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Physiologie de léquilibre acide-base. Proton = ion H+ = atome dhydrogène qui a perdu son électron Acide : –donneur de proton Ex: HCl H + + Cl-, Ex: acide.

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1 Physiologie de léquilibre acide-base

2 Proton = ion H+ = atome dhydrogène qui a perdu son électron Acide : –donneur de proton Ex: HCl H + + Cl-, Ex: acide lactique H + + lactate (CH3-CHOH-COOH H + + CH3-CHOH-COO - ) –dautant plus fort quil cède facilement des protons Acidose: augmentation [H+] Définitions

3 Base : accepteur de protons, donc absorbe les protons Ex: HCO3- (bicarbonate) HCO3 - + H + H2CO3 Alcalose: diminution [H+] Définitions

4 pH: –Reflète la concentration en protons H+ dans une solution –pH = -log[H+] – si [H+] = (40 nmoles/l), alors pH= 7,4, cest le cas du compartiment extracellulaire –Si [H+] = (100 nmoles/l), alors pH= 7, cest le cas en intracellulaire

5 Définitions pH des cellules et des liquides de lorganisme maintenu dans détroites limites : 7,40 +/- 0,02 par des systèmes de régulation Mesuré par gazométrie artérielle ou veineuse

6 Gazométrie artérielle pH (pas dunités) PaCO2: pression artérielle en CO2 (mmHg) HCO3- : bicarbonates (mmol/l) PaO2: pression arterielle en oxygène (mmHg)

7 Pourquoi réguler léquilibre acide-base Si acides non éliminés acidose : –toxique pour fonctionnement des cellules –Enzymes proteiques inactivées pH intracellulaire= 7, pH extracellulaire =7.4 Nécessité que différence entre entrée et sortie de protons = 0

8 Bilan entrée-sortie en protons Entrée = Production acide par organisme: –Acides carboniques (CO2) par combustion des glucides et lipides –Acide lactique (globules rouges, effort) –Production de 70 millions de nmoles/j Sortie : –Par la respiration : C02 –Par le rein: élimination dH+ dans les urines Neutralisation dans lorganisme par les systèmes tampons

9 Comment se régule le pH A court terme (minutes): systèmes tampons A moyen terme (heures): ventilation pulmonaire (respiration) A plus long terme (jours): rein

10 Systèmes tampons Molécules capables de limiter les variations de pH induites par la présence dacides ou de bases Substance qui capte H + ou OH - pour limiter les variations de pH dans une solution

11 AH A - + H + pH = pK + log ([A-]/[AH]) pK est le pH ou le tampon est en quantité égale sous forme dissociée (A-) et non dissociée (AH) Systèmes tampons K = constante de dissociation

12 Pouvoir tampon dune molécule dautant meilleur que son pKa est proche des valeurs de pH à réguler Ex: pH du sang = 7,4 Tampons: –Bicarbonate: HCO3- / H2CO3, pK = 6,1 –Phosphore: PO4 3- / HPO4--, pK = 2,15 Systèmes tampons

13 H + + HCO3- H2CO3 CO2 + H2O Anhydrase carbonique Actif en intra et extracellulaire Système tampon bicarbonate

14 Si présence dacide en excès (augmentation H+): H + + HCO3- H2CO3 CO2 + H2O CO2 éliminé par voie respiratoire Si présence de base en excès (diminution H+): H + + HCO3- H2CO3 CO2 + H2O HCO3- éliminé par voie rénale Système tampon bicarbonate = ouvert

15 Équilibre de cette réaction représenté par l équation de Henderson-Hasselbalch: pH = 6,1 + log ([HCO3- ]/ 0.03 x PaCO2) –Si HCO3- baisse, pH baisse –Si PaCO2 augmente, pH baisse

16 Autres tampons de lorganisme Phosphates (intracellulaire) HPO4-- + H+ H2P04- Hemoglobine (tampon dans globules rouges) HbO2- + H+ HbO2- Albumine/albuminate (plasma)

17 Ventilation pulmonaire Volume courant Fréquence respiratoire Volume/ minute Espace mort

18 Ventilation pulmonaire régule le pH en faisant varier la pression en CO2 du sang (PaCO2) augmentation de la ventilation : augmentation de lélimination de CO2 donc diminution PaCO2 et augmentation pH

19 augmentation de la ventilation car récepteurs : –Appelés chémorécepteurs –sur le bulbe du tronc cérébral, activés lorsque le CO2 augmente dans liquide céphalo- rachidien –sur le glomus carotidien, activés lorsque le pH sanguin diminue Ventilation pulmonaire

20 Ventilation PaCO2 normale = 40 3 mmHg Ventilation/minute normale = 5-7 l/min Toute augmentation de PaCO2 de 1 mmHg augmente la ventilation pulmonaire de 2,4 l/min Toute baisse de pH sanguin augmente aussi la ventilation

21 Rôle du rein Production urine primitive par filtration à travers le glomérule Réabsorption et sécrétion de substances le long du tubule urine finale nephron

22 Rôle du rein Régule le pH : –par réabsorption dans le tubule du rein des HCO3- qui traversent le glomérule –en fabriquant des HCO3- dans les cellules des tubules et en éliminant en même temps les H+ fabriqués

23 Rôle du rein: formation d ammoniaque H+ + HCO3- H2CO3 NH4+ HCO3- Glutamine vaisseauxLumière tubulaire CO2 + H20 NH3 + H+ CO2

24 H+ + HCO3- H2CO3 H2O + CO2CO2 HCO3- HPO4 -- H2PO4- Lumière tubulaire vaisseaux Rôle du rein: formation de phospahtes

25 En résumé Face à une charge acide aigue, lorganisme maintient [H+] constant –en captant les H+ par les tampons intra et extracellulaires (surtout HCO3-) –puis en éliminant le CO2 produit par la respiration –et en augmentant lélimination rénale dH+ et la réabsorption dHCO3-

26 En résumé Face à une charge en base, lorganisme maintient [H+] constant –en libérant des H+ par les tampons intra et extracellulaires (surtout HCO3-) –puis en diminuant lélimination de CO2 par la respiration (hypoventilation) –et en diminuant lélimination rénale dH+ et la réabsorption dHCO3-

27 Valeurs normales pH artériel = 7,40 +/- 0,02 PaCO2 = 38 +/- 2 mmHg (1 kPa = 7,5 mmHg) HCO3- = 23 à 27 mmol / l

28 Acidose Acidose : quand pH sanguin baisse (<7,38) pH = 6,1 + log ([HCO3- ]/[ 0.03 x PaCO2]) mécanisme –Respiratoire : par augmentation de PaCO2 –Métabolique : par baisse HCO3-

29 Alcalose Alcalose: quand pH augmente (>7,42) pH = 6,1 + log ([HCO3- ]/[ 0.03 x PaCO2]) Mécanisme: –Respiratoire : par baisse de PaCO2 –Métabolique: par augmentation de HCO3-

30 causes Acidose: –Respiratoire maladies qui font baisser la ventilation: coma, insuffisance respiratoire chronique (tabac), myopathie –Métabolique maladies qui font baisser les HCO3-:diarrhée, insuffisance rénale ou augmenter les H+: acidocetose diabetique, baisse de tension importante

31 Pathologie Quand les HCO3- baissent – ils dans le sang ? : –Quand H+ augmente dans le sang : production dacide dans le sang : acide lactique, acidocétose –Quand HCO3- moins réabsorbé par le rein: insuffisance rénale –Quand HCO3- perdu par voie digestive: diarrhée

32 H+ + HCO3- H2CO3 CO2 + H2O Quand les HCO3- augmentent –ils dans le sang ? : –Lorsque PaCO2 augmente (par augmentation de réabsorption rénale) Pathologie

33 H + + HCO3- H2CO3 CO2 + H2O Quand la PaCO2 baisse t –elle dans le sang ? : –Quand ventilation augmente Pathologie

34 H + + HCO3- H2CO3 CO2 + H2O Quand la PaCO2 augmente t –elle dans le sang ? : –Quand ventilation diminue Pathologie

35 causes Alcaloses: Respiratoire: augmentation ventilation –Hypoxémie –Troubles neurologiques, douleur Métabolique: –Fuite dacide : vomissements –Diuretiques de lanse


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