Equilibre acide-base
I.
Rappels
H+ est un ion "super" important dans le corps.
H2O ↔ H+ + OH-
Produit ionique : [H+][OH-] = 10-14 à 25°C.
[H+] = [OH-] = 10-7 mol.L-1.
1
pH = -log [H+] = log -----
[H+]
Une solution neutre à un pH = -log 10-7 = 7
Un acide est un donneur de protons.
Une base est un accepteur de protons.
II.
Equation sur les acides et les bases
HA + H2O ↔ H2O+ + A-
[H3O+][A-]
K = ----------------
[HA][H2O]
Ka = K[H2O]
[H3O+][A-] [H+][A-]
Ka = ---------------- = ------------
[HA]
[HA]
A- + H2O ↔ HA + OH-
[HA][OH-]
Kb = ---------------
[A-]
Ka.Kb = [H+][OH-] = Ke = 10-14 (à 25°C)
pKa + pKb = 14
[H+][A-]
Ka = -----------
[AH]
[A-]
log Ka = log [H+] + log -----
[AH]
[A-]
-pKa = -pH + log -----
[AH]
[A-]
pH = pKa + log -----
[AH]
[AH]
pH = pKa – log -------
[A-]
III.
Les ions [H+] dans l’organisme
H+ est un ion particulier (proton) dont la concentration
définit l’acidité du milieu considéré.
IV.
Dans l’organisme : [H+] = 15,9 à 100 (nmol.L-1) limites
compatibles avec la vie
40 ± 10% (acidité du plasma avec une
faible amplitude grâce à la régulation : de 7,2 à 7,4).
Au cours du métabolisme, l’organisme s’enrichit en ions H+
qu’il doit éliminer (par exemple : SO4H2, PO4H3,…qui viennent
des protéines). Les glucides et les lipides vont par
combustion aboutir aux transformations : CO2 + H2O
H2CO3
H+ + HCO3-
Si une cellule manque d’oxygène ou de sang, elle produira une
plus grande quantité d’H+ et son acidité s’accentuera (dans
les cellules musculaires le pH descend souvent jusqu’à 7,05
environ).
Lors de diarrhée, beaucoup de bases sont éliminées, d’où
l’augmentation de la concentration d’H+.
V.
Solutions tampons
La mise en œuvre de solution tampon, permet la régulation de
la concentration d’ions H+ dans l’organisme :
A- + H+ ↔ AH.
Il existe des tampons ouverts et des tampons fermés.
VI.
Tampons fermés : sa masse ne va pas varier au cours du
temps (court terme) :
Exemple :Tampon phosphorique
H3PO4 ↔ H+ + PO4H2–.
PO4H2– ↔ (PO4H-)- + H+. Seule réaction tampon possible.
HPO42– ↔ H+ + PO43–.
Protéine plasmatique
Prot- + H+ ↔ ProtH
VII.
Tampons ouverts : sa masse peut varier
quasi-instantanément :
Au niveau des érythrocytes, on trouve un tampon érythrocytaire
(par exemple : l’hémoglobine).
Exemple : Tampon bicarbonate
HCO3- + H+ ↔ H2CO3 ↔ CO2 + H2O.
[CO2 dissous]plasma = a’ PCO2 (a’ = coefficient
de proportionnalité)
CO2 + H2O ↔ H2CO3
[CO2 dissous + H2CO3]plasma = a PCO2
[CO2] = a PCO2
[H2O + CO2] ↔ [H2CO3] ↔ [HCO3–] + [H+].
[H+][HCO3–]
K’ = -------------------
[H2CO3]
[H+][HCO3–]
K = -------------------
[CO2]
[H+][HCO3–]
log K = log --------------------
[CO2]
[HCO3–]
log [H+] = log K – log ------------
[CO2]
[HCO3–]
pH = - log [H+] = -log K + log --------------
[CO2]
[HCO3–]
pH = pK + log -------------
aPCO2
Cela permet de positionner l’état acido-basique d’un patient.
VIII.
Diagramme de Davenport
Points isocaptniques (PCO2).
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La ligne tampon est obtenue
en équivalant le plasma à des niveaux différents. -la ligne tampon idéale est verticale. -la ligne tampon inutile est horizontale |
La variation de la concentration d’HCO3- entraîne une faible modification de l’aspect de la courbe, en revanche une variation du pH modifiera nettement l’aspect de cette courbe. Le point d’intersection de la ligne tampon et de la PCO2 a un pH égal à 7,4. [HCO3-] = 25 mmol.L-1
Le diagramme de Davenport permet de comprendre le déséquilibre acido-basique :
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Acidose respiratoire
produite par une augmentation de la pression en CO2 (flèche
noire). Il y a une évolution le long de la ligne tampon (réaction de l’organisme) jusqu’à une PCO2 = 50 (ligne verte). Cela est souvent dû à une insuffisance cardiaque. L’organisme va essayer de normaliser le pH en produisant une alcalose métabolique compensatrice (flèche rouge) qui conduit à une augmentation de la concentration de HCO3-. L’alcalose carbonique tend à augmenter le pH |
 L’alcalose
respiratoire (flèche noire) entraîne une hypocapnie :Lors de l’adaptation à l’altitude, l’organisme hyperventile, ce qui provoque une hypocapnie, donc une alcalinisation du pH. Compensation : il y a une perte d’acceptateur de proton (bicarbonate ; baisse de [HCO3-] par excrétion rénale), ce qui entraîne le pH vers une valeur plus acide, le pH est donc compressé. Acidose respiratoire compensatrice (flèche rouge). |
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Il y a évolution vers
hypocapnie progressive qui entraîne une acidose
métabolique (flèche noire ; mais pas compensatrice cette
foi-ci) : C’est la production de trop d’acide qui fait
diminuer la concentration en HCO3-, c’est une situation très
dangereuse pour le fonctionnement cellulaire. Compensation : alcalose respiratoire compensatrice (flèche rouge) pour créer une hyperventilation afin "d’emmener" le pH vers une valeur moins acide. |
 Alcalose
métabolique (flèche noire).Compensation : hypoventilation pour acidifier le pH. Cause : traitement trop intense d’une acidose (car on y donne des acceptateurs de protons). Il est donc nécessaire de prescrire un traitement suffisant et pas trop excessif pour éviter ce genre de réaction. Acidose respiratoire compensatrice (flèche rouge). |
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Acidose respiratoire
(flèche noire) doublée d’hypoxie (flèche bleue) : vraiment
pas d’bol !. Attention si le malade hyperventile, cela est peut-être un manque d’oxygène dû à une acidose métabolique. Compensation : reventiler correctement et apporter de l’oxygène. |
Le
sang artériel à 37°C entre 7,38 --->
7,43 pH sang artériel.
7,36 ---> 7,41 pH sang veineux.
7 ---> 7,8 tolérances de la vie.
Modifications de la PCO2 --->
trouble respiratoire ---> acidose/alcalose respiratoire (suivant le pH)
hyper/hypoventilation ---> alcalose/acidose métabolique compensatrice.
La régulation métabolique --->
variation des ions H+ (variation du pH mais pas de la PCO2)
---> acidose/alcalose métabolique ---> alcalose/acidose respiratoire compensatrice.
Exemple : si un patient passe d’un pH sanguin
(artériel) égal à 7,25 avec une pression de CO2 égale à 55
mmHg, à un pH égal à 7,1 avec un PCO2 = 55 mmHg. Que s’est-il
passé ?
Le patient est en acidose car le pH est inférieur à 7,4.
1) Lors du premier prélèvement, on remarque une
acidose d’origine respiratoire.
2) Au moment du deuxième prélèvement, la PCO2 n’a pas varié,
donc pas d’aggravation sur le plan respiratoire, mais
maintenant il est en acidose respiratoire doublée d’hypoxie
(métabolique : variation du pH sans variation de la PCO2).
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