BTS diététique Equilibre acido basique

Equilibre acido-basique
1Franck Rencurel 2020
Franck Rencurel, PhD
BTS diététique 2020

Franck Rencurel 2020 2
Plan du cours
I-Définitions
Acide
Base
Système Tampon
II-Contrôle de l’équilibre acide/base
1) origine des acides de l’organisme
2) origine des bases de l’organisme
3) origine des ions H+
III- Comment se régule le pH de l’organisme
1)Eliminer les acides
IV-Rein et poumon dans l’équilibre acide/base
1) ventilation pulmonaire
2) rein et maintien du pH
V Déséquilibres acide/base
1) Définitions
Alcaloses
Acidoses
2) Pathologies
VI-Alimentation et équilibre acide/base

Objectifs pédagogiques
A l’issue de ce cours vous devez être capable de définir les termes
Acide
Base
Tampon
Etre capable de décrire les différents tampons présents dans
l’organisme
Connaitre les systèmes régulateurs de l’équilibre acide/base
Etre en mesure d’expliquer les origines d’une acidose et d’une
alcalose
Etre en mesure de proposer des conseils hygiéno-diététiques
Dans le cas d’une acidose ou d’une alcalose

Relation entre PH et H+
Un acide est capable
de libérer………….
 des IONS H+
Une base est
capable de capter
……
 des IONS H+
I- Définitions et rappels de chimie

I- Définitions et rappels de chimie
 L’ion H+ est aussi appelé Proton car il a perdu
son électron
 Un Acide est un donneur de proton :
 Ex: HCl → H+ + Cl-,
 Ex: acide lactique
(CH3-CHOH-COOH → H+ + CH3-CHOH-COO
-)
◦ Un acide est d’autant plus fort qu’il cède facilement
des protons
 Acidose: Augmentation plasmatique de la [H+]

Définitions et rappels de chimie
(suite)
 Une Base est un accepteur de protons,
donc baisse la [H+] libres en solution
 Ex: HCO3
- (bicarbonate)
 HCO3- + H+ → H2CO3
 Alcalose plasmatique: diminution [H+]

On appelle solution tampon, une solution dont le pH
varie peu lorsque l'on ajoute de faibles quantités
d'acides ou de bases.
Elles peuvent être fabriquées en utilisant un mélange
équimolaire d'un acide faible et de sa base conjuguée.
Exemples de solutions tampons :
- mélange équimolaire de CH3COOH (acide) et
CH3COONa (base)
- mélange équimolaire de NH3 (base) et NH4Cl (acide)
De nombreux milieux naturels sont tamponnés : le sang ,
la salive, les sucs gastriques, le lait…
Systèmes tampons
Tampon

Le tampon comme son nom l’indique n’empêche
pas le changement de pH …….
……..mais il en limite l’amplitude.
La plupart des tampons de l’organisme ont
comme fonctions de fixer des ions H+.
Systèmes tampons

Systèmes tampons
 Soit la tampon AH, en solution il donne
AH ↔ A- + H+
On peut donc écrire
pH = pK + log ([A-]/[AH])
Le pK est le pH où le tampon est en quantité
égale sous forme dissociée (A-) et non
dissociée (AH)
Soit pH= pK + log (1) = pK+0
K = constante de dissociation (ou vitesse de réaction)

Systèmes tampons
 Pouvoir tampon d’une molécule
d’autant meilleur que son pK est
proche des valeurs de pH à réguler
 Ex: pH du sang = 7,4
 Tampons:
◦ Bicarbonate: HCO3
- / H2CO3 , pK = 6,1
◦ Phosphore: PO4
3- / HPO4
2-pK = 2,15
Le phosphore ne joue pas un rôle important dans l’équilibre
acide/base pour cette raison

Définitions et rappels de chimie (suite)
 pH:
◦ Reflète la concentration en H+ dans une
solution
◦ pH = -log[H+]
◦ Plus la [H+] augmente plus le pH diminue

II-Contrôle de l’équilibre acido-basique
Le pH du sang artériel du sujet en bonne santé est:
• remarquablement stable (DpH = ± 0,05) grâce
aux tampons
•remarquablement constant (pH = 7,40 ± 0,05
malgré une agression acide continue grâce à
une régulation particulièrement efficace.

• pHintracellulaire < pHextracellulaire
•pHsang veineux < pHsang artériel
•Limites de pH compatibles avec la VIE :
6,8 - 7,8 (16-160 nmol/L H+)
Le pH sanguin est mesuré par gazométrie
Il est bon de retenir que:

Dans l’organisme humain…
Le fonctionnement
des cellules est
optimal pour un PH
compris entre:
7.35 et 7.45
La marge de
manœuvre est très
étroite…
 Un PH du sang
artériel
>7.45 = Alcalose
 Un PH du sang
artériel
< 7.35 = Acidose

Gazométrie artérielle
 pH (pas d’unités)
 PaCO2: pression artérielle en CO2 (mmHg)
 HCO3
- : bicarbonates (mmol/l)
 PaO2: pression artérielle en oxygène (mmHg)
Seringue spéciale, gardée au froid
Analyse rapide après prélèvement

Pourquoi réguler l’équilibre acide-base
 Exemple Si acides non éliminés → acidose :
◦ toxique pour fonctionnement des cellules (potentiel
membranaire, activités enzymatiques
 pH intracellulaire= 7, pH extracellulaire =7.4
 Nécessité l’équilibre entre les entrées et les
sorties de H+

II- 1 Origine des acides de l’organisme
 Le CO2 du métabolisme énergétique
 Les acides alimentaires
◦ Acide citrique (citron)
◦ Acide acétique (vinaigre)
◦ Acide sulfurique (ponts disulfures des
protéines)
 L’acide lactique de la glycolyse anaérobie
 Les corps cétoniques (jeûne, diabète)
 Les médicaments (aspirine)
 Certaines boissons gazeuses riches en CO2
dissous et pauvres en bicarbonates…

II-2 Origine des bases
◦ Bases « relatives » par perte
d’un ion H+
 Lactate CH3CH-OH-COO-
 Gluconate
 Maléate
 Citrate

 1) Acides volatils
 Volatil: Qui peut s’échapper de la solution qui le contient
Le CO2 dissous : est un acide : CO2 + H2O HCO 3
- + H+
est volatil : CO2 CO2d
La solubilité d’un gaz dépend de la pression, de la concentration et de la T°
Le CO2dissous : - est le seul acide volatil dans l’organisme
- n’est pas totalement dissocié au pH de
l'organisme (cf cours système respiratoire).
- production : ~ 20 000 mmol/j
II-3 Origine des ions H+

2) Acides fixes
Fixe: càd ne peut s’échapper de la solution qui le contient.
Ils sont totalement dissociés au pH de l'organisme.
1) Acides fixes 2) Acides fixes organiques
minéraux
XH X- + H+ YHY- + H+
X- n'est pas métabolisable Y- est métabolisable
ex : acide phosphorique ex : acide lactique

3) Bilan entrée-sortie en protons
 Entrée => Production acide par organisme:
◦ Acides carboniques (CO2) par métabolisme
énergétique
◦ Acide lactique (activité musculaire, globules rouges)
◦ HCl gastrique
 Sortie :
◦ Par la respiration : C02
◦ Par le rein, élimination d’H+ dans les urines
◦ Le foie produit des alcalinisants ou des acidifiants
 Neutralisation dans l’organisme par les
systèmes tampons

III- Comment se régule le pH de l’organisme
 A court terme (minutes): systèmes tampons
 (exemple le bicarbonate libéré dans le duodénum par le
pancréas)
 A moyen terme (heures): ventilation pulmonaire
(respiration)
 A plus long terme (jours): rein

III-1 Eliminer les acides
Systèmes Tampons
CO2/HCO3
Respiration
Reins
Amonium
Urines (Urée)
Acide lactique
Acides cétoniques
(jeûne)
55%
Hemoglobine 40%
5%
Bicarbonate

Le fonctionnement du système
tampon est simple il se lie aux ions
H+ à chaque fois que le pH de
l’organisme diminue et au contraire, il
s’en dissocie quand le pH augmente

1-1 Système tampon bicarbonate
 H+ + HCO3- ↔ H2CO3 ↔ CO2 + H2O
 Le bicarbonate est formé par une enzyme,
l’ Anhydrase carbonique.
 Synthèse de bicarbonate à partir de CO2
 Enzyme présente à la surface externe ou
interne de la membrane plasmique.
Hématies, endothélium respiratoire, pancréas
exocrine, Thyroïde, Foie, Os, les reins

Exemple de l’anhydrase carbonique gastrique

Système tampon bicarbonate
 Si présence de H+ en excès:
H+ + HCO3
- → H2CO3 → CO2 + H2O
CO2 éliminé par voie respiratoire
 Si diminution de [ H+] (alcalinisation):
H+ + HCO3
- ← H2CO3 ← CO2 + H2O
HCO3
- éliminé par voie rénale

Équilibre de cette réaction représenté par
l’équation de Henderson-Hasselbalch:
pH = 6,1 + log [HCO3- ]
0.03 x PaCO2
◦ Si HCO3
- baisse => pH baisse
◦ Si PaCO2 augmente => pH baisse
H+ + HCO3
- → H2CO3 → CO2 + H2O

 L'équation de Henderson-Hasselbach permet de
calculer le pH sanguin à partir des concentrations en
ion bicarbonate (HCO3
- ) et en acide carbonique
(H2CO3), à partir de la réaction acido-basique
réversible indiquée ci-dessous :


En chimie, l'équation de Henderson-Hasselbach
est l’ équation donnant le pH d'un système
tamponné.
Elle est utilisée dans le domaine de la médecine
pour déterminer le pH sanguin à partir des
concentrations en ion bicarbonate et en acide
carbonique.
1 H+ capté, 1 HCO3
- consommé
……………pH constant

Autres tampons de l’organisme
 Phosphates (intracellulaire)
HPO4
2- + H+ ↔ H2P04-
 Hemoglobine(Hb) (rôle tampon dans
globules rouges)
Hb-4O2 + H+ ↔ Hb-H++ 4O2
 Albumine/albuminate(+H+) (plasma)

Système tampon hémoglobine et Anhydrase
carbonique dans le G. Rouge
Tissus
PlasmaGlobule rouge

IV-Reins et poumons :
rôle majeur dans l’équilibre acide/base

IV-1 Rôle de la Ventilation pulmonaire
• Régule le pH en faisant varier la pression
artérielle en CO2 du sang (PaCO2)
• Augmentation de la ventilation :
→ augmentation de l’élimination de CO2
donc diminution de la P artérielle de CO2 et
une augmentation pH
mécanisme : H+ + HCO3
- CO2 dissous CO2 expiré
- consomme du bicarbonate

Ventilation pulmonaire
Rappels:
Lorsque la Pa CO2 augmente => Accélération de la
ventilation due à la présence de chémorécepteurs:
•sur le bulbe du tronc cérébral, activés lorsque
le CO2 augmente (liquide cérébrospinal)
• sur le sinus carotidien, activés lorsque le pH
sanguin diminue

 L'hyperventilation provoque une
élimination accrue de CO2, et une
diminution des ions H+.
 augmentant alors le pH, et provoquant
une alcalose respiratoire.

 Inversement, une diminution de la
ventilation provoque l'accumulation
de CO2, une augmentation des H+, et
donc,
 une acidose respiratoire

 Seul l'acide carbonique peut être
éliminé par le système respiratoire.
 Les autres acides ou bases
excédentaires sont donc excrétées par
les reins.

IV-2 Rôle du rein dans le maintien du pH
 Production urine primitive
par filtration à travers le
glomérule
 Réabsorption et sécrétion
de substances le long du
tubule → urine finale
nephron

Rôle du rein dans le maintien du pH
 Régule le pH :
◦ par réabsorption
dans le tubule du
rein des HCO3
- qui
traversent le
glomérule par
filtration
◦ en fabriquant des
HCO3
- dans les
cellules du tubule
rénal et en éliminant
en même temps les
H+ fabriqués
Plasma

Addition de nouveaux bicarbonates dans
le plasma
Dans la figure précédente, nous avons vus que tous
les ions H+ se combinent aux ions bicarbonates
(HCO3
-) tant qu’ils sont en quantité suffisante et
filtrés au niveau du glomérule.
Que deviennent les ions H+ lorsque les HCO3
- sont
totalement réabsorbés et viennent à manquer?

La contribution rénale à l’apport
de nouveau HCO3
- dans le
plasma se fait par sécrétion
tubulaire de H+.
Le mécanisme de sécrétion de
H+ est décrit dans la figure
précédente mais ici le H+ dans
le tubule se combine au
Phosphate filtré (HPO4
-) et non
au HCO3
- puis sécrétion sous
forme de H2PO4
-
L’excrétion des H+ dans le
tubule se fait:
Soit par une H+/ATPase, soit
par un contre-transport H+/Na+
Soit par une H+/K+ ATPase
selon l’endroit du tubule rénale.

Quand un ion hydrogène se combine dans le tubule rénal
avec un tampon autre que le bicarbonate (HCO3
-), l’effet
global n’est pas seulement la conservation d’un ion
HCO3
- mais l’addition d’un nouveau HCO3
- au plasma.
Le plasma s’enrichit donc d’un HCO3
- et devient plus
alcalin.
La fixation des H+ sur les HPO4
- se fait seulement lorsque
le HCO3
- vient à manquer.

La synthèse d’ammoniaque(NH4+)
contribue à une synthèse nette de
bicarbonate.
L’ammoniaque provient de la
dégradation de la glutamine filtrée
mais aussi provenant des capillaires
péritubulaires.
On peut considérer ici que l’excrétion
de H+ (combinés au NH4+)
Ainsi la quantité de H+ dans les
urines est une mesure des HCO3-
ajoutés dans le plasma
Pour rappel de l’ammoniogenèse voir figure suivante

Rôle du rein: formation d’ ammoniaque
(voir cours métabolisme azoté)
H+ + HCO3
-
H2CO3
NH4
+
NH4+
HCO3
-
Glutamine
Vaisseaux
sanguins
Lumière
tubulaire
CO2 + H20
NH3 + H+
CO2
Cellule tubulaire
amonium

Réponses à l’acidose
1) Sécrétion suffisante d’ion H+ pour réabsorber tout le bicarbonate filtré.
2) Sécrétion supplémentaire d’ion H+ pour permettre la formation de
nouveaux HCO3
- dans le plasma car ces ions H+ sont excrétés sous
forme liée à des tampons urinaires non bicarbonates comme HPO42-
3) Augmentation du métabolisme tubulaire de la glutamine et de l’excrétion
tubulaire d’ammoniaque, ce qui contribue également à la formation de
nouveaux HCO3
- dans le plasma.
Résultat net: Une quantité supplémentaire de nouveaux HCO3
- est ajoutée
au sang et les bicarbonates plasmatiques sont augmentés, ce qui
compense l’acidose. L’urine est très acide (pH minimal=4,4).
Réponses à l’alcalose
1) La quantité d’ions H+ sécrétés ne permet pas la réabsorption de tout les
HCO3
- filtrés; on retrouve une quantité significative de HCO3
- dans les urines et
peu ou pas d’’excrétion d’ions H+ dans les tampons urinaires non
bicarbonatés.
2) Baisse du métabolisme tubulaire de la glutamine et de l’excrétion tubulaire
d’ammoniaque, cette source contribuant peu ou pas à l’apparition de
nouveaux HCO3
- dans le plasma.
Résultat net: La concentration plasmatique de bicarbonate est diminuée, ce
qui compense l’alcalose. L’urine est alcaline (pH>7,4)

En résumé
 Face à une charge acide aigue,
l’organisme élimine l’excès de H+ ou
d’acide volatil (CO2)
◦ en captant les H+ par les tampons intra et
extracellulaires (surtout via HCO3
-)
◦ puis en éliminant le CO2 produit par la
respiration
◦ et en augmentant l’élimination rénale d’H+
et la réabsorption d’HCO3
-

En résumé
• Face à une Alcalinisation, l’organisme
maintient [H+] constante
– en libérant des H+ par les tampons intra et
extracellulaires (surtout via HCO3
-)
– puis en diminuant la sortie de CO2 par la
respiration (hypoventilation)
– et en diminuant l’élimination rénale d’H+ et la
réabsorption d’HCO3
-

Le poumon est capable de réguler le pH en ajustant la
concentration en acide volatil [CO2dissous] par un contrôle
(cérébral) de la PaCO2.
Le rein est capable de réguler le pH en ajustant la concentration
en acide fixe par un contrôle de la concentration [HCO3
-] en
bicarbonates grâce à une élimination adéquate de H+ dans les
urines :
mécanisme : (CO2)plasma (HCO3
-)plasma + (H+)urine
rein
poumon
 
CO2
3
aP
HCO
log6,1pH


IV-3 Régulation de l’équilibre acido-basique
Equation d’Henderson-Hasselbach
anhydrase
carbonique

V-Déséquilibres acido-basiques

EQUILIBRE ACIDE-BASE
1) DEFINITIONS
 HYPERACIDEMIE : correspond à un pH< 7.35
sans préjuger de l’origine
 HYPERALCALEMIE : définit un pH > 7.45

1. Si elle fait suite à une variation de la
PACO2, elle sera donc respiratoire
2. Si elle fait suite à une variation des
bicarbonates, elle sera dite
métabolique
Acidose /alcalose

 ACIDOSE METABOLIQUE : Due à une
accumulation des ions H+ ( anions non volatils )
Ces ions H+ consomment les ions bicarbonates
dont la concentration diminue
Causes: maladies qui font baisser les HCO3
-
(diarrhée, insuffisance rénale) ou augmenter les
H+: (acidocétose diabétique)
 ACIDOSE RESPIRATOIRE : Due à une
augmentation de la PaCO2 plasmatique qui
entraine la formation d’acide carbonique et d’ions
H+ ( origine volatile )
Causes: maladies qui font baisser la ventilation:
coma, insuffisance respiratoire chronique (tabac),
myopathie 53Franck Rencurel 2020

 ALCALOSE METABOLIQUE :
Est due soit à un excès de bases
plasmatiques, soit à une fuite trop importante
d’ions H+
Causes
◦ Fuite d’acide : vomissements
◦ Diurétiques de l’anse (fuite de H+)
 ALCALOSE RESPIRATOIRE :
Est due à une diminution isolée d’acide
carbonique donc d’ions H+ d’origine volatile.
Augmentation ventilation causée par
◦ Hypoxémie
◦ Troubles neurologiques, douleur

 On parle de troubles simples lorsque l’on a des
modifications initiales isolées des bicarbonates
(troubles métaboliques ) ou de la PaCO2
(troubles respiratoires)
 On parle de troubles mixtes lorsque l’on
assiste à l’association de perturbations
métaboliques et respiratoires allant dans le
même sens : acidose mixte ou alcalose mixte
 On parle de troubles complexes lorsqu’il se
produit des troubles simples n’allant pas dans
le même sens.

VI- Alimentation et
équilibre acide-base

Les aliments peuvent dans une certaine
mesure favoriser la formation d’acides
(volatiles et fixes) ou favoriser l’élimination
d’acides (principalement des ions H+).
Une alimentation adaptée permettra une
meilleure récupération chez l’athlète en
améliorant l’élimination des acides formés
au cours de l’exercice physique.

pH =7.4 pH =7 Intracellulaire
pH =6,6pH =6,9
Fatigue musculaire
pH plasmatique et performance
Plasma
Exercice
Musculaire

59 études passées au crible
Limiter l’acidose avec le bicarbonate
en supplémentation
pendant l’effort.
Améliore les performances de 1 à 2% (!)
pour des efforts de moins de 10 minutes!
Sans effets sur des efforts plus longs
Le système bicarbonate (globules rouges,
reins)

Pendant l’effort, le système respiratoire
Bicarbonate/CO2 est le plus performant..
L’eau bicarbonatée est plutôt conseillée en
récupération.

Détecter un terrain acide ?
Mesure du pH urinaire
pH= 6,5-7,5 Normal
pH<6 = terrain acide
Mais attention, ce n’est qu’un indicateur !
rappelez vous que les reins ne contribuent qu’à 5%
de l’élimination des acides de l’organisme.

Alcaliniser un terrain acide
Travailler la ventilation à l’entrainement
Hydratation, boisson de récupération
Alimentation
(ouf ça tombe bien je fais
de la diététique!)

Aliments
Acides aminés soufrés
Chlore
Phosphore
soufre
Magnésium
Calcium
Potassium
Citrate, malate (végétaux)
Acidifiants Alcalinisants
Indice PRAL (Potential Renal Acid Load)
PRAL<0 alcalin
PRAL>0 acide
PRAL=0 neutre

Aliments acidifiants
Riches en protéines: viandes, fromages, céréales raffinés,
légumineuses
SODAS
Aliments alcalinisants
La plupart des Végétaux: fruits, légumes,
exception des légumineuses

Quelques exemples de PRAL
Aliments PRAL (mEq/100g)
Fruits -3.1
Légumes -2.8
Yaourts/lait 1
Viandes 9.5
céréales 6.8
sucreries 0.4
légumineuses 3
Adapté de Remer T et Manz F, 1995
alcalinisant
acidifiants
acidifiants
neutre
neutre

Alcalinisant
Neutre
Acidifiant
Graines germées Haricots blancs
secs
Epinards crues Betteraves
Poireaux carottes
Pommes de terre Choux
rave
Salade verte courgette
Rhubarbe Endives
Haricots verts Choux fleur
Brocoli radis
Choucroute tomates
Choux blanc/rouge
Aubergines
Petits pois Epinards cuits
Courges Champignons
Paris
Poivron Chou frisé
Petits pois secs oignon/ail
Maïs Artichaut
Lentilles Choux de
Bruxelles
Adapté de « Nutrition et
bioénergétique du sportif »
Nathalie Boisseau, ed Masson

Le lendemain d’une compétition:
Privilégier les fruits et légumes, fruits frais.
Choisir une eau minéralisée (Hépar,
Rozana, contrex, vichy,Badoit..).
Apports protéinés par œufs, laitages.
Pommes de terre plutôt que du riz.

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