Le modèle de Stewart
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Le modèle de Stewart Benjamin Honton DESC Réanimation médicale Décembre 2007. Agen Données élementaires Anions = Acides: Donneur de H+ Cations = Basiques: Accepteur de H+ Acide faible: Composé à libération de protons proportionnellement croissant fonction du pH Acide fort: libération de tous les protons quelque soit le pH pH: Potentiel en H+ = colog[H+] pKa: pH pour lequel une fonction acide à libérer la moitié de ces protons : pH de ½ dissociation Principe de l’équilibre Acido-Basique État d’équilibre permanent dans le corps,finement régulé: pH NORMAL : 7.40 +/- 0.02 pH compatible avec la vie: 6.6 à 7.7 pHi : 6.8 – 7.2 Trois grandes approches de régulation du PH: Modèle d’Henderson-Hasselbalch Base-Excess de Sigaard-Andersen Modèle de Stewart (1973)1 Stewart PA. Modern quantitative acid-base chemistry. Can J Pharmacol 1983 ; 61 : 1444-61 Un équilibre permis par: Les systèmes de Tampons: Immédiats Bicarbonates Acides Faibles ( albumine, phosphate) Anions organiques ( lactates), Protéines (Hb) Les systèmes d’éliminations: Poumon : réponse ventilatoire PaCO2 Rein: Élimination Bicarbonates ou réabsorption H+ Foie: cycle de l’uréogenèse et synthèse de glutamine Équation d’Henderson-Hasselbalch Repose: 1. Sur l’application de la loi d’action de masse à l’équilibre du CO2: CO2 + H20 H2CO3 HCO3- + H+ 2. Le lien entre variation des bicarbonates plasmatiques et le taux d’acide fort Traduction mathématique exacte: pH= 6.10 + log [HCO 3-]/ (0.03 x PaCO2) Équation d’Henderson-Hasselbalch Variation des BICARBONATES ou de la PaCO2 : Primum Movens ++++ Mais ignore: La Dépendance mathématique entre bicarbonates et PaCO2 La présence de tampons non volatils autre que les bicarbonates : rôle des acides faibles (Phosphate, Albuminate) Le modèle de Stewart La variation de pH plasmatique n’est pas une variable indépendante: Dépend du degrés de dissociation de l’eau plasmatique H2O OH- + H+ La concentration en protons dépend de trois lois: Équilibre de dissociation électrochimique Conservation de masse Principe d’electroneutralité 1. Loi de dissociation Ions Forts: Complètement dissociés quelque soit le pH Ions Faibles: Dissociation partielle dépendante du pH Obéit à la loi de dissociation électro-chimique pKa: pH pour lequel une fonction acide à libérer la moitié de ces protons : pH de ½ dissociation pH= pKa + Log ([A-]/[AH]) A-: Forme dissociée de l’acide AH : forme non dissociée 2. Loi de conservation de la masse Lavoisier (1785) « La somme des masses des réactifs est égale à la somme des masses des produits formés » 3. Loi de l’electroneutralité • • Σ des charges positives = Σ des charges négatives Appliquée au Plasma: Σ+ = Na+ + K++ Ca2+ + Mg2+ + H+ Σ- = Cl- + An- +HCO3-+alb- +Ph- + OH- + CO32CATIONS FORTS : Na+ + K++ Ca2+ + Mg2+ ANIONS FORTS: Cl- + An- avec AN- pour Anions indosés ANIONS FAIBLES: HCO3-+alb- +PhOH- + CO32- + H+ de l’odre du nmol/l : négligeables SID : Strong Ion Difference CATIONS FORTS : Na+ + K++ Ca2+ + Mg2+ ANIONS Cl- + forts) An- avec - pour faibles) Anions = 0 Σ(cations forts)FORTS: – Σ(anions – ΣAN (anions indosés Soit HCO3=-+alb - +Ph- faibles) Σ(cationsANIONS forts) – FAIBLES: Σ(anions forts) Σ (anions OH- + CO32- + H+ de Soit l’odre du nmol/l : négligeables SID = CATIONS FORTS – ANIONS FORTS SID = A- + HCO3AVEC A- : Acides Faibles dissociées : Albuminates et phopshates SID « Strong Ion Difference » Acides faibles : Albuminate et phosphate : A-Albuminate = albumine. (0.123 pH – 0.631) -Phosphate = phosphore . (0.309 pH – 0.469) -HCO3- plasmatique : Équation d’Henderson-Hasselbalch SID = 40 +/- 2 mEq/l FORT POUVOIR ALCALINISANT SID SID peut également s’écrire: (Na+ + Ca 2+ + MG 2+ + K +) - (Cl- + lactate- ) = SID apparent 2+ autres Avec AΣ -= anions + lactates = Na+ n+égligeant K++ Cales + Mg2+ + H+ Strong Gap = SID apparent – -SID = - Anions - = ClIon - + An - +HCO3 -+alb- +Ph Σ + OH + CO32indosés sauf lactate SID = A- + HCO3Le SIG est un meilleur indicateur d’anions indosés que le trou anionique pour certains auteurs. SID = CATIONS FORTS – ANIONS FORTS Strong Ion difference ClNa+ Anions Ind Albumine SID Ca2+ Mg++ PhHCO3- Trou Anionique Principe de Stewart Plasma: Solution aqueuse contenant des ions forts et des acides faibles équilibrée à une pression partielle en CO2 Modifier le pH n’est possible qu’en agissant sur une des trois variables indépendantes: SID Concentration Acides Faibles Totales Pressions partielle en CO2 Le pH dépend donc de 3 variables indépendantes 1. La différence entre CATIONS FORTS et les ANIONS FORTS plasmatiques : 2. La PaCO2 3. La masse totales des acides faibles : Atot : Albumine et phosphore Inorganique Et entraînent des variations des variables DEPENDANTES : pH, Bicarbonates, formes dissociées des acides faibles La variation de la concentration plasmatique en bicarbonate est donc une conséquence de la modification de l’équilibre acido-basique. 6 équations de Stewart Méthode d’exploration Méthode d’exploration complémentaire Interet du concept Concept permettant d’approcher les troubles complexes acido-basiques rencontrés en réanimation Trouble acidobasique simple: Une anomalie sans autre perturbation. Trouble Mixte: association d’une perturbation métabolique et respiratoire allant dans le même sens. Trouble complexe: association de deux ou trois troubles simples qui ne vont pas dans le même sens: Acidose et alcalose métabolique associées à un seul trouble ventilatoire (acidose ou alcalose) ACIDOSES métaboliques selon Stewart Diminution du SID: Hyponatrémie Hyerchlorémie Hypomagnésémie Augmentation des Anions indosés et lactates Augmentation des Acides Faibles: Σ+ = Na+ + K++ Ca2+ + Mg2+ + H+ Hyperphophorémie - +Ph- + OH- + ou-+alb gammapathie monoclonale Hyperalbumin Σ- = Cl- + Ané- mie +HCO3 CO32 SID = A- + HCO3SID = CATIONS FORTS – ANIONS FORTS Acidoses/Alcaloses selon Stewart ACIDOSE RESPIRATOIRE Augmentation de la PaCO2 ALCALOSE RESPIRATOIRE: Diminution de la PaCO2 ALCALOSE métabolique selon Stewart Augmentation du SID: Hypernatrémie Hypochlorémie Hypermagnésémie Diminution des acides faibles: Hypoalbuminémie Hypophosphor ++ Ca2+ + Mg2+ + H+ Σ+ = Na+ + éKmie Σ- = Cl- + An- +HCO3-+alb- +Ph- + OH- + CO32SID = A- + HCO3SID = CATIONS FORTS – ANIONS FORTS Situation en équilibre physiologique Jacques Levraut. XXXIVème congres de la société de langue française de Réanimation médical. 2006 Acidose par excès d’anions indosés Charge de 10 mmol D’acide lactique Jacques Levraut. XXXIVème congres de la société de langue française de Réanimation médical. 2006 Alcalose par Hypoalbuminémie Jacques Levraut. XXXIVème congres de la société de langue française de Réanimation médical. 2006 Trouble mixte Jacques Levraut. XXXIVème congres de la société de langue française de Réanimation médical. 2006 Cas Clinique Homme de 56 ans Hospitalisé pour intoxication médicamenteuse volontaire. Glasgow 6, Hémodynamique précaire Absence d’amélioration du Glasgow après Anexate® iv en titration. Remplissage par Colloïde et NACL isotonique 9%0 Décision d’intubation orotrachéale Biologie GDS: pH = 7.15 ; PaCO2 = 34.2 mmHg ; PO2=340 mmHg ; BE=-13 ; HCO3-calc=8.2 mmol/l ACIDOSE METABOLIQUE NON COMPENSEE Ionogramme sanguin : NA+=139mmol/l; K+=6.3mmol/l; Cl-= 117mmol/l; Ca2+= 1,87mmol/l; CO2T= 9.2 mmol/l; Mg=0.83mmol/l; Lactate- =1,2 mmol/l Calcul du trou anionique: TA = 139 – (116 + 9) = 12 ACIDOSE METABOLIQUE HYPERCHLOREMIQUE Calcul de la PaCO2 attendue par l’ Équation d’Henderson-Hasselbalch : PCO2 théorique = 29 mmHg (Vs PaCO2 mesurée= 34.2 mmHg ) Acidose ventilatoire associée Diagnostic Évoqué: Acidose MIXTE: Acidose métabolique hyperchlorémique avec trou anionique normal Acidose respiratoire ( réglage des paramètres du ventilateur) POSSIBILITE d’erreur DIAGNOSTIC : Contexte clinique ++++ Demande complémentaire: Albumine = 21 g/l ; Phosphore: 1.25 g/l Selon STEWART SID =5.2+2.2+9 = 16.4 + + K++ Ca2+ + Mg2+ + H+ Σ+ = Na= 148 – 118 =30 SID apparent - = Cl- + An- +HCO3-+alb- +Ph- + OH- + CO 2Σ SIG = 30 – 16.4 = 13.6 3 SID = CATIONS FORTS – ANIONS Présence d’anions indosésFORTS A- + HCO3 SID=sup érieur à-celle des Variation du SID SIDbicarbonate apparent = (Na:+ + Ca 2+ + MG 2+ + K +) - (Cl- + lactate- ) SIG SIDa23.6) - SID Variation SID (40=-16.4= Albuminate = albumine. (0.123 pH – 0.631) Variation Bicarbonate (26-9 = 17) -Phosphate = phosphore . (0.309 pH – 0.469) Alcalose métabolique / hypoalbuminémie -HCO3- plasmatique : Équation d’Henderson-Hasselbalch SUSPICION +++++ d’intoxication à l’Antigel ANTIDOTE par FOMEPIZOLE -Amélioration clinique -Intoxication confirmée à un dérivé de l’éthylène Glycol par chromatographie CONCLUSION: Acidose mixte: -respiratoire -Métabolique ( Ethylène Glycol et hyperchlorémie) Alcalose Métabolique: -Hypoalbuminémie Conclusion Plus qu’un concept : un Interet réel A intégrer dans la pratique quotidienne Formation et éducations des réanimateurs et des personnels de soins intensifs Implication thérapeutique certaine
