Cours 1 transport gaz part 2 Flashcards
importance stabilité pH
structure des prot : denaturation avec variation
reaction enzymatique :
- pH optimal différent selon le système enzymatique considéré
- Nécessité de régulation du pH au niveau du site où s’exerce chaque activité enzymatique
- Nécessité de stabilité du pH intracellulaire et extracellulaire
fonctionnement des cellules : •Notamment des neurones et des cardiomyocytes
o Troubles de l’excitabilité cellulaire avec les variations de pH
- Modification du fonctionnement de canaux membranaires
- Par modification dp flux de K+
pH DU SANG
valeur physiologique
• Sang artériel à 37°C :
PH = 7,40 ± 0,02 [H+]plasma = 10^-7 4 = 40.10"9 moles/ litre : [H+)plasma = 40 nmoles/litre
• Sang veineux à 37°C :
Légèrement plus acide que le sang artériel
pH = 7,36 ± 0,02
pH du sang trouble
• Baisse du pH sanguin artériel : acidose
0 Troubles prédominants car les entrées d’acide sont prédominantes
• Augmentation du pH sanguin artériel: alcalose
pH du sang
limite compatible avec la vie
• Variations très faibles :
6,9 [H+] > 19 nmoles/ L
0 Intervalle d’environ 1 unité pH, environ 100 nmoles/ L de protons libres
0 Nécessité de système.s de régulation très efficaces
Systèmes de régulation assurant la stabilité :
3 lignes de défense
• Mécanisme immédiat: tampons du sang
• Mécanisme (très) rapide : ventilation par les poumons
0 Quelques minutes
• Mécanisme différé, lent : reins
0 Quelques jours
pH INTRACELLULAIRE
■ En viron 7,0
o Plus acide que le pH ext race llul aire 0
- M étabol isme cellulaire aboutissant à la product ion de protons
■ Régulation très fine du pH intracellulaire
Mise en jeu de multiples mécanismes
pH intracell
■ Augmentation du pH intracellulaire : perte de charge acide
o Ex : pompe à protons, mise en jeu au niveau rénal
o Ex. :echangeur sodium - proton
■ Diminution du pH intracellulaire : équivalent à une charge acide
o Ex . : échangeur chlore - bicarbonate
APPORTS EXOGENE
acide
• Qltpntitativement faible
o Origine des acides : principalement endogène
o Ingest ion de quelques aliments acides
APPORTS EXOGENE
alcalins
• Sources :
o Végétaux
- Sels formés d’un cat ion m inéra l + anion métabolisab le
- Métabolisme de l’anion consom .tnt un W
o Eaux gazeuses riches en bicarbonates (eaux pétillantes)
Balance finale très dépendante du régime
- Régime occidental riche en protéines animales : excès d’acides
- regime vege : exces alcalins
production endogene d’acide fixe
acide fixe =
deux types :
Acides forts non volatils
• Deux types : minéraux ou organiques
Acides fixes minéraux
• Proviennent du catabolisme protéique et lipidique
o Phosphoprotéines / phospholipides -> acide phosphorique
o Acides aminés soufrés -> acide sulfurique
o Nucleoprotéines
• Couples acides/ bases impliqués
- H2PO-4 H+ + HPO4 2- (anion phosphate)
H2S04 2 H+ + SO4 2- (anion sulfate)
Acide urique H+ + urate
o Elimination rénale des acides fixes minéraux car la base conjuguée n’est pas catabolisable
Acides fixes
organiques
• Produits interméd iaires du métabolisme
o Acides gras
o Cétogenèse hépatique (métabolisme aérob ie)
o Acid e lactique (métabolisme anaérobie)
• Acides forts dont la base conjuguée est tatabolisable
o Ils donnent des acidoses transitoires s’auf en cas de pathologie
o Ex, : acide lactique / lactate
- Cycle de Cori : production de lactate par le muscle en effort anaérobie, induisant une acidose transitoire, a ec- retransformation en glucose dans le foie
Bilan quantitatif acide fixe
acide fixe et organique : 60 a 80 mmoles H+ / 24h
envrion 1mmol/kg
PRODUCTION ENDOGÈNE D’ACIDE VOLATIL:
propriete
• C0 2 à l’origine d’un acide faible : l’acide carbonique
C0 2 + H20 H2C0 3 HCO3- + H+ anhydrase carbonique
réaction spontanée lente catalysee par l’anhydrase carbonique
PRODUCTION ENDOGÈNE D’ACIDE VOLATIL:
origine
elimination
bilan quantitatif
• Produit par la respiration cellulaire
o Métabolisme cellulaire aérobie produisant
ATP + C0 2 + H20
elimination par les poumons
bilan : source principale de protons
12000 moles / jour
solution tampon compo
■ Acide faible AH et son anion A-
o Ex : acide acétique CH3COOH et son anion CH 3COO-
- Réaction réversible et en équilibre en solution aqueuse (aq)
CH3COOHaq CH3COO-aq + H+aq
- Lorsqu’un composé de ce type est présent dans une solution, les deux espèces moléculaires AH et A- sont donc présentes
■ Base faible B et son cation BH+
Effet tampon : exemple de l’ajout d’un acide fort à une solution tampon d’acide acétique
■ L’ ajout d’ acide consomme une partie de celui-ci dans la réaction :
CH3COO-aq + H+aq !:; CH3COOHaq
o Les ions H3O+, ou ( Waq) lib érés par l’acide fort sont capt és par la base de la solution tampon pour former son acide conjugué, d’où une faible diminution du pH.
■ Conséquence : « effet tampon » = le varie beaucoup moinsO grâce à la présence des
deux espèces moléculaires constituant le système tampon
o La proportion des espèces CH3COO- et CH3COOH est modifiée lors de l’effet tampon
Pouvoir tampon
= Nombre de moles d’acide ou de base forte à ajouter à 1 L de solution tampon pour faire varier le pH d’une unité
o En mol .L-1
_ Dépend de :
o l’écart entre le pKA du tampon et le pH du milieu : le tampon est meilleur pour un écart faibleOOO
- Illustré par la courbe de titrage ci-contre
o la masse de tampon disp onible 0
PRINCIPAUX TAMPONS DE L’ORGANISME
intracell
extracell
intra :
• Phosphates : comp lexes phosphatés intrace ll ulaire ,et ions phosphates HPO 4•2
- Protéines
- Hémoglobine dans les globules rouges
extracell
• Bicarbonates
• Protéines plasmatiques
tampon phosphate
plsrs systeme tampons
tampon fermés de l'organisme 2 pka succesif 2,12 et 7 H3PO4 acide phospho H2PO4- : ion dihydrogenophosphate HPO3- : ion hydrogénophosphate
tampon phosphate reserve
importante reserve osseuse
.0ans la matrice de l’os: phosphate et bicarb onate de calcium
• Non mobilisée normalement mais mobilisable
0 Ex. : femmes en période de pré et de péri -ménopau se
- Corrélation avec une alimentation plus acide, des concentrations plus élevées de marqueurs de résorption osseuse et une densité osseuse plus basse
TAMPONS FERMÉS DE L’ORG ANISME
PROTÉINES
• Se comportent comme des acides”,ou des bases selon le pH du milieu
• pH du milieu supérieur au pH isoélectrique des protéines
o 5 à 6,8
• Conséquences :
o Les Proteine se comportent comme des acides faibles
Elles ont une charge globale négative
Pouvoir tampon proteine maximal
•sur une large étendue de pH
• Effet tampon quasiment linéaire sur une étenduê importante du pH
o Présence de multiples protéines différentes = multiples systèmes tampons de pKA différents
tampon hemoglobine
tampin ferme sanguin intracellulaire
• Dans les hématies
• Acide faible
2 tampon : HbH Hb- + H+
Hb02H HbO2- + H+
HbH : Hb réduite du sang veineux : pouvoir tampon élevé
- Tampon Hb / Hémoglobinate
o Hb02 : Hb oxydée transportant l’02 dans le sang artériel
• Riche en Histidine : responsable du pouvoir tampon
o Réactivité du groupement imidazole de l’histidine
tampon hemoglobine
bon tampon
• Abondance : 140 à 160 g/ litre de sang
• Puissance tampon importante
• Pouvoir tampon variant à l’inverse du_ niveau d’oxygénation
o Plus fort dans la forme Hb réduit
tampon bicarbonate
- systeme bicarbonate / acide caronique / gaz carbonque CO2
CO3H- CO3H2 CO2 + H20
-equation Henderson-Hasselbalch de ce systele
pH = 6,1 + log (H3O+) / 0,03PCO2
tampon bicarbonate
efficacité
• Par le fait que le tampon est ouvert
o Masse variable
• Par une régulation indépendante de : o PC02 = pression partielle de C0zO - régulation pulmonaireO o HCQ3· = concentration en bicarbonatesO - régulation rénaleO
RtGULATION RESPIRATOIRE DU pH
augmentation ventilation en reponse a ?
o une élévation de la PC02 artérielle
o une baisse du pH artériel
Boucle de régulation du pH et de la PC02 artériels
recepteur
• Récepteurs : chémorécepteurs = chimiorécepteurs :
o Centraux : activés suite à l’augmentation de la PC02 artérielle
o Périphériques · aortiques et carotidiens, activés par la baisse du pH artériel
- L’augmentation de PC0 2 artér ielle entraine une baisse du pH artériel responsable de 30% de la réponse venti latoire à cette pert urbati on
Boucle de régulation du pH et de la PC02 artériels
centre de regulation et effecteur
• Centre de contrôle respiratoire bulbaire : activation du centre inspiratoire
• Effecteurs: muscles ventilatoires: activation des muscles inspiratoires
o Entraine une augmentation du débit ventilatoire et ainsi une régulation par baisse de la PC020 artérielle, entrainant une augmentation du pH artériel
Mécanisme d’activation des chémorécepteurs centraux par l’augmentation de la PC02 artérielle
• Par baisse du pH du liquide céphalo-rachidien
(LCR)
o Diffusion du C0 2 du sang vers le LCR
o Production de protons dans le LCR
o Activation des chémorécepteurs du centre inspiratoire, sensibles à la baisse de pH du LCR
