Equilibre acido-basique 2020-2021 PDF - 4ème année pharmacie

REPUBLIQUE ALGERIENNE DEMOCRATIQUE ET POPULAIRE Ministère de l’Enseignement Supérieur et de la Recherche Scientifique UNIVERSITE D’ALGER 1 FACULTE DE MEDECINE D’ALGER Département de pharmacie Module B...

REPUBLIQUE ALGERIENNE DEMOCRATIQUE ET POPULAIRE Ministère de l’Enseignement Supérieur et de la Recherche Scientifique UNIVERSITE D’ALGER 1 FACULTE DE MEDECINE D’ALGER Département de pharmacie Module Biochimie clinique POLYCOPIE POUR LES ETUDIANTS 4 ème année pharmacie Equilibre acido-basique Année universitaire : 2020-2021 Auteur : Pr Habak Nawal 1 Table des matières Introduction 1 Équilibre acido-basique............................................................................................... 4 1.1 pH................................................................................................................................. 4 1.2 Sources d’acides............................................................................................................ 4 1.2.1 Production de CO2..................................................................................................................... 4 1.2.2 Production d’ions H+.................................................................................................................. 4 2 Régulation du pH........................................................................................................ 5 2.1 Système tampon............................................................................................................ 5 2.1.1 Tampon bicarbonate................................................................................................................. 5 2.1.2 Protéines plasmatiques............................................................................................................. 6 2.1.3 Tampon Phosphate.................................................................................................................... 6 2.1.4 Tampon hémoglobine................................................................................................................ 7 2.2 Tampons physiologiques................................................................................................ 7 2.2.1 Régulation par les poumons...................................................................................................... 7 2.2.2 Régulation par le rein................................................................................................................ 8 3 Équation d'HENDERSON- HESSELBALCH.................................................................... 11 4 Les troubles de l’équilibre acido-basique................................................................... 12 4.1 Acidose métabolique................................................................................................... 12 4.1.1 Caractéristiques:...................................................................................................................... 12 4.1.2 Mécanismes............................................................................................................................ 12 4.1.3 Réponse de l’organisme lors d’une acidose métabolique......................................................... 13 4.1.4 Classification et étiologies des acidoses métaboliques............................................................. 13 4.1.5 Clinique................................................................................................................................... 14 4.1.6 Biologie................................................................................................................................... 14 4.1.7 Etiologies................................................................................................................................. 14 4.1.8 Traitement.............................................................................................................................. 15 4.2 Alcaloses métaboliques............................................................................................... 15 4.2.1 Caractéristiques....................................................................................................................... 15 4.2.2 Mécanismes de l’alcalose........................................................................................................ 15 4.2.3 Réponse de l’organisme........................................................................................................... 15 4.2.4 Clinique................................................................................................................................... 15 4.2.5 Biologie................................................................................................................................... 15 4.2.6 Étiologies................................................................................................................................. 16 4.2.7 Traitement.............................................................................................................................. 16 4.3 Acidose respiratoire..................................................................................................... 17 4.3.1 Caractéristiques....................................................................................................................... 17 4.3.2 Clinique................................................................................................................................... 17 4.3.3 Biologie................................................................................................................................... 17 4.3.4 Étiologies................................................................................................................................. 17 4.3.5 Traitement.............................................................................................................................. 17 4.4 Alcalose respiratoire.................................................................................................... 17 4.4.1 Caractéristiques....................................................................................................................... 17 4.4.2 Réponse physiologique secondaire.......................................................................................... 18 4.4.3 Clinique................................................................................................................................... 18 4.4.4 Biologie................................................................................................................................... 18 4.4.5 Étiologies................................................................................................................................. 18 4.4.6 Traitement.............................................................................................................................. 18 2 5 Exploration biochimique........................................................................................... 19 5.1 GAZOMETRIE............................................................................................................... 19 5.2 Autres paramètres mesurés avec la gazométrie............................................................ 20 5.2.1 LACTATE.................................................................................................................................. 20 5.2.2 Calcium ionisé......................................................................................................................... 20 5.2.3 Ionogramme............................................................................................................................ 20 Conclusion 3 Introduction/ définitions Acide : molécule capable de libérer des ions H+ Base : molécule capable de capter des ions H+ Equilibre acido-basique L’organisme contient des composés acides et des composés basiques qu’il doit maintenir à un état d’équilibre constant. 1 Équilibre acido-basique 1.1 pH L’équilibre acido-basique est évalué grâce au pH Le pH reflète la concentration d’ions H+ libres dans une solution Plus le pH est bas plus la solution est acide La stabilité du pH est très importante, En dehors de limites étroites (7.0 à 7.80) la vie est impossible. Chez un sujet sain : le pH doit être maintenu autour de 7.38 -7.42 1.2 Sources d’acides 1.2.1 Production de CO2 Résulte du métabolisme oxydatif cellulaire ; origine endogène. Acide volatil. Éliminé par les poumons lors de l’expiration : évite l’accumulation d’ H+ 1.2.2 Production d’ions H+ Origine endogène ou exogène par l’alimentation. Acide non volatil. Figure 1. Sources d’acides 4 2 Régulation du pH Système chimique : Système tampon immédiat Système physiologique : - Poumon : régulation à court terme - Rein : régulation à long terme Figure 2. Les acteurs de la régulation du PH. 2.1 Système tampon - C’est un Moyen chimique immédiat - Le tampon comme son nom l’indique n’empêche pas le changement de pH mais il en limite l’amplitude. - La plupart des tampons de l’organisme ont comme fonctions de fixer des ions H+. - La valeur chimique d’un tampon dépend de plusieurs facteurs : Sa concentration ; Son pK ; un tampon est efficace si son pK est ±1 unité du pH du milieu, La concentration en H+ du milieu. 2.1.1 Tampon bicarbonate H+ + HCO3- ⇄ H2CO3 ⇄ CO2 + H2O H2CO3 (acide carbonique) / HCO3- (bicarbonate) 5  - Il maintient le pH de l’organisme constant en associant les ions H+ avec des composés basiques (neutralisation) - Sa concentration plasmatique élevée dans le sang (26 mmol/L); - C’est système intra et extracellulaire ; - C’est un Système ouvert: la concentration de l’acide carbonique est contrôlée par le poumon et la concentration du bicarbonate par le rein Figure 3. Système bicarbonates. 2.1.2 Protéines plasmatiques - Les protéines plasmatiques ont un rôle mineur mais parfois significatif. - C’est un tampon principalement intracellulaire. - Ce sont des molécules amphotères pouvant capter ou libérer des H+. Figure 4. Propriétés amphotères des protéines plasmatiques. 2.1.3 Tampon Phosphate - Il représente 1% du pouvoir tampon sang (mineur). - Il possède un fort pouvoir tampon intracellulaire. - C’est le principal tampon urinaire. H2PO4- HPO42-+ H+ 80% sous forme monoacide: HPO42-. 6  20% sous forme diacide: H2PO4-. 2.1.4 Tampon hémoglobine Il représente une importance capitale au niveau des globules rouges; Le groupement imidazole de l’histidine est le principal intervenant. Grâce au pouvoir de fixation du gaz carbonique sur l’hémoglobine avec formation de dérivés carbaminés. HbNH2 + CO2 HbNHCOO+H+ Grâce à la réactivité du groupement imidazole des résidus histidine capable de fixer les H+. HbH Hb - + H+ HbO2H HbO2- + H+ En cas d’acidose (pH diminue), l’affinité de l’hémoglobine à l’oxygène diminue pour tamponner l’excès des ions H+. La diminution de cette affinité à l’O2 en cas d’acidose, est appelée effet Bohr. 2.2 Tampons physiologiques 2.2.1 Régulation par les poumons - Le poumon assure le rejet du CO2 produit dans l’organisme pour maintenir constante la pCO2 le pH (La [H+] varie avec la pCO2). - Toute modification du pH entraîne une modification de la ventilation par stimulation des Chémorécepteurs. Chémorécepteurs centraux Ils sont situés sur la face antérieure du bulbe cérébral, Ils sont particulièrement sensibles au pH, à la pCO2, et à un moindre degré à la pO2 artérielle (variation de la pco2 au niveau du LCR). Ils sont reliés au centre respiratoire bulbaire. Ils sont sensibles aux changements de concentration en H+: Chémorécepteurs périphériques Ils sont situés dans les corpuscules carotidiens (Relie entre le nerf glossopharyngien au cerveau) et dans les corpuscules aortiques (Relie entre le nerf vague au cerveau). 7  Ils répondent à la diminution de la PaO2 et à l’augmentation de la PaCO2. Ils sont à l'origine de l’augmentation de la ventilation. Figure 5. Régulation de la respiration. Remarque : Cependant efficacité limitée par l’hyperventilation ne peut être augmentée indéfiniment et l’hypoventilation doit rester compatible avec la vie. 2.2.2 Régulation par le rein - Plus longue à réagir en cas de perturbations. 8  - Moyen très efficace de lutte contre l’acidose et l’alcalose. - La régulation ultime de l’équilibre acido-basique revient aux reins. - Cette régulation comprend 3 étapes: Réabsorption des bicarbonates filtrés; Excrétion des acides fixes ou acidité titrable; Formation de chlorure d’ammonium NH4Cl. 2.2.2.1 Réabsorption des bicarbonates Les bicarbonates filtrés par le glomérule sont presque totalement réabsorbés au niveau du tube proximal. Les cellules proximales riches en AC (anhydrase carbonique), sont capables de former à partir du CO2 et H2O, des H+ et des HCO3- qui seront réabsorbés. Les H+ sont sécrétés dans l’urine primitive en échange d’un Na+. Les H+ se combinent avec les HCO3- filtrés pour donner de l’eau et du CO2, qui va diffuser à l’intérieur de la cellule et la boucle est bouclée. Sécrétion des ions H+ qui ont été tamponné dans le sang par HCO3.- Rein réabsorbe HCO3- en totalité à l’état normal. Figure 6. Régulation par le rein. 9 2.2.2.2 Acidité titrable C’est la quantité de soude (0,1N) que l’on doit ajouter à l’urine pour obtenir un pH = 7,4 identique au plasma. Il s’agit surtout du système acide phosphorique di sodique et mono sodique. Au niveau distal, sous l’action de l’aldostérone, la cellule tubulaire élimine un H+ et réabsorbe un Na+. il y a compétition entre le K+ et H+ – Acidose == > hyperkaliémie – Alcalose == > hypokaliémie Échanges cellulaires au cours des troubles acido-basiques L'aldostérone (Voir le cours hydrominéral) : C’est une hormone minéralo-corticoïde, composant majeur du système rénine- angiotensine-aldostérone, sécrétée par la zone glomérulée du cortex des glandes surrénales. Rôle crucial dans le maintien de la volémie plasmatique la tension artérielle, et la kaliémie, elle est secrétée suite à une stimulation par l'angiotensine 2 ou à une élévation de la kaliémie. son action : - réabsorption active de sodium urinaire et passive d'eau. - sécrétion de potassium dans l'urine, au niveau des tubes contournés distaux du rein. 2.2.2.3 Ammoniogénèse rénale : Par désaminition dans les cellules tubulaires rénales sous l’action de la glutaminase : Glutamine glutamate + NH3+ NH3+ diffuse dans la lumière tubulaire et capte un H+ NH3+ + H+ == > NH4+ Une fois les H+ dans les urines: 10  - Ils se fixent sur les phosphates monoacides c’est l’acidité titrable; où Ils se lient à l’ammoniac NH3 pour former NH4+. NH3+ + H+ == > NH4+ - Ils sont éliminés sous forme de NH4Cl. Figure 7. Excrétion de la charge acide sous forme d’acidité titrable et d’ammoniaque. 3 Équation d'HENDERSON- HESSELBALCH pH = 6,10 + log [HCO₃-] = 6,10 + log [HCO₃‫]־‬ 0,03 PaCO₂ [H₂CO₃] (0,03 = coef de solubilité du CO₂ dans le plasma) 03 facteurs sont interdépendants dans ce système tampon : le pH, la PaCO₂, les HCO₃‫־‬. 11 4 Les troubles de l’équilibre acido-basique L’équation d’Henderson Hasselbalch, doit être utilisée pour étudier les différentes anomalies de l’équilibre acido-basique. Figure 8. L’origine du trouble de l’équilibre acido-basique. 4.1 Acidose métabolique 4.1.1 Caractéristiques: Anomalie primaire : HCO3-  Réponse immédiate du poumon pour compenser : pCO2  Réponse rénale plus tardive : -  réabsorption HCO3- et  excrétion des ions H+ - Si  pCO2 est suffisante, l’acidose est compensée et le pH revient à la normale 4.1.2 Mécanismes · Pertes excessives de bicarbonate · Charge acide excessive 12  · Réduction de l’excrétion rénale d’ions H+ 4.1.3 Réponse de l’organisme lors d’une acidose métabolique 1. Intervention du système tampon intracellulaire et celui hémoglobine 2. deuxième mécanisme de défense : Adaptation respiratoire une hyperventilation alvéolaire pour diminuer la PaCO2. 3. la troisième ligne de défense: Correction rénale : Augmentation de l’excrétion de l’acidité titrable et de l’ammonium ainsi le pH urinaire est très acide. NB : Potassium et acidose métabolique : l’acidose métabolique s’accompagne d’une hyperkaliémie II aire à la pénétration d’H+ dans les cellules contre la sortie du K+ intracellulaire vers le plasma. 4.1.4 Classification et étiologies des acidoses métaboliques Il faut calculer le trou anionique est à la base de la classification des acidoses métaboliques.  TA = [Na+] – ([HCO3-] + [Cl-])  TA=== 14 ― 2 mmol/L Remarque : En cas d’hypo albuminémie sévère il est impératif de corriger le trou anionique TA corrigé = TA observé + 0.25 (42 – albumine observée (g)) Figure 9. Classification des acidoses métabolique en fonction du trou anionique. A : trou anionique normal. B : acidose métabolique à TA élevé avec un chlore normal Il ya une accumulation d’anions organiques qui compense la perte des charges négatives du bicarbonate (case grise). C : acidose métabolique à TA normal avec un chlore élevé Il s’agit d’une perte des bicarbonates et qui est remplacée par Cl- (les charges négatives) Abbreviations AO: anions organiques (lactate; corps cétoniques,) 13  Selon le trou anionique, on distingue 02 types d’acidose métabolique Trou anionique élevé Trou anionique normal et chlore élevé Et chlore normal -L’ion H+ s’accumule avec un anion - Pas d’accumulation d’anions organique organiques, - corps cétoniques dans - l’augmentation du chlore est parallèle l’acidocétose diabétique. à la baisse du bicarbonate - - acide lactique (insuffisance Perte de HCO 3 hépatocellulaire, état de choc) Diarrhées - IR Perte rénale (tubulopathie) 4.1.5 Clinique – Hyperventilation avec dyspnée – Selon l’étiologie (acidocétose du diabétique) : odeur acétonique de l’haleine 4.1.6 Biologie – Hyperkaliémie. – Hyper chlorémie selon la valeur du TA. 4.1.7 Etiologies Figure 10. Étiologies des acidoses métaboliques 14 4.1.8 Traitement - De la cause : Ex : insulinothérapie. - Symptomatique : – Perfusion de bicarbonates – Favoriser l’hyperventilation 4.2 Alcaloses métaboliques 4.2.1 Caractéristiques C’est une augmentation de la concentration des bicarbonates plasmatiques. Réponse immédiate du poumon pour compenser : pCO2  4.2.2 Mécanismes de l’alcalose - Une perte nette d’ions H+ du compartiment extracellulaire ; - Addition d’alcalins ; - Perte disproportionnée du chlore Dans les 3 mécanismes, les contraintes imposées par l’électro neutralité impliquent une diminution de la chlorémie. 4.2.3 Réponse de l’organisme Tamponnement : l’addition d’H+ aux liquides extra cellulaires titre le bicarbonate en excès et en diminue la concentration dans le sang. Ce tamponnement est du à la sortie d’H+ des liquides intracellulaires provenant des phosphates et des protéines. Adaptation respiratoire : une hypoventilation alvéolaire avec augmentation de la PaCO2. Correction rénale : d’excréter l’excès de bicarbonate Anomalie primaire : HCO3-  Réponse immédiate du poumon pour compenser : pCO2  4.2.4 Clinique Hypoventilation pour  pCO2 Hyperexcitabilité neuromusculaire due à l’hypocalcémie (crampes musculaires, tremblements, tétanie) 4.2.5 Biologie Hypokaliémie. 15  hypo chlorémie. 4.2.6 Étiologies – Pertes en H+ (cause la plus fréquente) Pertes digestives : vomissements, aspirations gastriques prolongées Pertes rénales : hyper-aldostéronisme, diurétiques – Surcharge en HCO3- Certains traitements Régimes particuliers 4.2.7 Traitement – de la cause +++. – Symptomatique. – Corriger l’hypokaliémie. Remarque : L’acidose et l’alcalose métaboliques sont toujours définies par une variation des bicarbonates plasmatiques et non par une variation du pH. En effet ce dernier peut être tout à fait normal lorsque la compensation pulmonaire est efficace. Tableau 1. Les variations au cours des troubles métaboliques. 16 4.3 Acidose respiratoire 4.3.1 Caractéristiques Anomalie primaire : pCO2  Compensation de l’organisme grâce au rein (réponse tardive) : HCO3-  en augmentant excrétion d’H+ Si  HCO3- est suffisante, l’acidose est compensée le pH revient à la normale 4.3.2 Clinique – Hypoxie voire anoxie céphalées, sueurs, tachycardie, HTA, troubles neuropsychiatriques (anxiété, délire, confusion) 4.3.3 Biologie – Hyperkaliémie – Hypo chlorémie – pH urinaire  (acidité titrable) 4.3.4 Étiologies Obstruction voies aériennes supérieures noyade Atteinte des muscles respiratoires tétanos, poliomyélite, myopathie Atteinte du centre respiratoire intoxication (antidépresseurs, anesthésiques, barbituriques) 4.3.5 Traitement – Favoriser la ventilation pulmonaire Assistance respiratoire Bronchodilatateurs – Perfusion de bicarbonates 4.4 Alcalose respiratoire 4.4.1 Caractéristiques Anomalie primaire :  pCO2 (hypocapnie) d’origine respiratoire Compensation par le rein :  HCO3- 17 4.4.2 Réponse physiologique secondaire alcalose respiratoire aigue : H+ diminué (PH augmenté) : libération H+ à partir des différents tampons intra et extra cellulaires. alcalose respiratoire chronique : Si l’alcalose persiste plus de 6h le rein intervient augmente l’excrétion des ions HCo3-  l’excrétion d’ions NH4+et AT La diminution des bicarbonates est rarement inferieur à 12 mmol/l. Du point de vue hydro-électrolytique la kaliémie est souvent abaissée aux environs 3 mmol/l Chlorémie pour compenser la Hco3- ; trou anionique normal. 4.4.3 Clinique – Hyperventilation – Irritabilité, paresthésies et parfois crises de tétanie ou convulsions 4.4.4 Biologie – pH urinaire  – Hypokaliémie – hyper chlorémie 4.4.5 Étiologies – Anxiété – Hyperventilation d’origine centrale – hypoxies 4.4.6 Traitement – Ne nécessite pas d’intervention le plus souvent, traitement étiologique en général suffisant. Tableau 2. Variations biologiques au cours des troubles respiratoires 18 5 Exploration biochimique 5.1 GAZOMETRIE Prélèvement : Technique de ponction des gaz du sang Ponction artérielle à 45° de l’artère radiale (au niveau du poignet) Prélèvement analysé sans délai (