Equilibre Acido-Basique

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1 Equilibre Acido-Basique
Alain Leon Réanimation Polyvalente D.A.R

2 Equilibre Acido-Basique
PHYSIOLOGIE

3 Benjamin Franklin (1706-1790) « Quand un atome d’hydrogène perd
un électron il devient H+ » AL2003

4 « Une diminution du pH signifie une augmentation de l’acidité »
Sorensen, 1909 pH « Une diminution du pH signifie une augmentation de l’acidité » AL2003

5 Le Base Excess, composante métabolique des anomalies acido-basiques
1916 pH Standard Hasselbalch 1957 Bicarbonate Standard Jorgensen et Astrup 1958 Base Excess Astrup et Siggaard-Andersen 1960 Standard Base Excess Siggaard-Andersen AL2003

6 1908 : Equation d’Henderson
[ H+ ] x [ HCO3- ] = k x [ CO2 ] x [ H2O ] [ H+ ] x [ HCO3- ] = k x PCO2 AL2003

7 1916 : Equation d’Henderson - Hasselbalch
pH = pK + log ([ HCO3- ] / dCO2) AL2003

8 L’Acide Carbonique [ H+ ] x [ HCO3- ] = k1 x H2CO3 = k2 [ CO2 ] x [ H2O ] [ H+ ] x [ HCO3- ] = k x PCO2 Equation modifiée d’Henderson, loi d’Action de Masse AL2003

9 Acidémie : « plus acide que la normale »
pH < 7,2 = Acidémie AL2003

10 Acidose et Alcalose Une acidose tend à donner un pH plus acide que normal sans qu’il y ait une dominante. Un patient a souvent associé une acidose métabolique et une alcalose respiratoire, l’un domine, l’autre compense Une alcalose tend à donner un pH plus alcalin que normal sans qu’il y ait une dominante. AL2003

11 Acide Respiratoire = PCO2 élevée
Acidose Respiratoire Acide Respiratoire = PCO2 élevée AL2003

12 Acidose Respiratoire Rein [ H+ ] x [ HCO3- ] = k x PCO2 Hémoglobine
40 x 24 = 24 x 40 Rein AL2003

13 Acidose Respiratoire décompensée
[ H+ ] x [ HCO3- ] = k x PCO2 Hémoglobine 55 x 26 = 24 x 60 Rein AL2003

14 Acidose Respiratoire compensée
[ H+ ] x [ HCO3- ] = k x PCO2 Hémoglobine 43 x 34 = 24 x 60 Rein AL2003

15 pH trop acide pour la PCO2
Acidose Métabolique pH trop acide pour la PCO2 AL2003

16 Acidose Métabolique [ H+ ] x [ HCO3- ] = k x PCO2 40 x 24 = 24 x 40
Ventilation AL2003

17 Acidose Métabolique décompensée
[ H+ ] x [ HCO3- ] = k x PCO2 60 x 16 = 24 x 40 Ventilation AL2003

18 Acidose Métabolique compensée
[ H+ ] x [ HCO3- ] = k x PCO2 48 x 15 = 24 x 30 Ventilation AL2003

19 Calculé à partir de PaCO2
Les Bicarbonates Non mesuré Calculé à partir de PaCO2 et du pH AL2003

20 pH Standard pH à PCO2 = 40 mmHg et 37°C sous oxygène Hasselbalch
Bicarbonates Standard, idem Jorgensen et Astrup AL2003

21 Base Excess, meq/L Quantité d’acide ou de base nécessaire pour ramener le pH à une valeur normale AL2003

22 Les Bicarbonates Taux de bicarbonates modifié par acidose respiratoire ou métabolique Toute modification isolée du taux de bicarbonates traduit une anomalie métabolique AL2003

23 Cellule et Membrane Cellulaire
La membrane cellulaire est imperméable aux substances polarisées ou ionisées La membrane cellulaire est perméable à l’eau, aux substances liposolubles et aux gaz La composition du milieu intra-cellulaire varie en fonction du pH et avant tout la concentration des substances ionisées Le pH intra-cellulaire est de 6,8 à 7 à 37°C Le traitement consiste avant tout à traiter le milieu extra-cellulaire AL2003

24 Le Volume Extra-Cellulaire « L’eau du bain »
pH 7,4 [H+] 40 mmol/L pH 7,0 [H+] 100 mmol/L LEC (20%) LIC (80%) - 60 mv AL2003

25 Les Volumes à Traiter « Le Grand Bain »
Supérieur au volume extra-cellulaire Environ 30% de l’eau totale (21 litres) approximation utile en urgence L’équilibration est un phénomène dynamique AL2003

26 Le Volume Intra-Cellulaire « Alcalin »
Le pH intra-cellulaire est approximativement de 6,8 à la température corporelle 7,0 correspond plutôt à la réalité Le taux de bicarbonates intra-cellulaire est environ de 10,2 mMol/L AL2003

27 Production d’Acide et Compensation « Notre feu produit du CO2 »
Poumons, Reins et Foie sont les régulateurs de l’équilibre acide-base Les déséquilibres viennent de l’inadéquation entre production d’acide et capacité de régulation Une régulation partielle aboutit à une compensation partielle AL2003

28 Alcalose de Contraction
pH 7,4 (>> 6,8 neutre) AL2003

29 Alcalose de Contraction
pH 7,6 (>> 6,8 neutre) AL2003

30 Acidose de Dilution pH 7,4 (>> 6,8 neutre) AL2003

31 Acidose de Dilution pH 7,2 (>> 6,8 neutre) AL2003

32 Equilibre Acido-Basique
H+ H+ H+ H+ H+ H+ LA PRODUCTION D’ACIDE H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+

33 LA PRODUCTION D’ACIDE pH Normal Intra-Cellulaire 7.0 (H+, 100 nMol/L)
Veinule 7,36 (H+ 44 nMol/L) Artèriole 7,40 (H+ 40 nMol/L) Débit AL2003

34 L’Elimination d’Acide
Métabolisme Acidose Respiratoire 0,2 x 60 x 24 = 288 L de CO2 soit 12 moles / jour Acidose Métabolique 0,1 moles / jour (A. lactique, pyruvique et acido-cétosiques) Substrats O2 AL2003

35 L’Elimination d’Acide
Métabolisme CO2 200 ml/min 8 mMoles/min 12 Moles/jour Acides Métaboliques 70 µMoles/min 0,1 Mole/jour (A. lactique, pyruvique et acido-cétosiques) AL2003

36 La Compensation Respiratoire : Métabolique :
Est rapide et partielle pour l’acidose métabolique Est rapide et partielle l’alcalose métabolique Sauf en cas de dépression de la ventilation ou de pathologie pulmonaire Métabolique : Est lente Reflète la compensation d’une pathologie respiratoire chronique Peut refléter une perturbation métabolique isolée AL2003

37 Comprendre le pH

38 Logarithme négatif de la concentration en protons H+
Définition du pH Logarithme négatif de la concentration en protons H+ AL2003

39 Evaluation du pH et de la charge Acide
7,4 40 nanoMoles/L AL2003

40 Evaluation du pH et de la charge Acide
7,3 50 nanoMoles/L AL2003

41 Evaluation du pH et de la charge Acide
7,1 80 nanoMoles/L AL2003

42 Evaluation du pH et de la charge Acide
7,5 32 nanoMoles/L AL2003

43 Evaluation du pH et de la charge Acide
7,7 20 nanoMoles/L AL2003

44 Evaluation du pH et de la charge Acide
6,8 160 nanoMoles/L AL2003

45 Evaluation du pH et de la Charge Acide
pH modifié de 0,1 [H+] modifié de 1,25 pH modifié de 0,3 [H+] modifié de 2 pH modifié de 1 [H+] modifié de 10 pH modifié de 3 [H+] modifié de 1000 AL2003

46 Equation d’Henderson modifiée
Equation d’Henderson simplifiée [ H+ ] = k x [ CO2 ] x [ H2O ] / [ HCO3- ] Logarithme négatif de [ H+ ] pH = - log [ H+ ] AL2003

47 Equation d’Henderson pH SBE [ H+ ] x [ HCO3- ] = k x PCO2 7,40 40 24
40 X 24 24 X 40 AL2003

48 Démarche Diagnostique
Situation globale Acide Alcaline Négligeable Modification dominante Respiratoire Métabolique Nulle AL2003

49 Démarche Diagnostique
Composante respiratoire Mineure Modérée Majeure Composante métabolique AL2003

50 Démarche Diagnostique
Résultat typique d’une : Insuffisance respiratoire aiguë Insuffisance respiratoire chronique Anomalies métaboliques Aucune anomalie AL2003

51 Equation d’Henderson pH SBE [ H+ ] x [ HCO3- ] = k x PCO2 7,35 44 25
44 X 25 24 X 45 Acidose respiratoire modérée sans acidose métabolique caractéristique d’une insuffisance respiratoire aiguë AL2003

52 Equation d’Henderson pH SBE [ H+ ] x [ HCO3- ] = k x PCO2 7,15 69 28
69 X 28 24 X 80 Acidose respiratoire modérée sans acidose métabolique caractéristique d’une insuffisance respiratoire aiguë AL2003

53 Acidose métabolique métabolique pure
Equation d’Henderson pH SBE [ H+ ] x [ HCO3- ] = k x PCO2 7,09 80 X 12 24 X 40 Acidose métabolique métabolique pure AL2003

54 Acidose métabolique métabolique avec acidose respiratoire sévère
Equation d’Henderson pH SBE [ H+ ] x [ HCO3- ] = k x PCO2 6,97 105 X 14 24 X 60 Acidose métabolique métabolique avec acidose respiratoire sévère AL2003

55 Alcalose métabolique sévère sans compensation respiratoire
Equation d’Henderson pH SBE [ H+ ] x [ HCO3- ] = k x PCO2 7,71 28 19 X 50 24 X 40 Alcalose métabolique sévère sans compensation respiratoire AL2003

56 Equation d’Henderson pH SBE [ H+ ] x [ HCO3- ] = k x PCO2 7,50 18 32
42 24 X 55 Alcalose métabolique sévère avec acidose respiratoire modérée typique d’une compensation métabolique partielle AL2003

57 Equation d’Henderson pH SBE [ H+ ] x [ HCO3- ] = k x PCO2 7,52 30 42
30 X 42 22 X 28 Alcalose métabolique modérée sans compensation respiratoire D’origine respiratoire AL2003

58 Diagramme Acide Base Schitlig- Severinghaus-Grogono : Acidose Métabolique In-Vivo
7.6 7.4 20 7.2 7.0 -20 Acidose Métab. mEq/L 20 40 60 80 PCO2 mmHg AL2003

59 Diagramme Acide Base Siggaard-Andersen : Réponse du corps Entier
-20 7.0 7.2 7.4 7.6 20 BE mEq/L 20 40 60 80 PCO2 mmHg AL2003

60 Diagramme Acide Base Grogono : Acidose Métabolique
-20 7.0 7.2 7.4 7.6 20 Acidose Métab. mEq/L 20 40 60 80 PCO2 mmHg AL2003

61 Diagramme Acide Base Schitlig- Severinghaus-Grogono : Acidose Métabolique In-Vivo
7.6 7.4 20 7.2 7.0 -20 Acidose Métab. mEq/L 20 40 60 80 PCO2 mmHg AL2003

62 Equilibre Acido-Basique
Aspects Cliniques

63 Anomalies Respiratoires
L’insuffisance respiratoire aiguë produit de l’acide carbonique L’insuffisance cardio-respiratoire aiguë produit de l’acide carbonique et de l’acide lactique AL2003

64 L’Acidose Respiratoire
La PCO2 est le reflet de la balance entre la production de CO2 et son élimination Jusqu’à survenue d’une anomalie métabolique, la PCO2 est corrélée à la ventilation AL2003

65 Ventilation = K / PCO2 cible
Ventilation Requise PCO2 x VT x f = K Ventilation = K / PCO2 cible AL2003

66 Acidose Respiratoire 7.6 7.4 20 7.2 7.0 -20 20 40 60 80 VT = 4L/min
7.0 VT = 4L/min 70 x 4 = 280 -20 Acidose Métab. mEq/L 20 40 60 80 PCO2 mmHg AL2003

67 Acidose Respiratoire Aiguë totalement corrigée
7.6 7.4 20 7.2 7.0 VT = 7L/min 280 / 40 = 7 -20 Acidose Métab. mEq/L 20 40 60 80 PCO2 mmHg AL2003

68 Acidose Respiratoire Chronique Décompensée
7.6 7.4 20 7.2 7.0 VT = 8L/min 70 x 8 = 560 -20 Acidose Métab. mEq/L 20 40 60 80 PCO2 mmHg AL2003

69 Acidose Respiratoire Chronique Décompensée corrigée partiellement
7.6 7.4 20 7.2 7.0 VT = 11,2 L/min 560 / 50 = 11,2 -20 Acidose Métab. mEq/L 20 40 60 80 PCO2 mmHg AL2003

70 Anomalies Métaboliques
Les anomalies du métabolisme produisent de l’acide carbonique L’insuffisance cardio-respiratoire aiguë ou l’ischémie produisent de l’acide lactique AL2003

71 L’Acidose Métabolique
Le traitement de la cause est pratiquement la seule chose à envisager Le niveau d’acidose métabolique est précisé au mieux par de Standard Base Excess, indépendant de la PCO2 AL2003

72 Acidose Métabolique Pure
7.6 7.4 20 7.2 7.0 -20 Acidose Métab. mEq/L 20 40 60 80 PCO2 mmHg AL2003

73 Dose de Bicarbonates 0,3 70 Dose (mEq) = 0,3 x Wt (kg) x SBE (mEq/L)
378 0,3 70 18 AL2003

74 Acidose Métabolique Pure compensation totale (attention !)
7.6 7.4 20 7.2 7.0 -20 Acidose Métab. mEq/L 20 40 60 80 PCO2 mmHg AL2003

75 Dose de Bicarbonates 0,3 70 Dose (mEq) = 0,3 x Wt (kg) x SBE (mEq/L)
189 0,3 70 9 AL2003

76 Acidose Métabolique Pure compensation partielle
7.6 7.4 20 7.2 7.0 -20 Acidose Métab. mEq/L 20 40 60 80 PCO2 mmHg AL2003

77 Limiter l’apport de Bicarbonates ?
Espace de Traitement Volume Plasmatique AL2003

78 Limiter l’apport de Bicarbonates ?
21 litres 3 litres AL2003

79 Limiter l’apport de Bicarbonates ?
CO2 HCO3- H+ AL2003

80 Acidose Métabolique Pure Apports de Bicarbonates
7.6 7.4 20 7.2 7.0 -20 Acidose Métab. mEq/L 20 40 60 80 PCO2 mmHg AL2003

81 100 mEq de Bicarbonates = 2,24 litres de CO2
Bicarbonates et PCO2 100 mEq de Bicarbonates = 2,24 litres de CO2 AL2003

82 Acidose Métabolique Pure Apports de Bicarbonates et Réponse Ventilatoire
7.6 7.4 20 7.2 7.0 -20 Acidose Métab. mEq/L 20 40 60 80 PCO2 mmHg AL2003

83 Limiter l’apport de Bicarbonates ?
Milieu Intra-Cellulaire HCO3- H+ AL2003

84 Limiter l’apport de Bicarbonates ?
Milieu Intra-Cellulaire HCO3- H+ AL2003

85 Limiter l’apport de Bicarbonates ?
Apports de sodium : hypernatrémie Hypernatrémie : Hyperosmolalité Alcalose métabolique résiduelle AL2003

86 Alcalose Métabolique Le traitement de la cause est souvent la seule étape à envisager Elle est souvent résiduelle après l’administration de bicarbonates L’alcalose de contraction est corrigé par la réhydratation orale ou I.V avec des cristalloïdes (Ringer’s lactate) La correction d’une hypokaliémie est un préalable indispensable à l’utilisation d’autres thérapeutiques : HCl (hémolyse) et chlorure d’ammonium (insuffisance hépatique) AL2003

87 Equilibre Acido-Basique : Zones Diagnostiques
Acidose Respiratoire Aiguë AL2003

88 Equilibre Acido-Basique : Zones Diagnostiques
Acidose Respiratoire Chronique AL2003

89 Equilibre Acido-Basique : Zones Diagnostiques
Alcalose Métabolique AL2003

90 Equilibre Acido-Basique : Zones Diagnostiques
Alcalose Respiratoire Aiguë AL2003

91 Equilibre Acido-Basique : Zones Diagnostiques
Alcalose Respiratoire Chronique AL2003

92 Equilibre Acido-Basique : Zones Diagnostiques Typiques
Acidose Métabolique AL2003

93 Equilibre Acido-Basique
UNE VISION SIMPLIFIEE DES CHOSES

94 Une Equation Simple PCO pH Met Ac 12 = 0,1 = 6 mmHg pH mEq/L AL2003

95 Un Changement de pH de 0,1 peut être consécutif à :
Une modification de la PCO2 d’origine respiratoire de 12 mmHg Une modification de la situation métabolique de 6 mE/L Ou une modification des deux AL2003

96 Acidose Respiratoire Aiguë
Dépression aiguë SNC PCO pH Met Ac 52 = 7,3 = 6 mmHg pH mEq/L AL2003

97 Alcalose Respiratoire Aiguë
Ventilation artificielle PCO pH Met Ac 28 = 7,5 = 6 mmHg pH mEq/L AL2003

98 Acidose Respiratoire Chronique
BPCO avec IRC PCO pH Met Ac 64 = 7,3 = 6 mmHg pH mEq/L AL2003

99 Alcalose Respiratoire Chronique
Hypoxie d’altitude PCO pH Met Ac 28 = 7,45 = 3 mmHg pH mEq/L AL2003

100 Acidose Métabolique Compensée
ISCHEMIE PCO pH Met Ac 28 = 7,3 = 12 mmHg pH mEq/L AL2003

101 Alcalose Métabolique Compensée
Vomissements Asp. Gastrique PCO pH Met Ac 52 = 7,5 = 12 mmHg pH mEq/L AL2003

102 Dépression respiratoire
Acidoses Mixtes Dépression respiratoire et Ischémie PCO pH Met Ac 64 = 7,1 = 6 mmHg pH mEq/L AL2003

103 PCO2 pH Met Ac 28 = 7,6 = 6 mmHg pH mEq/L Acidoses Mixtes
Aspiration gastrique et hyperventilation PCO pH Met Ac 28 = 7,6 = 6 mmHg pH mEq/L AL2003

104 Trou Anionique TA = [ Na+ ] + [ K+ ] - [ Cl- ] - [ HCO3- ] 15 140 5
105 25 mMol/L AL2003

105 Equilibre Acido-Basique et Température
Température : 15°C pH 7,73 [ H+ ] 19 PCO2 13 AL2003

106 Equilibre Acido-Basique et Température
pH 0,015 / °C PCO2 4,5% / °C AL2003

107 Equilibre Acido-Basique et Température
Température : 37°C pH 7,43 [ H+ ] 40 PCO2 AL2003

108 La Pression Atmosphérique
1034 cmH2O = 101,9 kPa Approximation 1000 cmH2O = 100 kPa AL2003

109 (PCO2 en kilopascals, kPa)
Le Pascal Un PASCAL (PCO2 en kilopascals, kPa) = Un Newton / M2 102 grammes de fluide Soit 0,102 mm d’eau AL2003

110 Conversion mmHg - Pascals
Un kiloPascal (1000 pascals) = 10,2 cmH2O ou 7,75 mmHg Approximation Pression en Pa = Valeur Pression en mmHg / 7,5 AL2003

111 Conversions 1 atmos. = 760 mmHg = 1000 cmH2O = 100 kPa
10 cmH2O = 7,6 mmHg = 1 kPa = 1% atmosphère AL2003

112 CO2 artériel et CO2 exhalé
PA CO2 – PaCO2 = 5 AL2003

113 Equation des Gaz Alvéolaires
PaO2 + PaCO2 = 140 mmHg En air ambiant AL2003

114 Equation des Gaz Alvéolaires
PaO2 + PaCO2 / RQ = 150 mmHg En air ambiant AL2003

115 Implications Thérapeutiques
Cerveau et organisme tolèrent sans conséquence une baisse de pH jusqu’à 6,2 L’équilibre acido-basique est le témoin de la nature du trouble et non de la cause du trouble Les modifications du pH modifient le degré d’ionisation des protéines et de nombreux médicaments (réduction de l’efficacité des anesthésiques locaux en présence d’une acidose, potentialisation des morphinomimétiques et alcalose…) AL2003