Chapitre 6 : Equilibre acide-base

Quel rôle joue le CO2 dans l’équilibre acide-base ?

• Le CO2 est un acide produit quotidiennement à hauteur de 20 moles par jour.

• Il participe directement à l’acidité du sang via sa conversion en acide carbonique.

Comment le CO2 est-il éliminé ?

• Les reins éliminent au maximum 100 à 150 mmol de CO2 en 24h

• C’est le poumon qui joue le rôle principal dans l’élimination du CO2

Que se passe-t-il si on hypoventile ?

• Il y a une rétention de CO2 → sa concentration augmente dans le sang

• Cela conduit à une acidose respiratoire

Peut-on modifier notre pH volontairement ?

• Oui : en respirant plus lentement (ex 7x/ min au lieu de 15x/min), on double la concentration en CO2 dans le sang

• Le pH chute plus rapidement, menant à une acidose

• Le réflexe naturel est de revenir à une ventilation normale pour éliminer le CO2

Quel est le rôle des systèmes tampons ?

Ils servent à stabiliser le pH du sang et éviter des variations trop importantes.

Quels sont les principaux systèmes tampons ? (1)

1. Les protéines plasmatiques :

• Comportent des groupements amine (−NH₂) et carboxyle (−COOH).

• Ces groupes peuvent agir comme acide ou base, ce qui permet d’appliquer l’équation d’Henderson-Hasselbalch.

Quels sont les principaux systèmes tampons ? (2)

2. Le groupe imidazole de l’histidine dans l’hémoglobine :

• Le groupe imidazole peut donner ou capter un H⁺.

• Il y a 38 résidus d’histidine par molécule d’hémoglobine, ce qui donne une très grande capacité tampon.

Quels sont les principaux systèmes tampons ? (3)

3. Le système acide carbonique – bicarbonate (H₂CO₃ / HCO₃⁻) :

• H₂CO₃ (acide carbonique) se dissocie en H⁺ + HCO₃⁻.

• Ce système est le plus important dans le sang.

• L’équation d’Henderson-Hasselbalch peut être utilisée ici aussi.

De quoi dépend la concentration en H₂CO₃ ?

• De la concentration en CO₂, car le CO₂ + H₂O → H₂CO₃.

• On peut donc exprimer cette concentration en fonction de la PCO₂ grâce au coefficient de solubilité du CO₂.

Pourquoi ce système est-il si efficace ?

• Parce qu’il est à double régulation :

  • Le rein gère la concentration en HCO₃⁻

  • Le poumon gère la PCO₂

• Il représente donc le tampon principal du sang.

Quelle est la valeur normale du pH sanguin ?

7,4

Qu’est-ce qu’un bon tampon ?

• Un tampon est optimal quand son pKa est proche du pH cible.

• Ici, le pKa du système bicarbonate est de 6,1, donc moins que 7,4, ce qui en fait un tampon imparfait chimiquement.

Pourquoi est-il malgré tout très efficace dans la nature ?

Car c’est le seul système de tampon régulé activement

• Poumon → PCO2

• Rein → HCO3-

C’es donc le tampon physiologique idéal, malgré un pKa sous-optimal

Quelles sont les valeurs typiques ?

• [HCO₃⁻] = 24 mmol/L

• PCO₂ = 40 mmHg

• Cela permet d’avoir un pH de 7,4.

Quels sont les principaux systèmes tampons ? (4)

• Le tampon phosphate est intéressant au niveau intracellulaire, car abondant à cet endroit.

• Mais dans le plasma, sa concentration est faible, donc rôle marginal dans le sang.

Réaction d’équilibre :

• HPO₄²⁻ + H⁺ ⇄ H₂PO₄⁻

Quelle est la relation normale entre le pH et le bicarbonate plasmatique ?

• pH normal = 7,4

• [HCO₃⁻] plasmatique normale = 24 mmol/L

• Cette relation correspond à une PCO₂ artérielle de 40 mmHg.

• Elle est représentée sur un schéma de référence où chaque PCO₂ a une courbe spécifique et parallèle.

Que se passe-t-il dans un choc cardiogénique ?

• Les tissus produisent des acides lactiques (lactates).

• Cela peut provoquer une acidose métabolite aigüe

Quels sont les effets sur le bicarbonate et le pH dans un choc cardiotonique?

• Le bicarbonate va être consommé pour tamponner les protons (H+)

• Il chute par exemple de 24 → 14 mmol/L

• Le pH chute rapidement jusque 7,2, voire moins

Comment l’organisme réagit-il ?

Le pH acide stimule la respiration

La personne hyperventile, ce qui fait baisser la PCO2 (ex 40 → 21 mmHg)

Le pH remonte jusqu’à 7,34 grâce à la compensation respiratoire

• Attention : les lactates sont toujours présents et le bicarbonate est toujours bas mais le pH est corrigé

Pourquoi le pH est-il si vital à maintenir ?

• Le pH conditionne l’activité des enzymes : chaque enzyme a un pH optimal de fonctionnement

• Une variation de pH perturbe la structure des protéines, leur activité et les réactions biochimiques

• L’organisme tolère très mal les écarts de pH → Il dispose de multiples systèmes de régulation

🔼 Alcalose métabolique (ex. vomissements répétés)

Que se passe-t-il lors de vomissements fréquents ?

• Le patient perd du H+ (contenu acide de l’estomac)

• cela provoque une alcalose métabolique car [HCO₃⁻] augmente et le pH aussi

🔼 Alcalose métabolique (ex. vomissements répétés)

Comment l’organisme compense-t-il ?

• Il y a une hypoventilation réflexe → PCO₂ augmente.

• Cela ramène le pH vers la normale.

🔼 Alcalose métabolique (ex. vomissements répétés)

Pourquoi cette compensation est-elle moins efficace ?

• L’hypoventilation entraîne une baisse de l’O₂ → hypoxie.

• L’hypoxie relance la respiration via d’autres boucles de régulation.

• 👉 La compensation par hypoventilation est donc limitée.

📊 Le diagramme de Davenport

Que représente-t-il ?

• Il montre la relation entre [HCO₃⁻] plasmatique et le pH.

• Chaque ligne correspond à une PCO₂ spécifique :

  • Ligne normale : PCO₂ = 40 mmHg

  • Hypoventilation → on passe aux lignes 60 → 80 mmHg

  • Hyperventilation → on passe aux lignes 30 → 20 mmHg

📊 Le diagramme de Davenport

Que permet-il de visualiser ?

• L’effet de la ventilation sur le pH, à bicarbonate constant.

• Il synthétise les compensations respiratoires dans les troubles acido-basiques.

Quelles sont les deux types d’acide ou d’alcalose ?

• Respiratoire donc liées à la ventilation trop ou pas assez et donc liées au CO2

• Métabolique donc il y a soit une acide ou une base qui s’accumule

🟥 Acidose respiratoire (tuyau)

Quelle est la cause d’une acidose respiratoire ?

Hypoventilation (ex. crise d’asthme sévère, bronchite chronique).

→ Les bronches ne permettent pas d’amener suffisamment d’air au niveau des alvéoles

🟥 Acidose respiratoire

Que se passe-t-il au niveau du CO₂ et du pH en cas d’acidose respiratoire ?

Le CO₂ augmente → pH diminue → acidification du sang.

🟥 Acidose respiratoire

Quelle est la compensation d’une acidose respiratoire ?

Compenstion métabolique par le rein → production de HCO3- augmente

🟥 Acidose respiratoire

Mécanisme de la compensation rénale dans l’acidose respiratoire ?

Plus de CO₂ → pousse la production de HCO₃⁻ par le rein → pH remonte vers 7,4.

🟥 Acidose respiratoire

Comment savoir si une acidose respiratoire est aiguë ou chronique ?

Si HCO₃⁻ est normal = aiguë ;
HCO₃⁻ élevé (> 24 mmol/L) = chronique (compensation rénale active).

🟦 Alcalose respiratoire

Quelle est la cause d’une alcalose respiratoire ?

Hyperventilation (anxiété, haute altitude, volontaire).

Si on est à 5000m, on respire beaucoup plus vite que si l’on est au niveau de la mer.

🟦 Alcalose respiratoire

Que se passe-t-il au niveau du CO₂ et du pH en cas d’alcalose respiratoire ?

CO₂ diminue → pH augmente.

🟦 Alcalose respiratoire

Quelle est la compensation d’une alcalose respiratoire ?

Compensation métabolique → rein diminuent la réabsorption de HCO3-

🟦 Alcalose respiratoire

Pourquoi la compensation n’est-elle pas complète ?

Le rein compense lentement et pas totalement.

🟥 Acidose métabolique

Quelle est la cause d’une acidose métabolique ?

accumulation d’acide qui va consommer le HCO3-. Son taux va donc diminuer.

🟥 Acidose métabolique

Exemples de causes d’acidose métabolique ?

• Diarrhée importante (perte de base)

• Acidose lactique = dysfonctionnement globale de l’organisme

  → Le débit cardiaque ne suffit pas et donc les tissus passent par le métabolisme anaérobie. Il y a une production de lactates par réduction du pyruvate. Cela permet à la glycolyse de continuer à fonctionner puisque le NADH doit continuer à être oxydés pour pouvoir être réutilisé

• Acidocétose diabétique

  → Il y a des corps cétoniques qui peuvent être produits lors d’une crise diabétique

• Intoxication à l’aspirine

  → Tentative de suicide marchent mieux avec de la benzodiazépines

  → Donne une acidose dû à l’acide salicylique

🟥 Acidose métabolique

Que se passe-t-il au niveau du bicarbonate et du pH ?

HCO₃⁻ est consommé → baisse → pH diminue.

🟥 Acidose métabolique

Quelle est la compensation d’une acidose métabolique ?

Compensation respiratoire → hyperventilation → CO₂ ↓ → pH ↑.

🟦 Alcalose métabolique

Quelles sont les causes d’une alcalose métabolique ?

• Perte d’acide gastrique (vomissements)

• Apport exogène de HCO₃⁻

🟦 Alcalose métabolique

Q : Que se passe-t-il au niveau du bicarbonate et du pH ?

HCO₃⁻ ↑ → pH ↑.

🟦 Alcalose métabolique

Q : Quelle est la compensation d’une alcalose métabolique ?

Compensation respiratoire → hypoventilation → CO₂ ↑ → pH ↓.

🟦 Alcalose métabolique

Pourquoi cette compensation est-elle limitée ?

Hypoventilation → hypoxie → respiration relancée → compensation stoppée.

Quelles sont les 4 grandes situations à retenir ?

• Acidose respiratoire → compensation métabolique

• Acidose métabolique → compensation respiratoire

• Alcalose respiratoire → compensation métabolique

• Alcalose métabolique → compensation respiratoire

Quel système compense plus rapidement : respiration ou rein ?

• Respiration : compensation en quelques minutes

• Rein : compensation en quelques jours