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DÉSÉQUILIBRES ACIDO-BASIQUES 1 ère partie L approche classique Jacques LEVRAUT - DAR Est Nice Didier PAYEN – DAR Lariboisiere.

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1 DÉSÉQUILIBRES ACIDO-BASIQUES 1 ère partie L approche classique Jacques LEVRAUT - DAR Est Nice Didier PAYEN – DAR Lariboisiere

2 Rappels biochimiques Le pH –pH = colog ([H+]) –pH = 7,40 [H+] = 40 nmol/l Molécule tampon –Atténuation des variations de pH –A- + H+ AH (couple A- / AH) –pK = pH de ½ dissociation

3 Paramètres acido-basiques plasmatiques Le pH plasmatique –pH = 7,38 – 7,42 –pH = nmol/l Molécules tampons –Systèmes tampons fermés Albumine / Albuminate (pK = 7,60) HPO 4 2- / H 2 PO 4 - (pK = 6,80) –Système tampon ouvert (HCO 3 - / PaCO 2 )

4 Système bicarbonate Système ouvert Régulé par les poumons PaCO2 = 40 mmHg Régulé par les reins HCO3- = 24 mmol/l pH = 6,10 + log ([HCO 3 - ] / (0,03.PaCO 2 ) pH K. [HCO3-] / PaCO2 HCO H + CO 2 + H 2 O Troubles métaboliques Troubles respiratoires

5 DAB métaboliques Charge acide métabolique (libération H+ et sel) > 99,99 % des H+ pris en charge par tampons HCO H + CO 2 + H 2 O HCO 3 - = sel de lacide < 0,01 % des H + restent libres baisse du pH Charge alcaline métabolique HCO H + CO 2 + H 2 O HCO 3 -

6 DAB respiratoires Charge acide respiratoire (hypercapnie) HCO H + CO 2 + H 2 O HCO3- immédiate = charge acide (< 2,5 mmol/l) > 99,9 % des ions H+ pris en charge par TNB < 0,1 % des H + restent libres baisse du pH Charge alcaline respiratoire (hypocapnie) HCO H + CO 2 + H 2 O TNB libèrent des H+ pour minimiser le pH

7 Systèmes de régulation Immédiats Tampons Rapide : qq min (troubles métaboliques) Acidose M hyperventilation Alcalose M hypoventilation Réponse ventilatoire prévisible ( PaCO 2 = 1,3.HCO ) Retardé : 12 à 24H (troubles respiratoires) Acidose R réabsorption rénale de HCO3- Alcalose R fuite rénale de HCO3- Réponse rénale prévisible ( HCO 3 - = 0,35. PaCO 2 )

8 Définitions Troubles simples (ou purs) Réponse respiratoire ou rénale = prévisible Jamais de compensation complète Troubles mixtes Association de deux troubles de même sens Exemple : acidose métabolique et respiratoire Troubles complexes Association de deux troubles de sens opposé Exemple : acidose métabolique et alcalose respiratoire

9 Diagnostic dun DAB Gazométrie Prélèvement sanguin artériel anaérobie Mesure rapide ou glace Mesure : pH, PaCO2, PaO2 Calcul : bicarbonate (éq dHenderson Hasselbalch) Ionogramme sanguin concomitant Mesure : Na+, K+, Cl-, CO2T CO2T = HCO3- + CO2 dissous + H2CO3 Validation prélèvement : CO2T = HCO3- +/- 2 mmol/l

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11 Acidose métabolique Définition Baisse du pH secondaire à baisse des HCO3- Consommation (libération H+) ou fuite de HCO3- Diagnostic pH < 7,36 HCO3- < 23 mmol/l (cause du trouble) PaCO2 < 40 torr (conséquence : réponse ventilatoire) Signes cliniques Dyspnée de Kussmaül Troubles du rythme, hypotension artérielle

12 Acidose métabolique Acidose organique / acidose minérale 10 mM acide lactique 10 mM lactate -10 mM H+ [HCO3-] = 10 mM [lactate] = 10 mM 10 mM HCl 10 mM Cl -10 mM H+ [HCO3-] = 10 mM [Cl-] = 10 mM

13 Na + K+K+ TA = Na + - (Cl - + HCO 3 - ) Album - HCO 3 - Phosph - Cl - UA - HCO 3 - Cl - Album - Phosph - UA - HCO 3 - Cl - Album - Phosph - UA -

14 Acidose métabolique Acidose organique Diagnostic Libération acides organiques Élévation du TA = baisse des HCO3- Etiologie Acidose lactique Hypoxie tissulaire (chocs, …) Insuffisance hépatique terminale Sepsis Maladies du métabolisme Intoxications (AAS, biguanide) Acidocétose Insuffisance rénale Intoxications (éthylène glycol, méthanol,..)

15 Relation trou anionique & lactatémie Levraut et al. Intensive Care Med 1997; 23:417-22

16 Acidose métabolique Acidose minérale Diagnostic Équivalent à libération dHCl Élévation de la chlorémie = baisse des HCO3- Etiologie Fuite de bicarbonates Diarrhée haute Fistule biliaire Acidoses tubulaires Rétention de charge acide Insuffisance rénale Insuffisance surrénalienne Perfusion de Cl - en excès Autre cause Acidose post hypocapnique

17 Acidose métabolique Traitement Étiologique Acidose organique : transformation des sels en HCO3- ACD : insuline (cétoacides bicarbonate) Lactate : ttt du choc (lactate bicarbonate) Intoxication : épuration du toxique Acidose minérale Ttt dune fistule biliaire, dune diarrhée, … Symptomatique Ventilation mécanique Épuration extra-rénale Alcalinisation

18 Acidose métabolique Alcalinisation Conf de consensus. SRLF Lille, Juin 1999 Mécanismes etÉtiologies de l'acidose Substances tampons Force de la recommandation et niveau de preuves Perte en ions bicarbonateOui2 b Acidose lactique au cours des états de choc Non2 a (2 études chez l'homme) Acidose lactique au cours de l'arrêt cardiocirculatoire Non*2 a (une étude chez l'homme) Acidocétose diabétiqueNon1 a Acidocétose alcooliqueNon2 b Erreurs innées du métabolismeNon2 b IntoxicationsNon*2 b Insuffisance rénaleNon**3 c

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24 Alcalose métabolique Définition Hausse du pH secondaire à hausse des HCO3- Perte excessive de H+ ou rétention de HCO3- Diagnostic pH > 7,45 HCO3- > 27 mmol/l (cause du trouble) PaCO2 > 40 torr (conséquence : réponse ventilatoire) Signes cliniques neuromusculaires (convulsions) cardiovasculaires (tr du tythme) respiratoires (hypoxémie)

25 Alcalose métabolique Signes biologiques Hausse des HCO3- et du pH Hausse de la PaCO2 (1 pour 1) Hypochlorémie Hypokaliémie fréquente Facteurs d entretien Diminutionde la filtration glomérulaire des HCO3- Hypovolémie chronique Insuffisance rénale Augmentation de la réabsorption tubulaire de HCO3- Hypovolémie Hypochlorémie Hypokaliémie Hyperaldostéronisme Acidurie paradoxale

26 Alcalose métabolique Diagnostic étiologique Chlorurèse 15 mmol/l Alcalose chlorosensibleAlcalose chlororésistante VomissementsExcès de minéralocorticoïdes SG en aspirationDiurétiques de l anse (début) Diurétiques (long cours)Surcharge en alcalins PosthypercapnieHypokaliémie sévère Régime pauvre en Cl Après jeûne prolongé

27 Alcalose métabolique Traitement Traitement étiologique Arrêt diurétiques Correction hypovolémie... Apport de chlorures NaCl (correction hypovolémie associée) KCl HCl 0,1 M chlorydrate d arginine et lysine : CI si IR ou hépatique Acétazolamide Epuration extrarénale Hypovolémie + oedèmes Troubles complexes associés

28 Acidose respiratoire Définition Baisse du pH secondaire à hausse de la PaCO2 Insuffisance respiratoire ou hyperproduction de CO2 Diagnostic pH < 7,35 PaCO2 > 45 torr (cause du trouble) HCO3- Aigu : normaux ou peu élevés (pas de réponse rénale) Chronique : > 28 mmo/l (réponse rénale) Signes cliniques Ceux de l hypercapnie Traitement Etiologique

29 Alcalose respiratoire Définition Hausse du pH secondaire à baisse de la PaCO2 Hyperventilation alvéolaire Diagnostic pH > 7,45 PaCO2 < 35 torr (cause du trouble) HCO3- Aigu : normaux ou peu abaissés (pas de réponse rénale) Chronique : < 23 mmo/l (réponse rénale) Signes cliniques Ceux de l hypocapnie (baisse du DSC) Traitement Etiologique

30 7, Urinary PH dateJ1 14hJ1 17hJ1 22hJ2 8hJ2 18h Arterial PH 7,52 7,63 7,61 Lactates (mmol/l) ,55 2,55 HCO 3 - (mmol/l) P a O 2 (Torr) P a CO 2 (Torr) Base excess Anion gap Hyperlactatemia and alcalosis

31 Cas clinique : Une femme de 47 ans, séropositive HIV depuis 93 est mise sous tri-thérapie en Dec 96 par 3TC, D4T, et SLQ (anti- protéase). Depuis 3 semaines, elle présente des nausées et vomissements réguliers, avec douleurs abdominales. Evaluation montre ASAT et ALT x 2, hypokaliemie (2.9) avec à lechographie hépatique une steatose. Hospitalisée devant la persistance des troubles, on trouve une acidose métabolique : pH 7.36, HCO3- 13, PaCO 2 14 avec lactate à 12. Cas clinique : Une femme de 47 ans, séropositive HIV depuis 93 est mise sous tri-thérapie en Dec 96 par 3TC, D4T, et SLQ (anti- protéase). Depuis 3 semaines, elle présente des nausées et vomissements réguliers, avec douleurs abdominales. Evaluation montre ASAT et ALT x 2, hypokaliemie (2.9) avec à lechographie hépatique une steatose. Hospitalisée devant la persistance des troubles, on trouve une acidose métabolique : pH 7.36, HCO3- 13, PaCO 2 14 avec lactate à 12. Traitement de lacidose lactique

32 Cas clinique 2: Diagnostic retenu : hyperlactatemie secondaire aux antiprotéases. PBH confirme la steatose massive : le traitement par vitamine B1 est institué, la tri-thérapie est arrêtée et la patiente sort de la réanimation. Réhospitalisée en réanimation 2 jours plus tard, avec un tableau de défaillance multiviscérale et une acidose lactique sévère. Diagnostic dacidose lactique dorigine mitochondriale liée aux antiprotéases par atteinte de la DNA polymerase mitochondriale Cas clinique 2: Diagnostic retenu : hyperlactatemie secondaire aux antiprotéases. PBH confirme la steatose massive : le traitement par vitamine B1 est institué, la tri-thérapie est arrêtée et la patiente sort de la réanimation. Réhospitalisée en réanimation 2 jours plus tard, avec un tableau de défaillance multiviscérale et une acidose lactique sévère. Diagnostic dacidose lactique dorigine mitochondriale liée aux antiprotéases par atteinte de la DNA polymerase mitochondriale Traitement de lacidose lactique

33 CYTOSOL MITOCHONDRION glucose GLYCOLYSIS pyruvate CITRIC ACID CYCLE NAD + NADH lactate fatty acid oxidation acetyl CoA pyruvate dehydrogenase ADP ATP ATP synthase NADH dehydrogenase NAD + e-e- cytochrome oxidase RESPIRATORY CHAIN H+H+ H+H+ H+H+ O2O2 e-e- e-e- e-e- I II III IV LDH

34 Cas clinique 1/06/97 7/06/9712/06/97 pH unite PaCO2 mmHg Bicarbonate meq/l LACTATE mM/l Pyruvate M/l Lact/pyr ratio B hydroxy- butyrate mM/l (Nl 0.02) Aceto-acetate mM/l (Nl Acide Urique Glycemie mM/l PA 120/50 107/5274/54

35 DÉSÉQUILIBRES ACIDO-BASIQUES 2 ème partie L approche de Stewart

36 Acide et base Bröensted –Acide : donneur de protons –Base : accepteur de protons Arrhénius –Tout anion est acide, tout cation est basique Une solution aqueuse sera Acide si [cations] < [anions] Basique si [cations] > [anions] Neutre si [cations] = [anions] –Exemple solution contenant (mEq/L) : 1 de Na +, 0,5 de K + et 2 de Cl - [cations] = 1,5 meq/L et [anions] = 2 mEq/L solution acide

37 Respect simultané de 3 lois physico-chimiques élémentaires Dissociation électro-chimique Conservation de la masse Electroneutralité des solutions Stewart PA. Can J Physiol Pharmacol 1983

38 Loi de dissociation Ions forts –Complètement dissociés quelque soit le pH –Ex: Cl -, Na +, Ca 2+, Mg 2+, K +, SO 4 2-,.. Ions faibles –Dissociation partielle dépendante du pH –Obéit à la loi de dissociation électro-chimique Soit la substance AH partiellement dissociée en A - (et H + ) [AH] / ([A - ]. [H + ]) = cte de dissociation Ka pH = pKa + log ([A - ]/[AH]) pKa = pH de demi dissociation

39 Loi de dissociation Quelques exemples du plasma Acide lactique / lactate –pKa = 3,9 –Aux pH > 6, dissociation > 99% en lactate ion fort –Idem pour tous les acides organiques (cps cétoniques, …) Acide carbonique / bicarbonate –pKa = 6,10 –[Acide carbonique] = 0,03. PaCO 2 –pH = 6,10 + log ([HCO 3 - ]/(0,03. PaCO 2 )) (éq. de HH) –A pH 7,40 et PaCO 2 = 40 mmHg [HCO 3 - ]= 24 mEq/l

40 Albumine non dissociée / Albuminate –pKa = 7,6 –pH 7,60 albuminate : 50 % albumine totale –pH 7,40 albuminate : 39 % albumine totale –pH 7,00 albuminate : 8 % albumine totale –[albumine] = 40 g/l à pH 7,4 [albuminate] = 14 mEq/l H 2 PO 4 -, HPO 4 2- –pKa = 6,8 –[Pi] = 1 mmol/l à pH 7,4 [phosphates] = 1,8 mEq/l Loi de dissociation Quelques exemples du plasma

41 Loi de conservation de la masse En 1785, Lavoisier : « La somme des masses des réactifs est égale à la somme des masses des produits formés » Appliquée au plasma (solution aqueuse) –Alb totale = Alb non dissociée + albuminate –Phosphore inorg = –CO 2 : non valable (système ouvert) HPO H 2 PO 4 -

42 Loi de lélectroneutralité charges positives = charges négatives Appliquée au plasma - = Cl - + UA - + HCO alb - + phosp - + OH - négligeables Ions faibles pH dépendants Ions forts pH indépendants + = Na + + K + + Ca 2+ + Mg 2+ + H + (cations forts) = (anions forts) + (anions faibles) (cations forts) - (anions forts) = (anions faibles) Strong Ion Difference = HCO alb - + phosp -

43 Album - HCO 3 - Phosph - Cl - UA - Cations Anions SID TA Na + K+K+ Mg ++ Ca ++

44 Variables indépendantes et dépendantes pH HCO 3 - Albumine n.d. Albuminate H 2 PO 4 - HPO 4 2- Variables dépendantes Respect simultané des 3 lois Variables indépendantes SID Na +, K +, Mg 2+, Ca 2+ Cl -, autres anions forts Albumine totale Phosphore inorg. PaCO 2

45 Classification des TAB (Stewart) Alcalose Acidose PaCO 2 Atot (Alb & Phosp) SID MétaboliquesRespiratoires

46 Variation du SID Elévation du SID (alcalose) – Augmentation des cations – Diminution des anions – Hémoconcentration Diminution du SID (acidose) –Diminution des cations –Augmentation des anions Chlorures UA – (lactate, corps cétoniques, sulfates, …) –Hémodilution SID = (Na + + K + + Ca 2+ + Mg 2+ ) – (Cl - + UA - )

47 pH 7,40 HCO mEq/l Alb - 14 mEq/l Phosph - 1,8 mEq/l Effet acidifiant Effet alcalinisant SID 39 mEq/l Album 40 g/l PaCO 2 40 torr Phosph 0,8 mmol/l Situation normale

48 SID PaCO 2 Album Phosph pH 7,25 Acidose Alcalose 29 mEq/l 40 g/l 40 torr 0,8 mmol/l HCO mEq/l Alb - 11 mEq/l Phosph - 1,7 mEq/l Acidose lactique

49 SID PaCO 2 Album Phosph pH 7,54 Acidose Alcalose 39 mEq/l 10 g/l 40 torr 0,8 mmol/l HCO mEq/l Alb - 4,2 mEq/l Phosph - 2,2 mEq/l Hypoalbuminémie

50 SID PaCO 2 Album Phosph pH 7,40 Acidose Alcalose 29 mEq/l 10 g/l 40 torr 0,8 mmol/l HCO mEq/l Alb - 3,5 mEq/l Phosph - 1,8 mEq/l Hypoalbuminémie & Acidose lactique

51 Calcul des paramètres Fencl V, Respir Physiol 1993; 91: 1-16 Strong Ion Difference : SID (Nl = 39 mEq/l) –SID = HCO albuminate + phosphates –HCO 3 - : équation de Henderson Hasselbalch –Albuminate = albumine. (0,123 pH – 0,631) –Phosphate = phosphore. (0,309 pH – 0,469) Calcul des UA - (Nl = 8 mEq/l) –SID = (Na + + K + + Ca 2+ + Mg 2+ ) – (Cl - + UA - ) –UA - = SID – [(Na + + K + + Ca 2+ + Mg 2+ ) – (Cl - )] SID apparent

52 Quelques applications Perfusion de NaCl 0,9% –154 mM de Na + et de Cl - chlorémie / natrémie – SID acidose Perfusion de lactate de sodium –Lactate : anion métabolisable isolée de la natrémie – SID alcalose Perfusion de bicarbonate de sodium –Bicarbonate : CO 2 dans une solution ayant un SID > 0 –Bicarbonate de sodium = CO 2 + Na + –Effet alcalinisant : Na + ( SID)

53 Exemple concret Patient de 75 ans : choc septique sur péritonite Bilan biologique : pH 7,39 PaCO 2 39 torr HCO mM Na 140 mM Cl 104 mM K 4,3 mM Ca 1,8 mM Mg 1 mM Phosph 0,9 mM Albumine 10 g/l Approche traditionnelle : TA = 12 mEq/l bilan acido-basique normal Approche de Stewart : SID = 31 mEq/l UA - = 16 mEq/l Dosage lactatémie = 8,2 mmol/l

54 Conclusion Approche de Stewart : révolution conceptuelle –Trois paramètres indépendants PaCO2 SID (rôle équivalent aux anions et aux cations) Atot (albumine et phosphore) –Paramètres dépendants pH Bicarbonate (conséquence uniquement) –Prise en compte de linfluence des acides faibles Intérêt particulier en réanimation –Fréquence de lhypoalbuminémie –Diagnostic de troubles complexes –Influence des troubles de lhydratation


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