L équilibre acido - basique

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1 L équilibre acido - basique I - L ion H + L organisme contient des composés acides et des composés basiques. Lorsqu ils sont en équilibre, ils correspondent à un niveau d acidité neutre. L étude de la régulation de l acidité (ion H + ), nous amène à étudier l équilibre acido-basique de l organisme, le ph et le système tampon. On évalue l acidité d une solution en mesurant son ph. Un ph neutre est de l ordre de 7. Le ph sanguin se situe entre 7,38 et 7,42. Des ph inférieurs à 7 ou supérieurs à 7,8 sont incompatibles avec la vie. L acidité dune solution est déterminée par la quantité d ions hydrogènes (H + ) libres présents dans la solution. Le ph mesure la quantité d ions H + libres dans une solution donnée. Plus le ph est bas, plus la solution est acide. Plus le ph est élevé, plus la solution est basique. Exemple: l acide chlorhydrique s écrit HCl.. Lorsqu on dissout l acide chlorhydrique dans l eau, il se dissocie de la façon suivante: HCI H + + Cl - (ion hydrogène libre) L acidité de la solution formée par l acide chlorhydrique dissous dans l eau est évaluée en fonction de la concentration en ions H +. Certains composés, comme l acide chlorhydrique, libèrent des ions H +. D autres composés enlèvent des ions H +, ces derniers sont appelés des bases ou composés basiques ou composés alcalins

2 II - Système tampon Les systèmes tampons sont des composés qui peuvent s associer indifféremment avec un acide ou avec une base, dans le but d atténuer l acidité ou l alcalinité d une solution donnée. Voici un exemple: HCl, dissous dans l eau, donne une solution très acide. HCl, dissous dans une solution contenant de l acide lactique donne une solution finale moins acide que dans le cas précédent. L explication est la suivante: l acide lactique est un acide faible, ce qui signifie qu il se dissout partiellement : Acide lactique lactate + H + On remarque le double sens de la flèche. Cela veut dire que le lactate a la possibilité de se recombiner avec des ions H+ pour donner de l acide lactique. Telle est la caractéristique des acides faibles: on les trouve en permanence sous ces deux formes. Si l on ajoute à cette solution d acide lactique de l acide chlorhydrique, HCl va libérer des ions H+. Ces ions libres vont être pris en charge par le lactate. Le sens de la réaction va être déplacé vers la gauche et l acide lactique va se reformer. En revanche, le nombre d ions H + libres sera beaucoup moins élevé que si HCl avait été dissous dans l eau. Le même phénomène se produit en sens inverse si l on prend comme exemple un composé fortement basique. On dit que le système acide lactique/lactate est un système tampon. III - Réalisation de l équilibre Acido basique dans l organisme Dans l organisme, l objectif est de maintenir le ph stable et constant à 7,4. 1) Les composés acides Les sources de composés acides dans l organisme sont les suivantes: Les acides provenant de l alimentation; Les déchets intermédiaires ou définitifs du métabolisme cellulaire; L acide produit par le travail cellulaire est la source principale d ions H + dans l organisme; il s agit de l acide carbonique (H 2 C0 3 ), formé à partir du gaz carbonique (C0 2 ) libéré par les cellules et l eau (H 2 0) du milieu interstitiel.

3 On obtient la réaction suivante: H 2 O + CO 2 H 2 CO 3 L acide carbonique ainsi formé donne à son tour: H 2 CO 3 H + + HCO 3 - L acide chlorhydrique produit par l estomac et réabsorbé ensuite; Les substances acides d origine médicamenteuse. 2) Les composés basiques Les sources de composés basiques ou alcalins sont plus rares. Ils proviennent de l alimentation et de certaines thérapeutiques. 3) Contrôle des ions H + dans le plasma L organisme utilise trois méthodes pour maintenir le ph constant: L élimination pulmonaire; L excrétion rénale. Les systèmes tampons; Elimination pulmonaire se fait dans les capillaires pulmonaires, et au moment du passage du gaz carbonique vers les alvéoles. Contrairement à la réaction précédente, les ions H + se recombinent aux bicarbonates, et on observe la réaction suivante: HC H + H 2 C03 H 2 O + C0 2 gaz carbonique éliminé à l expiration

4 Ainsi, la totalité des ions H + produite à partir du gaz carbonique est éliminée. Elimination rénale Dans les conditions normales, les reins sont capables de répondre à toute modification importante de la concentration plasmatique en ions H + libres et donc à toute variation du ph. Une diminution du ph entraîne une excrétion urinaire d ions H +. Une augmentation du ph entraîne une baisse de l excrétion urinaire d ions H +. CLINIQUE Lorsqu une pathologie pulmonaire empêche la libération de gaz carbonique (CO 2 ); la concentration plasmatique en gaz carbonique augmente, ce qui signifie que la concentration en ions H + augmente également. Cet excès d ions H + doit alors être éliminé par les reins. Si la concentration plasmatique en ions H + devient trop élevée, on obtient une acidose respiratoire (c est à dire une augmentation de l acidité dans l organisme due à un défaut d élimination pulmonaire) 4) Fonction du système tampon Les systèmes tampons ont pour fonction de maintenir le ph de l organisme à un niveau constant. Les ions H + ne sont pas éliminés directement, mais ils s associent avec les constituants du système tampon de manière à maintenir leur concentration plasmatique. Le système tampon le plus important de l organisme est le système acide carbonique (H 2 C0 3 )/ bicarbonate (HCO 3 - ). Ce système prend en charge le gaz carbonique libéré par les cellules, et le combine à l eau. On obtient la réaction suivante: H 2 O + CO 2 H 2 CO 3 H + + HCO 3 - Eau Gaz Carbonique rejeté Par la cellule Acide Carbonique Bicarbonate

5 Si la concentration en ions H + augmente, ceux-ci sont pris en charge par le bicarbonate et la réaction se déplace vers la gauche, les ions H + sont de cette façon enlevés du milieu. Si la concentration en ions H + diminue, l acide carbonique se dissocie et la réaction se déplace vers la droite C est ainsi que le système tampon ramène la concentration des ions H + à la normale. Dans ce système tampon, la concentration en C0 2 est régulée par la respiration, et la concentration en HCO 3 - est régulée par les reins. Il existe d autres systèmes tampons dans l organisme. Leur importance est moindre : Les protéines plasmatiques (protéines acides/protéines basiques); Les phosphates inorganiques (phosphates acides/phosphates alcalins). 5) Acidose et alcalose L acidose désigne les situations au cours desquelles la concentration plasmatique en ions H + libres est élevée. L alcalose désigne les situations au cours desquelles la concentration plasmatique en ions H + libres est diminuée. On distingue deux types d acidose et d alcalose: L acidose et l alcalose respiratoires Une insuffisance d élimination de gaz carbonique par les poumons entraîne une accumulation d acide carbonique et un état d acidose respiratoire (car d origine pulmonaire) Un excès d élimination de gaz carbonique par une accélération importante du rythme respiratoire, entraîne une réduction de la concentration carbonique et un état d alcalose respiratoire. L acidose et l alcalose métaboliques Lorsque le gaz carbonique ne peut pas être éliminé par les poumons, ce sont les reins qui excrètent l excès d ions H + résultant de l accumulation de gaz carbonique dans le sang. La fonction rénale peut être débordée par la surproduction d ions H + ou de composés alcalins. En ce cas, l accumulation d acides ou de bases provient directement du métabolisme cellulaire, on parle alors respectivement d acidose métabolique ou d alcalose métabolique