biochimie clinique (3)

5/23/2018 Biochimie Clinique (3)

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quilibre acido-basique


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Notions physiologiques et physicochimiques

fondamentales

Rgulation de lquilibre acido-basique

Exploration : - prlvement artriel- mesures de pH, pCO2, pO2

Quelques applications pathologiques :Acidoses respiratoiresAcidoses mtaboliques

Alcaloses respiratoiresAlcaloses mtaboliques


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Notions physiologiques et physicochimiquesfondamentales

Chez l'homme le pH des cellules et des liquides physiologiques del'organisme ne doit varier que dans des limites troites. Seules defaibles variations sont compatibles avec la vie.

L'organisme humain est confront rgulirement un afflux d'acides

provenant de l'alimentation, surtout si celle-ci est carne, et de larespiration cellulaire.

La tendance permanente l'acidose explique que l'organisme lutte plusefficacement contre les baisses de pH que contre l'alcalose.

Les moyens de lutte comprennent:

* un moyen quasi instantan, automatique, mais assez vite dborder: les systmes tampons,* la mise en jeu d'un couple d'organes plus lents ragir maisparticulirement puissants : les poumons et les reins.


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Notions physiologiques et physicochimiquesfondamentales

Le pH exprime l'acidit ou l'alcalinit d'unmilieu. Il est gal au logarithme dcimal del'inverse de la concentration en ions H+

1 pH = log ------ [H+]

Valeurs physiologiques = 7,36 - 7,42

Variations maximales compatibles avec la vie= 6,90 - 7,70


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Notions physiologiques et physicochimiques fondamentales

- Systmes tampons. quation dHenderson et Hasselbach

- Formes de transport du CO2 sanguin :

- Rgulation du pH sanguin:- systmes tampons plasmatiques

- rgulation pulmonaire, changes gazeux

- rgulation rnale


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-Systmes tampons. quation dHenderson et Hasselbach**

Dfinition dun tampon : acide carbonique et bicarbonate de NaCe sont des mlanges de substances en quilibre chimique s'opposantaux variations de pH avec une efficacit d'autant plus grande que leursconcentrations sont plus leves.

Ces systmes assurent dans l'organisme une rgulation rapide etautomatique.

Un systme tampon comprend gnralement:

- un acide faible et son sel de base forte- une base faible et son sel d'acide fort.


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- quation dHenderson et Hasselbach**

La raction en quilibre s'crit avec K comme constanted'quilibre:

K K (acide) acide base-+ H+ H+= ------------(base-)

AC K

H2O + CO2 H2CO3 H++ HCO3- (1)


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- quation dHenderson et Hasselbach**Si nous appliquons la loi d'action de masse la raction (1) onpeut crire:

(H+) (HCO3-) (H2CO3) 1 1 (HCO3-)

K = --------------- -------> (H+) = K ------------- -------> ----- = --- --- x ---------- ---------> (H2CO3) (HCO3-) (H+) K (H2CO3)

1 1 (HCO3-) log ------ = log ---- + log ----------- (H+) K (H2CO3)

(HCO3-)

d'o : pH = pK + log ----------------- dans lequel pK est gal a 6,1. (H2CO3)


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- quation dHenderson et Hasselbach**

(HCO3-) d'o : pH = pK + log ------ dans lequel pK est gal a 6,1. (H2CO3)Or la concentration d'acide carbonique est proportionnelle la concentration du

CO2 dissous avec un facteur de proportionnalit trs faibleque l'on peutintgrer dans le constant pK et qui ne change pratiquement pas celle ci. Onpeut donc remplacer dans l'quation prcdente le terme (H2CO3) par laconcentration de CO2 dissous.

(H2CO3) = a pCO2 o a est la constante de solubilit

(HCO3-)pH = 6,1 + log ---------

a pCO2


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- Rgulation du pH sanguin:- systmes tampons plasmatiques


- rgulation rnale


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- Formes de transport du CO2sanguin

-CO2dissous 5% environ, fonction de pCO2*

- CO2 ltat de carbamate par combinaison avec -NH2 libres des protines plasmatiques et de lhmoglobine (5%)

- CO2 des bicarbonates de Na 90%, synthtiss dans le globule rouge grce lanhydrase carbonique puis migrent

dans le plasma.

Cest la principale composante de la rserve alcaline

Le CO2 total plasmatiquecorrespondra donc :

CO2 total = HCO3- plasmatique + CO2 dissous (comprenant H2CO3) + CO2 sous forme carbamine.


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- Rgulation du pH sanguin*:- systmes tampons plasmatiques


- rgulation rnale


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Notions physiologiques et physicochimiques fondamentales - Rgulation du pH sanguin:

- systmes tampons plasmatiques

- systme acide carbonique-bicarbonates +++

- systme protines-protinates- sytmes des phosphates mono et disodiques

- systmes tampons intra-globulaires

HbH (pK:7,83) et HbO2 H (pK:6,60) = acides faiblespouvant se dissocierrle ++ car 150g/l de sang dHbHbO2-plus acide que Hb-


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9726,8H2PO4-/HPO42-

1212variableProtines/protinates*

36367,83

6,60

Hmoglobine/Hmoglobinate

Oxyhmoglobine/Oxyhmoglobinate

4310336,1HC03-/H2CO3

% total% Globules% PlasmapKTampons


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quilibre acido-basique-systmes tampons plasmatiques

systme acide carbonique - bicarbonates +++C'est quantitativement le plus important des systmes tamponsplasmatiques. Il reprsente 25 mmol/l. Ce systme est surtout puissantpour lutter contre l'acidose puisque le rapport bicarbonates/acidecarbonique est de l'ordre de 20. En prsence d'un acide RH nous aurons laraction:

R-H+ + Na+HCO3 ----> H2CO3 + RNa ----->CO2 + H2O + RNasystme protines - protinates

- Une moyen de lutte contre l'acidose.- Le pouvoir tampon des protines est du leur diffrents groupements constitutifs. (aa basiques: l'arginine, l'ornithine, la citrulline, la lysine,

l'histidine permettent de lutter contre l'acidose. Au contraire les rsidus d'acide aspartique ou d'acide glutamique permettent de lutter contre l'alcalose en librant un proton.- Les protines plasmatiques reprsentant environ 75 g/l


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quilibre acido-basique-systmes tampons plasmatiques

systme des phosphatesLa concentration plasmatique des phosphates inorganiques (Pi) est del'ordre de 1 mmol/l.

C'est dire que ces molcules jouent un rle plasmatique mineur parmi lessystmes tampons.

85 % des Pi sont, au pH du sang, sous forme de phosphates mono acidedisodiques ( PO4H=Na2+) ce qui leur permet de fixer un proton pourdonner des phosphates diacides monosodique ( PO4H2-Na+)

Les 15 % de phosphates diacides peuvent au contraire cder un proton pourlutter contre une alcalose.

La raction globale s'crit:PO4H-Na2+ + H+ PO4H2-Na+ + Na+


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quilibre acido-basiqueNotions physiologiques et physicochimiques fondamentales

- Rgulation du pH sanguin: Elle fait intervenir successivement deux mcanismes:


- systme acide carbonique - bicarbonates +++- systme protines - protinates

- sytmes des phosphates mono et disodiques- systmes tampons intra-globulaires

HbH (pK:7,83) et HbO2 H (pK:6,60) = acides faiblespouvant se dissocierrle ++ car 150g/l de sang dHbHbO2-plus acide que Hb-

Ces quilibres chimiques sont d'action quasi instantane mais sont limitspar les concentrations de leurs divers composants.


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quilibre acido-basique- systmes tampons intra-globulaires

Les systmes tampons lis l'hmoglobine sont cependant beaucoup

plus importants si l'on se souvient que la quantit d'hmoglobine est del'ordre de 150 g par litre de sang.Ils interviennent de deux manires diffrentes:

*grce au pouvoir de fixation du gaz carbonique sur l'Hb avec formation dedrivs carbamins.

HbNH2 + CO2 ------> HbNHCOO- + H+* grce la ractivit du groupement imidazolecapable de fixer les ions H+

au pH du sang l'hmoglobine et l'oxyhmoglobine se comportentcomme des acides faibles pouvant se dissocier:

HbH --------> Hb-+ H+ pK = 7,83

HbO2H ----------> HbO2-

+ H+

pK = 6,60L'oxyhmoglobine est donc plus acide que l'hmoglobine.

(Suite )


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quilibre acido-basique- systmes tampons intra-globulaires

En effet l'oxyhmoglobine tant un acide plus fort que l'hmoglobine quandl'hmoglobine est oxygne au niveau des poumons elle libre des ionsH+

HbH + O2 + K+----------> HbO2-K++ H+

Au niveau des tissusl'oxyhmoglobine est rduite en hmoglobine etcelle-ci va laisser dans le milieu une base en captant un proton venu de ladissociation de l'acide carbonique.

H2CO3 -----------> H++ HCO3-HbO2K++ H++ HCO3- --------> HbH + K++ HCO3-K+

Au niveau des tissus la concentration leve en CO2 et la richesse desacides organiques vont diminuer le pH et cette acidit va permettre la

libration de l'oxygne de l'oxyhmoglobine. Cette action du pH surl'oxygnation de l'hmoglobine est appel "effet Bohr".


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-rgulation pulmonaire, changes gazeux


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quilibre acido-basiqueNotions physiologiques et physicochimiques fondamentales

- Rgulation du pH sanguin:-rgulation pulmonaire, changes gazeux

Lors d'un dsquilibre acidobasique, la premire ligne de dfense estforme par les systmes tampons, la seconde est la rgulation pulmonaireet la troisime est la restauration long terme par les mcanismes rnaux.

- centre respiratoire bulbaire sensible au pH : toute baisse du pH entranera une acclration du rythme respiratoire en vue dliminer davantage de CO2 (

hypervetilation , mais limite)

les poumons n'interviennent que sur la composante acide du systmebicarbonate/acide carbonique

- changes gazeux tissulaires *- changes gazeux aux alvoles pulmonaires


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- changes gazeuxtissulaires *

- changes gazeuxaux alvoles

pulmonaires

TISSUS

membrane cellulaire

Hmatie

HbO2 - K

CO+ HbCOO K

H O+COAnhydrase carbonique

CO H

O2 + HBH+CO3H K

O2 O2

+

O2

CO2

Na+ CO3 H-CO

3H - Transport plasmatique de CO

Cl-

Hmatie

CO3 H Cl-

Cl

Cl- Na+

Hb O2 - K +HbO2- K+

O2 + HBH

membrane alvolaire

H+

CO3 H2

POUMONSO2

anhydrase carbonique

CO2

CO2

O2 + HbCOO K+

+ H2 O

2

223 2

CO2 dissous

CO2

dissous

PLASMA 2


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Notions physiologiques et physicochimiques fondamentales Rgulation du pH sanguin:



- rgulation rnale

- rabsorption ou excrtion de bicarbonates - limination dions H+ *

mcanismes dlimination avec change Na+- H+

change H+K+ (acidose hyperkalimique)


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- rgulation rnalePlus longue ragir en cas de perturbations car elle intervient en troisimeposition.

Elle peut durer plus longtemps et reprsente un moyen trs efficace delutte aussi bien contre l'acidose que contre l'alcalose.

Rappelons que l'on peut considrer l'urine primitive comme un ultrafiltratdu plasma sanguin.

Le rle du rein sur l'quilibre acido-basique est double:

- il peut rabsorber la quasi totalit des bicarbonates filtrs, ou bien excrter ceux ci en cas de surcharge alcaline,

- il peut liminer des ions H+ en gnrant des bicarbonates qui seront absorbs.


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H2O + CO2

H2CO3

HCO3- + H+

AC

HCO3-Na+

K+

K+

H2CO3 H2O

CO2

+

CO2

HCO3- + H+ (K+)

H2CO3

H2O + CO2

AC

CO2

PO4H=

Na+

Na+PO4H2

-Na+

HCO3- HCO3-

HCO3- + H+ (K+)

H2CO3

H2O + CO2

AC

CO

2HCO3-

acides amins

glutamine

acide

glutamique

+

NH3

Na+ Cl- NH4+

anse de Henl

tube proximal tube distal

AC = Anhydrase carbonique

URINE

NH3 + H+

Rle du rein dans l'quilibre acido-basique


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K+

H+

H+

K+

Acidose Alcalose

Echanges cellulaires au cours des perturbations de l'quilibre acido-basique

- En cas d'excs d'ions H+ ceux ci sont limins prfrentiellement par le rein laplace d'ions potassium et de plus pntreront dans les cellules faisant sortir lepotassium. Une acidose sera gnratrice d'hyperkalimie et rciproquement.- En cas de dficit en ions H+ le potassium sera limin prfrentiellement auniveau rnal et les ions H+ sortiront des cellules en change avec des ions K+. Unealcalose sera gnratrice d'hypokalimie et rciproquement.


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quilibre acido-basique- Notionsphysiologiques et physicochimiques fondamentales

- Rgulation de lquilibre acido-basique

- Exploration :- prlvement artriel

- mesures de pH, pCO2, pO2 - Quelques applications pathologiques :

Acidoses respiratoiresAcidoses mtaboliquesAlcaloses respiratoiresAlcaloses mtaboliques


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quilibre acido-basique-Exploration :

- prlvement artriel

- mesures de pH, pCO2, pO2- principes

- appareils de gazomtrie *pH = 7.38 7.43pCO2 = 35 44 mm Hg ou

4.65 5.85 kPapO2 = 70 95 mm Hg ou 9.30 12.65 kPa

- calcul des autres paramtres *concentration en bicarbonatesconcentration en CO2 totalexcs de bases

saturation en O2- reprsentation graphique : Davenport


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Diagramme deDavenport


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- Notionsphysiologiques et physicochimiques fondamentales

- Rgulation de lquilibre acido-basique

- Exploration :

- Quelques applications pathologiques :Acidoses respiratoiresAcidoses mtaboliquesAlcaloses respiratoiresAlcaloses mtaboliques


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quilibre acido-basique-Acidoses mtaboliques

Ce sont des troubles du mtabolisme d une accumulation dacidesou une perte excessive de bases, entranant une diminution desbicarbonates plasmatiques

Etiologies: surcharge endogne en acides indoss , avec trou anionique, *

- acidoctose diabtique +++

- jene prolong - acidose lactique avec lactates > 2 mmol/l - acidose tubulaire rnale avec dfaut de rabsorption de

bicarbonates (Diamox)

Mcanisme de compensation : rduction de pCO2 et compensation rnale

Tableaux clinique et biologique : quadrant infrieur G du diagramme de Davenport

Traitement: rhydratation, soluts alcalins et surtout traitement de la cause


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quilibre acido-basique- Acidoses respiratoires

Ce sont des troubles dus une diminution de llimination de CO2entrainant une augmentation de la pCO2soit une hypercapnie

Etiologies: - diminution de la ventilation mcanique (traumas, polio,

curarisants) - diminution de la surface alvolaire disponible lors de broncho-

pneumopathies - hypoventilation par inhibition des centres respiratoires - insuffisance respiratoire aigu (toxique, mdicamenteuse,

traumatique)

Mcanisme de compensation : rabsorption rnale desbicarbonates

Tableaux clinique et biologique : cphales, cyanose, somnolence etconfusion. Tableau biologique correspondant au quadrant suprieurG du diagramme de Davenport

Traitement:analeptiques respiratoires, oxygnothrapie et surtouttraitement de la cause


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pH = 7,25

PaCO2= 80

HCO3-= 37

acidoserespiratoire


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quilibre acido-basique- Alcaloses mtaboliques

Cest une alcalinisation provoque par un excs de bicarbonates ouune perte dions H+Etiologies: - pertes digestives dions H+lors des vomissements, des aspirations

gastriques - perts rnales dions H+ par dpltion chlorure de certains diurtiques

avec afflux de Na au tubule distal o la rabsorption se fait en

change de H+et K+ - pertes rnales des hypercorticismes et hyperaldostronismes I ou II

Mcanisme de compensation : limitation de la ventilation pulmonaire pardpression des centres respiratoires pour abaisser la pCO2Tableaux clinique et biologique : - respiration lente et superficielle avec hyperexcitabilit neuro-

musculaire (hypocalcmie)Tableau biologique correspondant au quadrant suprieur D du diagramme deDavenport

Traitement faciliter par rhydratation llimination des bicarbonates,corriger lhypokalimie et surtout traitement de la cause.


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quilibre acido-basique- Alcaloses respiratoires

Ce sont des troubles dus une diminution de la pCO2 doriginerespiratoire soit une hypocapnie

Etiologies: - augmentation de la ventilation, mcanique lors de ventilation

artificielle mal rgle, dorigine centralesouvent associe une hypoxmie (atmosphre rarfie ouanmie)

Mcanisme de compensation : limitation de la rabsorption rnale desbicarbonatesTableaux clinique et biologique :

- hyperventilation vidente dans les cas danxit, spasmophilie,parfois crises ttaniques entretenues par lalcalose etlhypocalcmie

- mal des montagnes li lhypoxie daltitude : cphales,

nauses, insomnie.Tableau biologique correspondant au quadrant infrieur D du diagramme deDavenport

Traitement oxygnothrapie et surtout traitement de la cause. *


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A

B

CD

A: acidose respiratoire

B: alcalose mtabolique

D: acidose mtabolique

C: alcalose respiratoire

biochimie clinique (3)

Documents

basiquenotions physiologiques

quilibre scrit

h2co3 hco3

lquilibre acido

valeurs physiologiques

ph sanguin

mesures de ph

ph des cellules