Le rein dans l`équilibre acido

Le rein dans l’équilibre acido-basique de
l’organisme
• L’eau pure contient 10-7moles/l de H+.
• pH = - log [H+] = 7
• Un acide est une substance qui libère des H+. Si on ajoute
un acide dans l’eau, [H+] augmente et le pH diminue (pH<7).
Un acide fort se dissocie complètement alors qu’un acide
faible se dissocie partiellement.
• AH
• AH
A- + H+ acide fort
A- + H+ acide faible
•
Une base accepte des H+. Une base dans l’eau donne un pH
>7.
•
Dans une solution où le pH passe de 7 à 3, [H+] est x par
10 000
Importance de la stabilité du pH du milieu intérieur
- le pH affecte la structure des protéines : dénaturation des protéines
(enzymes) empêche leur fonctionnement.
Dénaturation
Importance de la stabilité du pH du milieu intérieur
- le pH affecte le fonctionnement des neurones. Explication :
Déficit de H+ dans le VEC (alcalose)  efflux de H+ cellulaire, compensé sur le plan électrique par un
influx de K+. L’
de [K+]i dépolarise les neurones
hyperexcitabilité . Au niveau musculaire : spasmes,
tétanies, convulsions, mort par paralysie respiratoire.
A l’inverse, l’excès de H+ dans le VEC (acidose)  influx de H+ compensé par un efflux de K+. L’ de [K+]i
entraîne une hyperpolarisation des neurones
(confusion, désorientation puis coma).
hypoexcitabilité et dépression de l’activité cérébrale
Causes possibles de perturbation du pH du plasma
Certains aliments contiennent des acides faibles, par exemple le vinaigre
ou les fruits (acide citrique, acide malique…).
Causes possibles de perturbation du pH du plasma
Le métabolisme produit des acides :
-acides volatiles. La respiration cellulaire libère du CO2 dans le sang. CO2
se combine à l’eau pour former de l’acide carbonique :
- CO2 + H2O
H2CO3
HCO3- + H+
- acides non volatiles. Les muscles en activité libèrent de l’acide lactique
dans le sang. La dégradation des acides aminés soufrés (méthionine)
produit de l’acide sulfurique H2SO4.
La paroi de l’estomac produit de l’acide chlorhydrique HCl. Lors de
vomissements, la perte de HCl tend à rendre le plasma plus alcalin.
Stabilité du pH plasmatique
Malgré tout le pH du plasma reste compris entre 7,35 et 7,45 (moyenne : 7,4).
Chimiquement, un pH de 7,2 est alcalin, mais physiologiquement on est en acidose.
Stabilité du pH plasmatique : mécanismes de régulation
1) Un mécanisme instantané : les tampons du sang
2) Un mécanisme rapide : la régulation pulmonaire
3) Un mécanisme lent : la régulation rénale
Notion de tampon
Un tampon est capable de fixer des H+ quand ils sont en excès en solution et de libérer des
H+ quand leur concentration diminue en solution. Il est en général formé d’un acide faible et
R-COO- + H+
de la base conjuguée de cet acide : R-COOH
Le pouvoir tampon est maximal quand R-COOH et R-COO- sont à la même concentration
A l’équilibre : [A-] x [H+] / [AH] = KA
pH
[H+] = KA x [AH] / [A-]
pKA
–log [H+] = -log KA + log [A-] / [AH]
soit : pH = pKA + log [A-] / [AH]
100%
R-COOH
50% R-COOH
50% R-COO -
100%
R-COO -
Selon cette formule, quand [A-] = [AH], pH = pKA
Finalement, un tampon est d’autant plus efficace :
- qu’il est concentré (plus une éponge est grosse…)
- que le pH de la solution est proche du pKA du couple R-COOH / R-COO-.
Efficacité des tampons du plasma
5 gouttes HCl 0,1N
5 gouttes HCl 0,1N
eau du robinet, pH 6
plasma, pH 7,4
Le pH passe à 3 environ
Le pH reste à 7,4
Les tampons du plasma
Le
tampon
protéines,
le
tampon
phosphate
et
le
système
acide
carbonique/bicarbonate. Quelle est leur efficacité relative ?
a) Le tampon protéines
pH > pHi
pH isoélectrique
H+
pH < pHi
H+
Importance :
- les protéines sont abondantes dans le plasma ( 70 g / l).
- mais la plupart des AA de ces protéines ont un pKA très éloigné du pH
plasmatique. peu efficace
Les tampons du plasma
b) Le tampon phosphate
L’acide phosphorique H3PO4 comporte 3 fonctions acides.
(1)
H3PO4
H2PO4- + H+
pK1 = 2
(2)
H2PO4-
HPO42- + H+
pK2 = 6,8
(3)
HPO42-
PO43- + H+
pK3 = 11,5
C’est seulement pour le 2e couple que le pKA est proche du pH plasmatique
prédominance des formes H2PO4- et HPO42- dans le plasma.
MAIS les phosphates sont peu abondants dans le plasma (2 à 3 mEq/l)
leur contribution
au pouvoir tampon du plasma est faible.
Par contre, ils jouent un rôle très important dans la régulation du pH à l’intérieur des
cellules.
Les tampons du plasma
c) Le tampon bicarbonate (H2CO3 / HCO3-)
pKA = 6,1, éloigné du pH plasmatique (7,4). Cependant HCO3- est abondant dans le plasma (27
mM), ce qui le rend important.
De plus le pouvoir tampon de ce système est nettement meilleur dans l’organisme qu’in vitro.
Suite à l’addition de H+, l’équilibre se
déplace vers la gauche et CO2 s’accumule.
Au fur et à mesure que des H+ sont ajoutés,
huile
ils sont de moins en moins bien tamponnés
car 1) HCO36 en concentration finie et 2)
H+
l’accumulation de CO2 contrarie de plus en
plus le déplacement de l’équilibre vers la
CO2 + H2O
H2CO3
H CO3- + H +
gauche (inversion). Dans l’organisme, les
poumons évacuent l’excès de CO2, ce qui
améliore beaucoup le pouvoir tampon du
système.
Régulation acido-basique : régulation rénale
• Grande souplesse : pH de 4.5 à 8
• Rôle des reins double
– Réabsorption des HCO3– Excrétion des H+ avec génération d’HCO3-
La régulation rénale du pH plasmatique
L’
du débit respiratoire réduit pCO2
Cas d’une
acidose
CO2 + H2O
H+
réserve de bicarbonate
H2CO3
H+
HCO3-
Na+
HCO3-
NaHCO3
production
de HCO3-
tampons
sécrétion de H+
En cas d’acidose, les reins sécrètent des ions H+ dans l’urine et reconstituent
la réserve de bicarbonate.
La régulation rénale du pH plasmatique
La
Cas d’une
alcalose
du débit respiratoire
augmente pCO2
H+
réserve de bicarbonate
augmente
tampons
production
de H +
sécrétion de HCO3-
En cas d’alcalose, les reins produisent des ions H+ et réduisent l’excès de
bicarbonate en l’éliminant dans l’urine.
Réabsorption des bicarbonates : TCP
Réabsorption de 85% des HCO3- filtrés (+10% AH)
Effet net : pour un H+ excrété, un HCO3- réabsorbé.
Régénération des réserves HCO3- jusque 28mmol/l ensuite
éliminé afin d’éviter l’alcalose
Au niveau du TCP:
=> Sécrétion des ions H+ si pH sanguin acide :
pompe à proton active et 1 contre transport
H+/Na+
Ammoniac (NH3) produit par les cellules par
dégradation des acides aminés (surtout glutamine)
La combinaison NH3 + H+ => NH4+ ammonium (moins
acide que H+ libre) jouant un rôle dans la protection
membranaire. Cependant, l’ammonium n’est plus
diffusible (contrairement à l’ammoniac) et ne pourra pas
être réabsorbé.
Secrétion du NH3 au niveau du TCP
collaboration avec le TC
Régulation acido-basique : régulation rénale
• Dans le tube distal et collecteur
– Même génération d’HCO3- et H+ intracellulaire
– Captation des H+ par d’autres bases car tous les
HCO3- ont été réabsorbés
• Phosphate disodique HPO4 2- pour 1/3 des H+
• Ammoniac NH3 pour 2/3 des H+ sous forme NH4+
Au niveau du tube Collecteur
Secrétion des H+
par les cellules principales
Secrétion des HCO3par les cellules intercalaires
La régulation rénale du pH plasmatique par le rein : cas d’une acidose
Lumière tubulaire
Cellule tubulaire
AC IV
Capillaire péritubulaire
AC II
AC = anhydrase carbonique
Ce mécanisme permet d’éviter une "fuite" de bicarbonate dans l’urine. Il empêche
donc une aggravation du déficit en bicarbonate lors de l’acidose (bilan en HCO3- nul).
La régulation rénale du pH plasmatique : acidose, autre mécanisme
tampon
Lumière tubulaire
Cellule tubulaire
Capillaire péritubulaire
AC II
Ce mécanisme permet d’ajouter de nouvelles molécules de HCO3- dans le plasma, ce qui
contribue à réduire le déficit créé lors de l’acidose.
La régulation rénale du pH plasmatique : rôle du couple NH3/NH4+
Lumière tubulaire
Cellule tubulaire
Capillaire péritubulaire
AC II
Ce mécanisme permet aussi d’ajouter de nouvelles molécules de HCO3- dans le plasma,
ce qui achève de réduire le déficit créé lors de l’acidose.
Les perturbations de l’équilibre acido-basique
H+
acidose
respiratoire
alcalose
respiratoire
acidose
métabolique
alcalose
métabolique
HCO3-