés – cations indosés Si production d’acide anormale autre que HCL : augmentation du trou anionique car HCO3- abaissés / augmentation anions indosés (acides organiques) Si perte rénale ou digestive de HCO3-, la baisse du HCO3- est compensé par une augmentation proportionnelle de Cl- donc pas de modification du TAÆ acidose métabolique hyperchlorémique NB: TA<20 caractérisation pas toujours possible dont 11mmol/l liés au charges – portés par albumine TA : réduction de 4 mmol/l pour chaque 10 g/l en – d’albuminémie TA anionique élevé: présence d’acide organique = consommation HCO3et accumulation d’acides organiques indosés (endogène ou exogène) Etiologie Anions retenus Diabète Acétoacétate ,β β-hydroxybutyrate hydroxybutyrate Insuffisance rénale Phosphate, sulfate Acide lactique lactates Méthanol Éthylène glycol Aspirine Formate Oxalate salicylate 5 ACIDOSE METABOLIQUE ACIDOSE METABOLIQUE Bilan biologique à réaliser pour bilan d’une acidose métabolique Ionogramme sang (kaliémie TA) Créatinémie Glycémie Acide lactique Ionogramme urinaire, TAu ,et pHu ACIDOSE METABOLIQUE QUELQUES EXEMPLES TRAITEMENT Traitement de la cause+++ Traitement de l’état de choc : RV attention au sérum salée 9 pour 1000 (chlorure), amine vasopressive Insulinothérapie Traitement symptomatique Initialement hyperkaliémie Æ quand traitement de l’acidose risque de baisse de la kaliémie Initialement hyperP Æ quand traitement de l’acidose : hypophosphorémie Favoriser hyperventilation spontanée (pas de sédatif) ou sous VM Apport de bicarbonates uniquement dans pertes vraies sinon aucun intérêt sur survie et risque d’aggravation de hypokaliémie EER ACIDOSE METABOLIQUE Acidose lactique (lactates>6 mmoll) Étiologie: Soit hyperproduction de lactates à partir du pyruvate accumulé dans condition d’anaérobiose + inhibition de son entrée dans cycle de Krebs Æ état de choc, hypoxie prolongée Soit d’un défaut du métabolisme des lactates normalement utilisés pour la néoglucogenèse par le foie (cycle de Cori) Æ Insuffisance hépatocellulaire Soit intoxication par biguanides (glucophage) alcool éthylique, méthanol, INH salicylé, oxyde de carbone, cyanure Soit exercice musculaire intense, crises convulsives subintrantes ,syndrome de lyse tumorale, cancer disséminé, lymphome, leucémie ,hypothermie Traitement : Épuration extrarénale peu efficace (sauf glucophage) Intoxication Méthanol (acide formique), éthylène glycol (acide oxalique), aspirine (acidose métabolique + alcalose respiratoire/ pH parfois normal), INH, éthanol, Intérêt de EER pour toxiques dialysables (éthanol, glucophage, INH) Acidocétose diabétique ( ou jeun, éthylique) Fréquent au cours du DID, parfois inaugural Lié à accumulation dans le plasma d’acide cétoniques : cétone, acide 3 hydroxybutyrique, acide acétoacétique Acidose peut être marquée pH<7 Déshydratation extracellulaire important secondaire à la diurèse osmotique (hyperglycémie) +- IRF qui favorise la rétention du glucose et des corps cétoniques Traitement: Bicarbonates discuté si pH<7.10 Risque d’hypokaliémie++++, d’œdème cérébral RV Insulinothérapie jusqu’à disparition de la cétonurie ACIDOSE METABOLIQUE ACIDOSE METABOLIQUE Acidoses métaboliques rénale Amoniurie basse (<40 mmol/24h) TAu =0 2 types d’ étiologies Acidoses au cours de insuffisance rénale aiguë ou chronique (Cl<30 ml/min) Diminution de l’excrétion de H+ et réduction de NH4+ ++++ Diminution de réabsorption et régénération HCO3Absence d’évolutilité de l’acidose lié au tamponnement par phosphate (anions indosés) Indication à dialyse Si perfusion de bicarbonate attention à baisse du calcémie ionisé Acidoses tubulaires avec débit de filtration glomérulaire peu diminué DFG normale ou peu altéré TA plasmatique normal Hyperchlorémie sans autre cause (absence de diarrhée) NH4+ insuffisante - Fuite de HCO3- par diminution de réabsorption tubulaire AT type 2 - Déficit de secrétion H+ AT type 1 - Déficit excrétion tubulaire H+ et K+ type 4 la + fréquente 6 ACIDOSE RESPIRATOIRE ACIDOSE RESPIRATOIRE DEFINITION • pH<7.38 ETIOLOGIE La ventilation est insuffisante pour éliminer le CO2 normalement produit par l’organisme • Anomalie primaire : augmentation de la paCO2 Hypoventilation alvéolaire • Compensation de l’organisme : rénale pour augmenter HCO3- donc retardée • Dans les causes d’augmentation progressive de la paCO2 , il y a initialement compensation par augmentation de HCO3- : acidose respiratoire compensée avec pH normal, paCO2élevée et taux de HCO3>25mmol/l de manière chronique Hypoventilation centrale Dont sédatifs+++ Atteintes des muscles respiratoires Atteinte du poumon BPCO ACIDOSE RESPIRATOIRE ALCALOSE SYMPTOMOLOGIE pH> 7.42 lié à l’élévation du CO2 - dépend de la rapidité d’installation céphalée, sueur, tremblement, troubles neuropsychiatrique (anxiété délire confusion) HTA ttachycardie, HTA, h di HTA HTAp pH = HCO3- / paCO2 TRAITEMENT Traitement de la cause Arrêt des sédatifs Broncho-dilatateurs Assistance respiratoire invasive ou non HCO3- augmentée ALCALOSE METABOLIQUE paCO2 diminuée ALCALOSE RESPIRATOIRE ALCALOSE METABOLIQUE ALCALOSE METABOLIQUE ETIOLOGIE SYMPTOLOGIE Degré hypoventilation secondaire centrale pour augmenter capnie (avec hypoxie associé) Ralentissement psychomoteur Hypokaliémie pH = HCO3-/paCO2 HCO3- élevée • Soit accumulation de bicarbonate : Effet constant des diurétiques de l’anse (furosémide) Alcalose de contraction : déshydratation sans choc • Soit perte de protons Pertes de suc gastriques (HCL) Vomissements itératifs, occlusion haute TRAITEMENT Traitement de la cause Diminuer la perte acide : inhibiteur de la pompe à protons Rétablir la volémie et la chlorémie (NaCl et KCl) Renforcer élimination de bicarbonate par le rein : diurétique spécifique= acétazolamide DiamoxR inhibiteur de l’anhydrase carbonique du tubule rénale 7 ALCALOSE RESPIRATOIRE MECANISME • pH>7.42 • Anomalie primaire : diminution de la paCO2<38 mmHg = hyperventilation • Mécanisme de compensation baisse des bicarbonates<25mmol/l SYMPTOMOLOGIE • Céphalée convulsion confusion • Tachycardie arythmie tétanie, douleur thoracique • hypokaliémie ALCALOSE RESPIRATOIRE ETIOLOGIE des Hyperventilations Sous assistance respiratoire Vt inadapté En respiration spontanée : réponse à une hypoxieÆ augmentation de la fréquence respiratoire pour augmenter débit de diffusion de O2: • Certaines insuffisance respiratoire : emphysème panlobulaire, EP EP: hypoxie, hypocapnie, alcalose ventilatoire • Insuffisance cardiaque • Altitude déplacement de la courbe d’affinité de l’Hb • Anémie • Origine centrale secondaire à un stress Cas cliniques ALCALOSE RESPIRATOIRE TRAITEMENT Le plus souvent = o ou anxiolytique Cas particulier de l’altitude • Prévention des troubles neurologiques et de l’œdème d’altitude • En renforçant la compensation métabolique par Diamox qui accroît l’élimination des HCO3- (pour contrecarrer baisse de la PaCO2) 1/ interprétation de sa gazométrie: A-Alcalose métabolique B-Acidose métabolique compensée C-Alcalose respiratoire D-Acidose respiratoire E- Acidose métabolique Un homme de 45 ans, 50 kg se présente aux urgences pour diarrhées aqueuses apparues lors de son voyage en Côte d’Ivoire. A l’examen il est asthénique sans signe de dénutrition, il est déshydraté avec des douleurs abdominales diffuses, la fréquence respiratoire est à 28/min, le poul à 110/min, la SaO2 à 94% . Le bilan biologique montre un pH à 7.28, une paCO2 à 24 mmHg et des HCO3- à 10 mmol/l, la kaliémie est 5.5 mmol/l, le sodium à 128mmol/l, le q à 8.Créatinémie à 120 µ µmoll chlore à 115 mmo/l soit trou anionique 1/ interprétation de sa gazométrie: A-Alcalose métabolique B-Acidose métabolique compensée C-Alcalose respiratoire D-Acidose respiratoire E- Acidose métabolique 2 Le trou anionique est à 8 et la chlorémie à 115. Pensez vous qu’une acidocétose diabétique puisse être à l’origine de cette acidose? pH H = HCO3 HCO3-/paCO2 / CO2 pH à 7.28 anomalie primitive = HCO3- à 10 mmol/l Essai de compensation par baisse de paCO2 Acidose métabolique 8 2 Le trou anionique est à 8 et la chlorémie à 115. Pensez vous qu’une acidocétose diabétique puisse être à l’origine de cette acidose? Quelle étiologie? • NON • L’acidocétose diabétique est du à l’accumulation d’acide cétonique indosable donc TA augmentée Quelle étiologie? Diarrhée avec perte de bicarbonates Rôle associée de l’insuffisance rénale Quel traitement proposés vous? Réhydratation IV (attention au sérum salé) Perfusion de bicarbonate Traitement de la cause (recherche paludisme) Quel traitement proposés vous? Cas clinique n°2 Une femme ayant un DNID et une hypertension traité par IEC présente des douleurs abdominales depuis 5 jours avec anorexie. Elle se présente aux urgences où un TDM abdominal avec injection d’iode est pratiqué et révèle une cholécystite. pH 6.95, paCO2:25, paO2: 80, HCO3-:8 Hypothèse diagnostiques sur la ou les causes de son acidose métabolique Anorexie avec diminution des apports hydriquesÆ déshydratation +IEC+iode = I raiguë DNID : traitement par glucophage?Æ acidose lactique Lactates 10, créatinémie à 250µmol/l, protides à 75 g/l, Na:148 mmol/l, Cl:105mmol/l ÆAssociation d’une acidose lactique sur srudosage en biguanide Traitement ? 9 • Réhydratation • EER • Insulinothérapie et arrêt des biguanides pH:7.50, HCO3-: 40, paCO2: 50mmHg Interprétation? a-Alcalose respiratoire b-Alcalose métabolique c-Élévation isolée de la paCO2 d-Élévation isolé de HCO3e-Élévation isolée de HCO3- et paCO2 f-alcalose métabolique • Un homme de 65 ans ayant une BPCO post tabagique et une insuffisance cardiaque d’origine coronarienne est hospitalisé en urgence pour décompensation cardiaque aiguë. Il est traitée par lasilix IV et hospitalisé en cardiologie. • Au bout de 4 jours l’état clinique s’est amélioré. Son bilan gazométrique montre : • pH:7.50, HCO3-: HCO3 : 40, paCO2: 50mmHg Interprétation? a-Alcalose respiratoire b-Alcalose métabolique c-Élévation isolée de la paCO2 d-Élévation isolé de HCO3e-Élévation isolée de HCO3- et paCO2 Augmentation de paCO2 en rapport à une Insuffisance respiratoire chronique habituellement compensée par une élévation HCO3- Æ acidose respiratoire compensée Facteur associé d’augmentation des HCO3-: lasilix pH = HCO3-/paCO2 Habituellement pH N = HCO3- élevé/paCo2 élevée Actuellement pH élevé = HCO3- très élevé/paCO2 élevé Etiologie? Mécanismes et causes souvent associé+++ Conclusion pH alcalin malgré production acide permanente issu du métabolisme normal grâce à système tampon HCO3-/H2CO3 Rôle du poumon dans régulation H2CO3 et CO2 Rôle du rein dans maintien et adaptation de HCO3- plus excrétion acide pH = HCO3-/paCO2 permet de déterminer origine métabolique ou respiratoire du trouble et qualité de l’adaptation de l’organisme 10