NIARE Sanaba 16 pages Physiologie de l`équilibre acido

RVUAGM - Physiologie de l'équilibre acido-basique, anomalies du bilan acido-basique
18/03/16
FOURNERON Thomas L3
RVUAGM
Pr DUSSOL
CR : NIARE Sanaba
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 entre 7,38 et 7,42 donc est en moyenne de 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 :
•un acide volatil, l'acide carbonique H2CO3 venant du CO2
•des acides non volatils (en moins grande quantité que le CO2)
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 par nos cellules
–Hydratation de CO2 : CO2 + H2O ↔ H2CO3 ↔ H+ + HCO3-
–Hydroxylation de CO2 : HOH ↔ H+ + OH- puis OH- + CO2 ↔ HCO3
NB : cette réaction nécessite de l'anhydrase carbonique.
–Le CO2 est rapidement éliminé par le poumon = acide volatil
•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).
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Plan :
A. Rappels sur l'équilibre acide/base chez l'homme
I. Les deux types d'acides
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
III. Étiologies
IV. Orientation diagnostique
E. Les alcaloses métaboliques

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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 : système de tampon.
–la ligne de défense respiratoire, d'action rapide : le poumon peut hyperventiler pour éliminer + de CO2.
–la ligne de défense rénale, d'action lente : élimination d'acides.
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 (L'ac. chlorhydrique donne un acide plus faible : l'ac. 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 ((24 - 12)/(1,2 + 12)) = 6,1 + log 12/13,2 = 6,06
Les tampons n'empêchent donc pas la diminution du pH mais minimisent la baisse de celui-ci !
La première ligne de défense contre les agressions acides est le tampon bicarbonate.
→ 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
Dès que le pH sanguin a tendance à diminuer, le poumon entre en hyperventilation → augmentation de
l'élimination de CO2 → limite la baisse de pH.
Ex : La PaCO2 normale est à 40 mmHg, avec l'hyperventilation la valeur de la PaCO2 descend à 23 mmHg, et
d'après l'équation d'Henderson-Hasselbach, cela permet une remontée du pH :
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-.
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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 :
•Il appartient à un système ouvert en relation avec le poumon qui élimine le CO2 ; et en relation avec le
rein qui réabsorbe et régénère les HCO3-.
•Sa concentration dans le secteur extra-cellulaire est élevée → réserve alcaline élevée, valeur normale du
bicarbonate HCO3- = 22 à 26 mmol/L.
Les tampons intracellulaires sont les protéines : Hb dans les globules rouges, protéines du cytosol (ex :
anions chargés négativement) et phosphate dans les autres cellules.
Le squelette est un immense réservoir de sels alcalins (ex : phosphate de calcium) : l'os se dissous en cas
d'acidose aiguë et chronique, ce qui libère les tampons phosphate et carbonate. Une acidose métabolique
chronique entraîne une ostéoporose précoce due à la lyse osseuse.
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 (à la base du cerveau) et périphériques (à proximité des artères) 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 et inversement.
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 :
Les protéines : sur 20 AA, 13 sont neutres, leur métabolisme ne génère pas d'ion H+ ; 5 AA (lysine, arginine,
histidine, cystine et méthionine) ont un métabolisme qui génère des H+ sous forme d'acide chlorhydrique (HCl)
ou sulfurique. C'est une source d'acides importante !
Les phosphodiesters sont les principaux anions du milieu intracellulaire (ADN, ARN, phospholipides, ATP,
…). Les produits de leur métabolisme sont : HPO42- et H+. L'anion phosphate divalent (HPO42-) est filtré par le
rein.
Comme le pH du fluide tubulaire tend à s'acidifier et à passer en-dessous du pK de HPO42-, HPO42- et H+ vont se
recombiner pour former H2PO4-.
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Ceci correspond à l'acidité titrable (voir infra). Ainsi les phosphates organiques génèrent des H+ mais avec un
« partenaire » qui favorise l'élimination des H+.
Ces phosphodiesters génèrent de l'acidité par la libération d'H+, MAIS celui-ci est en fait récupéré.
Ce sont donc une source d'acides mineure par rapport aux AA. Cette source est particulière car elle
s'accompagne du système d'élimination des ions H+.
•Les sources de bases sont les protéines et les anions métabolisables :
Protéines : le catabolisme des protéines fournit des acides aminés anioniques : aspartate et glutamate.
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 HPO42-)
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. (210 + 30 – (110 + 60 + 30)
sur le tableau dessus).
Autres sources d'acides :
Le catabolisme des glucides et des lipides produit des lactates et des corps cétoniques 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 extrêmes ou pathologiques :
–l'exercice musculaire et 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+ (surtout +++)
acidité titrable (un peu)
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.
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Le seuil de réabsorption est à 28 mmol/L (en dessous de cette valeur, on a 100% de réabsorption). Au dessus de
cette valeur, les HCO3- ne sont plus réabsorbés ce qui constitue une protection contre l'alcalose métabolique
(entraînant une alcalinisation des urines). Rappel : la valeur physiologique de bicarbonates dans le plasma est
d'environ 24mmol/L).
La réabsorption proximale des HCO3- a 2 composantes : l'une liée au Na+ ; l'autre au H+.
•Composante liée au Na +
Tout est sous la dépendance de la Na+/K+ ATPase.
La très faible concentration en Na+ dans le cytosol de la cellule tubulaire proximale est maintenue par l'action
des Na+/K+ ATPases basolatérales, et permettent donc l'entrée du Na+ dans la cellule le long de son gradient
physicochimique.
•Le contre-transport Na+/H+ dans la membrane luminale fait sortir le H+ en utilisant l'énergie créée par
l'entrée du Na+ dans le cytosol.
•Le rôle des H+ ATPases luminales est moindre. CR : Ces H+ ATPases font sortir H+ de manière
active.
•Composante liée au H +
Le H+ se combine au HCO3- dans la lumière tubulaire ce qui forme H2CO3 puis H2O et CO2 sous l'action de
l'anhydrase carbonique de la bordure en brosse. Le CO2 diffuse dans la cellule où il se recombine à OH- ce
qui forme HCO3- sous l'action de l'anhydrase carbonique cytoplasmique.
Sur la membrane basolatérale, un canal permet la sortie du HCO3- avec le Na+ sous forme anionique
(Na(HCO3)32-).
10% à 15% des HCO3- filtrés seront réabsorbés en aval du tube contourné proximal.
Le bicarbonate se retrouve dans le secteur sanguin, il est donc bien réabsorbé sans élimination d'ions H+.
85 à 90% du bicarbonate est réabsorbé au tube proximal et le reste est réabsorbé en aval du tube contourné
proximal. On ne retrouve normalement pas de bicarbonate dans les urines normales.
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