Patrick Kimberg Cadre formateur IFSI Dijon Janvier 2016 Équilibre acido-basique du sang U.E.2.7 S4 Défaillance organique et processus dégénératifs Patrick Kimberg Cadre formateur IFSI Dijon Janvier 2016

Connaître… L’état acido basique plasmatique • Régulation physiologique du pH – Systèmes tampons – Appareil respiratoire – Rein • Désordres acido basiques - Acidose respiratoire - Alcalose respiratoire - Acidose métabolique - Alcalose métabolique

Préambule… Les troubles aigus de l’équilibre acido-basique sont fréquents en réanimation(en anesthésie)… C’est de leur juste appréciation que dépendra une thérapeutique bien adaptée à la survie du patient. Il faut bien entendu au préalable cerner des notions essentielles à la compréhension du sujet

Éclaircir des notions abstraites…

Équilibre acido-basique du sang Il Intervient dans de nombreuses pathologies. Il se rencontre fréquemment aux urgences. Il est important de savoir recueillir et interpréter les différentes données. Il intéresse plusieurs systèmes et organes : Système respiratoire Système digestif Reins

L'acidité et la basicité en généralité chimique… Elles sont définies par …. le potentiel d'hydrogène noté pH. Dans un milieu aqueux et à la température de 25 °C….. PH entre 0 et 7, la solution est acide, PH = à 7, la solution est neutre, PH de 7 à 14, la solution sera basique.

Dans les faits… Donc un PH a 7.35 n’est pas acide chimiquement parlant et pourtant….

Dans l’organisme humain… Le fonctionnement des cellules est optimal pour un PH compris entre: 7.35 et 7.45 La marge de manœuvre est très étroite… Un PH du sang artériel >7.45 = Alcalose < 7.35 = Acidose

Relation entre PH et H+ H+ ion hydrogène Un acide est capable de libérer…………. des IONS H+ Une base est capable de capter …… des IONS H+

Application au pH du sang L'équation de Henderson-Hasselbach permet de calculer le pH sanguin à partir des concentrations en ion bicarbonate ( ) et en acide carbonique (H2CO3), à partir de la réaction acido-basique réversible indiquée ci-dessous :

l'équation d'Henderson-Hasselbach - En chimie, l'équation de Henderson-Hasselbach est l’ équation donnant le pH d'un système tamponné. Elle est utilisée dans le domaine de la médecine pour déterminer le pH sanguin à partir des concentrations en ion bicarbonate et en acide carbonique.

1 H+ capté, 1 HCO3- consommé ……………pH constant

Les systèmes tampon

définition Mécanismes de défense permettant de limiter les variations de pH

Plusieurs types de tampons… immédiats Stabilisation par les tampons chimiques Rapides Elimination du CO2 par le poumon lents Excrétion contrôlée d’ions H+ par le rein avec la régénération des HCO3 consommés

Les tampons sont: intra-cellulaires. les protéines les ions phosphates(HPO 4 2-) l’hémoglobine. Le tamponnement des ions H+ par l’hémoglobine libère dans le globule rouge un ion HCO3 - qui va gagner le plasma (échange avec un Cl-). extra-cellulaires. les bicarbonates produits par le métabolisme du CO2 qui constituent le système tampon extracellulaire le plus important de l’organisme.

Les différents systèmes tampons Le tampon comme son nom l’indique n’empêche pas le changement de pH ……. ……..mais il en limite l’amplitude. La plupart des tampons de l’organisme ont comme fonctions de fixer des ions H+.

Le fonctionnement du système tampon est simple il se lie aux ions H+ à chaque fois que le pH de l’organisme diminue et à contrario, il s’en dissocie quand le pH augmente

Les trois système contribuent à maintenir le pH dans leurs compartiments hydrique respectifs Ils sont en interaction(la concentration en ions H+ de l’un interagit sur l’autre) Ils sont en synergie d’action

1.Le système CO2 HCO3- La concentration d’ions bicarbonates est d’environ 24 mEq/L dans le plasma alors que la concentration d’ions H+ est seulement de 0,00004 mEq/L. C’est la fixation des ions H+ par l’hémoglobine qui explique cette différence. Les HCO3- plasmatiques sont ainsi disponibles pour tamponner les excès d’ions H+ d’origine métabolique. le plus important

le plus important …bicarbonate HCO3 /acide carbonique H2CO3 L'acide carbonique H2CO3: est un acide faible se dissocie dans les solutions neutres ou acides. bicarbonate de sodium Na HCO3: réagissent comme des bases faibles, captant les ions H+.

Le système bicarbonate de sodium/acide carbonique en pratique… H+ + HCO3-  H2CO3  CO2 + H2O 1 H+ capté, 1 HCO3- consommé ……………pH constant

Ainsi, le proton est capté par l'ion HCO3, formant de l'acide carbonique. Celui-ci étant un acide faible, il n'abaisse alors que très légèrement le pH de la solution

2. La régulation respiratoire. Le gaz carbonique, déchet du métabolisme cellulaire, est expulsé par le système respiratoire à mesure qu'il se forme.

poumon agit sur PaCO2, adaptation rapide Lors de la dissociation, la molécule d'hémoglobine libère des ions H+ en même temps que le CO2. Ces ions se lient alors au HCO3 pour former de l'acide carbonique, et ainsi, ne modifient pas le pH. CO2 + H2O ------> H2CO3----> H+ + HCO3

poumon L'hyperventilation provoque une élimination accrue de CO2, et une diminution des ions H+. augmentant alors le pH, et provoquant une alcalose respiratoire.

poumon Inversement, une diminution de la ventilation provoque l'accumulation de CO2, une augmentation des H+, et donc, une acidose respiratoire

poumon Ce système est utilisé par l'organisme afin de réguler le pH. En effet, bien que plus lent que les systèmes tampons chimiques, le système respiratoire a une capacité de régulation du pH supérieure à l'ensemble des tampons chimiques. C'est pourquoi tout ce qui gène le fonctionnement correct du système respiratoire a des répercussions au niveau de l'équilibre acido basique de l'organisme.

poumon Normalement compris entre 36 et 42 mm Hg La pression partielle de gaz carbonique (Pco2) dans le sang artériel est le principal indice du fonctionnement du système respiratoire. Normalement compris entre 36 et 42 mm Hg une pression > à 42 révèle l'acidose, une pression < à 36 révèle l'alcalose.

3.La régulation rénale. Seul l'acide carbonique peut être éliminé par le système respiratoire. Les autres acides ou bases excédentaires sont donc excrétées par les reins.

Trois voies sont explorées par les reins: On observe une réabsorption spontanée des bicarbonates jusqu'à une concentration seuil de 26-28mmol/L Excrétion des H+ grâce aux phosphates: HPO4 +H+ --> H2PO4 dont l'excrétion rénale provoque la réabsorption d'un HCO3 Excrétion des H+ grâce aux ions ammonium: NH3+ H+ ---> NH4+ excrété dans les urines ………………et voilà pourquoi l’urine sent l’ammoniaque

Types de déséquilibres acido basiques.

L'acidose/alcalose est définie selon son étiologie

A retenir….. Si elle fait suite à une variation de la PACO2, elle sera donc respiratoire Si elle fait suite à une variation des bicarbonates, elle sera dite métabolique

Norme (sang veineux) Norme (sang artériel) pH P(CO2) (mmHg) HCO3- 20 Acidémie Norme (sang veineux) Norme (sang artériel) Alcalémie pH 7.35 7.40 P(CO2) (mmHg) 40 mmHg 35 mmHg HCO3- (mEq.L-1) 20 24

pCO2 (mmHg) pH Bicarbonates (mEq.L-1) EB Normales 7,38 à 7.42   pH pCO2 (mmHg) Bicarbonates (mEq.L-1) EB Normales 7,38 à 7.42 7.35 à 7.45 36 à 42 22 à 26 -2 à +2 Acidose respiratoire < 7,36 > 42 Normal Alcalose respiratoire > 7,44 < 36 Acidose métabolique < 22 Négatif Alcalose métabolique > 26 Positif

alcalose

alcalose Respiratoire Métabolique mixte

Alcalose respiratoire PCO2 basse <36mmHg

Alcalose respiratoire Elles sont moins grave que les acidoses L’alcalose respiratoire résulte d’une hyperventilation avec abaissement de la PCO2 (36 mmhg) Trouble aigu elle peut entrainer des crise de tétanie/spasmophilie <20mmHg vasoconstriction cérébrale et placentaire

Alcalose respiratoire en exemple En hyperventilation liée aux douleurs de l’accouchement et des contractions utérines;(>30/l/mn). Alcalose maternelle Vasoconstriction placentaire Diminution de l’O2 fœtale La péridurale supprime cette hyperventilation

Alcalose respiratoire en exemple L’hyperventilation sous respirateur. F>15c/mn avec une spiromètrie =12l/mn Pendant une anesthésie pour césarienne provoque les mêmes résultats que précédemment. Ceci est une alcalose iatrogène.

Alcalose métabolique Bicarbonates plasmatiques >26mmol/l

Alcalose métabolique en exemple Elle se signe par l’augmentation des bicarbonates plasmatiques >28mmol/l C’est une pathologie associée souvent aux vomissements. À l’ingestion récurrente de bicarbonate de sodium(eau minérales, traitements de l’acidité gastrique)

Alcalose métabolique en exemple La compensation respiratoire est limitée L’hypoventilation entraine une hypoxie qui elle-même va stimuler les centres respiratoire annulant l’effet recherché.

L’alcalose mixte en exemple Elle associe une hypocapnie par hyperventilation et augmentation des bicarbonates plasmatiques par IV; C’est le cas d’une intoxication au barbituriques qui se traite par hypoventilation contrôlée et apport IV de bicarbonates. Cette alcalose mixte iatrogène accélère l’élimination urinaire des toxiques.

acidose

Respiratoire Métabolique mixte

Acidose respiratoire PCO2 élevée >45mmHg

Acidose respiratoire en exemple Dans l’insuffisance respiratoire chronique, le rein compense la rétention de CO2 par une augmentation de bicarbonates plasmatiques normalement HC03/H2C03=24mmol/l/1.2mmol/l=20 HC03/H2C03=36mmol/l/1.8mmol/l=20 CO2 + H2O ------> H2CO3----> H+ + HCO3

Acidose respiratoire en exemple Dans le cas précédent: Le rapport HC03/H2C03 est différent mais toujours de valeurs équivalents = 20 L’acidose est ainsi compensée Quand le rapport est < 20 le Ph s’abaisse parallèlement<7.40. C’est une acidose décompensée

Acidose respiratoire Le traitement de l’acidose respiratoire repose sur la ventilation artificielle

Acidose métabolique Bicarbonates plasmatiques < 22

Acidose métabolique C’est la baisse des bicarbonates qui la caractérise. C’est une surcharge d’acide Acidose lactique par anoxie Corps cétonique dans le diabète… C’est une fuite de bicarbonates Diarrhée ,acidose tubulaire rénale…

Acidose métabolique L’acidose est compensée si l’hyperventilation parvient à abaissée suffisamment le seuil de la PC02.

Acidose métabolique en exemple Exemple d’un sujet jeune en coma acido-cétosique. Hyperventilation avec PCO2<10mmHg Ceci permet de maintenir le pH à 7.40 La respiration est alors typique de cette pathologie, plus ample ,plus rapide et plus bruyante que la normale KUSSMAUL En trempant une bandelette réactive dans les urine on trouve du glucose+++ et de l’acétone+++

En exemple d’acidose mixte On peut citer le cas d’un coma acido-cétosique chez l’insuffisant respiratoire

Compensations Si  HCO3-, tendance hyperventilation (PaCO2) Si  HCO3-, tendance hypoventilation (PaCO2) Si PaCO2 , tendance rétention HCO3- Si PaCO2 , tendance excrétion HCO3-

Interprétation des gaz du sang Le sang artériel est prélevé sous anticoagulant à l’abri de l’air et doit être acheminé rapidement au labo pour analyse. On mesure: Ph/PC02/HCO3-

Interprétation des gaz du sang A retenir……. pH=7.35 7.45 PCO2=35-45mmHg ou 4.6à 6kPa HCO3-=24 à28 mmol/l

exemple Pour monsieur ACIBA qui arrive aux urgence après l’ingestion involontaire d’acide chlorhydrique….. L’addition d’un acide fort(HCL) entraine la formation d’un acide faible H2CO3(acide carbonique). Ainsi la variation du Ph est elle faible. HCL*+NaHC03**=H2C03*** + Na Cl**** On peut donc ainsi envisager que la perfusion de bicarbonate de sodium va aider au rétablissement d’un Ph adéquat à la vie cellulaire. *acide chlorhydrique **bicarbonate de sodium ***acide carbonique ****chlorure de sodium

En cas d’acidémie… Ainsi quand un acide fort comme l’acide chlorhydrique (HCL) est ajouté ,la majorité des molécules d’acide carbonique ne se dissocient pas. Les ions bicar.(HCO3-)du sel(Na HCO3) agissent comme des bases et captent les ions H+ liberés par l’acide fort formant ainsi plus d’acide carbonique.