Chapitre 1

Biochimie
Partie III
CHAPITRE 1: ÉQUILIBRE ACIDE-BASE: ...................................................................... - 3 1.1. RAPPEL: ............................................................................................................................ - 3 1.1.1. KW (CONSTANTE D’IONISATION DE L’EAU) : .................................................................. - 3 1.1.2. ACIDE : ........................................................................................................................... - 3 1.1.3. ELECTRONEUTRALITÉ : .................................................................................................. - 3 1.2. TAMPON ORGANISME : .................................................................................................... - 4 1.2.1. GENERALITES : ............................................................................................................... - 4 1.2.2. TAMPON HCO3-/CO2 : ................................................................................................... - 4 1.2.3. TAMPON PROTEINES : ..................................................................................................... - 5 1.2.4. TAMPON PHOSPHATES : .................................................................................................. - 5 1.3. PHYSIO-PATHOLOGIE DE L’EQUILIBRE ACIDO-BASIQUE............................................... - 6 1.3.1. ACIDOSE METABOLIQUE : ............................................................................................... - 7 1.3.2. ALCALOSE METABOLIQUE : ............................................................................................ - 8 1.3.3. ACIDOSE RESPIRATOIRE : ............................................................................................... - 9 1.3.4. ALCALOSE RESPIRATOIRE : ............................................................................................ - 9 1.4. ÉLIMINATION URINAIRE : ................................................................................................ - 9 1.4.1. H+ :.................................................................................................................................. - 9 1.4.2. AMMONIAQUE : ............................................................................................................ - 10 CHAPITRE 2: INTEGRATION METABOLIQUE : ....................................................... - 11 2.1.
2.2.
2.3.
2.4.
2.5.
2.6.
2.7.
GLUCIDES : ..................................................................................................................... - 11 LIPIDES : ......................................................................................................................... - 11 GLUCAGON – INSULINE : ............................................................................................... - 12 ÉPARGNE GLUCIDIQUE : ................................................................................................ - 13 AZOTE : ........................................................................................................................... - 13 FOIE : .............................................................................................................................. - 14 INTEGRATION : ............................................................................................................... - 15 -
-2-
Chapitre 1: Équilibre acide-base:
1.1. Rappel:
[H+] détermine l’acidité de la solution et dépend de plusieurs facteurs
1.1.1. Kw (constante d’ionisation de l’eau) :
H 2O  H   OH 
H . OH   Kw  H OH   10
(car H2O constante)
H 2O
neutralité: H   OH   10 M  100nmol / L
K






14
7
+
plasma : 40nmol/L de H  légèrement basique. Maintenu entre 30nmol et
50nmol (glucose : 5000nmol/L !)
- production journalière CO2 : 20 000 000 nmol/L = production acide  doit être
éliminé (poumons, reins,…)
 L’homéostasie est maintenue grâce à des tampons et une excrétion énorme d’H+
-
1.1.2. Acide :
HA H 2O  A
acide

H 3O
base.conjuguée acide.conjugué
( notéH )
base( cste)
 HA  A  H 
H A 

 Keq 

HA
Keq : permet d’évaluer la force d’un acide, acide fort : pK≤4

H   KeqA.HA



 
 pH   log H   log
 pH  pKa  log
-
 
1
1
A

log

log
HA
Ka
H
 
base
acide
plasma : [H+]= 4x10-8  pH=7,4
quand [B]=[A] : pH=pKa
zone tampon = zone où pH varie peu pour des Δ de []  limite = pK +/- 0,5.
pK2
H 3PO4 
 H 2PO4   H 
pK6,5
H 2PO4  

 HPO4   H 
 2 zones tampon
1.1.3. Electroneutralité :
 [Cations] = [anions]. Toutes les substances ne sont pas électriquement actives (NaCl
 Na++ Cl-) mais elles peuvent influencer les [ions].
-3-
1.2. Tampon organisme :
1.2.1. Généralités :
-
-
Si pH >7,6  tétanie, si H < 7,1  coma
Réactions intervenant dans [H+]:
o Déshydrogénase: réduction consomme, oxydation produit
Pyruvate + NADH+H+  lactate + NAD+ (LDH)
o Kinase : production de H+
Glc + MgATP-- G6P-- + MgADP- + H+
voie métabolique : certaines consomment d’autres produisent directement des
acides : glycolyse  acide lactique (GR)
1.2.2. Tampon HCO3-/CO2 :
A. H2CO3
o sous forme anhydre (CO2) en solution avec un équilibre de 0,3% avec
H2CO3 :
 [H2CO3] = 0,003 [CO2]
 H2CO3 ↔ CO2 + H2O : réaction lente, accélérée par AC
(anhydrase carbonique) :
 Abondante dans GR et cellules productrices de H+
 Comporte un noyau Zn et peut être inhibée par certains
sulfamidés
o acide faible :
H 2CO3 

 HCO3  H 
pK13,8
HCO3 
CO3  H 
pK210,3
 K1 
HCO3 . H   HCO3 . H  




H 2CO3
0,003.CO2
 K '1  K1.3.103  3.106,8  106,38
K '1
0,003
Plasma(37C) : K '1  106,11  pK  6,11
B. CO2 :
- CO2 libre : = CO2 dissous + H2CO3, dépend de la pression partielle en CO2 et de
la solubilité :
5
.10
M/
mmHG
mmHG
o CO2  3



. 40


  1,2mM
so lub ilité
-
PCO2.sang.artériel
o PCO2 : peut varier avec les mouvements respiratoires
[CO2]tot= [CO2]libre +[HCO3-] + carbamates
o HCO3- + carbamates = CO2 combinés
o Carbamates : CO2 peut réagir avec amines des protéines (base)  acides
carbamiques :
 CO2  R  NH 2  R  NH  COOH  R  NH  COO
 sang : carbamates se forment surtout avec Hb  1,35 mEq/Lsang
-4-
o [CO2]libre=1,2mM
o [HCO3-] : 7,41  6,11 log
 [CO2]tot = 25,2mM


B
B
  101,3  20  HCO3  24mM
A
A
C. Réserve alcaline :
- Est-ce un bon tampon ?
o système fermé : CO2tot constant


B
 1,2  HCO3  15,8.CO2
A
CO2tot  25,2mM  CO2libre HCO3
25,2
 CO2 
mM  1,5mM
16,8
 HCO3  23,7
pH  7,31  log


-
-


 si ↓pH de 0,1, ↓ HCO3=0,3  mauvais tampon
o système ouvert : CO2 peut être éliminé par les poumons  CO2 libre
constant  HCO3- = 19mM si ↓pH de 0,1, ↓HCO3-=5mM  bon
tampon
= réserve alcaline (RA) car pKA trop bas pour etre un bon tampon mais agit
comme un antiacide : capacité d’encaisser les ↓ de pH (3-4mEq/↓0,1pH)
o RA corps = RA plasma (~4,5% corps) + liquide interstitiel (~18% corps) =
24mEq/L
o Pour 70kG :
 HCO3 extracellulaire = 70.0,225.5 = 79mEq/↓0,1pH
 HCO3 intracellulaire : ~30mEq/↓ 0,1 pH
 Au total : ~ 100mEq/↓ 0,1 pH
o HCO3- : représente environ la moitié du pouvoir tampon du sang
courbe de pH isobare (à PCO2 constante) : passage d’une courbe à l’autre se fait
selon une pente définie par le tampon de protéines : Hprot ↔ Prot- + H+
1.2.3. Tampon protéines :
-
grâce aux fonctions COOH et NH3 :
sang : ~ 3mEqH+/↓ 0,1 PH (idem protéines intracellulaire)
ensemble protéines ~ 50% pouvoir tampon
1.2.4. Tampon phosphates :
Négligeable car maximum fixé = 0,1-0,3 mEq/↓ 0,1pH
-5-
1.3. Physio-pathologie de l’équilibre acido-basique
-
-
-
pH = 7,41 à l’état normal :
o variation [HCO3] : acidose ou alcalose métabolique
o variation [CO2]libre : acidose ou alcalose respiratoire
les 2 systèmes tampons (protéines et HCO3-) interagissent
électroneutralité :
o plasma :
 cations total : 154 mM (Na+ = 142mM)
 anions total :
 anions fixes : 114 mM (Cl- = 105 mM)
 base tampon : 40 mM (HCO3- et prot-)
o dépend du rein : réabsorption NaCl
o variation de HCO3- et prot- pour maintenir l’électroneutralité
correction en 3 étapes :
1. modification base tampon (instantané)
2. compensation
 rapide : adaptation respiration (si troubles métaboliques)
 lente : adaptation [HCO3] par reins (si troubles respiratoires)
3. correction finale et retour à la normale
-6-
1.3.1. Acidose métabolique :
-
très fréquente (acido-cétose métabolique !!)
introduction d’un anion en excès (acide organique) par rapport à un cations
1. variations base tampon
 HCO3-↓
 Prot-↓
2. compensation respiratoire. CO2↓ par hyperventilation
 HCO3-↓
 Prot-↓  HCO3- ↓↓
 ↓ HCO3- = introduction d’anions  si introduction >24mM  HCO3- dépassé
3. correction :
 élimination de l’anion excédentaire
 acido-cétose : assez facile
 acidose lactique : difficile
 élimination rénale d’anions fixes  acide éliminé
A. Acido-cétose diabétique :
- urgence médicale, souvent 1er signe d’un diabète débutant
- < excès corps cétoniques :
o production altéré  ++ corps cétoniques
 tissu adipeux : libère Ag sans insuline  ++ AG
 foie : transforme les AG en corps cétonique sans insuline  ++
corps cétoniques
o utilisation ↓ car – de succinyl CoA
- limite physiopathologique : 5mM  coma à 20 mM, 25mM très dangereux
- en +, volume plasmatique ↓ car
o glucosurie car seuil dépassé  + d’eau dans les urines
o corps cétoniques dans les urines  + d’eau dans les urines
 [] Corps cétoniques ↑
 Hypotension  choc circulatoire  perfusion ↓  hypoxie  glycolyse ↑ 
++ acide lactique  acidose lactique
- traitement :
o volume plasmatique ↑  acide lactique ↓
o injection insuline + glucose car : glc  sorbitol (accumulation dans les
tissus, surtout nerveux)  Posm ↑ mais compensé par glc  si insuline :
glc ↓↓ (jusqu’à 4x)  déséquilibre osmotique  œdème cérébral
o injection HCO3- : délicat car ajout de Na+,…
B. Acidose lactique :
- [] lactate dépend de Va (apport) et Vu (utilisation)  acidose lactique si Va > Vu
- Va ↑ :
o Déficience gluconéogenèse
 Déficience G6-phosphatase ou autres enzymes clés
 Alcoolisme chronique
o Exercice physique intense anaérobie
-7-
-
Vu ↓ : lactate plus transformé en pyruvate
o déficience en pyruvate désoxygénase
o hypoxie
C. Intoxication au méthanol :
Formation d’acide formique et autres dérivés + cécité
D. Insuffisance rénale :
- assez fréquent
- < défaut de filtration :
o réabsorption Na+ : normalement 99,5%  0,5% passe  si plus que 10%
de filtration, on peut ↓ réabsorption = ↑ ions qui passent (0,5%  5%)
o réabsorption Pi : 85%  15% passe  si plus que 10% de réabsorption,
on ne peut pas laisser passer plus d’ions (15%  150% !!) 
compensation impossible
- si Pi, SO4--,… ↑  acidose chronique
- traitement :
o dialyse, greffe
o ↓ apport pi et SO4- - de Cys
 - de diester de phosphate
 - de viande
1.3.2. Alcalose métabolique :
-
-
-
origine principale : vomissement répétés  perte de H+
perte de H+ ou + de cations : adaptation du système
o prot- et HCO3- ↑
o compensation respiratoire : CO2↑ par hypoventilation
 HCO3- ↑
 HProt ↑  HCO3- ↑↑
 ↑ [HCO3-] = perte de H+
correction finale : rénale, élimination HCO3- et Na+
pour alcaliniser urines : ingestion de jus de fruits dans jus de fruits : anions +
cations :
o anions : métabolisables (oxydés)  éliminés
o cations : rarement métabolisables (K+, Na+)  excès cations  HCO3- ↑
régime végétarien, minéralocorticoïdes : alcalinisation
rein :
o Réabsorption excessive de Na+  NaOH dans le sang
o Elimination excessive de Cl-  HCl dans les urines
-8-
1.3.3. Acidose respiratoire :
-
-
échange gazeux insuffisant = insuffisance respiratoire (emphysème, asthme,…)
 PCO2↑ et PO2 ↓ = maladie des mineurs :
PCO2 ↑
1. Base tampon : PCO2↑  HCO3-↑  H+ ↑  Prot- ↓
 ↑[HCO3-] = ↓[prot-]  électroneutralité OK
2. compensation rénale : réabsorption de HCO3- dans les urines pour
compenser PCO2 (car ↑ pas suffisante dans la 1ère phase)  élimination
de Cl- (pour l’électroneutralité) avec H+  HCO3- ↑ et prot - ↑ (car H+↓)
o au total : HCO3- ↑, prot- constante
si on retrouve une respiration normale : alcalose respiratoire
1.3.4. Alcalose respiratoire :
Rythme respiratoire ↑ (psychologique ou volontaire)  PCO2 ↓
1. base tampon : HCO3- ↓ et prot- ↑ car H+ ↓. Electroneutralité OK
2. Reins : réabsorption HCO3-↓ pour compenser PCO2↓ (car ↓pas suffisante dans la 1ère
phase)  Réabsorption de Cl- et de H+  prot -↓  HProt constant)
1.4. Élimination urinaire :
1.4.1. H+ :
-
On élimine 70 mEq de H+/jour  700 mEq/jour si jeune (~ 1L/HCl !!!)
-
pH urinaire :
o 7,4  24 mM de HCO3o 6,11 (pH normal)  1,2 mM de HCO3 On peut [HCO3-] éliminée pour lutter contre l’alcalose (mais peu efficace
contre l’acidose
-9-
1.4.2. Ammoniaque :
-
NH4+  urée (dans le foie)  0,5Mol dans le sang (30g/jour)  reins (éliminés)
o La formation d’urée nécessite le HCO3o Si jeun prolongé  pH↓ à cause des corps cétoniques  synthèse urée ↓
pour ne pas trop diminuer la réserve alcaline
-
autres mécanisme d’élimination de NH4+ : formation Gln
o zonation dans le foie : permet l’épuration hépatique complète de Nh4+
 hépatocytes proches de la veine porte : captent beaucoup de BH4+
(mais pas tout) et forme de l’urée
 hépatocytes près de la veine centro-lobulaire : transforment le
NH4+ en Gln (Glu + NH4+ + ATP  Gln + H2O + ADP+ Pi)
o reins : NH4+ produit éliminé
1. Gln + H2O  Glu + NH4+ (par glutaminase)
2. Glu  α-cétoglutarate + NH4+ (par Glu déhydrogénase)
 Α-cétoglutarate: utilisé dans la gluconéogenèse (précurseur de glc)
 rein participe + à la gluconéogenèse
 Gènes glutaminase : régulés par pH  [] peut ↑ 500x si acidose !
NH4+ ↔ NH3 + H+ : pK=9,4
o pH= 7,4 : NH4+/NH3 = 100/1
o pH= 6,1 : NH4+/NH3 ↑↑
 Presque pas de limite à la capture de H+ par NH3 sans trop modifier le pH 
on passe facilement de 70 mEq/jour à 700 mEq/jour.
-
- 10 -
Chapitre 2: Intégration métabolique :
2.1. Glucides :
-
-
-
[Glc] maintenu en homéostasie (équilibre dynamique) : Va = Vu
o nécessite un feedback - : [Glc]↑  insuline ↑  [Glc]↓
o à l’état nourri :
 Va = alimentation
 Vu = oxydation (presque pas d’élimination rénale)
o A jeun :
 Vu : ne change pas
 Va = gluconéogenèse + glycogènolyse
 Va toujours = Vu !!!
Contrôle :
o Insuline
o Glucagon
+ Glucocorticoïdes, catécholamines, GH,…
pathologie : hyperglycémie dans les 2 cas car Va ↓ et Vu↑
o [glc] n’agit plus sur l’insuline = diabète de type I (insulinodépendant) 
hypoinsulinémie en phase initiale
o insuline n’agit plus sur [glc] = diabète de type II (insulinorésistant) 
hyperinsulinémie en phase initiale.
2.2. Lipides :
-
-
pas d’homéostasie des AG car pas de rétrocontrôle o ↑:
 jeune
 repas riche en graisses
 médicaments : héparine stimule lipoprotéine lipase (LPL)
o ↓ : nourri
déterminant [] : Va/Vu
o Va : AG stockés sous forme de triglycérides dans le tissu adipeux  libération
dépend surtout de LHS (Lipase Hormono Sensible) qui ↑ à jeun ou exercice
physique car :
 activée par adrénaline, glucagon
 bloquée par insuline : ↓ AG libre par insuline quasi immédiate et massive
- 11 -
o
-
-
Vu : majorité des tissus utilisent les AG proportionnellement à leur apport (car
oxydation préférentielle des AG) mais dépend de la consommation énergétique
(↑ si exercice physique)
 Si pas d’exercice physique mais lipolyse ↑ (diabète)  albumine dépassée  AG
agissent comme des détergents (car pas de rétrocontrôle -)
Corps cétoniques : même mécanisme ( < acide gras) , pas de rétrocontrôle –
o Va :
 ↑↑ si diabète
 ↑ si à jeun
o Vu : ↑ à jeun
o Utilisable par le cerveau (épargne glucidique  épargne protéique)
A jeun : production de glucose indispensable pour le cerveau (nécessite 120-150 mg)
o origine : lactate (1/3), glycérol (1/3) et AA (1/3)  mobilisation graisses et
protéines
o réserve de graisses suffisantes pour tenir 3 mois mais maximum de jeune = 57 j
car après il n’y a plus de protéines :
 plus de muscles  os traversent la peau, cœur et poumon inefficace
 plus de défenses immunitaires
 Posm incorrecte
 Plus de coagulation efficace
o Durerait encore – si pas de corps cétoniques
2.3. Glucagon – insuline :
-
-
-
glucagon  R  AC  AMPc  PKA qui active :
o activation production hépatique de glucose
1. phosphorylase kinase  phosphorylase act.  dégradation glycogène ↑
2. glycogène synthase inact.  STOP synthèse glycogène
3. pyruvate kinase inact.  STOP glycolyse
4. PFK2 inact./FBPase act.  F-2,6-P2 ↓  glycolyse ↓ et gluconéogenèse↑
5. CREP-P  G6Pase ↑ + PEPCK ↑  gluconéogenèse ↑
o Lipides :
6. LHS act.  lipolyse ↑
7. ACC inact.  STOP lipogenèse + activation oxydation AG
 Muscle: utilise AG < tissu adipeux
 Foie: oxydation AG   corps cétoniques ↑
8. HMGCoa-réductase inact. (?)  cholestérol ↓
9. Protéines (?)
Adrénaline :
o Rβ  AC  même effets que glucagon : présent dans de nombreux tissus
(>< Rglucagon : presque uniquement dans le foie + tissu adipeux)
o Rα  PLC  DAG + IP3  Ca++↑
 phosphorylase kinase act. (via CaM)  dégradation glycogène ↑↑
 Autres effets peu connus
Insuline  PI3 kinase  PIP3  PKB qui active :
1. PDE ↑  AMPc ↓ PKA ↓  effet opposé au glucagon
 Production hépatique de glucose ↓
+ Synthèse protéines ↑
2. ↑ GLUT 4  utilisation périphérique ↑
- 12 -
3. expression des gènes :
 GK ↑  utilisation par le foie ↑
 Pyr K ↑
4. Pyruvate déshydrogénase act. (mitochondriale) : point de non retour car
pyr  acétylCoa qui ne peut plus reformer du glucose  Glc  graisse
ou énergie.
5. LPL ↑ (activation du gène)1
2.4. Épargne glucidique :
-
utilisation préférentielle d’AG dans les tissus = cycle de Randle  oxydation doit
bloquer l’utilisation du glucose
-
passage glc  AG = flexibilité métabolique
diabétique : pers sa flexibilité métabolique (toujours en « mode » à jeun)
autres mécanismes d’épargne glucidique :
o corps cétoniques : dans le cerveau
o ↑ seuil rénal pour le lactate  utilisé dans la gluconéogenèse
2.5. Azote :
-
NH4+ ne peut pas se retrouver libre dans le plasma (poison)
1
NB : ♀ qui allaite n’a presque plus de LPL sauf dans la glande mammaire  presque tous les lipides
passent dans le lait
- 13 -
-
Jeûne : synthèse urée↓ et gln ↑
Cycle de Cori : ala  pyr  glc
AA glucoformateur : rentre comme intermédiaire dans le cycle de Krebs mais
après la perte de C (>< acétylCoA) peuvent donner du glc
-
NB : acétylCoA perd 2 C  point de non retour. Déterminé par PDH
2.6. Foie :
-
-
1
Rôle :
o Détoxification :
 NH4+  urée / Gln
 Xénobiotiques : via CytP450
o Distribution énergétique : foie = glucostat
 Nourri :
 Glucose  glycogène
 Lipide  TAGs1  exportation vers tissu adipeux sous
forme de VLDL (nécessite une lipoprotéine)
 A jeun :
 Glycogène  glucose
 AA  glucose
 Lipides  corps cétoniques (pas utilisés sur place)
 Lipides  cholestérol  sels biliaires
o Synthèse composé essentiels :
 Protéines plasmatiques (sauf Ig)
 Hème
 Base puriques/pyrimidiques
 Stock vitamine (B12 !)
Source énergétique :
o Nourri : AA absorbés dans l’intestin
o A jeun : β-oxydation des AG jusqu’à l’acétylCoA ( corps cétoniques)
NB : 50% synthèse < foie, et 50% < tissu adipeux
- 14 -
2.7. Intégration :
-
-
-
Muscle : stock de glycogène uniquement pour le muscle  durée du stock dépend
du travail :
o contraction forte : 1 min
o hypoxie : 20 min
une partie des AA est utilisée pour remplacer les protéines
chylomicrons : passent par le chyle  arrive dans le foie après les autres organes
cerveau :
o stock de glycogène très faible, dure 3 min. en cas d’hypoxie
o consommation de glucose constante car ce n’est pas la consommation qui
change en fonction de l’activité mais les zones qui s’allument.
o Ne peut pas utiliser d’AG car ils ne traversent pas la barrière hématoencéphalique
cœur : stock de glycogène dure 10 min si hypoxie, ischémie,…
GLUT4 : également recruté par AMPk (indépendamment de l’insuline)  si
effort (ATP ↓ et AMP ↑)  GLUT4 ↑
- 15 -
Nourri
Foie
- Glucose (< intestin)  glycogène (+ TAG si
on dépasse le seuil du glycogène)
- AA (< intestin)  CO2 + énergie
- Chylomicron résiduel  VLDL (avec TAG)
muscles
- Chylomicrons (car
LPL)
- VLDL
- Glc
Tissu adipeux
Cerveau
- Chylomicrons (car LPL)
GLUCOSE
- VLDL
(120-140 g/j)
- Glc  α- glycérol-phosphate
(+ acylCoA) TAG
- GLUT4↓
- Destruction protéines
 AA pour le foie
- Utilise AG et corps
cétoniques
- GLUT4↓
- LHS  TAG  AG pour le
foie et le muscles
A jeun
- Production hépatique de glucose
o < glycogénolyse
o <gluconéogenèse : < lactate/ pyruvate,
glycérol et AA
- βoxydation  acétylCoA  corps cétoniques
pour muscle et cerveau
- GLUCOSE
( 80-90 g/j)
- Corps cétoniques
(< foie)  - de
glc nécessaire