Rappels physicochimique

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1 EXPLORATION DE L ÉQUILIBRE ACIDO-BASIQUE Pr Ag BOUZIDI H

2 PLAN INTRODUCTION I-Rappels physicochimique II- Formes de transport du CO 2 sanguin III-Équation d Anderson Hasselbalch et régulation de l équilibre acidobasique IV- Exploration biochimique V- Anomalies du métabolisme acido-basique Conclusion

3 INTRODUCTION ph organisme = 7,4 +/- 0,05 (limites compatibles avec la vie = 6,9 à 7,7 +/- 0,1) ph = -log[h + ] le métabolisme cellulaire produit 50 à 100 mmol/j d ions H +, éliminés par 2 voies : systèmes tampons (Cellulaire, plasmatique et globulaire) organes excréteurs (rein, poumon, foie)

4 Le ph Rappels physicochimique - Exprime l acidité ou l alcalinité d un milieu - ph = 7,40 [H + ] = 40 nmol/l - La concentration en H+ double pour chaque diminution de 0,30 unité - cellules : ph = 6,9 => [H + ] = 124 nmol/l Les systèmes tampons: ce sont des mélanges de substances en équilibre chimique s opposant aux variations de ph avec une efficacité liée à leurs concentrations et de le leur pka

5 Formes du transport du CO 2 sanguin Tissus Plasma Globules rouges CO 2 CO 2 CO 2 Anhydrase carbonique Hb Cl- Cl- HCO3- + H+ HCO3- H+ K+

6 Formes du transport du CO 2 sanguin CO 2 dissous 5% Quantité est fonction de la pco 2 quantité déterminée par la mesure de la pco 2 Une infime partie du CO2 dissous est sous forme d acide carbonique (H 2 CO 3 ) C02 à l état de carbamate 5%: par combinaison aux protéines plasmatiques ou l Hb globulaire R-NH 2 + CO 2 R-NH-COOH Bicarbonate: 90% CO 2 total = HCO 3- + CO 2 dissous + CO 2 carbaminé

7 Equation d Henderson Hasselbalch et régulation de l équilibre acidobasique Equation d Henderson-Hasselbalch H 2 CO 3 H + + HCO 3 - ph = pk + log [ ] HCO HCO 3 H CO [ ] 2 3 ph = 6,10 pk = 6,10 + log [HCO 3 - ] = α x PCO 2 α = 0,0301 [ ] HCO3 0,03 x PCO 2 Composante basique d origine métabolique lié à la fonction rénale Composante acide d origine respiratoire liée à la fonction pulmonaire

8 Equation d Henderson Hasselbalch et régulation de l équilibre acidobasique Régulation de l équilibre acido-basique Objectif : maintien du ph du sang artériel entre 7.38 et 7.42 Apport de métabolites acides : Acidité «volatile» : production d acide par le métabolisme oxydatif, soit plus de mmoles de CO 2 /24H éliminées par voie respiratoire CO 2 + H 2 O H 2 CO 3 H + + HCO - 3 Acidité «fixe» bien moins importante, dépend largement de l apport alimentaire, en particulier des protéines soit mmol/l d H + /24H. l acide sulfurique, oxydation des aa. soufrés. l acide phosphorique, catabolisme des ac. nucléiques, phospholipides phosphoprotéines. des acides organiques : ac. lactique, corps cétonique

9 Equation d Henderson Hasselbalch et régulation de l équilibre acidobasique Régulation de l équilibre acido-basique TAMPONS DE L'ORGANISME 1 - Définition Acide faible et son sel ou base faible et son sel 2 - Nature des tampons bicarbonates > protéines (hémoglobine) > phosphates Bicarbonates : CO 2 / HCO 3- (pk = 6,1) Ils représentent environ 65% de l'activité tampon du sang Phosphates : H 2 PO 4- / HPO4 2- (pk = 6,8) [HPO H + <=> H 2 PO 4- ] Ils représentent moins de 1% de l'activité tampon du sang

10 Equation d Henderson Hasselbalch et régulation de l équilibre acidobasique Régulation de l équilibre acido-basique TAMPONS DE L'ORGANISME Protéines : protéineh / protéinate- Dans le plasma (70 g/l) : rôle mineur Dans les GR (Hb : 300 g/l ; pk = 7,7) L'Hb représente environ 35% de l'activité tampon du sang Lorsqu un ion H + entre dans le globule rouge, un ion K + sort de la cellule

11 Equation d Henderson Hasselbalch et régulation de l équilibre acidobasique Régulation de l équilibre acido-basique Secteur extracellulaire Secteur intracellulaire Os Urine H2CO 3 /HCO 3 - Protéines/protéinates CaCO3 H2CO 3 /HCO 3 - H2PO /HPO 4 H2PO /HPO 4 H2PO /HPO 4 Protéines/protéinates Hb/Hbnate NH3/NH4 + Métabolisme Expiration CO 2 + H 2 O H 2 CO 3 H + + CO3 - ProtH H+ + Prot-

12 Equation d Henderson Hasselbalch et régulation de l équilibre acidobasique LA RÉGULATION PNEUMO-RÉNALE Élimination du CO2 donc baisse de la PCO2 si la ventilation augmente REIN POUMON Réabsorption HCO3- -Élimination des protons en excès - Élimination des protons sous forme d ammoniac -Elimination sous forme d acidité titrable Acidité titrable (N : mmol/24h) correspond à la quantité de NaOH (en mmol/l) nécessaire pour ramener le ph urinaire à la valeur du ph sanguin. Elle évalue surtout la quantité d'ions H2PO4- (mais également : acide urique, acide citrique, etc)

13 Equation d Henderson Hasselbalch et régulation de l équilibre acidobasique HCO 3 - Plasma Glutamine HCO - 3 H 2 O CO 2 HPO 2-4 NH 3 Anhydrase carbonique H + Reins Na + H + H 2 PO 4 - NH 3 urines Acidité titrable NH4+ Excrétion direct

14 Equation d Henderson Hasselbalch et régulation de l équilibre acidobasique LA RÉGULATION HEPATIQUE Vague alcaline postprandiale HCO 3 - Acidité + Glutamine synthétase NH4+ Glutamine Rein - NH4 urinaire Glutaminase Uréogenèse NH4+ (Urine)

15 Exploration biochimique Gaz du sang Prélèvement Ponction artérielle à 45 de l artère radiale ou fémorale Attention : 1) Identification du prélèvement 2) Indiquer la température et la FiO 2 3) Pas de bulle d air dans la seringue 4) Pas de délai avant l analyse (<20 min)

16 Exploration biochimique Les Appareils de gaz du sang ph pco 2 Calibration automatique (sans bouteilles de qaz) Gestion automatique des contrôles de qualité Petit analyseurs compact avec pack réactif opérations simples Mode Micro (capillaire) Dosage de plusieurs analytes po 2 Hb Hct SO 2 % Na K Ca++ Cl Glucose Lactate

17 Exploration biochimique Paramètre Technique Valeurs usuelles ph Électrode en verre (7,35-7,45) PaO 2 (mmhg) Électrode de Clark (70-95) PaCO 2 (mmhg) Électrode de Severinghaus (35-45) SaO 2 (%) Mesure ou calcul (95-100) HCO 3- (mmol/l) Calcul (23-27) BE (mmol/l) Calcul (-2 à +2) 1 kpascals = 7,5 mmhg

18 Exploration biochimique Base Excess Quantité d'acide ou de base à ajouter au plasma pour ramener le ph à sa valeur normale en condition standard (pco 2 40 mmhg et T 37 C) Indique Perte ou apport externe de bases ou acides Compensation rénale ph standard ph à PCO 2 = 40 mmhg et 37 C sous oxygène

19 Exploration biochimique ph urinaire En présence d'une acidose métabolique, théoriquement : - une valeur < 5,5 est rencontrée dans les acidoses d'origine extrarénale Le rein intervient en éliminant un maximum d'ions H + - une valeur > 5,5 => l'acidose est d'origine rénale Attention : - acidité libre < 1% de l élimination totale des protons => ph mauvais reflet -d'autres facteurs peuvent influer sur la valeur du ph urinaire. -Donc : le ph urinaire n est pas un bon critère pour apprécier la réponse rénale à une acidose métabolique

20 Exploration biochimique NH4 + et trou anionique urinaire 1-NH4 + urinaire. C'est la principale forme d'élimination des ions H + L ammoniurie constitue le meilleur paramètre pour apprécier la réponse rénale à une charge acide - Si l'acidose est d'origine extrarénale : [NH4 + ] > 70 mmol/l -Si l'acidose est d'origine rénale : [NH4 + ] < mmol/l 2 - Trou anionique urinaire = Na + K - Cl Chez le sujet normal : valeur positive Si le rein augmente la production de NH4 + => les Cl - vont augmenter (anion éliminé préférentiellement) => le trou anionique urinaire devient négatif Donc : trou anionique urinaire = bon reflet de l'élimination des NH4 +. Attention à l'excrétion d'autres cations indosés (lithium) ou anions indosés (corps cétoniques, carbénicilline)

21 Anomalies de l équilibre acido - basique Acidémie ou alcalémie? ph normal = 7,40 ± 0,05 Alcalémie : ph > 7,45 Acidémie : ph < 7,35

22 Anomalies de l équilibre acido - basique Acidose: processus pathologique qui tend à faire baisser le ph sanguin. Alcalose: processus pathologique qui tend à faire monter le ph sanguin Nature du trouble Métabolique Respiratoire Acidose Alcalose - Accumulation du proton - Pertes de bicarbonates -Pertes d apport - Apports de bicarbonates Hypercapnie (hypoventilation) Hypocapnie (hyperventillation) COMPENSATION : Si le trouble métabolique est rénale : compensation pulmonaire Si le trouble métabolique est extrarénale : poumon et rein Si le trouble est d'origine respiratoire : rein

23 Anomalies de l équilibre acido - basique La perturbation originale est respiratoire ou métabolique? Perturbation respiratoire Perturbation métabolique PaCO 2 HCO - 3 < 35 mmhg = alcalose respiratoire hyperventilation alvéolaire > 45 mmhg = acidose respiratoire hypoventilation alvéolaire < 23 meq/l = Acidose Métabolique > 27 meq/l = Alcalose Métabolique

24 Anomalies de l équilibre acido - basique Acidose et calcémie Il existe une compétition entre les ions H + et Ca 2+ au niveau des protéines plasmatiques (l albumine fixe environ 35% du calcium total plasmatique) Si présence d une acidose les ions H + se fixent davantage sur les protéines plasmatiques Ca 2+ sont libérés dans le plasma augmentation de la calcémie ionisée Dans les acidoses aiguës : diminution du calcium lié aux protéines + augmentation du calcium ionisé la calcémie totale n est pas modifiée Dans les acidoses chroniques : la calcémie ionisée augmente diminution de la PTH réactionnelle la calcémie ionisée revient à la normale => la calcémie totale diminue (diminution du calcium lié aux protéines + calcium ionisé normal) Cette diminution de la calcémie totale est relativement faible. Ex : si ph = 7,40 avec calcémie totale = 2,40 mmol/l pour un ph = 7,20 => calcémie totale = 2,33 mmol/l

25 Anomalies de l équilibre acido - Définition: accumulation de bicarbonates (ou de bases tampons) absolue ou relative par rapport au proton Compensation attendue : pco Pathogénie basique Alcalose métabolique pco 2 2 Surproduction endogène de bicarbonates (métabolisme d un excès de lactate ou d acétoacétate ou exogène (entrée excessive de bicarbonates) Perte excessive de protons (tube digestif, rein, cellules) Biologie: Élévation des bicarbonates et des bases tampons (BE>2) Hypochlorémie constante Hypokaliémie et hypocalcémie inconstante Hypercapnie relative

26 Anomalies de l équilibre acido - basique Acidose métabolique Définition: Il s agit des modifications Iaire de l équilibre acide-base qui affectent le stock de bases de l organisme. Ce trouble est reflété en partie par la baisse de la concentration des bicarbonates plasmatiques. Pathogénies: surproduction d acides endogènes fuite du stock de base incapacité du rein à excréter les acides et de récupérer les bases. Symptomatologie clinique la rapidité d installation et la sévérité sont fonction de l étendue des symptômes respiration de Kussmaul, fatigue, douleurs abdominales, vomissements Dilatation artériolaire, hypotension et tachycardie.

27 Anomalies de l équilibre acido - basique Acidose métabolique Etiologies 1. Acidoses métaboliques avec trou anionique élevé Perte nette de HCO3 - et accumulation du sel de Na de l acide organique dans le plasma. Acidose lactique: (lactates) hypoxie tissulaire par insuffisances circulatoires, insuffisances respiratoires... Traitement par biguanide en cas d IR ou I hépatique Acidocétoses : diabète, jeûne, alcool: anion indosé = β- hydroxybutyrate. Intoxications : éthylène glycol, méthanol, surdosage de salicylé. Insuffisance rénale (Cl< 20 ml/l) chute de l ammoniogenèse+perte modéré de bicarbonates

28 Anomalies de l équilibre acido - basique Acidose métabolique Etiologies 2. Acidoses métaboliques avec trou anionique normal = acidoses hyperchlorémiques (HCO 3- est remplacé par Cl - ) Le TAU = UNa + UK UCl permet d en connaître l origine. TAU > 0 = origine tubulaire rénale (ATR). incapacité proximale à réabsorber les HCO3- (acidose tubulaire proximale) incapacité distale d élimination des H+ (acidose distale proximale) TAU < 0 origine extrarénale de l acidose. pertes gastro-intestinales de HCO3-

29 Anomalies de l équilibre acido - basique Acidose métabolique Acidose métabolique avec trou anionique Acidose métabolique sans trou anionique Surcharge acide Surcharge acide Perte de bicarbonate Acide lactique Corps cétoniques IRC Intoxications Acidose rénale distale Charges acides Hypoaldostéronisme Acidose rénale proximale Pertes digestives

30 Anomalies de l équilibre acido - Signes clinques basique Alcalose métabolique Troubles de la conscience (coma) Troubles neuromusculaires (crampes, tétanie latente) Troubles respiratoires (respiration ralentie, superficielle) Étiologies Perte digestive de H+ : Vomissements Aspiration naso-gastrique Perte urinaire de H+ : Hypovolémie ( hyperaldosteronisme) (alcalose de contraction) Diurétiques Excès de minéralocorticoïde (exogène, hyperaldo 1, Cushing, Bartter ) Alcalose posthypercapnique (alcalose de reventilation) Surcharge en substances alcalines (ex : citrates)

31 Anomalies de l équilibre acido - Définition: l hypercapnie est une augmentation du CO2 dans les LEC (>45 mmhg) acidose respiratoire qui est due à une hypoventilation Compensation attendue : HCO 3- Pathogénie basique Acidose respiratoire Obstruction des voies aériennes, apnée du sommeil. Diminution de la ventilation: AVC, anesthésiques, morphiniques, barbituriques, diminution des mouvements de la paroi thoracique (traumatismes, dystrophies musculaires, myasthénie, poliomyélite..) Diminution des échanges gazeux entre les capillaires pulmonaires et les sacs alvéolaires des poumons (bronchites, OAP, asthme..) Collapsus pulmonaire Intoxication par le CO 2

32 Signes cliniques Anomalies de l équilibre acido - Signes cardiovasculaires (chute de la TA, tachycardie..) Signes neuropsychiques: céphalées, agitation, hallucination, coma, Signes cutanés: cyanose Signes biologiques: Augmentation de la pco2 +++ basique Acidose respiratoire Augmentation des bicarbonates (compensation) Une légère hyperkaliémie Un ph urinaire bas, bicarbonates nuls.

33 Anomalies de l équilibre acido - basique Alcalose respiratoire L hypocapnie est une diminution de la pco 2 (<35 mmhg) alacalose respiratoire Étiologies Hyperventillation d origine centrale, la po2 est élevée Hyperventillation volonataire Intoxication aigue (salicylés..) Hyperventillation d origine hypoxique: po2 dimunée Asthme, emboli pulmonaire, traumatisme thoraciques Séjour en haute altitude Clinique: hyperventillation alvéolaire Biologie Diminution de la pco2 Compensation attendue : HCO 3- Urine: ph et bicarbonates élevés

34 Anomalies de l équilibre acido - basique Perturbations acido-basique mixte Acidose métabolique et respiratoire: Défaillance cardiopulmonaire Insuffisance respiratoire associée à une anoxie Alcalose métabolique et respiratoire: Insuffisance cardiaque congestive + vomissements. TTT diurétique + insuffisance hépatique TTT diurétique + pneumonie.

35 Anomalies de l équilibre acido - basique Perturbations acido-basique mixte Acidose respiratoire et alcalose métabolique : TTT diurétique/vomissements + BPCO Alcalose respiratoire et acidose métabolique : Surdosage en salicylate Choc septique IR + sepsis IR + IC congestive Alcalose métabolique + acidose métabolique: IR + Vomissements TTT diurétique + acidocétose Vomissements + acidose lactique/acidocétose

36 Anomalies de l équilibre acido - basique ph HCO3- pco2 EB Compensation acidose métabolique alcalose métabolique acidose respiratoire alcalose respiratoire N pco2 N N pco2 N HCO3- N N HCO3-

37 Approche d analyse des désordres Prélèvement sanguin artériel ph < 7,35 ph > 7,45 Acidose Alcalose [HCO 3- ] PCO 2 [HCO 3- ] PCO 2 Acidose métabolique Acidose respiratoire Alcalose métabolique Alcalose respiratoire PCO 2 [HCO 3- ] PCO 2 [HCO 3- ] Compensation respiratoire Compensation rénale Compensation respiratoire Compensation rénale D après Najjar MF

38 Conclusion Acidoses plus fréquentes en pratique clinique Deux organes régulateurs : rein et poumon Examen essentiel : gazométrie artérielle Toujours penser à la clinique, et au patient ( en cas de ponction veineuse résultats non concordants)