Eab med.pharma.2011.ppt

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Eab med.pharma.2011.ppt

  1. 1. EQUILIBRE ACIDE-BASE (2011/2012)A.CHIBAH Faculté de médecine - UMMTO
  2. 2. PlanIntroductionOrigine des protonsRégulation dé l’équilibre acido-basique - Systèmes tampons - Régulation physiologiqueTroubles de l’équilibre acide-base - Acidose métabolique - Alcalose métabolique - Acidose respiratoire - Alcalose respiratoire
  3. 3. Introduction L’équilibre acido-basique, ou homéostasie du pH, est une des fonctions essentielles de l’organisme. Le pH (potentiel hydrogène) d’une solution est une mesure de sa concentration en ions H+. pH = - log [H+]. La [H+] dans l’organisme est très faible (concentration dans le plasma artériel = 0,00004 mEq/L soit 40 nmol/L), par rapport à d’autres ions (Na+≈135 mEq/L).
  4. 4.  Chez l’homme, la constance du pH concerne non seulement le sang, mais également les autres humeurs et le contenu cellulaire. Cependant, le sang par son accessibilité immédiate, reste le meilleur reflet du pH du milieu intérieur. Le pH sanguin varie de 7,36 à 7,42. Le maintien strict d’un pH normal est essentiel car les fonctions enzymatiques de l’organisme sont très sensibles aux variations de [H+]. Des pH < 7 et > 7,8 sont incompatibles avec la vie.
  5. 5. GénéralitésLe pH d’autres fluides de l’organisme peut être très différent: a) pH des sécrétions gastriques peut-être égal à 1 b) pH urinaire entre 4,5 - 8,5 Sang (7,35 à 7,45) ACIDE ALCALIN 70 1 2 3 4 5 6 8 9 10 11 12 13 14 ColaAcide de Eau Ammoniac batterie Vinaigre distillée Pluie Bicarbonate de Eau de Javel Jus de normale soude citron
  6. 6. Le pH: une échelle logarithmiqueLe pH varie inversement avec la concentration de H+pH de 6 = 10 fois plus acide (plus d’ions H+) que pH de 7pH de 5 = 100 fois plus acide que pH de 7pH de 4 = 1000 fois plus acide que pH de 7pH de 8 = 10 fois plus alcalin (moins d’ions H+) que pH de 7 Une solution dont le pH est égal à 10 contient 1000 fois moins dions H+ que celle dont le pH est égal à 7 6 1023
  7. 7. Pourquoi la concentration d’ H+est-elle étroitement régulée? Protéines intracellulaires, enzymes et canaux membranaires sont très sensibles au pH (modifications de la structure III des protéines et donc de l’activité). Modifications de l’excitabilité neuronale. Dépression du SNC en acidose, hyperexcitabilité en alcalose. Modifications de la concentration en ions K+ du fait des échanges H+ K+ (acidose: au niveau du rein excrétion d’ H+ et réabsorption de K+ ; alcalose: le rein réabsorbe des H+ et excrète des K+. Le déséquilibre potassique crée des troubles de l’excitabilité, cardiaque notamment.
  8. 8. Les sources de bases et d’acides• L’ingestion et la production d’acides sont plus importantes que celles des bases. Il y a nécessité d’une excrétion d’acides par l’organisme.• La source la plus importante d’acide est la production de CO2 liée au métabolisme aérobie. Le CO2 se combine avec l’eau pour former H2CO3.• La production d’ H+ à partir de CO2 et d’ H2O est la source d’acide la plus importante, environ 12500 mEq H+ chaque jour.• Si cette quantité d’acide était dissoute dans le volume plasmatique, cela entraînerait une concentration d’ion H+de plus de 4000 mEq/L alors qu’elle• n’est que de 0,00004 mEq/L, soit une différence de 108.• Le CO2 devra donc être éliminé de l’organisme. Les apports alimentaires et métaboliques en bases sont limités. Quelques anions sont susceptibles de générer des ions HCO3-. L’essentiel de l’équilibre acide-base va donc reposer sur l’élimination de l’excès d’acides.
  9. 9. Origine des protons (H+) Groupement (SH) Acides gras Glucose METABOLISMEAlimentation- Protéines Foie Muscle- Acides H2 SO4 Corps cétoniques Acide lactique H+ + Anions 2H+ + SO42- H+ + Anions H+ + Anions H+ CO2 + H2O H2CO3 HCO3- + H+ POUMON : influence la valeur du pH REIN : élimination ~ 60 mmol / j de H+ en jouant sur l’élimination de CO2
  10. 10. Une surcharge acide permanente L’organisme est mieux armé pour lutter contre l’acidose 2 types d’acides volatiles fixes
  11. 11. Source d’acides (H+)• Acides dits « Fixes » (30 à 40 mEq/m2/j) - Catabolisme cellulaire (la plupart) • Acide sulfurique: des acides aminés • Acide phosphorique: des phospholipides • Acide citrique, acide ascorbique. • Acide lactique : du glucose en anaérobie • Acides gras, Corps cétoniques - Estomac: acide chlorhydrique (HCl). - Elimination rénale.• Acides volatiles (13000 à 20000 mEq/J) • Catabolisme cellulaire: Métabolisme oxydatif. • Elimination pulmonaire : H+ + HCO3- H2CO3 CO2+ H2O • Acide carbonique (H2CO3) : transport de CO2 dans le sang
  12. 12. EQUILIBRE ACIDE-BASE3 Systèmes ou mécanismes physiologiques de maintien du pH. 1. Les systèmes tampons 2. La régularisation pulmonaire de la [CO2 ] ou ventilation 3. La régulation rénale • élimine les acides (et bases) en excès; • régénère les bicarbonates
  13. 13. 1. Système chimique● Les systèmes tampons chimiques réagissent instantanément, mais limités.2. Systèmes fonctionnels ● Respiration pulmonaire ● Rein à long terme-lent. à court terme-rapide.
  14. 14. Il existe une chronologie de la mise en œuvre.  (1)Les systèmes tampons sont la première ligne de défense, limitant de grandes variations.  (2)L’augmentation de la ventilation est une réponse rapide, pouvant prendre en charge près de 75% des perturbations de l’équilibre acide-base.  (3)Les reins sont beaucoup plus lents dans la mise en œuvre. Ils prennent en charge toutes les perturbations résiduelles du pH.
  15. 15. Schéma général
  16. 16. 1. LES SYSTEMES TAMPONSSystèmes tamponsSubstances chimiques permettant dabsorber les acides forts et/ou les basesfortes (absorbe les ions H+ ou OH-). un acide fort est complètement dissocié un acide faible est faiblement dissocié Un tampon d ’acide : association d ’un acide faible et de son sel d ’une base forte
  17. 17. Les systèmes tampons: exemple(H++Cl-) + (Na++HCO3-) NaCl + H2CO3Acide Fort Base Forte Acide Faible
  18. 18. Exemple: Tampon acide carbonique - bicarbonateFormé dun acide faible (acide carbonique) et de son sel (bicarbonate de sodium) Composante acide H2CO3 H+ + HCO3- Acide Ion Ion carbonique hydrogène bicarbonate Composante basique NaHCO3 Na+ + HCO3- Bicarbonate de Ion Ion sodium sodium bicarbonate
  19. 19. Les différents systèmes tampons de l’organismeLe tampon comme son nom l’indique n’empêche pas le changementde pH mais il en limite l’amplitude. La plupart des tampons del’organisme ont comme fonctions de fixer des ions H+. Intracellulaires ExtracellulairesCe sont surtout:  Tampon H2CO3 / HCO3- . les protéines.  Tampon phosphate.  Tampon protéines. les ions phosphates (HPO42-). l’hémoglobine- Ce sont les bicarbonates produits par oxyhémoglobine. le métabolisme du CO2 qui constituentLe tamponnement des ions H+ par le système tampon extracellulaire lel’Hb libère dans le GR un ion HCO3- qui plus important de l’organisme.va gagner le plasma (échange avec Cl-).
  20. 20. Tampons intracellulaires : Hémoglobine AU NIVEAU DES POUMONS
  21. 21. AU NIVEAU DES TISSUS
  22. 22. Tampons extracellulaires : H2CO3 / HCO3- La concentration d’ions bicarbonates est d’environ 24 mEq/L dans le plasma alors que la concentration d’ions H+ est seulement de 0,00004 mEq/L. C’est la fixation des ions H+ par l’hémoglobine qui explique cette différence. Les HCO3 - plasmatiques sont ainsi disponibles pour tamponner les excès d’ions H+ d’origine métabolique. La réaction : CO2 + H2O H2CO3 H+ + HCO3- régit le fonctionnement de ce système tampon. Le pH est déterminé par léquation dHenderson-Hasselbach : HCO3- pH = 6,1 + log 0,03. pCO2 • pKa (HCO3- / H2CO3) = 6,1 HCO3- : facteur rénal ou métabolique • [H2CO3] = 0,03 x pCO2 • α = 0,03 : coefficient de solubilité du CO2 pCO2 : facteur ventilatoire ou pulmonaire • pCO2 = 40 mmHg ou 5,3 KPa
  23. 23. Sachant que les concentrations de CO2 et de HCO3- sont dans un rapport de 1/20et considérant une concentration en HCO3- chez l’Homme de 24 mmol/l et[CO2]= 1,2 mmol/l, le pH sanguin calculé sera égal : 6,1 + log 20 = 7,40 Le tampon bicarbonate présente l’avantage de pouvoir fonctionner en système ouvert !Supposons maintenant un apport de 2 mmoles/l de H+: En système fermé: la concentration de HCO3- devient donc 24-2 = 22 mM et la concentration en CO2 sera égale à 1,2+2 = 3,2 mM, doù le pH: En système ouvert, et en ne considérant que lélimination du CO2 en excès par voie respiratoire, nous obtenons:
  24. 24.  Si le CO2 augmente, la réaction se déplace vers la droite. CO2 + H2O H2CO3 H+ + HCO3-Les taux d’H+ et d’HCO3- sont augmentés. Il n’y a pas de mise en jeu particulière dusystème tampon car pas de fixation des ions H+et pas de formation d’acidecarbonique. Si on ajoute des ions H+ dans le secteur plasmatique, les bicarbonates plasmatiques vont agir comme tampon et l’équation se déplacer vers la gauche. CO2 + H2O H2CO3 H+ + HCO3- A l’équilibre, une partie des H+ ajoutés a été tamponnée par les bicarbonates, et donc la quantité d’ H+ est modérément élevée. La quantité d’ HCO3- a diminué, CO2 et H2O ont augmenté: CO2 + H2O H2CO3 H+ + HCO3-Dans ce cas, l’augmentation de CO2 n’ a cependant pas lieu car une augmentation immédiatede la ventilation survient.
  25. 25. 2. LA REGULATION PHYSIOLOGIQUE Respiration pulmonaire: à court terme - rapide Rein : à long terme – lent.
  26. 26. Régulation pulmonaire
  27. 27. La ventilation va pouvoir ajuster le pH par l’intermédiaire de deuxstimuli: H+ et pCO2Chémorécepteurs aortiques et carotidiens• Stimulés par l’augmentation de [H+] plasmatique.• Stimulation des centres respiratoires bulbaires.• Augmentation de la ventilation, élimination de plus de CO2 et transformation des ions H+en H2CO3.Chémorécepteurs centraux• H+ne traversent pas la barrière hémato-encéphalique. Mais les changements de pH modifient la pCO2 et le CO2 stimule les chémorécepteurs centraux.Cette stimulation chémosensible va permettre de répondre à toutemodification du pH et du CO2 plasmatique
  28. 28. Modifications de la ventilation liées à des modifications métaboliques
  29. 29. Régulation rénaleLes reins interviennent de deux façons: en excrétant ou en réabsorbant des ions H+.en augmentant ou diminuant le taux de réabsorption des ions HCO3- . Réabsorption des bicarbonates • Les ions HCO3- sont majoritairement réabsorbés au niveau du tubule proximal. • Les ions H+ sont également excrétés au niveau du tubule proximal Les voies de réabsorption et d’excrétion sont illustrées dans la figure suivante
  30. 30. Localisation des principales zonesdu néphron qui participent à larégulation de l’équilibre acide-base Lieux de modification de l’excrétion et de la réabsorption des ions H+ et HCO3-
  31. 31. Troubles de l’équilibre Acide-base
  32. 32. Tampons, ventilation et excrétion rénale prennent en charge lesvariations de pH plasmatique. Si accumulation ++ d’ions H+ ou OH- : déviation de la valeur endehors des valeurs normales de pH plasmatique (7,38 – 7,42). Ces perturbations sont soit une acidose, soit unealcalose, caractérisées par leur cause primaire : respiratoire oumétabolique. La nature respiratoire provient d’une modification de laventilation alvéolaire (HYPO ou HYPER). La nature métabolique provient d’une accumulation excessived’acides ou de bases, sans lien avec la ventilation quant à leurorigine.
  33. 33. INTERETMinimes:Elles nentraînent pas de traitement spécifique endehors du traitement de la cause.Majeures:Elles peuvent engager le pronostic vital etappellent un traitement visant à corriger le troubleet simultanément un traitement étiologique.
  34. 34. Baisse du pH et baisse du taux de bicarbonates plasmatiques, HCO3- (Ce qui vadistinguer une acidose métabolique d’une acidose respiratoire).L’augmentation de CO2 qui devrait survenir est compensée par unehyperventilation immédiate. Il existe également une excrétion d’ion H+et uneréabsorption d’ion HCO3-. ↑ CO2 + H2O ← H2CO3 ← ↑H+ + ↓ HCO3- Le pH urinaire est bas en cas dacidose métabolique (<5,3). Un pH retrouvé élevé (>6) témoigne dune anomalie rénale.Causes Charge acide (Exogène : intoxication par ClNH4… Endogène : acidocétose, acidose lactique… Défaut d’élimination des acides (Défaut d’élimination des ions H+ par le rein : acidose rénale, IR sévère).Perte de bicarbonates (Digestive : Diarrhée, fistule digestive…Rénale : défaut de réabsorption de HCO3- par le tube proximal (acidose rénale proximale type 2).
  35. 35. ALCALOSE METABOLIQUE C’est le résultat d’une diminution de la concentration d’ions H+ (causes : médicaments, vomissements importants). ↓ CO2 + H2O → H2CO3 → ↓H+ + ↑HCO3- Elévation des ions HCO3- (> 28mM); Compensation respiratoire rapide entraînant une augmentation rapide mais limitée de la PaCO2 ; Excrétion d’ions HCO3- et réabsorption d’ion H+.Causes Charge alcaline Exogène : Bicarbonates i.v. , citrate i.v. (transfusions massives), Syndrome des buveurs de lait et d’alcalins (apport exagéré de carbonate de Ca++). Perte d’acide Digestive : vomissements, aspiration gastrique (perte HCl ) . Rénale : augmentation d’élimination de H+ par le tube collecteur : Hyperaldostéronisme Iaire ou IIaire, hypokaliémie, diurétiques, hypercalcémie.
  36. 36. Contrôle de l’excrétion d’acideAu niveau des canaux collecteurs corticaux, des tubules connecteurset des tubules collecteurs initiaux, dans la partie distale dunéphron, il existe des cellules spécialisées dites intercalaires. Ces cellules sont riches en anhydrase carbonique et comporte desH+ATPase ou des ATPases échangeant H+ contre K+. Les bicarbonatessont mobilisés par des contre transports HCO3-:Cl- Les cellules de type A interviennent en cas d’acidoseplasmatique, alors que les cellules de type B sont activées en casd’alcalose.
  37. 37. Le rein et le pH• Cellule intercalaire de type A • Cellule intercalaire de type B
  38. 38. Acidose, alcalose et kaliémie• pH de O.1 Kaliémie de 0.6• pH de O.1 Kaliémie de 0.61 . Dans les cellules de l’organisme H+ K+2. Dans le tube contourné distal ACIDOSE ALCALOSE H+et non K+ Pas de H+ Na+ K+ Na+ Acidose = hyperkaliémie Alcalose = hypokaliémie
  39. 39. ACIDOSE RESPIRATOIREL’acidose respiratoire survient quand une diminution de la ventilation alvéolaireconduit à une accumulation de CO2 et une augmentation de PaCO2 (> 42mmHg) :ces acidoses sont dites hypercapniques (↑ pCO2). ↑CO2 + H2O → H2CO3 → ↑ H+ + ↑ HCO3-BIOLOGIE• Elévation des bicarbonates plasmatiques.• Hyperkaliémie modérée fréquente.• Hypochlorémie.• Le pH urinaire est acide car urine chargée en NH4+ (augmentation de l’excrétion des protons H+ au niveau rénal).• La pO2 est abaissé puisque lacidose est toujours secondaire à une hypoventilation alvéolaire.
  40. 40. Causes Certaines affections respiratoires : bronchite, emphysème… Dépression respiratoire (médicaments, drogues) ; Réduction de la zone d’échange pulmonaire (maladies restrictives pulmonaires : déformation thoracique, chirurgie d’exérèse pulmonaire) ; Maladies neuromusculaires touchant les muscles respiratoires ; Atteinte du SNC par traumatisme ou intoxication ; Anesthésie chirurgicale ; Certaines formes d’obésité ; Respiration d’un air à pCO2 augmentée.
  41. 41. ALCALOSE RESPIRATOIREhyperventilation, qui ne résulte pas d’une augmentation de la productionmétabolique de CO2. Ces alcaloses sont dites hypocapniques (↓pCO2)(< 36mmHg). ↓CO2 + H2O ← H2CO3 ← ↓ H+ + ↓ HCO3- Élévation du pH et baisse du taux de bicarbonates plasmatiques, HCO3-, ce qui signe la nature respiratoire de l’alcalose. La régulation intervient par la diminution de la fréquence respiratoire et production d’une urine alcaline (élimination de l’excès de HCO3- par voie rénale).
  42. 42. CausesToutes les situations d’augmentation de la ventilation, d’origine respiratoire : Maladies respiratoires aigues ou chroniques ; Etat fébrile ; Lésions cérébrales ; Anémie ou autres anomalies du transport de l’oxygène ; Discours long parlé d’une voix forte ; parler en courant : les périodes de parole sont suivies de périodes d’hyperventilation (parler coupe en effet le rythme ventilatoire). Exposition à l’altitude (le manque d’O2 induit une hyperventilation) ;
  43. 43. Le trou anionique ( anion gap)• (Na+ + K+) - (Cl- + Bicar) = 10 à 15• si >> 15 = existence d ’un trou anionique• signification = présence d ’un anion indosé lié à un acide tel que lactate, ac. Aminé, ac. cétonique , toxique...

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