Equilibre acido-basique et gazométrie sanguine

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1 Equilibre acido-basique et gazométrie sanguine Introduction L organisme consomme de l oxygène et produit des déchets (CO2, ammoniac ) Le Métabolisme tend vers l acidose Il faut maintenir le ph pour: Ionisation et fonction optimale des protéines une fonction normale des cellules Il faut un apport en O 2 et une évacuation du CO 2 sanguine

2 Introduction Mesure des gaz du sang (O2, CO2) et du ph Paramètres évoluant très rapidement Notion d urgence (½ heure à 1 heure) Résultats tardifs inutiles Dosage hospitalier et en clinique Utilisation d appareils équipés d électrodes miniatures spécifiques montées en séries Paramètres mesurés ou calculés 1 / Rappels physiologiques sanguine

3 Le système cardio-pulmonaire But : permettre les échanges gazeux entre l organisme et le milieu extérieur Grâce aux mouvements respiratoires, O2 parvient aux alvéoles pulmonaires avec l air inhalé. Il diffuse dans le sang circulant qui le transporte jusqu aux tissus. Le système cardio-pulmonaire Dans les tissus, il y a consommation d O2 et production de CO2. Ce CO2 est pris en charge par le sang circulant jusqu au poumon où il est éliminé dans l air expiré sanguine

4 Surface d échange pulmonaire Représente une surface d échange considérable : 100 m 2 équivalent d un demi court de tennis Oui mais les poumons : arbre bronchique 1 / les bases anatomiques Ramification de l arbre bronchique Aux extrémités des ramifications terminales, 300 millions d alvéoles, entourées d un réseau de capillaires pulmonaires. sanguine

5 2 / la mécanique ventilatoire Mouvements respiratoires assurés essentiellement par le diaphragme (et les autres muscles respiratoires) FR : 15 cycles / min au repos Volume courant : 0,5 L 3 / échanges gazeux dans les alvéoles mmhg Air ambiant 710 mmhg <1 <10 Alvéole : PAO2 = 100 mmhg PA CO2 = 40 mmhg Sang veineux mêlé Pv O2 = 40 mmhg Pv CO2 = 46 mmhg Sang artériolisé Pa O2 = 100 mmhg Pa CO2 = 46 mmhg mmhg O2=40 CO2=46 CO2=40 O2=100 mmhg O2=100 CO2=40 sanguine

6 Ces différences de pression entre l espace alvéolaire et l intérieur des hématies permettent les échanges par simple diffusion. Le gradient de pression pour le CO2 (46-40=6 mmhg) est beaucoup plus faible que pour l O2 (100-40=60 mmhg) mais suffisant car le CO2 est 20 fois plus soluble. dans les tissus O2 utilisé par les tissus pour le métabolisme énergétique aérobie. H2O et CO2 : principaux produits terminaux du métabolisme énergétique. 20 moles de CO2 produits chaque jour et éliminés par les poumons. sanguine

7 transport du CO2 dans le sang 80 % du CO2 sous forme de bicarbonates (HCO 3 -) (Anhydrase carbonique). 10% du CO2 sous forme dissoute. 10% du CO2 sous forme de composés carbaminés (carbhémoglobine). CO 2 + Hb-NH 2 Hb-NH-COO + H + donc le CO2 plasmatique total = HCO3- plasmatique + CO2 dissous + CO2 carbaminé Schéma A p97 sanguine

8 Transport de l O2 dans le sang a- forme dissoute concentration très faible (0,3 ml/100mlde sang) proportionnelle à la pression partielle en O2 (à la constante de solubilité de l O2 près). b forme liée à l hémoglobine (+++) Grande majorité de l oxygène est liée à l hémoglobine ( environ 20 ml/ 100mL de sang soit 65 fois plus que sous forme dissoute ) Courbe de dissociation de l hémoglobine On parle : Hb non combinée à l O2 = hémoglobine réduite. Hb liée à l O2 = oxyhémoglobine. Quantité d oxyhémoglobine exprimée en pourcentage de l hémoglobine totale : c est la saturation. sanguine

9 Courbe de dissociation de l hémoglobine Saturation dépend de la PO2 de manière non linéaire. Relation sigmoide (courbe de Barcroft) entre la PO2 et la saturation de l oxygène. Déplacement vers la gauche provoqué par : baisse de la PCO2, augmentation du ph et de la diminution de la température (affinité dans le poumon : O2 captée) et inversement (affinité dans les tissus périphériques : O2 relargué) Influence du ph et Température Rôle de la quantité d Hb sanguine

10 B régulation de l équilibre acido-basique Le ph Représente la concentration en ions H+ ph = - log [H+] Normale : ph = 7,4 ± 0,02 sanguine

11 3 niveaux de régulation du ph En première ligne : systèmes tampons. Efficacité immédiate mais quantitativement limités. En 2nde ligne et 3ème ligne, régulation plus lente : le poumon puis le rein. les systèmes tampons Mélange de substances en équilibre chimique, qui vont minimiser les variations de ph (soit acide faible / base forte, soit base faible /acide fort). Equation de Henderson-Hasselbach : ph = pk + log [B]/[A] sanguine

12 Principal tampon du sang et du liquide intersticiel : tampon bicarbonate : CO2 / HCO3- CO2 + H2O HCO3- + H+ Système ouvert avec : [ CO2 ] régulée par la respiration [ HCO3- ] régulée par le rein Autres systèmes tampons : Hb et oxyhémoglobine, protéines et phosphates inorganiques et organiques. La régulation pulmonaire Centres nerveux respiratoires bulbaires. sanguine

13 Chémorécepteurs centraux rôle prépondérant sensibles au ph du LCR, lié à la PaCO2 Chémorécepteurs périphériques sensibles à la PaO2 rôle mineur, sauf chez insuffisant respiratoire chronique ( hypercapnie chronique) : PaO2 = stimulus principal => ne pas apporter trop d O2 dans le traitement de l hypoxie ( risque d arrêt respiratoire) Chémorécepteurs centraux et périphériques : modulation de la FR ACIDOSE stimulation ventilation alvéolaire CO2 baisse et ph augmente ALCALOSE hypoventilation alvéolaire. CO2 augmente et ph baisse sanguine

14 La régulation rénale : 2 grands rôles 1 / Réabsorption des bicarbonates 2 / Elimination des H+ NB : adaptation lente a réabsorption tubulaire des bicarbonates 4300 mmol/jour de bicarbonates sont filtrés (30 fois la quantité contenue dans le sang), la quasi-totalité étant réabsorbée au niveau du tube contourné proximal Activité maximale permanente (peut baisser en cas d excès de bicarbonates) sanguine

15 b - élimination des H+ Au niveau du tube contourné distal Chaque jour, 60 mmol de H+ à éliminer Sous 2 formes : H2 PO4 : En cas d acidose, augmentation (faible) de cette excrétion. NH4+ : En cas d acidose, cette excrétion peut être multipliée par 10 Schéma d ensemble de la régulation rénale sanguine

16 2 / Exploration biochimique A - phase pré-analytique Conditions rigoureuses +++ Sang artériel +++ (meilleur reflet oxygénation / équilibre acido basique) Sites de ponction : artère humérale, fémorale et surtout radiale sanguine

17 Pb de la labilité des analytes mesurés donc rassurer le patient (anxiété = hyperventilation) attendre état équilibre repos depuis 5 min au moins 20 min après mise en place ou modification d une thérapeutique ventilatoire préciser les conditions de la ventilation (spontanée/assistée, air ambiant ou sous O2, FIO2) Sur seringue héparinée sèche Eviter l introduction de bulles Bouchez hermétiquement la seringue En cas de bulles, les éliminer avant transport au laboratoire sanguine

18 Homogénisation du spécimen par roulage Analyse sans délai car : production d acide lactique et CO2 par les cellules sanguines utilisation d O2 par les leucocytes et les plaquettes ph baisse En pratique, échantillon déposé sur la glace, maintien à 4 C Délai maximum d 1 heure sanguine

19 B - phase analytique Paramètres mesurés ph PaCO2 PaO2 Hématocrite Lactate Hb et Cooxymétrie (spectrophotométrie) Na K Cl sanguine

20 Paramètres calculés a - les bicarbonates déduite de l équation Henderson-Hasselbach normales : 22 à 26 mmol/l b le CO2 total plasmatique = HCO 3- plasmatique + CO 2 dissous + CO 2 carbaminé =HCO 3- plasmatique + a PCO2 + CO 2 carbaminé normales : 25 mmol/l c les bases tampons somme des concentrations en mmol des anions tampons d un litre de sang total normales : 46 à 48 mmol/l Paramètres calculés d excès de base différence entre la valeur calculée des bases tampons d un individu et celle des bases tampons d un individu normal normales : 0 ± 2 mmol/l e la saturation rapport entre oxyhémoglobine et hémoglobine totale normale : 95 à 98 % sanguine

21 3 / interprétation des GDS les déséquilibres acido-basiques Henderson-Hasselbach ph = pk + log [HCO 3- ]/[CO 2 ] bicarbonates : origine métabolique et/ou dépendant de la fonction rénale PaCO2 : origine respiratoire, liée à la fonction respiratoire sanguine

22 les déséquilibres acido-basiques On parle chez l adulte d acidose si ph <7,35 d alcalose si ph >7,45 En fonction de leur origine, ces troubles peuvent être : respiratoires (anomalie initiale est une modification de la PaCO2) métaboliques (anomalie initiale en rapport avec une modification de la concentration en bicarbonates) ligne tampon normale : correspond aux différentes valeurs de ph et de bicarbonates d un sang équilibré à différentes pressions partielles de CO2. =>Les troubles respiratoires aigus provoquent un déplacement du ph et des bicarbonates le long de cette ligne. sanguine

23 ligne isobare PaCO2 = 40 mmhg représente le taux de bicarbonates en fonction du ph pour une PaCo2 de 40mmHg. => les troubles purement métaboliques provoquent un déplacement le long de cette ligne. déséquilibre ph Anomalie primitive Acidose métabolique [HCO3-] Compensation FR Pa CO2 Acidose respiratoire PaCO2 rein [HCO3-] Alcalose métabolique [HCO3-] FR PaCO2 Alcalose respiratoire Pa CO2 rein [HCO3-] sanguine

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27 s/frame.htm#slide0028.htm sanguine

28 Circulation fœtale : ph au cordon Prélèvement au scalp Surveillance du ph et des lactates pendant le travail Aide à la décision de césarienne sur des résultats montrant une acidose métabolique ou par hypoperfusion du fœtus Prélèvement difficile : possibilité de se limiter aux lactates seuls en cas de prélèvement insuffisant sanguine

29 Prélèvement au scalp Surveillance discontinue. Lactate +/- ph, Base excess,. Selon le volume prélevé. Attention aux risques de coagulation dans le capillaire (même si il est hépariné). Dosage à faire instantanément si le prélèvement est amené au laboratoire du fait : - Du faible volume et du risque de coagulation - Des contacts avec l air - De la difficulté à obtenir le prélèvement - De l impact sur la décision immédiate de césarienne valeurs normales Adulte (artériel) ph = 7,4 ± 0,02 PaO2 = 80 à 100 mmhg PaCO2 = 40 ± 5 mmhg Saturation de l Hb : 95 à 98 % bicarbonates : 24 ± 2 mmol/l Sang de cordon (artériel) ph > 7.12 Lactates < 7mmol/l sanguine