Equilibre Acido-basique PDF

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pass physio...

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Equilibre Acido-Basique Equation d’Henderson-Hasselbach

Le pH détermine la dissociation d’un couple acide/base, or les protéines sont des couples acide/base ➔ Le pH détermine l’état de charge électrostatique des protéines

I.

Le pH et le vivant, charge acide quotidienne

Structure et activité des protéines Le pH détermine la charge électrostatique de tous les couples acide-base (dont protéines)  Dénaturation des protéines (grandes variations de pH) Protéine = fonction de catalyse (quand structure IIIR surtout est conservée) Elle dépend à sa charge acido-basique  Modification de l’activité des protéines (petites variations de pH) Chaque enzyme a pour exercer son activité des conditions physico-chimique idéale Pepsine : pH = 2-3 (estomac) Trypsine : pH = 9 (intestin grêle) Amylase : pH = 7 (salive) Le pH détermine également l’activité de l’hémoglobine pour l’O2 : EFFET BOHR  L’hémoglobine est moins affine pour l’O2 en conditions acides  Alors qu’en pH basique elle a une forte affinité (retrouvé dans les poumons) HbO2  Hb réduite • Gradients ioniques Le pH détermine les gradients ioniques de K+  -

Excès d’H+ sanguin  Augmentation de [K+] EC Hyperpolarisation de la mb plasmique Diminution de l’excitabilité des neurones et cardiomyocytes Conséquences : Trouble de conduction cardiaque, troubles de conscience

 -

Défaut d’H+  Diminution de [K+] EC Dépolarisation de la mb plasmique Augmentation de l’excitabilité des neurones et cardiomyocytes Conséquences : Troubles du rythme cardiaque, vertiges, paresthésies…

   

pH du sang artériel normal : pH = 7.38/7.42, [H+] = 38  42nM Limites compatibles avec la vie : pH = 6.9/7.8 soit [H+] = 16  126nM pH intracellulaire = 7 soit 100 nmoles/L pH dans l’organisme : - LCR = 7.3 à 7.35 - Muscles = 6.1 - Salive = 6.3 - Liquide gastrique = 0.7 – 3.8 ( H2CO3 = Fait pour faire face à un excès d’acide - C’est un système ouvert sur le milieu extérieur : le CO2 est évacué par le poumon  vers l’atmosphère 3

L’hydratation / déshydratation du CO2 se réalisent dans les tissus qui contiennent de l’ anhydrase carbonique (hématies, rein, cerveau) L’anhydrase carbonique : Une enzyme clé

-

Métallo enzyme à Zinc Enzyme membranaire Catalyse l’hydratation et la déshydratation du CO2 en H2CO3

Tous les tissus/cellules qui participent, expriment à l’équilibre acide/base, l’anhydrase carbonique

CO2 très soluble et très diffusible Sa P° partielle s’équilibre bcp

C. Participation du poumon à l’équilibre acide/base HCO3- = forme de transport prédominante du CO2 Les tissus produisent du CO2 et des H+ Les H+ sont tamponnés par les HCO3-  production de CO2 Le CO2 est transporté par la circulation jusqu’aux poumons ou il est rejeté dans l’atmosphère = 12moles soit 270 L STPD 1. Contrôle de la ventilation Une diminution du pH sanguin (acidose) et/ou une élévation de la teneur du sang en CO2 (hypercapnie) stimulent la ventilation Une augmentation du pH sanguin (alcalose) et/ou une diminution de la teneur du sang en CO2 (hypocapnie) inhibent la ventilation.

Contrôle de la boucle de

ventilation : régulation

H+ augmente  CO2 augmente = activent des chémorécepteurs  Centre respiratoire  Muscles  Ventilation inhibée

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Chémorécepteurs périphériques sensibles aux variations de H+ alors que les centraux sont sensibles aux variations de PCO2, ils font varier la ventilation en cas d’acidose. 2. Chémorécepteurs Périphériques Localisation : corpuscule carotidiens, arc aortique = au contact du sang Sensible aux H+ présents dans le sang artériel = pH ➔ La grandeur physiologique mesurée par les chémorécepteurs centraux est le pH artériel 3. Chémorécepteurs Centraux Localisation : à la surface du bulbe rachidien (tronc cérébral) et centres de commande respiratoire. ➔ Ils sont en contact avec le LCR. Ces récepteurs sont sensibles aux H+ du LCR Barrière hémato encéphalique qui est totalement imperméable aux H+ donc sensible au CO2 créé avec HCO3Les chémorécepteurs sont sensibles à l’hydratation du CO2, car c’est un gaz soluble et diffusible (au travers de la BHE) Ces H+ proviennent de la dissociation du CO2 catalysée par l’anhydrase carbonique  La grandeur physiologique mesurée par les chémorécepteurs centraux est la PaCO2 (pression partielle de CO2)

D. Participation du rein à l’équilibre acidobasique 1. Fonctionnement général du rein Il est capable de modifier les concentrations sanguines en bicarbonate. Unité fonctionnelle du rein, le néphron : glomérule, tubules et canal collecteur 20% du débit cardiaque est filtré en permanence par les glomérules soit 180L/J La composition de l’urine primitive est très proche de celle du plasma La grande majorité de l’eau est des molécules filtrées par le tubule est réabsorbée en aval. Réabsorption des HCO3- par le tubule  4.3 moles filtrées par jou

2.

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Urine primitive riche en Na+, mvt de Na+ vers la lumière du tubule. Lumière du tubule : anhydrase carbonique qui catalyse la réaction des H+ avec les H2CO3 pour donner H20 et CO2. CO2 très diffusif, diffuse vers le milieu IC de la cellule du TCP. Le CO2 s’hydrate en acide carbonique, il va donner du H+ qui va s’échanger avec du Na+ Bilan global : réabsorption de 1 bicarbonate Face à une surcharge acide = Excrétion rénale de H+ et régénération des HCO3- dans le canal collecteur Cellules intercalaires de type A du canal collecteur

H+ rencontre des bases qui vont le capter (NH3 et HPO42-) et l’éliminer dans les urines Le bicarbonate va être échangé avec du Cl- pour regagner ensuite la circulation Bilan global : Excrétion H+ et régénération d’un bicarbonate Face à une surcharge alcaline/base = Excrétion rénale de HCO3 et régénération des H+ dans le canal collecteur Cellules intercalaires de type B du canal collecteur

Cellules intercalaires de type A et B = mêmes cellules à l’envers ➔ Machinerie au pôle baso-latéral pour la cellule de type B qui était au pôle apical dans la cellule A

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III.

Désordres de l’équilibre acido-basique

Ph artériel normal est compris entre 7.38 et 7.42 - On parle d’acidose si le pH artériel < 7,38 ➔ En médecine c’est l’acidose qui représente le risque majeur - On parle d’alcalose si le pH artériel > 7,42 Ces troubles peuvent être d’origine : - Respiratoire : Excès / insuffisance du stock de CO2 - Métabolique : Excès / insuffisance d’acides fixes A. Acidose métabolique liées à un excès d’acide fixes H+ (Ex : acidose lactique, acidocétose diabétique)

Immédiatement : les H+ en excès se conjuguent avec HCO3-  [HCO3-] diminue Dans un 2nd temps : compensation respiratoire La diminution du pH stimule la ventilation  [CO2] diminue  Le pH tend à se normaliser Dans un 3eme temps : compensation rénale Réponse ventilatoire à l’acidose métabolique    

Production d’acide lactique par la glycolyse anaérobie  Acidose Réactivation du système lactique : L’élimination du CO2 > O2 Acide lactique  lactate + H+ H+ + HCO3-  CO2 + H2O Quand CO2 > VO2 = seuil ventilatoire

B. Acidose métabolique = perte de base HCO3(Ex : maladies rénales ou diarrhée = perte de liquide intestinal basique)

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Immédiatement : la réaction se déplace vers la gauche, CO2 se dissocie en HCO3Et H+  [H+] augmente CO2 diminue Dans un second temps : compensation respiratoire : la diminution du pH stimule la ventilation  CO2 diminue  pH tend à se normaliser Troisième temps compensation rénale uniquement si le rein est sain C. Alcalose métabolique par perte d’acide H+ (Ex : vomissement, médicaments)

Immédiatement : la réaction se déplace vers la gauche, CO2 se dissocie en HCO3- et H+  HCO3augmente Dans un second temps : compensation respiratoire, l’augmentation du pH inhibe la ventilation  CO2 augmente  pH tend à se normaliser Troisième temps : compensation rénale (cellules intercalaires de type B) D. Acidose respiratoire

Immédiatement : la réaction se déplace vers la gauche, CO2 se dissocie en HCO3et H+  H+ et HCO3- augmente Dans un second temps : compensation rénale, le rein réabsorbe des HCO3- puis excrète des H+  HCO3- augmente  Le pH tend à se normaliser Cas clinique : Une jeune fille est conduite aux urgences pour un ensemble de troubles associant une respiration très ample et rapide, des sensations vertigineuses et des palpitations L’interne a fait réaliser une mesure des gaz du sang, dont les résultats sont les suivants : pH = 7,50 PaCO2 = 20 mmHg (valeur basse) [HCO3-] = 22 mM (valeur discrètement abaissée) Comment interpréter cette situation ? ➔ Alcalose respiratoire

E. Alcalose respiratoire

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Immédiatement : la réaction se déplace vers la droite, HCO3- et H+ se combinent en CO2  H+ et HCO3- diminuent Dans un second temps : compensation rénale, le rein diminue la réabsorption des HCO3- puis n’excrète pas de H+  HCO3- diminue encore  Le pH tend à se normaliser Cas clinique : Un patient est admis à l’hôpital pour une infection pulmonaire grave. Le tableau associe une défaillance respiratoire et circulatoire. Les gaz de sang montrent les résultats suivants : pH = 7,32 PaCO2 = 49 mmHg (valeur élevée) [HCO3-] = 20 mM (valeur basse) Comment interpréter cette situation ? ➔ Acidose mixte F. Acidose mixte /!\

Excès d’acide fixe et volatil et hypoventilation alvéolaire Situation typique : état de choc, défaillance multi viscérale Pas de compensation possible : urgence médicales (mort proche) Désordres acido-basiques : diagnostic

Diagramme = (Bicarbonatémie) HCO3- / PH / PCO2

de Davenport

Isobares : représentation graphique de Henderson-Hasselbach Droite tampon = caractéristique du tampon protéines : + on a de protéines, + le pouvoir tampon est grand Pouvoir tampon : pente de la courbe (H+ qu’on met ou pas et le pH) Relation entre la variation de HCO3- (=apport / retrait de H+) et la variation du pH Fonction exponentielle du pH  HCO3- =

Acidose métabolique

aPCO2 x 10 (pH- pKa)

+

compensation respiratoire

9

Acidose respiratoire

+

compensation métabolique

Temps très bref = X compensation respiratoire Exercice : Un patient est atteint d’une acidose métabolique d’installation très brutale. On admet que la charge acide accumulée en un temps très bref équivaut à 9mmoles de H+ par litre de sang. On admet que le pouvoir tampon du sang est de 30 mmoles de H+.L-1.Unité pH-1 Q1 : Quel est le pH de ce sujet ? pH = pH normal – (quantité de H+ reçue / pouvoir tampon) pH = 7.4 – (9/30) pH = 7.1 Q2 : Le niveau de ventilation n’a pas changé et la PaCO2 est de 40 mmHg, Quel est la concentration de HCO3- dans le plasma ? pH = pKa + log (HCO3- / [CO2]) pH = 6,1 + log ([HCO3-]/[CO2]) Donc log ([HCO3-] / [CO2]) = pH – pKa Log (HCO3- / [CO2]) = 7.1 – 6.1 Log (HCO3- / [CO2]) = 1 HCO3- / [CO2] = 10 HCO3- = 10 x [CO2] HCO3- = 10 x (0.03 x 40) HCO3- = 12 mM

log (a/b) = c a/b = 10C

Q3 : La ventilation alvéolaire augmente et la PaCO2 est maintenant de 20 mmHg Comment évolue le pH plasmatique ? pH = pKa + log (HCO3-/aPCO2) pH = 6.1 + log (12/0.03x20) pH = 7.4

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