1. METABOLISME
ACIDO – BASIQUE
ET SON EXPLORATION
Thème VI-BIOCHIMIE
Pr Ag Hammami Med Bessem
Laboratoire de Biochimie, CHU LA RABTA
2. pH: C° d’un milieu en ions H+ pH = 1/ Log [H+]
Chez l’homme seules des variations minimes de pH sont
tolérées:
- Ionisation et fonction optimale des protéines
- Une fonction normale des cellules
Acide
molécule capable de libérer des ions H+
Base
molécule capable de capter des ions H+
INTRODUCTION
3. pH sanguin = 7,4
pH < 7 ou pH > 7,8
Incompatible avec la vie
0 7 14
pH acide pH neutre pH basique
maintien du pH entre 7,38 et 7,42: [H+] ≈ 40 nmol/l
4. Production journalière d’acide
- acidité « volatile » :
métabolisme plus de 13 500 mmoles de CO2/24H éliminées par
voie respiratoire
- acidité « fixe » dépend largement de l’apport alimentaire, soit
60 – 80 mmol/l d’H+/24H.
• l’acide sulfurique : oxydation des aa. soufrés.
• l’acide phosphorique : catabolisme des ac. nucléiques,
phospholipides, phosphoprotéines.
• des acides organiques : ac. lactique, corps cétonique …
5. Régulation du pH
Comment l’organisme protège-t-il son ALCALINITÉ
(pH: 7,4) malgré une aggression ACIDE massive et
constante
?
6. Régulation du pH
– Les différents systèmes tampons extra- et intracellulaires:
action quasi instantanée (limitée)
– Les poumons éliminent le CO2: en quelques minutes.
– Les reins éliminent la charge acide «fixe»: quelques heures à
quelques jours.
7. 1. SYSTÈMES TAMPONS
substances en équilibre chimique: capter ou libérer des H+ pour
minimiser les variations de pH
acide faible/base conjuguée
base faible/acide conjugué
8. 1. SYSTÈMES TAMPONS
AH (acide faible) A- (Base conjuguée) + H+
L’addition de H+: favorise formation de AH
La soustraction de H+: favorise dissociation de AH en H+ et A-
pH
pH
k
k: coefficient de dissociation de l’acide faible
Pk: valeur du pH où [A-] = [AH] (activité tampon maximale)
9. 1. SYSTÈMES TAMPONS
AH (acide faible) A- (Base conjuguée) + H+
K
K = [A-] x [H+]
[AH]
[H+] = K x [AH]
[A-]
pH = pK + log [A-]
[AH]
pH = pK + log [Base conjuguée]
[acide faible]
10. 1. SYSTÈMES TAMPONS
Le système tampon est d’autant plus efficace que :
Sa concentration est élevée
Qu’il opère aux alentours de son pK (pH= pK)
12. Système bicarbonate/acide carbonique
CO2 + H2O H2CO3 H+ + HCO3
-
K
Eliminé par le poumon régénéré par le rein
constante d’équilibre: K= [H+] x [HCO3
-]/ [H2CO3]
pH = 6,1 + log [HCO3
-]
[H2CO3]
(Equation d’Henderson-
Hasselbach)
: Anhydrase carbonique
13. loi de Henry:
[H2CO3] = CO2 dissous = a PaCO2 ( a= 0,03)
H2CO3 CO2 + H2O
pH = 6,1 + log [HCO3
-]
[H2CO3]
pH = 6,1 + log [HCO3
-]
0,03 x PaCO2
Système bicarbonate/acide carbonique
(Equation d’Henderson-
Hasselbach)
14. Système bicarbonate/acide carbonique
tampon ouvert:
Organisme soumis à un acide fort: la partie alcaline du tampon agit
Exemple: H+ R- + CO3H-Na+ NaR + CO3H2 CO2 + H2O
(acide fort dissocié) (acide faible,
peu dissocié)
Bilan:
• diminution des H+ surajoutés
• diminution de HCO3
- (régénéré par le rein)
• augmentation de CO3H2 (éliminé par le poumon sous forme de CO2)
15. Système bicarbonate/acide carbonique
tampon ouvert
Organisme soumis à une base forte: la partie acide du tampon agit
Exemple : OH- R+ + H2CO3 R+ HCO3
- + H2O
(base forte) (base faible)
Bilan :
• Base forte remplacée par une base faible
• Elimination base faible (HCO3
- ) par le rein
16. Système bicarbonate/acide carbonique
Principal tampon (HCO3
- / H2CO3) du LEC
- C° plasmatique élevée ≈ 24- 26 mmol/l
- tampon ouvert
H2CO3: volatil éliminé par voie pulmonaire (CO2)
HCO3
- : éliminé par le rein en cas de surcharge
- Inépuisable car HCO3
- sont régénérés par le rein
- Agit plus en cas d’acidose (pka=6,1; HCO3
- / H2CO3 ≈ 20)
17. Autres tampons
Hémoglobine / hémoglobinate
- Tampon important des globules rouges (intracellulaire)
- Important vue sa C° ≈ 140 g/l
- HbO2 + H+ HHb + O2
Tissus
Poumons
18. Autres tampons
H2PO4
- / HPO4
2-
- Tampon important de cellules tubulaires et de l’os (intracellulaire)
- pK: 6,8
- 85% sous forme de HPO4
2- : possibilité de fixer H+
-Théoriquement meilleur que HCO3
- / H2CO3 mais sa C° plasmatique
est 20 fois plus faible (effet négligeable en extracellulaire)
19. Autres tampons
Protéine / Protéinate
- Tampon important intracellulaire, effet négligeable plasmatique
- Protéines: anions (pH: physiologique) captant des H+
- P- + H+ PH
- Protéines intracellulaires
20. 2. RÉGULATION PULMONAIRE
• Récepteurs centraux bulbaires (très sensibles à des faibles
variations de pH du LCR et de PaCO2)
• Récepteurs périphériques aortique et carotidien (sensibles à
la variation de pH), moins puissants
• acidose métabolique hyperventilation ( PCO2)
• alcalose métabolique hypoventilation ( PCO2)
• Rapide mais limitée (l’hyperventilation ne peut être augmentée
indéfiniment et l’hypoventilation doit rester compatible avec la vie)
21. 3. RÉGULATION RÉNALE
- Lente à agir mais dure longtemps
- Grande souplesse du système: pH urinaire peut varier entre
4,5 et 8
Rôle du rein est double :
-Tube proximal (réabsorption de ≅ 85 % des HCO3
- filtrés)
-Tube distal et collecteur (excrétion rénale des ions H+ et
régénération de HCO3
-)
26. conditions de prélèvement
- au repos (éviter l’anxiété)
- sans garrot
- seringue étanche (anaérobiose) en polyéthylène ou polypropylène
contact avec l’air: PaCO2 et PaO2
- Héparine
- Si la mesure risque d'être différée (plus de 15 à 30 mn) transport
dans la glace
à 37° : toutes les 10 mn : pCO2 de 1 mmHg
pH de 0.01
27. Paramètres mesurés
1- pH
2- paO2 (quantité d’O2 transportée par le sang)
3- paCO2
Paramètres calculés
1- Bicarbonates (HCO3-)
équation Henderson Hasselbach: pH= pK + log [HCO3-]/ a (paCO2)
2- Excès de bases (BE)
différence entre la valeur calculée des bases tampons d’un individu et celle
des bases tampons d’un individu normal (pH de 7,4 à 37°C et paCO2 de 40
mm Hg)
38. Acidose métabolique
Calcul du trou anionique sanguin: origine de l’acidose
- Accumulation d’acides (anions), baisse de bicarbonates et chlore normal:
TA , acidoses normochlorémiques
- Absence d’acides, baisse des bicarbonates et augmentation de chlore:
TA normal, acidoses hyperchlorémiques
39. Acidose métabolique
Etude du pH urinaire
Détermination de l’ammoniurie (NH4+)
Réponse rénale normale: pH urinaire <5,5 et ammoniurie élevée, en
faveur d’une origine extrarénale
Réponse rénale anormale: pH urinaire augmenté et ammoniurie basse,
en faveur d’une origine rénale de l’acidose métabolique
40. Acidose métabolique
à TA élevé (normochlorémiques) surcharge H+
Acidocétose (diabétique, de jeun, alcoolique)
Acidose lactique
Intoxication (aspirine, méthanol, éthylène glycol)
Insuffisance rénale (anions non éliminés, tels les
sulfates, phosphates)
41. Acidocétose diabétique
Signes cliniques: odeur acétonique (haleine), dyspnée
Kussmaul
Signes biologiques (en plus de l’acidose métabolique)
- hyperglycémie > 15 mmol/l
- Glucosurie, acétonurie
- Troubles hydroélectrolytiques (polyurie osmotique et perte
en eau et en électrolytes): déshydratation globale
- hyperkaliémie
42. Acidose lactique
Causes
Etat de mal convulsif
Etats de choc
Hypoxies profondes
Intoxications éthyliques
Diabétiques sous biguanides ( insuffisance rénale et/ ou
hépatique sévère)
44. à TA normal (hyperchlorémiques)
Perte digestive de HCO3
-
Défaut de réabsorbtion rénale de HCO3
-
Défaut d’excrétion rénale de H+
Acidose métabolique
45. Diarrhées sévères (sécrétions pancréatique et biliaire, riches
en bicarbonates), Fistules digestives (pancréatiques)
Acidose métabolique hyperchlorémique avec kaliémie nle ou
peu élevée
Une ammoniurie > 70 mmol/24h (TA ur <0)
Perte digestive de HCO3-
46. TAur positif = absence de cations indosés supplémentaires
réponse rénale inadaptée ( ammoniurie < 50 mmol/24h)
Origine rénale de l’acidose: acidoses tubulaires
Défaut de réabsorption rénale des HCO3-
ou d’excrétion des H+
47. pH = 6.1 + [HCO3-]
0.03 X pCO2
pH (> 7,42) par HCO3- (> 27mmol/l)
Compensation attendue : pCO2 ↑
Compensation difficile et limitée:
- l’hypoventilation limitée par l’hypoxie
- l’élimination des bicarbonates est limitée par une perte importante de
sodium
Alcaloses métaboliques
48. Alcalose métabolique
Signes cliniques
Crampes musculaires (hypokaliémie)
Signes biologiques
- pH > 7.43
- CO2 Total artériel > 27 mEq/l
- paCO2 > 43 mmHg, diminution de la paO2
- hypokaliémie.
- Hypochlorémie (électroneutralité)