Biophysique. L équilibre Acide / Base. Rappels : H + est un ion super important dans le corps. H 2 O H + + OH -

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1 Biophysique Biophy.cours 1/5 L équilibre Acide / Base Rappels : H + est un ion super important dans le corps. H 2 O H + + OH - Produit ionique : [H + ][OH - ] = à 25 C. [H + ] = [OH - ] = 10-7 mol.l = -log [H + ] = log [H + ] Une solution neutre à un = -log 10-7 = 7 Un acide est un donneur de protons. Une base est un accepteur de protons. Equation sur les acides et les bases : HA + H 2 O H 2 O + + A - K = [H 3O + ] [HA][H 2 O] Ka = K[H 2 O] Ka = [H 3O + ] [HA] = [H+ ] [HA] A - + H 2 O HA + OH - Kb = [HA][OH- ] Ka.Kb = [H + ][OH - ] = Ke = (à 25 C) pka + pkb = 14 Ka = [H+ ] log Ka = log [H + ] + log -pka = - + log = pka + log = pka log [A-]

2 Biophy.cours 2/5 Les ions [H + ] dans l organisme : H + est un ion particulier (proton) dont la concentration définit l acidité du milieu considéré. Dans l organisme : [H + ] = 15,9 à 100 (nmol.l -1 ) limites compatibles avec la vie 40 ± 10% (acidité du plasma avec une faible amplitude grâce à la régulation : de 7,2 à 7,4). Au cours du métabolisme, l organisme s enrichit en ions H + qu il doit éliminer (par exemple : SO 4 H 2, PO 4 H 3, qui viennent des protéines). Les glucides et les lipides vont par combustion aboutir aux transformations : CO 2 + H 2 O H 2 CO 3 H HCO 3 Si une cellule manque d oxygène ou de sang, elle produira une plus grande quantité d H + et son acidité s accentuera (dans les cellules musculaires le descend souvent jusqu à 7,05 environ). Lors de diarrhée, beaucoup de bases sont éliminées, d où l augmentation de la concentration d H +. Solutions tampons : La mise en œuvre de solution tampon, permet la régulation de la concentration d ions H + dans l organisme : A - + H + AH. Il existe des tampons ouverts et des tampons fermés. Tampons fermés : sa masse ne va pas varier au cours du temps (court terme) : Exemple :Tampon phosphorique H 3 PO 4 H + + PO 4 H 2. PO 4 H 2 (PO 4 H - ) - + H +. Seule réaction tampon possible. 2 HPO 4 H + + PO 3 4. Protéine plasmatique Prot - + H + ProtH Tampons ouverts : sa masse peut varier quasi-instantanément : Au niveau des érythrocytes, on trouve un tampon érythrocytaire (par exemple : l hémoglobine). Exemple : Tampon bicarbonate HCO H + H 2 CO 3 CO 2 + H 2 O.

3 [CO 2 dissous] plasma = a PCO 2 (a = coefficient de proportionnalité) Biophy.cours 3/5 CO 2 + H 2 O H 2 CO 3 [CO 2 dissous + H 2 CO 3 ] plasma = a PCO 2 = a PCO 2 [H 2 O + CO 2 ] [H 2 CO 3 ] [HCO 3 ] + [H + ]. K = [H+ ][HCO 3 ] [H 2 CO 3 ] K = [H+ ][HCO 3 ] log K = log [H + ][HCO 3 ] log [H + ] = log K log [HCO 3 ] = - log [H + ] = -log K + log [HCO 3 ] = pk + log [HCO 3 ] apco 2 6,10 0,0301 mmhg(torr) mmol.l -1. Cela permet de positionner l état acido-basique d un patient. Diagramme de Davenport : Points isocaptniques (PCO 2 ). P CO2 = 50 mmhg [HCO3-]. mmol ,4 P CO2 = 40 mmhg P CO2 = 30 mmhg Ligne Tampon La ligne tampon est obtenue en équivalant le plasma à des niveaux différents. -la ligne tampon idéale est verticale. -la ligne tampon inutile est horizontale. La variation de la concentration d HCO3- entraîne une faible modification de l aspect de la courbe, en revanche une variation du modifiera nettement l aspect de cette courbe. Le point d intersection de la ligne tampon et de la PCO 2 a un égal à [HCO3-] = 25 mmol.l -1.

4 Le diagramme de Davenport permet de comprendre le déséquilibre acido-basique : Biophy.cours 4/5 Acidose respiratoire produite par une [HCO3-] P CO2 = 50 mmhg P CO2 = 40 augmentation de la pression en CO 2 (flèche noire). Il y a une évolution le long de la ligne tampon (réaction de l organisme) jusqu à une P CO2 = 50 (ligne verte). Cela est souvent dû à une insuffisance cardiaque. L organisme va essayer de normaliser le en produisant une alcalose métabolique 7,4 compensatrice (flèche rouge) qui conduit à une augmentation de la concentration de HCO - 3. L alcalose carbonique tend à augmenter le. [HCO3-] P CO2 = 40 Acidose respiratoire compensatrice (flèche rouge). L alcalose respiratoire (flèche noire) entraîne une hypocapnie : Lors de l adaptation à l altitude, l organisme hyperventile, ce qui provoque une hypocapnie, donc une alcalinisation du. Compensation : il y a une perte d acceptateur de proton (bicarbonate ; baisse de [HCO - 3 ] par excrétion rénale), ce qui entraîne le vers une valeur plus acide, le est donc compressé. [HCO3-] P CO2 = 40 Il y a évolution vers hypocapnie progressive qui entraîne une acidose métabolique (flèche noire ; mais pas compensatrice cette foi-ci) : C est la production de trop d acide qui fait diminuer la concentration en HCO - 3, c est une situation très dangereuse pour le fonctionnement cellulaire. Compensation : alcalose respiratoire compensatrice (flèche rouge) pour créer une hyperventilation afin d emmener le vers une valeur moins acide.

5 [HCO3-] P CO2 = 40 Biophy.cours 5/5 Alcalose métabolique (flèche noire). Acidose respiratoire compensatrice (flèche rouge). Compensation : hypoventilation pour acidifier le. Cause : traitement trop intense d une acidose (car on y donne des acceptateurs de protons). Il est donc nécessaire de prescrire un traitement suffisant et pas trop excessif pour éviter ce genre de réaction. [HCO3-] P CO2 = 40 Acidose respiratoire (flèche noire) doublée d hypoxie (flèche bleue) : vraiment pas d bol!. Attention si le malade hyperventile, cela est peut-être un manque d oxygène dû à une acidose métabolique. Compensation : reventiler correctement et apporter de l oxygène. Le sang artériel à 37 C entre 7,38 7,43 sang artériel. 7,36 7,41 sang veineux. 7 7,8 tolérances de la vie. Modifications de la P CO2 trouble respiratoire acidose/alcalose respiratoire (suivant le ) hyper/hypoventilation alcalose/acidose métabolique compensatrice. La régulation métabolique variation des ions H + (variation du mais pas de la P CO2 ) acidose/alcalose métabolique alcalose/acidose respiratoire compensatrice. Exemple : si un patient passe d un sanguin (artériel) égal à 7,25 avec une pression de CO 2 égale à 55 mmhg, à un égal à 7,1 avec un P CO2 = 55 mmhg. Que s est-il passé? Le patient est en acidose car le est inférieur à 1) Lors du premier prélèvement, on remarque une acidose d origine respiratoire. 2) Au moment du deuxième prélèvement, la P CO2 n a pas varié, donc pas d aggravation sur le plan respiratoire, mais maintenant il est en acidose respiratoire doublée d hypoxie (métabolique : variation du sans variation de la P CO2 ).

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