06.03.2015 PAPAGNO Prescillia L3 CR : MACIOW

RVU-AGM – Physiologie de l’équilibre acido-basique
Anomalies du bilan acido-basique
06.03.2015
PAPAGNO Prescillia L3
CR : MACIOW Benjamin
RVU-AGM
Professeur DUSSOL
16 pages
Physiologie de l’équilibre acido-basique
Anomalies du bilan acido-basique
A. Rappels sur l'équilibre acide/base chez l'homme
Le pH sanguin est maintenu à 7,40 ce qui correspond à une concentration de H+ dans le secteur extra-cellulaire
très basse de 40 nmol/litre.
Le pH est maintenu alcalin bien que l'organisme produise de grandes quantités d'acide sous deux formes :
1) un acide volatil, l'acide carbonique (H2CO3) venant du CO2
2) des acides non volatils
I. Les deux types d'acide
•L'acide carbonique (H2CO3)
–Il est constitué à partir du CO2 qui est le produit terminal du métabolisme oxydatif (toutes les cellules)
–Source majeure d'acide : 13.000 à 20.000 mmol de CO2 formées par jour
–Hydratation de CO2 : CO2 + H20 ↔ H2CO3 ↔ H+ = HCO3
-
–Hydroxylation de CO2 : HOH ↔ H+ + OH- puis OH- + CO2 ↔ HCO3
-
NB : nécessité de l'anhydrase carbonique pour cette réaction
–Le CO2 est rapidement éliminé par le poumon = acide volatil
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Plan
A. Rappels sur l'équilibre acide/base chez l'homme
I. Les deux types d'acide
II. Tamponnement d'une charge acide (les 3 lignes de défense)
III. Les tampons chez l'homme
B. Principes de physiologie concernant l'équilibre acide/base
I. pH extra-cellulaire et intracellulaire
II. Sources d'acides et de bases chez l'homme
C. Rôle du rein dans l'équilibre acide/base
I. Réabsorption des HCO3
- filtrés
II. Régénération des HCO3
-
D. Les acidoses métaboliques
I. Définition et diagnostic
II. Exploration d'une acidose métabolique

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Anomalies du bilan acido-basique
•Les acides non volatils
Les acides non volatils sont produits à partir de l'alimentation et du métabolisme.
Les sources d'acides non volatils sont les protéines alimentaires et le métabolisme des phosphodiesters (voir
infra).
II. Tamponnement d'une charge acide (les 3 lignes de défense)
On peut schématiquement décrire 3 lignes de défense contre une agression acide :
–la ligne de défense physicochimique, d'action instantanée
–la ligne de défense respiratoire, d'action rapide
–la ligne de défense rénale, d'action lente
Ces 3 lignes de défense permettent de réguler le pH pour qu'il reste compris entre 7,38 et 7,42.
En dessous de 7,38 on parle d'acidose. Au dessus de 7,42 on parle d'alcalose.
pH = log 1/[H+]
Un tampon est une substance qui capte les ions H+ dans une solution pour limiter les variations de pH.
Un tampon est constitué par l'association d'un acide faible et de sa base conjuguée :
–acide fort + sel basique ↔ sel neutre + acide faible
–Dans le cas de l'acide chlorhydrique :
HCl + NaHCO3 ↔ NaCl + H2CO3 (Ac. chlorhydrique donne un acide plus faible : acide carbonique)
•1ère ligne de défense physicochimique : les systèmes tampons
L'équation d'Henderson- Hasselbach s'écrit :
pH = pK + Log acide/base
Pour le tampon HCO3
-/H2CO3 la réaction s'écrit :
pH = pK + Log (HCO3
-)/(CO2 dissous)
pH = 6,1 + Log 24/0,03 PaCO2 = 6,1 + Log 24/0,03.40
pH = 6,1 + Log 24 mmol/1,2 mmol = 6,1 + Log 20 = 7,4
Si on ajoute 12 mmol de HCl dans 1 litre de liquide extra-cellulaire, on obtient la réaction :
12 HCl + 24 NaHCO3 ↔ 12 NaCl + 12 NaHCO3 + 12 H2CO3
puis 12 H2CO3 ↔ 12 CO2 + 12 H2O
On diminue dans l'équation le numérateur de 12 et on augmente le dénominateur de 12 :
pH = 6,1 + Log 12/1,2 + 12 = 6,1 + Log 12/13,2 = 6,06
Les tampons n'empêchent donc pas la diminution du pH mais la limite..
La première ligne de défense contre les agressions acides est le tampon bicarbonate.
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•2ème ligne de défense : ligne de défense respiratoire
Si dans l'équation précédente on considère que le système tampon est ouvert et que les 12 CO2 sont éliminés
par le poumon, l'équation devient :
pH = 6,1 + Log 12/1,2 = 6,1 + Log 10 = 7,1
En fait, le poumon fait plus car l'acidose provoque une hyper-ventilation alvéolaire ce qui entraîne une
baisse de la PaCO2.
Si la PaCO2 descend jusqu'à 23 mmHg, l'équation devient :
pH = 6,1 + Log 12/0,03.23 = 7,34
•3ème ligne de défense : ligne de défense rénale
A ce stade le pH est presque normalisé, toutefois la concentration plasmatique en HCO3
- est abaissée de 12
mmol/L.
Le rein intervient alors pour restaurer la concentration des HCO3
-.
III. Les tampons chez l'homme
Les tampons extra-cellulaires sont représentés essentiellement par le tampon bicarbonate/acide carbonique :
HCO3
-/H2CO3 ↔ H2O et CO2
Le tampon HCO3
-/H2CO3 est un bon tampon car :
1) Il appartient à un système ouvert en relation
avec le poumon qui élimine le CO2
avec le rein qui réabsorbe et régénère les HCO3
-
2) Sa concentration dans le secteur extra-cellulaire est élevée.
Les tampons intracellulaires sont les protéines : Hb dans les globules rouges, protéines et phosphate dans les
autres cellules.
Le squelette est un immense réservoir de sels alcalins.
Une acidose métabolique chronique entraîne une ostéoporose précoce dû à la lyse osseuse (libération tampons
phosphates et carbonates) engendrée par l'acidose.
•Tamponnement du CO2 et rôle du poumon
Le CO2 est tamponné pour 80% par le tampon bicarbonate dans les hématies tandis qu'une très faible partie du
CO2 est sous forme dissoute.
Les poumons éliminent le CO2.
Des chémorécepteurs centraux et périphérique analysent la pression partielle artérielle de CO2 (PaCO2).
La PaCO2 stimule (en cas d'élévation) ou inhibe (en cas de diminution) les centres respiratoires.
Si le pH diminue, les chémorécepteurs vont générer une hyper-ventilation (l'inverse est vrai).
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Anomalies du bilan acido-basique
B. Principes de physiologie concernant l'équilibre acide/base
I. pH extra-cellulaire et intracellulaire
Le pH sanguin est maintenu dans une fourchette très étroite de 7,38 à 7,42.
Ceci correspond à une toute petite quantité d'ions H+ dans le secteur extra-cellulaire (40 nmol/L) par rapport
aux autres ions.
La concentration en H+ dans le cytosol est de 80 à 100 nmol/L, le pH intracellulaire est plus acide que celui du
plasma variant de 6,8 à 7,2 en fonction des tissus.
II. Sources d'acides et de bases chez l'homme
•Les sources d'acides sont les protéines et les phosphodiesters :
Protéines : sur 20 AA, 13 sont neutres, leur métabolisme ne génère pas d'ion H+. Cinq AA (lysine, arginine,
histidine, cystine et méthionine) ont un métabolisme qui génère des H+ sous forme d'acide chlorhydrique (HCl)
ou sulfurique. (non volatils)
Les phosphodiesters sont les principaux anions du milieu intracellulaire (ADN, ARN, phospholipides, ATP, …)
Les produits de leur métabolisme sont : HPO4
2- et H+.
L'anion phosphate divalent (HPO4
2-) est filtré par le rein.
Comme le pH du fluide tubulaire tend à s'acidifier et à passer en-dessous du pK de HPO4
2-,
HPO4
2- et H+ vont se recombiner pour former H2PO4 -.
Ceci correspond à l'acidité titrable (voir infra). Ainsi les phosphates organiques génèrent des H+ mais avec un
« partenaire » qui favorise son élimination.
•Les sources de bases sont les protéines et les anions métabolisables :
1) Protéines : le catabolisme des protéines qui fournit des acides aminés anioniques : aspartate et
glutamate
2) Anions métabolisables : le catabolisme d'anions organiques métabolisables (citrate, lactate,
gluconate...) fournit des bicarbonates
Sources d'acides et de bases chez l'homme ayant une alimentation standard :
Nutriments Quantités de H+ ou de HCO3
- formée
Protéines : acides aminés générant des H+210 mmol d'H+
Phosphates organiques 30 mmol d'H+ (et de HPO4
2-)
Protéines : acides aminés générant des HCO3
-110 mmol de HCO3 -
Anions organiques (citrate, lactate...) 60 mmol de HCO3
-
Excrétion des phosphates organiques 30 mmol de HCO3- (sous forme H2PO4
-)
L'excrétion nette de H+ sous forme de NH4
+ est donc d'environ 40 mmol par jour.
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Anomalies du bilan acido-basique
•Autres sources d'acides
Le catabolisme des glucides et des lipides produit des lactates et des corps cétonique qui sont en physiologie
métabolisés, la production nette d'ions H+ est donc très faible.
La production d'H+ à partir des glucides ou des lipides peut cependant beaucoup augmenter dans certaines
situations physiologiques ou pathologiques :
–l'exercice musculaire ou l'hypoxie génèrent de l'acide lactique
–le diabète déséquilibré génère des corps cétoniques.
C. Rôle du rein dans l'équilibre acide/base
Le rôle du rein dans l'équilibre acide base est double :
1) réabsorber les HCO3
- filtrés
2) régénérer des HCO3
- en excrétant la charge acide sous forme de :
–NH4
+ (+++)
–acidité titrable
Une très faible quantité d'H+ sera libre et va déterminer le pH des urines
I. Réabsorption des HCO3
- filtrés
Les HCO3
- sont librement filtrés par le glomérule avant d'être complètement réabsorbés en particulier dans le
tube proximal.
Le seuil de réabsorption est à 28 mmol/L.
Au dessus de cette valeur, les HCO3
- ne sont plus réabsorbés ce qui constitue une protection contre l'alcalose
métabolique (entrainant une alcalinisation des urines).
La réabsorption proximale des HCO3
- a 2 composantes :
–l'une liée au Na+
–l'autre au H+
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