Équilibre acido-basique en biologie

Equilibre acido-basique

• L'équilibre acido-basique est un équilibre chimique, qui doit être maintenu en permanence
• Le pH des fluides corporels est maintenu par un mécanisme étroitement régulé
• Des ions hydrogène (H+) sont présents dans tous les tissus du corps.
• Le maintien d'une concentration appropriée d'ions hydrogène (H+) est essentiel à la fonction cellulaire normale
• La notion d'une solution acide ou alcaline repose sur sa capacité à libérer ou à consommer des protons
• L'interprétation d'un trouble acidobasique nécessite une analyse structurée par étapes basées sur certains outils biologiques
• Les ions H+ sont très réactifs, ont une grande mobilité, peuvent facilement se combiner aux molécules porteuses de charges négatives des cellules et interférer avec l'activité des enzymes

Définition

• Un acide est une substance capable de donner des protons.
• Une base est une substance capable d'accepter des protons.
• La théorie de la dissociation des électrolytes a été proposée par Arrhenius
• Selon la définition proposée par Brønsted, les acides sont des substances capables de donner des protons et les bases sont celles qui acceptent des protons
• Le degré de dissociation détermine s'il s'agit d'acides forts ou d'acides faibles.
• Les acides forts se dissocient complètement, tandis que les acides faibles s'ionisent de façon incomplète.
• La constante de dissociation (Ka) d'un acide est le rapport entre les particules dissociées et non dissociées à l'équilibre.
• L’acidité d'une solution est mesurée en notant la concentration en ions hydrogène et est déterminée par l'équation : pH = −log [H+]
• La notion de pKa au niveau de l’acide est à moitié ionisé
• Plus l'acide est fort, plus son pKa est petit

L'effet du sel sur la dissociation

• La relation entre pH, pKa, concentration d'acide et base conjuguée (ou sel) est exprimée par l'équation de Henderson-Hasselbalch pH= pKa + log ([A-]/[AH])

Les systèmes Tampons

• 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 (ou sel).
• Un tampon est plus efficace lorsque les concentrations de sel et d'acide sont égales ou lorsque le pH = pKa
• La plage effective d'un tampon est de 1 unité de pH supérieure ou inférieure à pKa.
• Les bons tampons sont donc ceux dont le pKa est proche du pH idéal de la cellule c'est-à-dire 6,8

Production Acide

• L'organisme peut être comparé à une machine en fonctionnement, qui consomme des carburants et qui produit un travail, ce qui le laisse avec des déchets à éliminer.
• Si la combustion est complète, il s'agira de CO2 et H2O.
• En présence d'une quantité insuffisante d'oxygène, l'organisme fonctionnera de façon anaérobie ce qui libère des quantités d'acides non volatils.

Mécanismes de régulation du pH

• Les tampons agissent rapidement mais pas de façon permanente
• Les mécanismes de régulation locale (tampons) sont l'étape initiale, permettant de maintenir un pH constant face à un apport continu d'ions H+
• Le système respiratoire joue un rôle important dans l'élimination du CO2 et de maintenir le pH du métabolisme à un niveau constant
• Le rein est essentiel pour assurer l'élimination finale des acides à long terme et pour maintenir l'équilibre acido-basique
• Au niveau des tissus, le CO2 et l'eau se combinent pour former des ions H+ et bicarbonate
• Le bicarbonate résultant sort des globules et se retrouve dans le plasma, servant de tampon
• Le CO2 peut aussi directement se combiner à l'hémoglobine (Hb) pour former la carbaminohémoglobine (CO2Hb).
• L'hémoglobine a une plus grande affinité pour le CO2 que pour l'oxygène, ce qui favorise la prise en charge du CO2 au niveau des tissus et sa libération au niveau des alvéoles, que ce soit pour donner de l'acide carbonique ou libérer le CO2.
• Les réactions s'inversent au niveau pulmonaire, le CO2 diffuse vers le sang jusqu'à équilibration des pressions partielle
• Les variations de H+ (donc de pH) sont induites par des modifications primitives de la PCO2 (régulée par la ventilation) ou de la concentration plasmatique de HCO3- (régulée par le rein).
• L'acidification de l'urine est la principale fonction du rein pour la régulation du pH du fluide extracellulaire

Classification des perturbations bases-acide

• L'acidose correspond à une diminution du pH sanguin.
• L'alcalose correspond à une augmentation du pH sanguin.
• Les perturbations peuvent être métaboliques (causées par une anomalie du HCO3- ) ou respiratoires (causées par une anomalie de la PCO2).
• Ces perturbations peuvent être compensées par une modification de la variable de contre-action (pCO2, HCO3-)

Outils d'interprétation des troubles acidobasiques

• Gaz du sang artériels : pH, PaCO2 , HCO3-, CO2 total
• Ionogramme sanguin : Na+ , K+ Cl-,
• Autres paramètres : Albumine, phosphore, calcium, magnésium, lactates
• Paramètres urinaires : pH urinaire, électrolytes urinaires
• Calcul du trou anionique (TA) : TA = Na+[K+]- (Cl-[HCO3-])