Équilibre Acido-Basique en Physiologie

La formule de Henderson-Hasselbalch établit une relation directe entre le pH d'un liquide biologique et le rapport entre les bicarbonates (HCO3-) et la pression partielle du dioxyde de carbone (pCO2).

Les bicarbonates (HCO3-) sont des tampons métaboliques, influencés par la fonction rénale.

La pression partielle du dioxyde de carbone (pCO2) est un tampon respiratoire, influencé par la fonction pulmonaire.

L'acidose est un état où le pH sanguin est inférieur à 7,38. L'alcalose est un état où le pH sanguin est supérieur à 7,42.

Une perturbation de l'équilibre acido-basique peut être causée par un problème respiratoire (ventilation altérée) ou un problème métabolique (accumulation d'acide ou de base).

Le système tampon phosphate est composé de HPO4²-Na² et H2PO4- Na+ et joue un rôle mineur dans le maintien du pH plasmatique.

Les systèmes tampons des bicarbonates et des phosphates sont importants dans les globules rouges pour réguler le pH.

L'hémoglobine peut se lier au CO2 pour former des dérivés carbaminés, libérant des ions H+ et contribuant à la régulation du pH.

L'hémoglobine a des résidus d'histidine qui peuvent se lier aux ions H+, contribuant à la régulation du pH.

L'oxyhémoglobine est un acide plus fort que l'hémoglobine. Elle libère des ions H+ dans les poumons.

L'hémoglobine capte un proton (H+) des tissus, contribuant à la régulation du pH.

La régulation respiratoire est un mécanisme important de contrôle du pH par l'élimination du CO2.

L'hyperventilation augmente l'élimination du CO2, diminuant les ions H+ et augmentant le pH, conduisant à une alcalose respiratoire.

Système tampon le plus important dans le plasma, responsable de 25 à 30 mmol/l du pouvoir tampon total. Il est particulièrement efficace pour lutter contre l'acidose grâce à son rapport bicarbonates/acide carbonique de 20.

Le système acide carbonique - bicarbonates fonctionne en captant les protons (H+) et en les transformant en acide carbonique (H2CO3), un acide faible qui n'affecte que légèrement le pH.

Une augmentation du CO2 dans le sang déplace l'équilibre de la réaction vers la droite, ce qui entraîne une augmentation des niveaux de H+ et de HCO3-. Cela conduit à une acidification du sang.

L'ajout de protons (H+) au plasma stimule le système tampon. Les bicarbonates captent les protons, déplaçant l'équilibre de la réaction vers la gauche.

Le système tampon proteine-proteines, composé de différents groupements acides aminés, contribue également à la lutte contre l'acidose et l'alcalose. Les résidus d'acides aminés basiques (arginine, lysine, etc.) captent les protons, tandis que les résidus d'acides aminés acides (acide aspartique, acide glutamique, etc.) libèrent des protons.

Les protéines plasmatiques, représentant environ 70g/l, jouent un rôle important dans l'équilibre acido-basique grâce à leur capacité de tamponnage.

L'alcalose métabolique est un état caractérisé par une diminution de la concentration d'ions H+ dans le sang. Cela provoque une augmentation des ions HCO3-. Le corps essaie de compenser en expulsant les HCO3- supplémentaires et en réabsorbant les ions H+.

L'ingestion excessive de bicarbonate de sodium, comme dans les eaux minérales ou les traitements contre l'acidité gastrique, peut entraîner une alcalose métabolique.

Une surcharge en substances alcalines peut provoquer une alcalose métabolique. Chez les personnes souffrant d'insuffisance rénale, cela peut être problématique, mais pas chez les personnes en bonne santé.

Des pertes digestives d'ions H+, comme celles causées par des vomissements sévères ou des aspirations digestives prolongées, peuvent entraîner une alcalose métabolique.

Des pertes urinaires d'ions H+, comme celles provoquées par l'administration de diurétiques, de substances à effet minéralo-corticoïde ou dans le syndrome de Conn et de Cushing, peuvent induire une alcalose métabolique.

Une compensation respiratoire est un mécanisme important pour compenser l'alcalose métabolique. Cependant, cette compensation est limitée car une hypoventilation excessive provoque une hypoxie, annulant l'effet recherché.

L'augmentation du pH déprime le centre respiratoire, ce qui entraîne une augmentation de la pCO2. Mais la ventilation doit rester compatible avec la vie, ce qui limite la pCO2 à 55mmHg.

La correction rénale de l'alcalose métabolique implique une diminution de la réabsorption des HCO3-. Cependant, ce mécanisme est limité car un HCO3- non réabsorbé entraîne un Na+ non réabsorbé, ce qui peut entraîner des effets indésirables.

L'enzyme qui catalyse la formation d'acide carbonique (H2CO3) à partir de dioxyde de carbone (CO2) et d'eau (H2O).

Un système qui résiste aux changements de pH, composé d'un acide faible et de sa base conjuguée.

Le pH sanguin est régulé grâce à un équilibre entre la concentration du bicarbonate (HCO3-) et la pression partielle du dioxyde de carbone (pCO2), représentés par la formule pH = 6,1 + log (HCO3-)/a pCO2.

Le tampon bicarbonate, composé de bicarbonate (HCO3-) et d'acide carbonique (H2CO3), est le principal système tampon dans le sang.

Lorsqu'un acide fort entre dans le sang, il est neutralisé par le bicarbonate (HCO3-) du tampon, formant de l'acide carbonique (H2CO3), qui se transforme en CO2 et est éliminé par les poumons.

Lorsqu'une base forte entre dans le sang, elle est neutralisée par l'acide carbonique (H2CO3) du tampon, formant du bicarbonate (HCO3-) qui est éliminé par les reins.

Le CO2 se dissout dans le sang en très petite quantité, sa concentration est liée à la pression partielle du CO2 dans le sang.

L'augmentation du CO2 dans le sang entraîne une augmentation de la réabsorption des bicarbonates. Une diminution du CO2 conduit à une diminution de la réabsorption des bicarbonates.

L'excrétion des H+ via les phosphates se déroule au niveau du tube contourné distal. Les ions H+ réagissent avec les ions HPO4- pour former H2PO4-, qui est excrété dans les urines, menant à la réabsorption d'un ion HCO3-.

Au niveau du tube contourné distal, il existe une compétition entre les ions K+ et H+ pour l'excrétion.

Une acidose métabolique provoque une hyperkaliémie (excès de potassium dans le sang). Inversement, une alcalose métabolique conduit à une hypokaliémie (déficit de potassium dans le sang).

L'excrétion des H+ via les ions ammonium se produit dans les tubules rénaux. L'ammoniac (NH3) réagit avec les ions H+ pour former des ions ammonium (NH4+) qui sont ensuite excrétés dans les urines. Cette réaction explique l'odeur d'ammoniaque de l'urine.

Le prélèvement sanguin pour l'analyse de l'équilibre acido-basique doit être effectué avec précision : ponction artérielle, sang sur héparine, anaérobie, analyse immédiate ou conservation au froid.

Le pH sanguin est mesuré à l'aide d'une électrode de verre qui mesure la différence de potentiel par rapport à une électrode de référence. Les valeurs normales se situent entre 7,4 ± 0,02.

La PCO2 (pression partielle du CO2) est mesurée avec l'électrode de Severinghaus. Les valeurs physiologiques sont différentes pour le sang artériel (35 à 44 mmHg) et le sang veineux (42 à 48 mmHg).