Le rein dans l équilibre acido-basique de l organisme

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1 Le rein dans l équilibre acido-basique de l organisme L eau pure contient 10-7 moles/l de H+. ph = - log [H+] = 7 Un acide est une substance qui libère des H+. Si on ajoute un acide dans l eau, [H+] augmente et le ph diminue (ph<7). Un acide fort se dissocie complètement alors qu un acide faible se dissocie partiellement. AH A- + H+ acide fort AH A- + H+ acide faible Une base accepte des H+. Une base dans l eau donne un ph >7. Dans une solution où le ph passe de 7 à 3, [H+] est x par

2 Importance de la stabilité du ph du milieu intérieur - le ph affecte la structure des protéines : dénaturation des protéines (enzymes) empêche leur fonctionnement. Dénaturation

3 Importance de la stabilité du ph du milieu intérieur - le ph affecte le fonctionnement des neurones. Explication : Déficit de H + dans le VEC (alcalose) efflux de H + cellulaire, compensé sur le plan électrique par un influx de K +. L de [K + ]i dépolarise les neurones hyperexcitabilité. Au niveau musculaire : spasmes, tétanies, convulsions, mort par paralysie respiratoire. A l inverse, l excès de H+ dans le VEC (acidose) influx de H+ compensé par un efflux de K+. L de [K+]i entraîne une hyperpolarisation des neurones hypoexcitabilité et dépression de l activité cérébrale (confusion, désorientation puis coma).

4 Causes possibles de perturbation du ph du plasma Certains aliments contiennent des acides faibles, par exemple le vinaigre ou les fruits (acide citrique, acide malique ).

5 Causes possibles de perturbation du ph du plasma Le métabolisme produit des acides : -acides volatiles. La respiration cellulaire libère du CO 2 dans le sang. CO 2 se combine à l eau pour former de l acide carbonique : - CO2 + H 2 O H 2 CO 3 HCO H + - acides non volatiles. Les muscles en activité libèrent de l acide lactique dans le sang. La dégradation des acides aminés soufrés (méthionine) produit de l acide sulfurique H 2 SO 4. La paroi de l estomac produit de l acide chlorhydrique HCl. Lors de vomissements, la perte de HCl tend à rendre le plasma plus alcalin.

6 Stabilité du ph plasmatique Malgré tout le ph du plasma reste compris entre 7,35 et 7,45 (moyenne : 7,4). Chimiquement, un ph de 7,2 est alcalin, mais physiologiquement on est en acidose.

7 Stabilité du ph plasmatique : mécanismes de régulation 1) Un mécanisme instantané : les tampons du sang 2) Un mécanisme rapide : la régulation pulmonaire 3) Un mécanisme lent : la régulation rénale

8 Notion de tampon Un tampon est capable de fixer des H + quand ils sont en excès en solution et de libérer des H + quand leur concentration diminue en solution. Il est en général formé d un acide faible et de la base conjuguée de cet acide : R-COOH R-COO - + H + Le pouvoir tampon est maximal quand R-COOH et R-COO - sont à la même concentration ph A l équilibre : [A - ] x [H + ] / [AH] = KA [H + ] = K A x [AH] / [A - ] pk A log [H + ] = -log K A + log [A - ] / [AH] soit : ph = pk A + log [A-] / [AH] 100% R-COOH 50% R-COOH 50% R-COO - 100% R-COO - Selon cette formule, quand [A - ] = [AH], ph = pk A Finalement, un tampon est d autant plus efficace : - qu il est concentré (plus une éponge est grosse ) - que le ph de la solution est proche du pk A du couple R-COOH / R-COO -.

9 Efficacité des tampons du plasma 5 gouttes HCl 0,1N 5 gouttes HCl 0,1N eau du robinet, ph 6 plasma, ph 7,4 Le ph passe à 3 environ Le ph reste à 7,4

10 Les tampons du plasma Le tampon protéines, le tampon phosphate et le système acide carbonique/bicarbonate. Quelle est leur efficacité relative? a) Le tampon protéines ph > phi ph isoélectrique ph < phi H + H + Importance : - les protéines sont abondantes dans le plasma ( 70 g / l). - mais la plupart des AA de ces protéines ont un pk A très éloigné du ph plasmatique. peu efficace

11 Les tampons du plasma b) Le tampon phosphate L acide phosphorique H 3 PO 4 comporte 3 fonctions acides. (1) H 3 PO 4 H 2 PO H + pk 1 = 2 (2) - H 2 PO 4 HPO H + pk 2 = 6,8 (3) 2- HPO 4 3- PO 4 + H + pk 3 = 11,5 C est seulement pour le 2e couple que le pk A est proche du ph plasmatique prédominance des formes H 2 PO 4 - et HPO 4 2- dans le plasma. MAIS les phosphates sont peu abondants dans le plasma (2 à 3 meq/l) au pouvoir tampon du plasma est faible. leur contribution Par contre, ils jouent un rôle très important dans la régulation du ph à l intérieur des cellules.

12 Les tampons du plasma c) Le tampon bicarbonate (H 2 CO 3 / HCO 3- ) pk A = 6,1, éloigné du ph plasmatique (7,4). Cependant HCO 3- est abondant dans le plasma (27 mm), ce qui le rend important. De plus le pouvoir tampon de ce système est nettement meilleur dans l organisme qu in vitro. Suite à l addition de H +, l équilibre se H + huile CO 2 + H 2 O H 2 CO 3 H CO H + déplace vers la gauche et CO 2 s accumule. Au fur et à mesure que des H + sont ajoutés, ils sont de moins en moins bien tamponnés car 1) HCO36 en concentration finie et 2) l accumulation de CO2 contrarie de plus en plus le déplacement de l équilibre vers la gauche (inversion). Dans l organisme, les poumons évacuent l excès de CO 2, ce qui améliore beaucoup le pouvoir tampon du système.

13 Régulation acido-basique : régulation rénale Grande souplesse : ph de 4.5 à 8 Rôle des reins double Réabsorption des HCO3- Excrétion des H+ avec génération d HCO3-

14 La régulation rénale du ph plasmatique L du débit respiratoire réduit pco 2 CO 2 + H 2 O Cas d une acidose H + réserve de bicarbonate H 2 CO 3 H + HCO 3 - Na + - HCO NaHCO 3 3 tampons production de HCO 3 - sécrétion de H + En cas d acidose, les reins sécrètent des ions H + dans l urine et reconstituent la réserve de bicarbonate.

15 La régulation rénale du ph plasmatique La du débit respiratoire augmente pco 2 Cas d une alcalose H + réserve de bicarbonate augmente tampons production de H + sécrétion de HCO 3 - En cas d alcalose, les reins produisent des ions H + et réduisent l excès de bicarbonate en l éliminant dans l urine.

16 Réabsorption des bicarbonates : TCP Réabsorption de 85% des HCO3- filtrés (+10% AH) Effet net : pour un H+ excrété, un HCO3- réabsorbé. Régénération des réserves HCO3- jusque 28mmol/l ensuite éliminé afin d éviter l alcalose

17 Au niveau du TCP: => Sécrétion des ions H+ si ph sanguin acide : pompe à proton active et 1 contre transport H+/Na+ Ammoniac (NH3) produit par les cellules par dégradation des acides aminés (surtout glutamine) La combinaison NH3 + H+ => NH4+ ammonium (moins acide que H+ libre) jouant un rôle dans la protection membranaire. Cependant, l ammonium n est plus diffusible (contrairement à l ammoniac) et ne pourra pas être réabsorbé.

18 Secrétion du NH3 au niveau du TCP collaboration avec le TC

19 Régulation acido-basique : régulation rénale Dans le tube distal et collecteur Même génération d HCO3- et H+ intracellulaire Captation des H+ par d autres bases car tous les HCO3- ont été réabsorbés Phosphate disodique HPO 4 2- pour 1/3 des H+ Ammoniac NH3 pour 2/3 des H+ sous forme NH4+

20 Au niveau du tube Collecteur Secrétion des H+ par les cellules principales Secrétion des HCO3- par les cellules intercalaires

21 La régulation rénale du ph plasmatique par le rein : cas d une acidose Lumière tubulaire Cellule tubulaire Capillaire péritubulaire AC IV AC II AC = anhydrase carbonique Ce mécanisme permet d éviter une "fuite" de bicarbonate dans l urine. Il empêche donc une aggravation du déficit en bicarbonate lors de l acidose (bilan en HCO 3 - nul).

22 La régulation rénale du ph plasmatique : acidose, autre mécanisme tampon Lumière tubulaire Cellule tubulaire Capillaire péritubulaire AC II Ce mécanisme permet d ajouter de nouvelles molécules de HCO 3 - dans le plasma, ce qui contribue à réduire le déficit créé lors de l acidose.

23 La régulation rénale du ph plasmatique : rôle du couple NH3/NH4+ Lumière tubulaire Cellule tubulaire Capillaire péritubulaire AC II Ce mécanisme permet aussi d ajouter de nouvelles molécules de HCO 3 - dans le plasma, ce qui achève de réduire le déficit créé lors de l acidose.

24 Les perturbations de l équilibre acido-basique acidose respiratoire alcalose respiratoire acidose métabolique alcalose métabolique H + HCO 3 -

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