Cours de Physiologie rénale

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1 Cours de Physiologie rénale Chapitre 2 Compartiments liquidiens Équilibre acide base Le rein

2 Équilibre acide base Rappel ph = log [H + ] ph = pk + log [sel]/[acide] Deux formes d ions H + : libre : acidité réelle lié (à des anions) : acidité potentielle

3 Rappel Équilibre acide base H 2 O + CO 2 H 2 CO 3 HCO 3 + H + K A = [HCO 3 ] x [H + ] [H 2 CO 3 ] K A = [HCO 3 ] x [H + ] [CO 2 ] log K [HCO 3 ] A = log [H + ] + log [CO 2 ] ph = pk [HCO 3 ] A + log [CO 2 ]

4 Équilibre acide base I Origine des ions H + II Bilan des ions H + III IV Régulation passive du ph Régulation active du ph

5 I. Origine des ions H + Dans le plasma : H 2 0 = H + + OH A 37 C, K(H 2 0) = [H + ] x [OH ] = 4.4 x mole 2 /l 2 ([Na + ] + [K + ] [Cl ] [HCO 3 ] [Pr ]) + ([H + ] [OH ]) =0 Électroneutralité du plasma Modification du ionogramme retentissement sur [H + ]/[OH ]

6 I. Origine des ions H + 1 Les acides minéraux Acide phosphorique. Acide sulfurique. Acides organiques non métabolisables (acide benzoïque, ) Acides organiques métabolisables CO 2 2 Les sels d acide Sels d acide et de base forte (NaCl, Cl 2 Ca) : pas d ion H + Sels : anion organique métabolisable + cation minéral cation célibataire HCO 3 et H + Sels : cation métabolisable (Chlorure d Ammonium) H +

7 I. Origine des ions H Les acides minéraux Les sels d acide Origine alimentaire des H + Glucose ac pyruvique ac lactique CO 2 Acides gras Anions acétates CO 2 Protéines acides aminés ions H +

8 II. Bilan des ions H + 1 Entrées des ions H + 2 Sorties des ions H + 3 Déséquilibre du bilan des ions H +

9 II.1 Entrées des ions H + Alimentaire Métabolisme interne La majorité des acides organiques sont métabolisables en CO 2 H 2 O + CO 2 H 2 CO 3 HCO 3 + H + Poumon évite la formation d ions H +

10 II.2 Sorties des ions H + Rénales sous forme de Ions H + libres (négligeables) Phosphate monosodique (PO 4 H 2 Na) PO 4 HNa 2 + H + rein PO 4 H 2 Na + Na + phosphate disodique Acidité titrable Ammoniaque (NH 4+ ) NH 3 + H + rein NH + 4 ammoniac

11 II.3 Déséquilibre du bilan des ions H + Sur les entrées Augmentation de la production d acide organique (Diabète) Prise de substances acide ou alcaline Diminution de la ventilation (maladie pulmonaire) Sur les sorties Diminution de l excrétion d H + (maladie rénale) Vomissements (perte d'ions H + ) Pertes de liquides pancréatiques, biliaires ou intestinales (perte de HCO 3 )

12 Équilibre acide base I Origine des ions H + II Bilan des ions H + III IV Régulation passive du ph Régulation active du ph

13 III. Régulation passive du ph Les substances tampons : généralités Notion de pouvoir tampon Tampons sanguins Tampons du liquide interstitiel Tampons intracellulaires

14 III.1 Les substances tampons : généralités Définition Un tampon d'ions H + est une substance qui est capable de réduire les variations de ph que présenterait une solution lors d'un apport ou d'un retrait d'ions H + Forme générale Association d'un acide faible AH et d'un sel AB

15 III.1 Les substances tampons : Définition Forme générale Principaux systèmes généralités Acide carbonique bicarbonate (H 2 CO 3 HCO 3 ) Hémoglobinehémoglobinate (HbH HbBase) Protéineprotéinate Phosphates mono et disodique (PO 4 H 2 Na PO 4 HNa 2 ) Ammoniaqueammoniac (NH + 4 NH 3 )

16 Exercice du poly 5.1 On dispose d'une solution d'un système tampon (PO 4 H 2 Na P0 4 HNa 2 ) que l'on titre soit par une base (NaOH) soit par un acide (HCl). Au départ, la solution contient 10 mmoles/l de chacun des éléments du système, le ph est de ) Établir les réactions produites par l'addition d'hcl ou de Na0H PO 4 H 2 Na + NaOH P0 4 HNa 2 + HCl PO 4 HNa 2 + H 2 O PO 4 H 2 Na + NaCl 2 ) Quel est le pk de la solution? ph = pk + log [sel]/[acide] = pk = 6.82

17 Exercice du poly 5.1 Le tableau figure le résultat des dosages des deux formes de phosphate du système tampon après addition de base ou d'acide (le volume de la solution acide ou basique ajouté est négligeable). BASE (NaOH) ACIDE (HCl) Ajouté P0 4 HNa 2 mmol/l PO 4 H 2 Na P0 4 HNa 2 / P0 4 H 2 Na ph pk 3 ) 4 ) Calculer Quelle concentration les valeurs de relative ph. de phosphate pour un ph =8.10?

18 Acide <> Base Exercice du poly ) Quelles seraient les variations de ph si la solution initiale contenait 20 mmol.l1 de chacune des formes de phosphate. Représenter graphiquement la relation entre la concentration en base ou en acide ajoutée et le ph pour les deux solutions (10 mmol et 20 mmol.l1)? mmol/l 20 mmol/l ph

19 III.2 Notion de pouvoir tampon Définition du pouvoir tampon : Le pouvoir tampon ( ) est défini comme la quantité (q) d'ions H + qu'il faut ajouter à une solution pour obtenir une variation de ph d une unité. = q (mmol/l) / ph

20 Pouvoir tampon Exercice du poly 5.2 A partir du tableau de l'exercice 5.1, calculer le pouvoir tampon du système tampon des phosphates pour chaque nouvelle quantité de base ou d'acide ajoutée. Représenter en fonction du ph. Situer le pk sur l échelle de ph. Par rapport à la solution contenant 10 mmol/l de phosphate de chaque forme, quel est le pouvoir tampon de la solution contenant 20 mmol/l? mmol/l 20 mmol/l ph

21 III.2 Notion de pouvoir tampon Définition du pouvoir tampon : Le pouvoir tampon ( ) est défini comme la quantité (q) d'ions H + qu'il faut ajouter à une solution pour obtenir une variation de ph d une unité. = q (mmol/l) / ph Fonction de Concentration globale du système tampon Valeur du pk : selacide

22 III.2 Notion de pouvoir tampon meq de base ajoutés à 100 meq d acide faible lactate HCO 3 HPO = 4 NH 3 pk 3,9 6,1 6,8 9,37 0 ac. lactique H 2 CO 3 H 2 PO 4 NH ph

23 III.2 Notion de pouvoir tampon Définition du pouvoir tampon : = q (mmol/l) / ph Définition de la capacité tampon : Capacité tampon = / concentration du tampon La capacité tampon est le pouvoir tampon de l unité de masse du système tampon pour un ph donné.

24 III. Régulation passive du ph Les substances tampons : généralités Notion de pouvoir tampon Tampons sanguins Tampons du liquide interstitiel Tampons intracellulaires

25 III.3 Tampons sanguins Pouvoir Tampon [C] Capacité Hémoglobine Système H 2 CO 3 HCO Système PO 4 H 2 Na PO 4 HNa Protéines plasmatiques

26 III.3 Tampons sanguins Hémoglobine : 3 formes Hb : Hb réduite ou désoxyhb HbO 2 : Hb oxydée HbCO 2 : Hb carbaminée + Base HbO 2 Hb + Acide L Hb réduite peut fixer un ions H + à ph constant ph

27 III.3 Tampons sanguins Au niveau tissulaire Au niveau pulmonaire CO 2 O 2 GR H 2 O H 2 O + CO 2 HCO 3 + H + Cl DésoxyHb HCO 3 HbO 2 Hb + O 2 O 2

28 III.3 Tampons sanguins Système acide carbonique bicarbonate H 2 O + CO 2 H 2 CO 3 HCO 3 + H + K A = [HCO 3 ] x [H + ] [H 2 CO 3 ] K A = [HCO 3 ] x [H + ] [CO 2 ] [CO 2 ] = a x PCO 2 dissous ph = pk A + log Loi de Henry [HCO 3 ] (a x PCO 2 ) Équation de Henderson Hasselbalch

29 III.3 Tampons sanguins Pouvoir tampon global du sang Hypoventilation PCO 2 : acidose respiratoire Addition d acide carbonique H 2 CO 3 Expulsion vers le plasma HCO 3 + H + Tampon Hb Tampon protéines Attention : pouvoir tampon diminué si anémie ou hypoprotidémie

30 III.3 Tampons sanguins Pouvoir tampon global du sang HC0 3 mmol.l 1 25 A Hypoventilation addition de C0 2 (PC0 2 ) Hyperventilation retrait de C0 2 (PC0 2 ) B 7,4 ph Modification respiratoire Modification des bicarbonates

31 III.3 Tampons sanguins Pouvoir tampon global du sang Addition d acide fort acidose métabolique H + + HCO 3 H 2 CO 3 CO 2 + H 2 O (1) (2) Tamponné par Hb et protéines Éliminé par le poumon

32 III.3 Tampons sanguins Pouvoir tampon global du sang courbe d isopc0 2 HC0 3 mmol.l 1 25 A (1) a (2) b B 7,4 ph Modification respiratoire Modification des bicarbonates

33 HCO 3 plasmatique (mmol/l) Diagramme de Davenport Courbes iso PCO 2 (mmhg) ph

34 III. Régulation passive du ph 4 Tampons du liquide interstitiel Acide carbonique bicarbonate 5 Tampons intracellulaires Phosphate monosodique bisodique Protéine protéinate

35 Équilibre acide base I Origine des ions H + II Bilan des ions H + III IV Régulation passive du ph Régulation active du ph

36 IV. Régulation active du ph 1 Rôle du rein 2 Rôle du poumon 3 Déséquilibres acidobasiques et moyens de compensation

37 IV.1 Rôle du rein Mécanisme lent (qqs heures qqs jours) Excrétion urinaire de H + variable libre (marginale) ou liée (NH 4+, PO 4 H 2 Na) Réabsorption totale des HCO 3 (état normal) si alcalose, excrétion de HCO 3

38 IV.2 Rôle du poumon Mécanisme rapide (qqs minutes) Élimination du CO 2 (VCO 2 ) est fonction de V A F A CO 2 (fonction de P A CO 2 = P a CO 2 ) Si VCO 2 Cste : V A P a CO 2 V A P a CO 2 Si VCO 2 et V A Cste P a CO 2

39 IV.3 Déséquilibres acidobasiques et moyens de compensation Perturbation ventilatoire Acidose respiratoire Alcalose respiratoire Compensation métabolique Perturbation métabolique Acidose métabolique Alcalose métabolique Compensation respiratoire

40 HCO 3 plasmatique (mmol/l) IV.3 Déséquilibres acidobasiques et moyens de compensation Courbes iso PCO 2 (mmhg) ph

41 IV.3 Déséquilibres acidobasiques et moyens de compensation ([Na + ] + [K + ] [Cl ] [HCO 3 ] [Pr ]) + ([H + ] [OH ]) =0 Électroneutralité du plasma Modification du ionogramme retentissement sur [H + ]/[OH ] Trou Anionique Différence en Ions Forts TA = ([Na + ] + [K + ]) ([Cl ] + [HCO 3 ]) DIF = ([Na + ] + [K + ]) [Cl ]

42 Interprétations des déséquilibres acidobasiques dans le sang artériel ph 7.40 ( ) PCO 2 HCO 3 40 (38 42 mmhg) 25 (23 27 mmol/l) TA 16 (12 20 mmol/l) DIF 45 (41 49) ***

43 Interprétations ph ph < < ph < 7.42 ph > 7.42 PCO 2 PCO 2 PCO 2 < 42 PCO 2 > 42 PCO 2 < 38 PCO 2 > 38 Métabolique Respiratoire Respiratoire Métabolique Acidose? Alcalose

44 Interprétations ph Acidose : ph < 7.38 PCO 2 < 42 PCO 2 PCO 2 > 42 HCO 3 tjrs bas Métabolique Respiratoire HCO TA Nl TA TA > 24 HCO 3 HCO 3 < 23 3 > 23 Mixte Respiratoire

45 Interprétations : Acidose métabolique TA augmenté : endogène : acidocétose diabétique acidose lactique Insuffisance Rénale Chronique exogène : acide acétylsalicylique, éthylène glycol, méthanol TA Normal pertes intestinales : diarrhées, fistules pancréa tubulopathies

46 Interprétations : Acidose respiratoire Hypoventilation alvéolaire Hypoxémie TA normal (sans intérêt) Hypochlorémie corrélée à l augmentation des HCO 3

47 Interprétations ph Alcalose : ph > 7.42 PCO 2 < 38 PCO 2 PCO 2 > 38 Respiratoire Métabolique HCO 3 tjrs haut HCO 3 < 27 HCO 3 HCO 3 > 27 Respiratoire Mixte

48 Interprétations ph 7.38 < ph < 7.42 PCO 2 < 38 HCO 3 < 23 PCO 2 HCO 3 PCO 2 > 42 HCO 3 > 27 Alcalose Respiratoire compensée Acidose Métabolique compensée Acidose Respiratoire compensée Alcalose Métabolique compensée PCO 2 Nle HCO 3 Nx

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