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Equilibre acidobasique. 27/01/04Equilibre de part et dautre dune membrane2 Le problème biologique pH du plasma artériel : 7,4, compatible avec la survie.

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1 Equilibre acidobasique

2 27/01/04Equilibre de part et dautre dune membrane2 Le problème biologique pH du plasma artériel : 7,4, compatible avec la survie : 7 – 7,8 Réactions enzymatiques très pH dépendantes pH intracellulaire fixe En pratique biologique, surveillance du pH plasmatique Or lorganisme sacidifie : –Apport protidique : 10 g de protéines 6 mmol dions H 3 O +. Acides aminés soufrés H 2 SO 4 –Catabolisme glucidique : Lactate si effort anaérobie Sinon cycle de Krebs avec CO 2 H 2 CO 3 Donc neutraliser, évacuer les ions H3O+ ; comment ? Etude de la réaction à apport dions H 3 O +

3 27/01/04Equilibre de part et dautre dune membrane3 Effet des tampons de lorganisme Intracellulaires : (60 % pouvoir tampon de lorganisme) –Hématies cf sang –Os +++ échange H 3 O + contre Na + « fixe » les ions H 3 O + Interstitiels : (20 % pouvoir T) –Les mêmes que plasma (cf) Sang : (20 % pouvoir tampon de lorganisme) –Hématies : le plus important Hb En fait 2 tampons HbH et HbO 2 : HbH a un pK plus grand, ce qui minimise la variation de pH entre sang artériel et veineux (arrivée de CO 2 dans le sang veineux donc H 2 CO 3 mais pK plus bas) A pH 7,4 NH Hb – COO - NH 2 – Hb – COO - + H + K = [NH 2 - Hb ] [H + ] pH = pK + log [NH 2 - Hb] [NH Hb ] [NH Hb]

4 27/01/04Equilibre de part et dautre dune membrane4 –Plasma –Tampons fermés Cest-à-dire HA H + + A - avec [HA] + [A - ] = constant, parmi lesquels : Tampon phosphorique : [H 3 PO 4 H + +] PO 4 H 2 - PO 4 H H +, pK = 6,82 pH = pK + log [PO 4 H - - ] [PO 4 H 2 - ] pK proche de pH à tamponner mais concentration faible dans le plasma [ 1 mmol/L]. Rôle important dans lurine où il ny a pas de protéines

5 27/01/04Equilibre de part et dautre dune membrane5 Tampons protéiques : pH = pK i + log [R i – COO - ] [R i – COOH] R-COOH

6 27/01/04Equilibre de part et dautre dune membrane6 –Tampon ouvert H 2 CO 3 H + + HCO 3 - H 2 O + CO 2 CO 2 alvéolaire pH = pK + log [HCO 3 - ] or k = [H 2 CO 3 ] [H 2 CO 3 ] [H 2 O] [CO 2 ] comme [H 2 O] = constant, [H 2 CO 3 ] = k [CO 2 ] doù pH = 6,1 + log [HCO 3 - ], équation de Henderson – Hasselbach [CO 2 ] La loi de Henri exprime léquilibre entre le CO 2 dissous et sa pression partielle : [CO 2 ] = a PCO 2 Dans le plasma, ce tampon joue un grand rôle bien que le pH à tamponner soit relativement loin du pK du fait de sa forte [ ] plus de 24 mmol/L et de son caractère ouvert.

7 27/01/04Equilibre de part et dautre dune membrane7 Donc arrivée de H 3 O + modification de léquilibre des tampons pratiquement sans variation de pH. Augmentation des formes les moins négatives comme H 2 CO 3, H 2 PO 4 -, Ri – COOH, …

8 27/01/04Equilibre de part et dautre dune membrane8 Régulation respiratoire Chémorécepteurs centraux (bulbe : via LCR) Mise en jeu : 30 secondes Chémorécepteurs périphériques (glomi carotidiens, glomi aortiques) PO2, PCO2, Ph Mise en jeu : 5 secondes cortex (émotions, anticipations …) mécanique thoracique nociception Muscles ventilatoires (diaphragme +++, intercostaux, scalènes, effort : muscles abdominaux, SCM) Centre intégrateur

9 27/01/04Equilibre de part et dautre dune membrane9 Schématiquement pH ou P CO2 V A par, volume courant P ACO 2 P CO 2 CO 2 + H 2 O H 2 CO 3 H + + HCO - 3 Donc pH revient à sa valeur mais au prix d'une [HCO - 3 ]

10 27/01/04Equilibre de part et dautre dune membrane10 Régulation rénale Schématiquement Réabsorption régulable au niveau de la cellule tubulaire des HCO 3 - filtrés au niveau du glomérule. Sécrétion active dions H + –Lanhydrase carbonique rénale accélère la réaction CO 2 + H 2 O H + + HCO 3 - dans la cellule tubulaire. LHCO 3 - repasse dans le compartiment interstitiel tandis que lion H + est excrété activement dans lurine en échange dun ion Na + –Il y est tamponné, en particulier : H PO H + H 2 PO 4 - –Il forme lion ammonium à partir de lammoniac obtenu par désanimation de la glutamine dans la cellule tubulaire. Dans lurine NH 3 + H + NH 4 + Lion NH 4 + est ensuite piégé dans lurine du fait de sa charge.

11 27/01/04Equilibre de part et dautre dune membrane11 Représentation : le diagramme de Davenport HCO 3 - mmol/L 7,4 24 pH N

12 27/01/04Equilibre de part et dautre dune membrane12 pH = 6,1 + log [HCO 3 -] aPCO 2 Si PCO 2 = constante processus métabolique –pH = 6,1 + log[HCO 3 -] – log a PCO 2 –log[HCO 3 -] = pH – 6,1 + log a PCO2 –[HCO 3 -] = aPCO 2.10 PH-6,1 Familles dexponentielles appelées isobares 65,2 pH HCO 3 - mmol/L 4 PCO 2 en kPa N

13 27/01/04Equilibre de part et dautre dune membrane13 Variation de PCO 2 sans modification de la masse des tampons fermés. On considère un tube de sang placé dans une enceinte où la PCO 2 est imposée. Le contenu du tube en CO 2, acide carbonique, bicarbonates et ions H + séquilibre avec la PCO 2 imposée dans lenceinte. Ce système reproduit leffet de la respiration où la PCO 2 alvéolaire est imposée et régulable par la ventilation. Dans le domaine de variation physiologique, la relation HCO 3 - = f(pH) quand PCO 2 varie correspond à une famille de droites de même pente négative, les droites d'équilibration. PCO 2 imposée

14 27/01/04Equilibre de part et dautre dune membrane14 Plus le pouvoir tampon des tampons fermés T est fort, plus faible est la variation de pH pour une variation donnée de concentration en bicarbonates. Cette pente reflète le pouvoir tampon du sang. HCO 3 - mmol/L HCO 3 pH T faibleT fort pH Exemple d'une PCO 2 dans l'enceinte inférieure à la PCO 2 du plasma artériel Etat initial Etats d'équilibre

15 27/01/04Equilibre de part et dautre dune membrane15 6 5,2 pH N HCO 3 - mmol/L 4 PCO 2 - en kPa Diagramme complet Isobares, indépendantes du patient Droites d'équilibration, différentes selon les patients

16 27/01/04Equilibre de part et dautre dune membrane16 pH HCO N Pathologie 7,4AcidoseAlcalose

17 27/01/04Equilibre de part et dautre dune membrane17


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