Sodium et Bicarbonate, Au Cœur de l équilibre

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1 Sodium et Bicarbonate, Au Cœur de l équilibre Chimie et Physiologie pour mieux comprendre 3 ème journée Nutrition NOVACARB 1 FE CRE JR/PG V3

2 L Equilibre de la Vie UNE PERPÉTUELLE OPPOSITION UN PRINCIPE : LA COMPENSATION En biologie, Equilibre = stabilité et intégrité 2

3 L ÉQUILIBRE INTERNE NOTION D «ÉQUILIBRES» & DE COMPARTIMENTS 3

4 Milieu Externe Milieu Interne 4

5 Milieu Externe Milieu Interne Chez les organismes pluricellulaires, les cellules baignent dans un Environnement liquide 5

6 Le milieu intérieur : milieu liquide s interposant entre le milieu extérieur et le milieu intracellulaire Atlas de Poche de Physiologie 6

7 Le rôle du milieu intérieur ORGANISME = milieu ouvert qui Nutrition Circulation Respiration Excrétion échange en permanence avec le milieu extérieur, de manière discontinue : Défense Organisme Matière Energie Informations. Contrôle endocrinien Contrôle nerveux Codrah 7

8 Définition Maintien de l'ensemble des paramètres physicochimiques HOMEOSTASIE de l'organisme.qui doivent rester relativement constants 8

9 Organes Régulateurs Homéostasie Nutrition Circulation Respiration Excrétion HOMEOSTASIE Défense Organisme Contrôle endocrinien Contrôle nerveux Assurent stabilité et constance Silbernagl et Despopoulos, Atlas de Poche de Physiologie 9

10 Compartimentation 10

11 Compartiments Échanges Stabilité Notion systèmes Fonctionnels Court terme Long terme Gilles Bourbonnais CEGEP Canada 11

12 Compartiments liquides Eau Corporelle 40 l 2/3 dans les cellules = Milieu Intracellulaire 1/3 hors des cellules Milieu extracellulaire Liquide plasmatique (8% Eau corporelle) Liquide interstitiel (25% Eau corporelle) 15 l 25 l 1 l 12l Codrah 12

13 Les ions en solutions Composition des liquides Na + Cl - Ca ++ K + Mg 2+ HCO 3 - HPO 2-4 SO

14 Composition des liquides organiques Composés d'électrolytes Des sels inorganiques Des acides gras Certaines protéines Eléments ionisables Substances Organiques Sucres Lipides Urée Créatinine Non électrolytiques Silbernagl et Despopoulos, Atlas de Poche de Physiologie 1010 F

15 Composition liquide meq /l Plasma Liquide interstitiel ,

16 Composition liquide meq/l d eau Liquide intracellulaire Liquide interstitiel , Phosphates Protéines

17 Transformation mg/ l en meq / l 1 meq = Poids atomique de l ion (mg) Nombre de charge par ion (valence) x mg.1000 ml(mg) Concentration meq / l = 100 ml Poids atomique de l ion (mg) Nombre de charge par ion (valence) Université de Laval Cours de Biologie 17

18 Composition des liquides organiques Similarité des compartiments extracellulaires Différence Extra / Intracellulaire Milieux extracellulaires riches en sodium et en chlore et Bicarbonate Milieu intracellulaire riche en potassium, phosphore et protéines. Silbernagl et Despopoulos, Atlas de Poche de Physiologie 18

19 Electrolytes / équilibre acide base (meq/l) Plasma Liquide interstitiel Liquide intracellulaire Sodium Potassium Calcium Magnésium + 154, , ,0 Chlore Bicarbonate Phosphates Sulfates Acides organique Protéines - 154,0-154,5-194,0 Borges et Al 19

20 Mouvements entre Compartiments 20

21 Notion d Osmolarité et Osmolalité Osmoles molécules osmotiquement actives dans une solution qui exercent un pouvoir d attraction des molécules d eau (pression osmotique) Osmolarité plasmatique quantité d Osmoles / l de plasma (eau plasmatique + protides + lipides) (mosm/l) Osmolalité plasmatique : quantité d Osmoles / l d eau plasmatique 21

22 Mouvements d Eau et Osmose Diffusion libre entre les compartiments extra et intracellulaires Loi de l osmose Pression Osmotique principalement assurée par : [K + ] intracellulaire [Na + ] extracellulaire Transfert passif faible [C ] forte [C ] Recherche d équilibre K + 22

23 Osmolalité et mouvements d eau Toute modification de l osmolalité extracellulaire va entraîner des mouvements d eau pour rétablir l équilibre hors des cellules Quand l Osm plasmatique augmente déshydratation intracellulaire vers les cellules quand l Osm plasmatique diminue hyperhydratation intracellulaire 23

24 Transport des Ions Par différence de gradient de concentration : + / - Recherche équilibre et neutralité de part et d autre de la membrane Diffusion ionique: Les ions chargés diffusent par canaux ioniques, basé sur un gradient électrique Neutralité électrique Diffusion non ionique Des acides ou bases diffusent plus facilement sous forme non ionique (NH3 #NH4+). Les formes acides ou bases faibles dépendent du ph, donc la diffusion également Silbernagl et Despopoulos, Atlas de Poche de Physiologie 24

25 Facteurs influençant la diffusion cellulaire 1 - Gradient de pression 2 - Gradient électrique 3 - Gradient de concentration 4 - Coefficient de perméabilité membranaire Université de Laval Cours de bilogie 25

26 GESTION DES ÉQUILIBRES 26

27 Essentiel à la Vie Les Equilibres Notion de stabilité 27

28 Homéostasie : Condition SNQN à la vie Basée sur 3 équilibres Acide base Hydrique Electrolytique 28

29 L EQUILIBRE HYDRIQUE Les pertes en eau doivent être égales aux gains. 4 VOIES DE DÉPERDITION HYDRIQUE : Evaporation par les poumons dans l'air expiré (28 %) Transpiration (8 %) Matières fécales (4 %) Urine (60 %) 29

30 L EQUILIBRE HYDRIQUE 2,2 l / J 0,9 l / J 0,3 l 1.4 l / J 2,5 l / J 2.5 l / J 30

31 EQUILIBRE ELECTROLYTIQUE Il désigne l'équilibre des ions inorganiques dans l'organisme On s'intéresse principalement à 5 d'entre eux : Na, Ca, K, Mg, Cl + - APPORTS par : l'eau l'alimentation. PERTES par: la transpiration, la matière fécale l'urine. 31

32 Cliquez pour modifier BACA et le EE style du titre Minéral Poids moléculaire Valence meq /kg MS B A C A E E Na (g/kg MS)/0.023 K (g/kg MS/0.039 Cl (g/kg MS)/ S 32-2 (g/kg MS)/0.016 BACA = (Na + /0,023 + K + /0,039) (Cl - /0, S 2- /0,016) en meq/kg MS Quantité en g/kg MS ingrédient ou MP 32

33 L EQUILIBRE ACIDO BASIQUE Acide ( AH ) = donneur de protons ( H+ ) AH A + H+ ( A- est la forme basique correspondante à l'acide AH ). Base ( B- ) = accepteur d'h+ (ou un donneur d OH - ) : B + H+ BH 33

34 Le ph mesure Rappel sur le ph l acidité ou la basicité d une solution. l activité chimique des ions hydrogènes (H + ) Le ph varie inversement avec la concentration (ionisation) de H + ph de 5 = 100 fois plus acide que ph de 7 ph de 4 = 1000 fois plus acide que ph de 7 ph de 8 = 10 fois plus alcalin (moins d ions H+) que ph de 7 34

35 Constantes Les formes acide et basique d'un même corps sont en équilibre dans des proportions caractérisées par la constante d'équilibre Ka de la réaction chimique On parle aussi de Constante d Acidité Le pka d un couple acide/base est défini par la relation pka= 1 / log Ka. ph = pka, A- et AH sont présentes à 50%-50%. ph < pka la forme acide est prédominante. ph > pka la forme basique est prédominante. On parle aussi de Constante de dissociation 35

36 LES TAMPONS Systèmes tampons Substances chimiques permettant d'absorber les acides forts et/ou les bases fortes (absorbe les ions H + ou OH - ). En nutrition animale 1. Quantité d HCl ou de NaOH pour obtenir un ph 3 2. Dépend du contenu en Phosphates et Protéines 36

37 LES TAMPONS Le Pouvoir Tampon d'un système donné est d'autant plus fort que la variation de ph sera faible 2 principaux facteurs du PT : 1. Masse de tampon disponible 2. l'écart entre le ph de la solution et le pka du système. pour une agression Acide ou Basique donnée (= à un ph donné) 37

38 RÉGULATION 38

39 ph des compartiments 39

40 Alcalose Acidose Acidose Processus qui tend à produire une Acidémie Alcalose Processus qui tend à produire une Alcalémie [d ions H + ] dans le sang [d ions H + ] dans le sang 40

41 Facteurs de variation FACTEURS INTERNES Respiration Acide carbonique FACTEURS EXTERNES Stress thermique Activité musculaire Acide lactique Santé Vomissement : pertes de H+, alcalose Diarrhées, pertes de HCO3-, acidose Oxydation Lipides et sucres Production de CO2 Formation de H2CO3 Activation du système bicarbonate Alimentation Ex : Surcharge d acides Principalement la digestion des acides aminés soufrés aboutit à une production nette d acides sous forme d H +. 41

42 Valeurs de ph Acide Chlorhydrique (<1) Liquide Gastrique (1,8) Jus de Citron (2,8) Vin (3,8) Café (5) Urine (5,2 7) Sang 7,36 7,42 Cola (4) Ammoniaque (12) Soude Caustique (12,7) Lait (6,5) 42

43 Principaux systèmes tampons de l'organisme: BICARBONATES ET TAMPONS DU SANG 1. Tampon acide carbonique-bicarbonate 2. Tampon phosphate 3. Tampon hémoglobine-oxyhémoglobine 4. Tampon protéines 43

44 Relations Acide Base / Tampon / BACA / EE 44

45 Equilibre acido-basique / EE / ph Basé sur les échanges sang/tube digestif Composante acide H 2 CO 3 H + + HCO - 3 Acide carbonique Ion hydrogène Ion bicarbonate Composante basique NaHCO 3 Na + + HCO - 3 Bicarbonate de sodium Ion sodium Ion bicarbonate

46 Equilibre acido-basique / EE / ph Basé sur les échanges sang/tube digestif TUBE DIGESTIF SANG Na +, K + Na +, K + H + H + [d ions H + ] dans le sang ph Cl -, S 2- Cl -, S 2- HCO 3 + HCO 3 + [d ions H + ] dans le sang 46

47 Régulation Homéostasie Rôle assuré par Rein : Régulation du contenu hydrique, osmolarité, concentration ionique, ph Poumons : pression en O 2, CO 2, ph Notion systèmes Fonctionnels Boucle de régulation pour maintenir les constantes 47

48 Les 3 systèmes physiologiques de maintien du ph 1 Système chimique: Le maintien du ph entre 7,35 et 7,45 se fait par: les systèmes tampons chimiques réagissent instantanément, mais limités 2 Systèmes fonctionnels: Respiration pulmonaire à court terme-rapide Rein à long terme- lent 48

49 1 Système Chimique Les principaux tampons extracellulaires et intracellulaires Intracellulaire : Bicarbonate/acide carbonique H + + HCO 3 - H 2 CO 3 CO 2 + H 2 O Protéines (par l intermédiaire des Histidines) H + + P HP + Phosphates H + + HPO 4 2- H 2 PO 4 - Extracellulaire : Bicarbonate/acide carbonique : H + + HCO 3 - H 2 CO 3 CO 2 + H 2 O 49

50 2 Systèmes Fonctionnels H 2 CO HCO H + Tampon Acide H 2 O Tampon Basique CO 2 Tampon acide carbonique - bicarbonate 50

51 Conséquences sur le ph Tampon Acide carbonique Bicarbonate Problèmes respiratoires Trop de CO 2 ( ventilation) ==> Acidose Pas assez de CO 2 (hyperventilation) ==> Alcalose Problèmes métaboliques Rein n'éliminent pas les ions H + ==> Acidose Reins éliminent trop d'ions H + ==> Alcalose 51

52 CONCLUSION 52

53 Caractéristiques des principales sources de sodium 53

54 Principales sources de sodium Phosphate de sodium Chlorure de sodium Bicarbonate de sodium Carbonate de sodium Sulfates de sodium 54

55 Rappel sur le Na + 55

56 Na+ Principal cation du compartiment extracellulaire. Concentration plasmatique Natrémie = 140 ± 5 mmol/l Importance +++ du Na + dans le maintien de l Osmolalité plasmatique influe sur les phénomènes de contraction-inflation du volume cellulaire Si hyponatrémie Hypo-Osmolalité plasmatique Si hypernatrémie diffusion de l eau vers le secteur interstitiel œdème des tissus diffusion de l eau vers le secteur intracellulaire œdème cérébral 56

57 Valeurs de ph Phosphates hydraté de sodium Chlorure de sodium Sulfate de sodium Bicarbonate de sodium Carbonate de sodium Acide Chlorhydrique (<1) Liquide Gastrique (1,8) Jus de Citron (2,8) Vin (3,8) Café (5) Urine (5,2 7) Sang 7,36 7,42 Cola (4) Ammoniaque (12) Soude Caustique (12,7) Lait (6,5) 57

58 Valeurs BACA EE ph et PT Minéral BACA* EE* ph PT *(3) Chlorure de Sodium 0 7,3 7,4 Bicarbonate de Sodium ,0 8,6 Phosphate de Sodium hydraté 4,1 5,0 Sulfate de Sodium 6,5 7,5 Carbonate de sodium 11,3 Carbonate de Calcium *: Exprimé en meq / kg MS Codrah Novacarb Eva 58

59 Pouvoir tampon et EE PT calculé (Meq/kg/MS) = 0, ,0005 EE + 0,0575 MM N = 32 R 2 = 0,91 EE = (Na + /0,023)+( K + /0,039) (Cl - /0,0355) Antagonisme connu : niveau de sodium # Acidifiants / développement de E.Coli Valorisation : Soupe fermentées, utilisation de coproduits XIV Curso de Especializacion F MESCHY - CASEAY 59

60 Valeurs normales : Indicateurs Indicateur Variations normales Commentaires ph Sanguin 7,35 7,45 < 7,35 Acidose > 7,45 Alcalose ph Urinaire 6-7 < 6 Acidose > T Alcalose P Co2 40 mm Hg < 35 Acidose R > 45 Alcalose R Bicarbonates / meq / l < 20 Acidose M > 26 Alcalose M 60

61 Conclusion BACA EE PT ph Optimisation sans rien occulter et en reliant ces diverses valeurs NUTRITION Saison Conditions d élevage Circulation Respiration Excrétion Problème Urinaire Abreuvement Performances GMQ IC Désordres Digestifs Respiratoires Défense Organisme Contrôle endocrinien Contrôle nerveux Stress Stade Physiologique 61

62 Merci de votre attention 62