Equilibre acido-basique et ses désordres (2022/2023) PDF

Université ABDERRAHMANE MIRA Faculté de Médecine de BEJAIA Cours : 2ème année Médecine (2022/2023) Biochimie Clinique Equilibre Acidobasique et ses désordres Dr,Benyoussef  Introduction Rappel physiologique Notions de PH et ses...

Université ABDERRAHMANE MIRA Faculté de Médecine de BEJAIA Cours : 2ème année Médecine (2022/2023) Biochimie Clinique Equilibre Acidobasique et ses désordres Dr,Benyoussef  Introduction Rappel physiologique Notions de PH et ses variations Maintien de l’homéostasie acidobasique Perturbations de l’homéostasie acidobasique Exploration biochimique de l’équilibre acido-basique Gazométrie artérielle Trou anionique plasmatique et urinaire Troubles acidobasiques Troubles métaboliques Troubles respiratoires Troubles mixtes  Rappel physiologique Le bon fonctionnement de l’organisme dépend étroitement du bon fonctionnement des enzymes Or, le fonctionnement de ces dernières est très influencé par la teneur en protons de leur environnement Donc, l’organisme doit disposer de moyens qui maintiennent la teneur en H+ dans des valeurs optimales pour le fonctionnement correct de ses cellules A cet effet, il mobilise différents systèmes chimiques et organes régulateurs dont la coordination est nécessaire pour éviter des variations pathologiques en teneur en H+ Le dérèglement de ces systèmes conduit à des troubles acidobasiques dont il faut bien caractériser l’étiologie pour les prendre en charge efficacement  Rappel physiologique Notions de PH et ses variations Un acide = un donneur de H+ , Une base = un accepteur de H+ Acide/base fort = complètement dissocié dans l’eau (HCl, NaOH) Acide/base faible = partiellement dissocié dans l’eau et l’espèce chimique existe en solution sous deux formes : une protonée et l’autre déprotonée (CH3COOH et CH3COO-) La teneur en protons dans un milieu est exprimé en unité pH (Potentiel Hydrogène) tel que : PH = -Log [H+] Donc les valeurs du PH varient inversement avec la concentration des protons Le PH physiologique dans les liquides du milieu intérieur est = 7,40 (de 7,35 à 7,45) 🡪 PH optimal pour le fonctionnement de la plupart des enzymes Toute variation en dessous de 7,35 = Acidose Toute variation au dessus de 7,45 = Alcalose  Rappel physiologique Notions de PH et ses variations Dans l’organisme c’est surtout l’accumulation d’acides qui pose un problème, parce qu’ils sont produit en permanence par le métabolisme cellulaire : Acides volatils = CO2 (produit du catabolisme des glucides, lipides, acides aminés) Acides non volatils (=fixes) : produit du métabolisme intermédiaires (Acide lactique, corps cétoniques) ou provenant de l’alimentation (Acide sulfurique, Acide phosphorique) Donc les systèmes de régulation doivent lutter en permanence contre ces agressions acides : CO2 🡪 éliminé continuellement par les poumons Acides fixe 🡪 éliminés par voie rénale L’étude des variation du PH sanguin, implique l’étude des gaz du sang, dans la mesure ou les poumons qui sont chargés de l’élimination du CO2, vont aussi modifier le taux de l’oxygène circulant (O2) Quant aux agressions alcalines, sont rares et sont due à des aliments riches en bicarbonates  Rappel physiologique Maintien de l’homéostasie acidobasique Il fait appel à deux types de régulation : Systèmes chimiques = systèmes tampons (action immédiate) Organes régulateurs = poumons et Reins Systèmes Tampons Substance chimique présente sous deux formes, une protonée et l’autre déprotonée, tel que : 🡪 en cas d’accumulation de H+ : la forme déprotonée fixe des H+ 🡪 en cas de déficit en H+ : la forme protonée relargue des H+ Chaque tampon (couple : protoné / déprotoné), a un PH particulier, au-delà duquel, il relargue des H+, et en dessous duquel, il fixe des H+ Dans ce PH [Forme protonée] = [Forme déprotonée] , et ce PH s’appelle le Pka du couple Donc un Tampon efficace dans l’organisme possède un Pka proche du PH physiologique (7,40) PH = Pka + Log ([Forme déprotonée] / [Forme protonée] )  Rappel physiologique Maintien de l’homéostasie acidobasique Tampon HCO3-/H2CO3 (Pka = 6,1) HCO3- + H+ ⇔ H2CO3 ⇔ CO2 + H2O PH = Pka + Log ([HCO3-] / [0,03 × PCO2]) [H2CO3] = 0,03 × pCO2 Malgré un Pka inferieur à 7,40, ce système constitue le meilleur tampon de l’organisme en raison de son ouverture : le CO2 est éliminé en permanence par les poumons et les HCO3- par les rein A PH = 7,40 le rapport [HCO3-] / [CO2] = 20 et il est maintenu par les poumons Ce système intervient principalement dans le secteur extracellulaire et accessoirement dans le secteur intracellulaire  Rappel physiologique Maintien de l’homéostasie acidobasique Tampon : Hémoglobine (intra-érythrocytaire) Grace à ses histidine (groupements imidazole avec Pka = 7,30 ), c’est un excellent tampon En effet l’Hb circule sous deux formes, qui influent sur le Pka des histidines 🡪 forme Hb-oxygénée : Pka = 7,00 (donc HbO2 relargue des H+ au niveau pulmonaire) 🡪 forme Hb-désoxygénée : Pka = 7,70 (donc Hb capte des H+ au niveau tissulaire) NB : au niveau tissulaire il y a forte production de déchets acides par le métabolisme, qui doivent etre tamponnés sur place , alors qu’au niveau pulmonaire ces acides peuvent etre libérée et convertis en CO2 , expulsés sur place par expiration Transport de l’O2 et du CO2 dans la circulation sanguine : ✔ La quasi-totalité de l’O2 est fixé sur l’hème de l’hémoglobine au niveau alvéolaire, alors qu’une fraction minimes est dissoute directement dans le plasma ✔ Une fois arrivée aux tissus, l’Hb-O2 libère l’oxygène, sous des conditions particulière ✔ Quant au CO2, il est véhiculé vers les poumons sous 3 formes distinctes :  Rappel physiologique Maintien de l’homéostasie acidobasique 1- Forme directement dissoute dans le plasma (pCO2) 🡪 (10%) 2- Forme attachée à l’Hb (carbamyl-Hb) 🡪 (10%) 3- Forme convertie au niveau tissulaire en HCO3-, puis reconverti au niveau pulmonaire en CO2 grace à l’Anhydrase carbonique érythrocytaire 🡪 (80%) Tampon : protéines/protéinates Grace aux chaines latérales de certains acides aminés dont le Pka est proche de 7 Le tampon le plus important au niveau intracellulaire mais il contribue au tamponnement plasmatique Tampon : H2PO4-/HPO4— (Pka = 6,8) Tampon intracellulaire et urinaire (il tamponne l’urine en cours d’élaboration) Ainsi, les reins peuvent excréter beaucoup d’acides fixes sans que le PH du liquide tubulaire ne s’ éloigne des valeurs compatible avec son bon fonctionnement Au niveau plasmatique, la faible concentration du phosphate limite son role  Rappel physiologique Maintien de l’homéostasie acidobasique Tampon osseux (CaCO3) Intervient lentement, au cours des acidoses chronique Organes régulateurs Poumons Deux rôles essentiels : Expulsion hors de l’organisme des protons sous forme de CO2, augmentant l’efficacité du système tampon HCO3-/CO2 Contrôle de la quantité de CO2 circulant, en fonction du PH plasmatique : en effet le centre respiratoire bulbaire est sensible aux variation du PH PH < 7,35 🡪 Hyperventilation (élimination du CO2) PH > 7,45 🡪 Hypoventilation (rétention de CO2) –mais risque d’hypoxie ! Délai d’intervention rapide mais efficacité limité, car : l’hyperventilation ne peut pas être maintenu indéfiniment et l’hypoventilation est limitée par le risque d’hypoxie  Rappel physiologique Maintien de l’homéostasie acidobasique Reins Réabsorption des bicarbonates (HCO3-) 🡪 Les HCO3- filtrés sont réabsorbés à 85% dans le tubule contourné proximal  Rappel physiologique Maintien de l’homéostasie acidobasique Le HCO3- filtré est converti en CO2 par l’anhydrase carbonique du pole apical de la cellule tubulaire proximale Ce CO2 pénètre la cellule, et est reconverti en HCO3- et H+, grace à une anhydrase carbonique cytosolique Le HCO3- quitte la cellule par le pole basale (sanguin) avec un co-transport d’un Na+, alors que le H+ quitte la cellule par le pole apicale (urinaire) avec un échange d’un Na+ Ce proton va permettre la conversion d’un autre HCO3- en CO2 Au total, un HCO3- réabsorbé = un Na+ réabsorbé Excrétion des protons Les H+ sont excrétés surtout au niveau du tube contourné distal, et sont prise en charge dans l’urine par deux système : le phosphate et l’ammoniac HPO4 + H 🡪 H2PO4 et NH3 + H 🡪 NH4 NB : Au niveau cellulaire les mouvements des protons sont accompagnés d’un mouvement en sens inverse des ions K+ (en cas d’acidose, les protons en excès pénètrent les cellules pour y etre tamponnés, mais des ions K+ sont expulsés en échange 🡪 risque d’hyperkaliémie +++)  Rappel physiologique perturbation de l’homéostasie acidobasique PH < à 7,35 = Acidose (respiratoire 🡪 CO2 élevé / métabolique 🡪 HCO3- bas) PH > à 7,45 = Alcalose (respiratoire 🡪 CO2 bas / métabolique 🡪 HCO3- élevé) Affectent directement ou indirectement le système HCO3-/CO2 tel que : Une anomalie de l’une des composante du système entraine une variation dans le même sens de l’autre composante = Compensation Une chute de HCO3- est compensée par une réduction pulmonaire du CO2 sanguin Une surcharge en CO2 est compensée par une rétention rénale de HCO3- Donc les anomalies d’origine métabolique ont une compensation respiratoire et vis vers ça L’origine de ces anomalies : 🡪Accumulation d’acides (surproduction endogène +++) 🡪Accumulation d’alcalis (apports exogènes) 🡪Pathologies respiratoires 🡪pathologies rénales  Exploration biochimique de l’équilibre acidobasique Gazométrie artérielle C’est la mesure des pressions des gaz CO2 et O2 ainsi que le PH sur un échantillon de sang artériel Prélèvement Sang artériel : artère radiale ( parfois artère fémorale ou l’artère humérale) Le prélèvement du sang capillaire, après vasodilatation du lobe de l’oreille, est de règle chez les nouveaux nés et en pédiatrie. Le sang est prélevé sur anticoagulant héparine (seringues héparinées) La présence de bulles d’air dans la seringue peut fausser l’analyse en affectant la PaO2, L’oxygénothérapie doit être interrompue avant tout prélèvement pour gaz du sang Paramètres mesurés PCO2 🡪 35 - 45 mmHg PH sanguin 🡪 7.38 - 7.42 PO2 🡪 80 - 100 mmHg (à ne pas confondre avec la saturation de l’Hb en O2 = Hb-O2/Hb totale 🡪 98%) Paramètres calculés HCO3- (par l’équation d’Anderson Hasselbach) 🡪 22 – 28 mmol / L  Exploration biochimique de l’équilibre acidobasique Trou anionique plasmatique et urinaire C’est la différence entre la somme des cations mesurés et celle des anions mesurés Théoriquement cette différence est nulle (cations = anions), mais beaucoup d’anions ne sont pas dosés dans la pratique, ce qui conduit au constat que la somme des cations est > à celle des anions (il y a un trou anionique) Trou anionique plasmatique TAP = (Na+ + K+) – (HCO3- + Cl-) 🡪 < 14 mM Lorsque les HCO3- disparaissent du sang par perte (rénale ou digestive) ils sont remplacés par des ions Cl- afin de préserver l’électroneutralité du sang 🡪 (HCO3- + Cl-) = Cste Lorsque les HCO3- disparaissent du sang par consommation par un excès d’acide, ils ne sont pas remplacés par des ions Cl-, (par ce que l’anion conjugué de l’acide assurera l’électroneutralité) 🡪 (HCO3- + Cl-) diminue et le TAP augmente 🡪 acidose à trou anionique élevé Trou anionique urinaire TAU = (Nau+ +Ku+) – Clu- Sert uniquement à rechercher l’origine de la perte de HCO3- TAU > 0 🡪 perte rénale de HCO3- TAU < 0 🡪 perte de HCO3- extra rénale (digestive +++)  Trouble acidobasique Troubles métaboliques Acidoses métaboliques (HCO3- bas) Mécanismes Perte excessive de HCO3- (rénale ou extra-rénale) Accumulation excessive d’acides (surproduction ou insuffisance de l’excrétion rénale) Réponse de l’organisme Tamponnement immédiat et transfert intracellulaire de H+ (hyperkaliémie !) Réponse respiratoire (2ème ligne de défense) = hyperventilation afin de réduire la pCO2 Réponse rénale (3ème ligne de défense) = excrétion accrue de H+ (si le rein n’est pas atteint !) Etiologies Selon le trou anionique plasmatique on distingue : ✔ Acidoses métaboliques à trou anionique élevé (Cl- normal) 1- Acido-cétoses : accumulation de corps cétoniques suite à une lipolyse excessive (diabète sucré, jeune prolongé)  Trouble acidobasique Troubles métaboliques 2- Acidose lactique : accumulation de l’acide lactique issu de la glycolyse en anaérobiose (hypoxie tissulaire, hypoperfusion, sepsis ,,,) 3- Intoxication : Méthanol, Aspirine,,,,etc 4- Insuffisance rénale aigue ou chronique ✔ Acidose métabolique à trou anionique normal (Cl- élevé) = perte de HCO3- 🡪 on calcule le trou anionique urinaire 1-TAU > 0 (perte urinaire de HCO3-) : Acidoses tubulaires, prise d’Acétazolamide 2-TAU < 0 (perte extra rénale de HCO3-) : Diarrhées profuses +++  Trouble acidobasique Troubles métaboliques Alcaloses métaboliques (HCO3- élevé) Mécanismes Transfert intracellulaire des H+ lors des hypokaliémies Pertes excessive du HCl Pertes du Cl- Réponses de l’organisme Action des systèmes tampons qui relâchent leur protons afin de neutraliser l’excès de HCO3- Réponse respiratoire : Hypoventilation pour augmenter la pCO2 sanguin Réponse rénale : excrétion de l’excès de HCO3- Etiologies Hypokaliémies Perte excessive du HCl : vomissements incoercibles, aspirations gastriques Pertes de Cl- : diurétiques, hypercoticismes  Trouble acidobasique Troubles respiratoires Acidoses respiratoires (CO2 élevé) Mécanismes Diminution de la ventilation alvéolaire Réponse de l’organisme Tamponnement immédiat Réponse rénale : excrétion accrue de H+ et réabsorption majorée de HCO3- Etiologies Aigues : Laryngospasme, OAP, Embolie pulmonaire, Dépression des centres respiratoires Chroniques : BPCO (bronchopneumopathie chronique obstructive)  Trouble acidobasique Troubles respiratoires Alcaloses respiratoires (CO2 bas) Mécanismes Hyperventilation alvéolaire Réponse de l’organisme Systèmes tampons relâchent des H+ Réponse rénale : Réabsorption réduite des HCO3- et excrétion réduite des H+ Etiologies Hyperventilation d’origine hypoxémique : pneumopathies aigues, anémies Hyperventilation d’origine centrale : Affections du SNC Hyperventilation mécanique : Ventilation artificielle mal contrôlée (réanimation +++)  Trouble acidobasique Troubles mixtes Sont des troubles dans les quels la pCO2 et les HCO3- varient en sens inverses Pronostic sévère ! et dominés par des acidoses +++ Schématiquement, il en existe deux types suivant que l'agression initiale est métabolique ou respiratoire. 1er cas : elle survient chez une personne présentant une acidose métabolique partiellement compensée par une hypocapnie et chez qui survient un trouble ventilatoire : la pCO2 s'élève et le pH chute (pH bas, HCO3- bas et pCO2 élevée) 2ème cas : chez un insuffisant respiratoire, hypercapnique, victime d'une insuffisance rénale l'empêchant de réabsorber correctement les HCO3- (PH bas, HCO3- bas et pCO2 élevé) Tableau récapitulatif