Objectif : REGULATION DE L EQUILIBRE ACIDE-BASE EQUILIBRE ACIDE-BASE. Des ph dans l organisme. Pr Christine CLERICI

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1 REGULATION DE L EQUILIBRE IDEBASE Pr Christine CLERICI UFR de Médecine Denis Diderot Université Paris 7 EQUILIBRE IDEBASE Objectif : Maintenir la concentration en ion libres des secteurs extra et intracellulaires EQUILIBRE IDEBASE Extracellulaire Cellulaire [ ] 40 nmol/l 100 nmol/l ( mmoles/l) (0.0001mmoles/l) =log[1/ ] 7,7 à 7,4 ~7 limites : 7 à 7,8 : 6,1 à 7,4? ( : 100 à 10) Tolérance Exploration >? clinique et biologique recherche EQUILIBRE IDEBASE Des dans l organisme Plasma = eau interstitielle = 7,40+/0,0 muscle = 6,1 Liquide gastrique = (< 1.8) salive = 6, urines = 4,5 à 8 LCR = 7,0 à 7, 5 cocacola =,8! L ion est un proton Acide : substance donnant des protons Les acides peuvent être des molécules neutres ou des ions (HCl, NH 4+, H PO 4 ) Base : substance acceptant des protons (, HPO 4, NH, sont des bases) CLASSIFICATION DES IDES Acides forts et acides faibles Réaction acidebase HB (acide) (proton) + B (base) Acides faibles : dissociation partielle en solution aqueuse équilibre entre les ions formés Acides forts : dissociation complète en solution aqueuse (K a très grand)

2 TAMPON Acide faible BH en équilibre avec sa base conjuguée B Solution atténuant l effet de l addition ou de la soustraction de sur la concentration finale en ion Un acide faible (BH) et sa base conjuguée (B) sont un système tampon BH B + A l équilibre : [ ] x [B ] = K a [BH] La constante de dissociation de l acide K a est : pka = log Ka K a = [B ] [ ] / [BH] d où [ ] = K a [BH] / [B ] = pka + log [B ] / [BH] (Equation d Henderson Hasselbalch) pka = pour [B ] / [BH] = 1 Les entrées d ions Nombre d Eq d ajoutés Une surcharge acide permanente types d acides [ ] Un système tampon est d autant plus efficace : volatils fixes que son pk est proche du du milieu que sa concentration dans le milieu est importante Les entrées d ions Les acides volatils provenant du métabolisme cellulaire oxydatif : Les acides fixes provenant du métabolisme intermédiaire et de l alimentation : lignes de défense : + H 0 + HCO 500 : 1 : acide faible ~ mmol /4h acides aminés soufrés ( + SO 4 ) nucléoprotéines ( + urate) phosphoprotéines / phospholipides ( + HPO 4 ) acides organiques libérés dans des circonstances pathologiques (acides cétoniques, acide lactique) 6080 mmoles /4h Défense passive: Stabilisation par les tampons Défense active l élimination du par le poumon l excrétion contrôlée d ions par le rein avec la régénération des consommés

3 Défense passive : les tampons photo SYSTEMES TAMPONS Tissu/ compartiment Système tampon Pouvoir tampon mmoles H+/l par unité LEC / Phosphate (i) Protéines LIC / Phosphate (o) Protéines Hématies Hémoglobine 0 Os Carbonate de Ca/ Bicarbonate n.d CO H + CO H + H O = pk a + log [ ] [ ] [ ] dissous (mmol/l) = 0.0. (mmol/l/mmhg à 8 C) [ ] (mmol/l) = 6,1 + log 0,0 PCO (mmhg) B + BH SYSTEME TAMPON OUVERT CO H + CO H + H O [ ] = 6,1 + log [ α PCO ] VARIATIONS DU SANGUIN EN FONCTION DU RAPPORT [ ]/[ ] % 0 50 pka / % Régulation indépendante et ajustement permanent des concentrations [ ] [p ] Régulation rénale Régulation poumon 100 Plasma range 0 SYSTEME OUVERT 6.1

4 TAMPON NON BICARBONATE PHOSPHATE système fermé " Exemple : Phosphate inorganique dans le LEC TAMPON NON BICARBONATE HEMOGLOBINE système fermé Hb réduite > HbO " Masse constante Cl ClK + Hb H B + BH CO H O [B ] + [ ] = constante quand [B ] [BH] O +H O K + HbO TAMPON NON BICARBONATE HEMOGLOBINE système fermé O 1. Tampons intracellulaires extraérythrocytaire charge acide endogène et charge acide exogène Masse importante muscle os Tampon : protéines +++ bicarbonates Cl Hb H O. Tampons extracellulaires et érythrocytaire CO H + HbO HbNH Milieu interstitiel : faible pouvoir tampon Milieu sanguin : protéines (60g/l) hémoglobine (1g/dl) bicarbonates/acide carbonique +H O + HbNHCOO 1L de sang peut tamponner 0 mmoles/l d sans baisse importante de EQUILIBRE IDEBASE lignes de défense contre les acides Les systèmes tampons Le poumon Le rein élimine acides (et bases) en excès régénère les bicarbonates Rôle du Poumon Épuration du uniquement L de / j (~ mmol / j) Amplificateur du système CO H /CO H

5 Régulation du stock de TISSUS ALVEOLES O O Cl HCO Cl HCO Cl Cl Perturbation Acido basique LES SYSTEMES REGLANTS Capteurs centraux / Centres Variables réglées LCR, a, P Hb HbO Effecteurs + H O αp + H O Neuroventilatoire Épuration (VA) Stimuli: Essentiel : Accessoires: LCR a Pa Rénal Épuration : et bases conjuguées Stimuli: Pa a CONTRÔLE VENTILATOIRE DE LA PO Cortex Hypothalamus SRA LCR 7,4 50 mmhg [ ] = log 0.0 PCO 7,40 40 mmhg P Ventilation alvéolaire (normale = 1) 4 1 REPONSE VENTILATOIRE AUX VARIATIONS DE SANGUIN ET DE PaCO Hyperventilation P du sang artériel Hypoventilation P Compensation respiratoire d un anormal Centres Respiratoires Rôle du Rein Le rein intervient de deux façons Ventilation alvéolaire PA Normalisation du Poumons + Épuration des protons avec une excrétion des acides fixes dans les limites d un urinaire de 4,5 à 8. Conservation des tampons bicarbonates Réabsorption des bicarbonates filtrés 100% : élimination des bases en excès Régénération des bicarbonates utilisés pour tamponner les acides

6 1 Rein et excrétion des acides fixes Excrétion de la charge acide régénération des bicarbonates L'urine peut être alcaline ou acide = le rein permet d'assurer le bilan nul d'ions urinaire minimum 4,5 [ ] ~0 000 nm > 800 fois supérieure au plasma formes d'élimination des acides Filtration : H+ (0) PO 4 Production de NH Sécrétion des Accepteurs H NH PO 4 Creatinine Acide urique tampon phosphate ++ : HPO 4 /H PO 4 ammoniaque: NH NH 4 + ions H libres Excrétion des Acides NH4 + Acidité titrable. REABSORPTION DES BICARBONATES Lumière tubulaire 5 mm 810 mm H 0 + Na + Na + + H 0 ATP Na + Interstitium K + Na + Réabsorption : 1 Na +, L ion est sécrété, mais pas excrété EXCRETION H+ A ou Acide urique + créatinine AH ou NH 4 + B Lumière tubulaire Cl ATPase Canal collecteur ATPase K + Cl Cl H 0 + ATPase H 0 + REGENERATION Interstitium Régulation rénale de l équilibre acidebase COMPENSATION RENALE D UN ANORMAL Rôle du rein Réabsorption complète des bicarbonates filtrés si concentration <5 mmoles/l. Le taux de réabsorption des bicarbonates est régulé par le et la Pa Excrétion urinaire de 40 mmoles/j d ions H+ sous forme de AT et NH4 stimulée par la diminution de et l augmentation de la Pa. Régénération de 40 mmoles/j d ions qui retourne dans le secteur vasculaire Excrétion de HCO stimulé par l et la diminution de la Pa Conséquences Excrétion de ou H CO dans les urines urinaire varie entre 4, et 8, Diminution du () Sécrétion accrue Excrétion accrue H+ + régénération des COH et des [CO H ] Compensation métabolique des modifications du d origine respiratoire en quelques jours

7 EQUILIBRE IDEBASE La surcharge alcaline ne peut être traitée que par le rein par élimination des bicarbonates filtrés et réabsorbés avec un seuil ( 8 à 0 mmol/l) La surcharge acide acides volatils est éliminée par la ventilation DESORDRES IDOBASIQUES La surcharge acide acides fixes est éliminée par le rein et ces acides fixes consomment des bicarbonates que le rein doit régénérer DEFINITIONS Mise en évidence : gaz du sang artériel : Pa calcul de [ ] Valeurs normales : Alcalose : défaut d ions dans le sang plasmatique du sang artériel > 7,44 [ ] < 6, neq/l : [HCO ] : 6 mmol/l Pa : 8 4 mmhg IDENTIFICATION DE L'ETAT IDO BASIQUE processus par lesquels un état acido basique est atteint un seul processus physiologique responsable mis en œuvre: métabolique ou respiratoire un seul processus responsable suivi par une compensation physiologique métabolique ou respiratoire des causes multiples avec ou sans compensation produisant un état mixte CONTRÔLE DE L'EQUILIBRE IDE BASE Les agressions acidobasiques sont: métaboliques: modifications du stock d'acides forts (fixes ou organiques) associées à une modification des bicarbonates plasmatiques ventilatoires: modifications du stock d'acide carbonique et donc de la P Il peut s'agir d'un excès d'acides: d'un défaut d'acides:

8 TROUBLES RESPIRATOIRES TROUBLES METABOLIQUES [ ]plasma (meq/l) Droite tampon Acidose HCO PCO Alcalose PCO Acidose PCO Alcalose PCO [ ]plasma (meq/l) Droite tampon [ ]plasma (meq/l) Droite tampon SURCHARGE EN IDES FORTS IDOSE METABOLIQUE Acidose métabolique < 7,8 et CO H < mmoles/l Situation physiologique: exercice musculaire Situations pathologiques: Défaut d'élimination rénale des ions H Production d'acides endogènes ou exogènes Pertes de bicarbonates SURCHARGE EN IDES FORTS IDOSE METABOLIQUE Le trou anionique plasmatique (Cl + Bicar) (Na + + K + ) = 10 à 15 mmoles/l si >> 15 = existence d un trou anionique Présence d un anion indosé lié à un acide tel que lactate, ac. Aminé, ac. cétonique, toxique...

9 IDOSE METABOLIQUE Acidose métabolique avec trou anionique plasmatique augmenté Accumulation d'autres acides que HCl ou Acidose métabolique par surcharge exogène Certaines intoxications : acide salicylique méthanol éthylène glycol: accumulation d'acide oxalique Acidose métabolique par surcharge endogène acidocétose diabétique lactique IDOSE METABOLIQUE Surcharge acide aiguë : mécanismes compensateurs 1. Systèmes tampons: extra (40%) et intracellulaires (60%+++) H CO = pk + log α P. Compensation pulmonaire: rapide diminution de la P pas d'élimination du stock d'acides forts pas de normalisation des HCO. Compensation rénale: tardive excrétion acide: u < 5. régénération des H CO = pk + log αpco [ ]plasma (meq/l) CHARGE EN IDOSES VENTILATOIRES [ ]plasma (meq/l) Acidose respiratoire < 7,8 et Pa > 4 mmhg Situation physiologique: exercice musculaire Situations pathologiques: défaut d'élimination du : maladies pulmonaires ou diminution de la sensibilité des centres respiratoires

10 Charge aiguë en 1. Systèmes tampons: intracellulaires (97%) Compensation pulmonaire: rapide lors des exercices musculaires Mais impossible en cas de maladies pulmonaires ou D'atteintes des centres respiratoires. Compensation rénale: Déclenchée par l' cellulaire liée a l'hypercapnie Elimination des H+ [ ]plasma (meq/l) [ ]plasma (meq/l) [ ]plasma (meq/l) SURCHARGE EN BICARBONATES ALCALOSE METABOLIQUE Alcalose métabolique: > 7,4 et CO H > 6 mmoles/l Les s métaboliques sont dues une perte d'acides excessives ++ entrées de bases en excès (+/) SURCHARGE ALCALINE AIGUE Systèmes tampons: 70% en extracellulaire, 0% intracellulaire Compensation ventilatoire : rapide Diminution de la ventilation Compensation moins efficace que dans les s Régulation rénale: importante limitation de la réabsorption des bicarbonates filtrés excrétion des bicarbonates

11 [ ]plasma (meq/l) [ ]plasma (meq/l) ALCALOSES VENTILATOIRES HYPERVENTILATION AIGUE CHRONIQUE Alcalose ventilatoire > 7.4 et P < 8 mmhg Systèmes tampons: 99% charge alcaline tamponnée en intracellulaire Excès d'élimination (hyperventilation) +++ Diminution de la production métabolique de Adaptation ventilatoire: arrêt de la ventilation normalisation de P Adaptation rénale en cas d'hyperventilation chronique due a l' cellulaire DESORDRES COMPLEXES DE L'EQUILIBRE IDE BASE Acidose mixte [ ]plasma (meq/l) Alcalose mixte Acidose respiratoire + métabolique Alcalose respiratoire + métabolique