Troubles acido-basiques: Concepts clés

Introduction

• Le contrôle de l'état acidobasique est essentiel pour la vie, étant un équilibre étroitement surveillé dans l'homéostasie interne.
• L'étude des troubles acido-basiques est une partie intégrante de l'évaluation quotidienne des patients hospitalisés en milieu médical et chirurgical.
• L'interprétation de l'état acido-basique peut être faite par plusieurs approches, incluant l'équation d'Henderson-Hasselbalch et l'approche de Stewart.
• L'approche classique, basée sur l'équation d'Henderson-Hasselbalch, est la plus couramment utilisée pour identifier les troubles acido-basiques du au fait de sa simplicité.

Objectifs et connaissances préalables

• Définir le pH sanguin est essentiel.
• Il est important de décrire le bilan des ions hydrogène dans l'organisme.
• Il faut décrire le rôle des systèmes tampons dans l'équilibre acido-basique.
• Expliquer le rôle des poumons et des reins dans l'équilibre acido-basique est nécessaire.
• Établir un diagnostic positif d'un trouble acido-basique à partir de données cliniques et paracliniques.
• Identifier les signes de gravité d'un trouble acido-basique grâce aux données cliniques et paracliniques.
• Établir le diagnostic étiologique d'un trouble acido-basique en se basant sur des données cliniques et paracliniques.
• Une connaissance préalable nécessaire : l'équilibre acido-basique, la décompensation aiguë du diabète, les hyperlactatémies, les intoxications alcooliques, les acidoses tubulaires rénales, l'insuffisance rénale, et l'hyperaldostéronisme.

Activités d'apprentissage

• L'interprétation d'anomalies biologiques indiquant une insuffisance rénale, une dyskaliémie, une hypoalbuminémie, un ionogramme urinaire et sanguin est une activité d'apprentissage importante.

Rappels physiologiques: Acides et Bases

• Selon Bröensted, un acide est un donneur de protons (H⁺) et une base est un accepteur de protons.
• Chaque acide a une base conjuguée et vice versa.
• La réaction entre les deux espèces chimiques : AH ⇆ H⁺ + A⁻ (AH est l'acide et A⁻ est sa base conjuguée) et B⁻ + H⁺ ⇆ BH (B⁻ est la base et BH est son acide conjugué).
• Les acides forts sont complètement dissociés (HCl) et les acides faibles le sont partiellement (acide carbonique, H2CO3).
• La concentration des ions H⁺ est d'environ 40 nEq/L dans le liquide extracellulaire et entre 80 et 100 nEq/L dans le liquide intracellulaire.
• L'état acidobasique est défini par pH = -log[H⁺].
• L'électroneutralité exige que la somme des charges ioniques soit nulle : ([Na⁺] + [K⁺] + [Ca²⁺] + [H⁺]) - ([Cl⁻] + [HCO₃⁻] + [OH⁻]) = 0.
• La composition en électrolytes est indissociable de l'équilibre acide-base.
• Le produit [H⁺][OH⁻] est constant à une température donnée (4,4 x 10⁻¹⁴ à 37°C dans le plasma, d'où pH = 6,68 à la neutralité).
• L'acidémie (pH artériel < 7,35) et l'alcalémie (pH artériel > 7,45) sont causées par des processus physiopathologiques (acidoses).
• pH(a) est utilisé pour le sang artériel et pH(v) pour le sang veineux mêlé.
• Le pH plasmatique normal chez l’homme est de 7,40 ± 0,05.

Bilan des ions H+: Entrées

• Le métabolisme cellulaire normal produit des quantités importantes d'acides, en plus de ce qui est apporté par l'alimentation.
• Les acides volatiles sont la principale source d'acide, avec la production de CO₂ liée au métabolisme aérobie.
• La combustion métabolique des glucides, lipides et protides dans les mitochondries produit de l'acide carbonique (CO₂), allant de 10000 à 15000 mmol/24 heures : CO₂ + H₂O ⇆ H₂CO₃ ⇆ H⁺ + HCO₃⁻.
• Le CO₂ est un gaz éliminé par les poumons, d'où le terme "volatile".
• Le CO₂ se combine avec l'eau (H₂O) dans le sang en présence d'anhydrase carbonique pour créer l'acide carbonique (H₂CO₃), qui se dissocie en H⁺ et HCO₃⁻.
• Les acides fixes, produits par le métabolisme des protides, phospholipides et purines, sont produits à raison d'environ 1 mmol/Kg/J (60-80 mmol/J).
• L'acide sulfurique (80%) (H₂SO₄, pKa à 2), libéré par le métabolisme des protéines soufrées, libère 2 H⁺ par molécule : H₂SO₄ ⇆ 2H⁺ + SO₄²⁻.
• L'acide phosphorique (H₃PO₄), libéré par le métabolisme des phosphoprotéines et phosphoaminolipides : H₃PO₄ ⇆ H⁺ + H₂PO₄⁻ ⇆ 2H⁺ + HPO₄²⁻ ⇆ 3H⁺ + PO₄³⁻. Le phosphate est majoritairement di-sodique (HPO₄²⁻) (80%) et mono-sodique acide (H₂PO₄⁻) (20%).
• L'acide lactique et les corps cétoniques, issus du métabolisme incomplet du glucose et des acides gras, ont un rôle minime dans des conditions physiologiques normales.

Bilan des ions H+: Sorties

• Bien que la production journalière soit moins importante que celle du CO₂, ces acides fixes sont très agressifs et doivent être neutralisés ou excrétés par les reins.
• Bilan des entrées d’ions hydrogène : acide volatile (dioxyde de carbone CO2) quantité 15 000 mmol/jour.
• Acide fixe (acide sulfurique et phosphorique +++) quantité 70 mEq/jour (≈1 mEq/kg/jour).
• Alimentation : protéines et acides gras quantité ≈1 mmol/kg/jour.
• La résultante du bilan des entrées est fonction du régime alimentaire.
• L'excrétion se fait par les poumons (élimination du CO₂) et les reins (élimination des acides fixes).
• Pour le CO₂, environ 10 mmol/min sont éliminés par les poumons.
• Le CO₂ est transporté dans le plasma (70% sous forme dissoute et combinée après réaction chimique) et dans les hématies (30% sous forme dissoute, combinée à l'hémoglobine et après réaction chimique).
• CO₂ dissous (10%) dans :
  • Plasma et cytoplasme intra-érythrocytaire.
  • quantitativement, faible fraction du CO2T : 0.03 x PaCO2 = 1.2 mmole/litre (0,03= coefficient de solubilité du CO2 dans le plasma à 37 °C).
  • qualitativement importante, forme de passage obligée pour les échanges par diffusion.
• CO2 combiné après réaction chimique (60-70%) : -Hydratation: H2O + CO2 ⇔ CO3H2 ⇔ HCO3- + H+ -Réaction lente en l’absence d’enzyme, très rapide en présence d’anhydrase carbonique.
• Pas d’anhydrase carbonique dans le plasma, abondante dans les GR.
• Dans le cytoplasme des GR : Production d’ions HCO3- qui sortent du GR, avec échange avec ions Cl- (effet. Hamburger) (peu d’HCO3 dans les GR) = Les ions H+ sont tamponnés par Hb.
• Dans le plasma : les ions HCO3- sont abondants.
• CO2 combiné à l’hémoglobine (20-30%) :
  • Dans le cytoplasme des GR, le CO2 se fixe sur l’hémoglobine = hémoglobine carbaminée.
  • Site de fixation différent du site de fixation de l’O2.

Bilan des bases, Régulation de l'équilibre et Systèmes tampons

• Les apports alimentaires et métaboliques en bases sont limités.
• L'élimination de l'excès d'acides maintient l'équilibre acide-base.
• L'équilibre acido-basique est réglementé puisqu'une perturbation de la [H+] modifie les protéines enzymatiques ainsi que des macromolécules protéiques change considérablement leurs charges électriques, leurs structures et leurs fonctions.

Les protéines sont sensibles

• Modifications de l'excitabilité neuronale (Dépression du système nerveux central en Acidose, hyperexcitabilité en Alcalose)
• Un déséquilibre potassique affecte l'excitabilité cardiaque et il existe une modification de la concentration en ion K+ du fait des échanges H+ K+ (Acidose : excrétion rénale de H+ et réabsorption de K+, Alcalose : réabsorption rénale de H+ et excrétion de K+).
• La ventilation pulmonaire et la filtration rénale assurent cette régulation.
• Le système respiratoire contribue à la régulation aux côtés des tampons.

Systèmes Tampons

• Les systèmes tampons impliquent un mélange d'acide faible et de base forte ou de base faible et d'acide fort, et permettent de remplacer les acides.
• Le système tampon capte ou donne un ion H+.
• AH est l'acide faible partiellement dissocié en A- et H+. ([A-]× [H+]/ [AH]) reste toujours constant (KA) et donc [A-]× les [H+]/ [AH] = KA où KA est la constante de dissociation.
• L’équation sous forme logarithmique donne : Log (1/[H+]) = log (1/KA) + log ([A-]/[AH]), qui peut se traduire pH = pKA + log ([A-]/[AH]). pKA reflète le pH de semi-dissociation et pH est égal au pKA si [A-]=[AH].
• Plus le pH d’une solution se rapproche du pKA du tampon, plus ce dernier est efficace.
• Un pKA proche du pH du milieu et une concentration élevée qualifient l'efficacité d'un tampon.
• Les tampons bicarbonates et non bicarbonates constituent les systèmes tampons intracellulaires et extracellulaires.

Système tampon bicarbonate/acide carbonique: Ouvert

• • H+ + HCO3–⇔ H2CO3 ⇔ H2O + CO2; l'anhydrase carbonique (AC) accélère la réaction.
• [CO2] = 0,03 × PaCO2 (0,03= coefficient de solubilité du CO2 dans le plasma à 37 **°C).
• [H+] × [HCO3–] / 0,03 × PCO2 = KA où KA = 1/10-6,1 (Selon la loi d’action de masse)
• • pH = 6,1 + log ([HCO3–] / [0,03 × PaCO2]) est l'équation d’Henderson-Hasselbalch.
• Si la PaCO2 est à 40 mmHg et la valeur de HCO3− est égale à 24 mmol/L, on obtient une valeur de pH proche de 7,40.
• La ventilation alvéolaire contrôle la concentration de CO2 tandis que l'excrétion rénale régule les concentrations en H+ et HCO3−et il est soumis à un double contrôle de la forme acide et de la forme basique.
• Son PKA acide rend le système efficace contre l'acidose.
• Pour les systèmes tampons fermés, les systèmes non bicarbonates sont incapables de quitter l’organisme, ou du les capables de le faire dans un but de régulation de l’homéostasie acido-basique (albumine, hémoglobine et phosphates). Le métabolisme phosphocalcique est lié indirectement à l'homéostasie acido-basique et le pK de l’albumine dépend du pH.

Systèmes tampons: tampons protéines et tampon phosphate

L'hémoglobine a un pouvoir tampon plus élevé que celle des protéines plasmatiques.
Les cristaux d'hydroxyapatite et de carbonate de calcium sont mobilisés pour former un tampon et ils interviennent peu dans les désordres acido-basiques aigus.
Bicarbonate dans le liquide extracellulaire et protéines et les phosphates inorganiques dans le liquide intracellulaire sont tous les deux, les principaux tampons.

La respiration et l'équilibre acido basique

• Une PaCO2 constante (40 mmHg) maintient l'équilibre.
• Les chémorécepteurs (centraux et périphériques) augmentent le rythme et la profondeur de la respiration lorsqu'ils détectent une augmentation PaCO2;
• Les chémorécepteurs centraux normilse la PaCO2.
• Les chémorécepteurs périphériques augmentent la PaCO2 et diminuent la PaO2, d'où une hyperventilation et une élimination accrue du CO2.
• Le système respiratoire est donc sensible à une variation du pH et de la PaCO2, Il peut compenser un excès d’acide fixe par une réduction du taux d’acide carbonique,.

Le rôle des reins dans l'équilibre acido-basique:

• Le système tampon serait progressivement consommé et apparaitrait donc une acidose fatale; le rein élimine et reconstitue les tampons.
• La réabsorption tubulaire des bicarbonates, l'excrétion des ions H et la régénération des bicarbonates contribuent à cette action.
• Les étapes différentes de la réabsorption du bicarbonate sont : 1. Sortie de Na+ de la cellule.
• L’urine l'ion H+ est sécrété dans le tubular et il s'associe au HCO3-.

L'excrétion de l'acidité par les Reins

• L'excrétion rénale de l'acide se divise en trois formes.
• Libre (H+ libre): Le pH urinaire la quantity negligeable de l'acidité titrable.
• Pour mesurer la quantity, Les phosphates, la créatinine and l'acide urique sont titrés: la quantity augment avec le débit de tampons excrétés et avec la baisse du pH plasmatique.
• L'excrétion par les rénales se fait par l'ammoniaque: Les cellules tubulaires produisent l'ammoniaque qui diffusionne librement et réagit avec l'ion H+ sécrété.

Régénération de l'ion d'hydrogène

• L'excrétion de l'acidité régénère les ions HCO3 et l'aldostérone stimule la réabsorption d'eau.
• Les cellules des tubes collecteurs ne contribuent pas à régulation et les cellules intercalaires contribuent.

Pathologies de l'état acidobasique

• L’approche classique sépare les désordres respiratoires et métaboliques en se basant sur la bicarbonatémie et la PaCO2.
• L'adaptation dépends des systèmes tampons, la ventilation et la régulation des reins.
• Il y'a un diagnostic avec la gazométrie qui contient les étapes de la validation, identifier le problèmes et déterminer une reponse.

Acidose et alcalose

• L'équilibre acido-basique est mis en cause.
• L’acidémie se définit par une valeur de pH < 7,38 et l’alcalémie par une valeur de pH > 7,42.
• L’acidose définit l'augmentation de la concentration en protons plasmatiques et elle induit une variation primaire de la PaCO2.

Réponse:

• En cas d'acidose métabolique et alcalose respiratoire avec paco2 de 10 mmHg, la reponse est de 15 à 20 min.
• Les troubles simples, mixtes ou complexes sont représentés dans le tableau VIII. l'acidose et la production des protons: les troubles des reins et les désordres des poumons sont présentés dans le tableau a travers les mécanismes.
• Une concentration élevée en bicarbonate indique une alcalose métabolique. Et une a hypoventilation alvéolaire compensatrice.

Les types d'alaclose

• Les signes et symptômes de l'acidose et de l'alaclose touche des atteintes neurologique.
• Les étiologies touche une cause premières( avec une phase de genèse du trouble.) avec une grande élimination des grands atomes.
• Les alcaloses se divisent donc en deux:
• les alcaloses hypichlorique( alcaloses métaboliques)
• alcaloses normochlorémiques (le pool chloré)
• La déshydratation fait partie des alcaloses.

Appendice sur ions

• Dans le plasma on doit maintenir l'électrolyte ionisé ( anionique = cationic. Na plus Kmoins Cl =20 mEq/l.