Régulation via le rein de l'équilibre acide-base Flashcards
Comment évolue la concentration en fonction du pH et vis-versa ?
Plus le pH d’une solution est bas, plus la [H+] est élevée, et plus celle-ci est acide. A l’inverse, plus le pH d’une solution est élevé, plus la [H+] est faible, et plus la solution est alcaline, basique.
Dans l’organisme, la relation permettant de calculer le pH:
pH plasma = pK + log [HCO3-]/[CO2] ≈ 7,4 (où le pK est la constante de dissociation de l’acide carbonique H2CO3).
On constate que plus la [CO2] est élevée, plus le pH est faible, plus la [HCO3-] est élevée, plus le pH est élevé.
Comment est le pH dans les différents endroits du corps ?
Le sang artériel a un pH de 7,4; le sang veineux et les liquides interstitiels: 7,35. Ce pH plus faible est dû au CO2 libéré par les tissus.
Dans le liquide intracellulaire, le pH est plus bas étant donné la production d’acide suite à l’activité métabolique des cellules.
Le pH urinaire peut varier assez fortement d’un pH acide de 4,5 jusqu’à un pH alcalin de 8 en fonction de la nécessité de corriger une acidose ou une alcalose.
Enfin, l’estomac est particulier et produit de l’acide chlorhydrique pour la digestion des aliments (pH = 0,8).
Cet acide est très fort, il est majoritairement (>99%) sous forme dissociée H+ et Cl-, et le pH du contenu gastrique est donc très bas.
Les valeurs de pH sanguin compatibles avec la vie sont comprises entre 6,8 et 8.
En conditions physiologiques, le pH se situe entre 7,35 et 7,45.
En dessous de 7,35 on parle d’acidose et au-dessus de 7,45 on parle d’alcalose.
Qu’est-ce qu’un tampon chimique et à quoi sert-il ?
Un tampon chimique est une substance capable, en solution, de fixer réversiblement des ions H+.
Cela permet de limiter les variations de pH lorsqu’un acide ou une base est ajouté à la solution.
Les tampons chimiques sont en général des acides ou des bases faibles.
La régulation de l’équilibre acide-base par les tampons chimiques est effective en quelques secondes.
Dans l’organisme, plusieurs substances jouent ce rôle.
Dans le liquide extracellulaire, les bicarbonates sont essentiels à ce propos : H2CO3 peut libérer un proton pour donner HCO3- et H+. Bien entendu, HCO3- peut accepter un H+ pour reformer H2CO3.
Dans le milieu intracellulaire, ce sont les protéines qui sont primordiales dans ce rôle.
Dans les GR, c’est l’hémoglobine, en effet elle peut fixer les ions H+. Dans l’urine ce sont les phosphates qui sont prédominants dans cette fonction.
Comment les poumons régulent le pH ?
HCO3- et H+ se combinent pour former H2CO3 qui, grâce à l’anhydrase carbonique, se dissocie en H2O et CO2. Le CO2 peut être éliminé par les poumons.
Une augmentation excessive de la [H+] dans le liquide extracellulaire, autrement dit une acidose ou hypercapnie, a pour effet de déplacer la réaction vers la droite et d’augmenter la production de H2CO3 et, in fine, de CO2.
Il s’ensuit une augmentation de la ventilation afin d’éliminer le CO2 en excès, avec pour conséquence une diminution de la [CO2] et une correction respiratoire d’une acidose.
L’équilibre de la réaction est déplacé vers la droite, l’acidose est dès lors corrigée.
La régulation par la respiration est effective en quelques minutes.
Que se passe-t-il en cas d’acidose ou alcalose respiratoire ?
En cas d’acidose, l’équilibre est déplacé vers la droite, la [CO2] augmente, ce qui induit une hyperventilation qui élimine le CO2 et corrige l’acidose.
En cas d’alcalose/de diminution trop importante de la [H+], on a un déplacement de l’équilibre vers la gauche, une diminution de la [H2CO3] et, in fine, en CO2.
Le système respiratoire va corriger cette diminution de la [CO2] en diminuant la ventilation afin d’éliminer moins de CO2.
Cette hypoventilation permet donc de rendre plus de CO2 disponible pour produire du H2CO3 et des ions H+, et de corriger l’alcalose.
Selon le même raisonnement, une hyperventilation va augmenter l’excrétion du CO2, déplacer l’équilibre vers la droite et donc diminuer la [H2CO3] et, in fine, en H+.
On a une alcalose dite « respiratoire ».
Inversement, une hypoventilation provoque l’effet contraire, à savoir une acidose respiratoire.
Comment les reins régulent-ils le pH ?
La régulation du pH des liquides extracellulaires par les reins met plus de temps à être effective – quelques heures - mais est très puissante.
Cette régulation se fait en modifiant d’une part la quantité de H+ sécrété et, d’autre part, la quantité de HCO3- réabsorbé.
Les mécanismes impliqués dans cette régulation sont les suivants :
1. Le CO2 soit est produit par la cellule épithéliale, soit diffuse à travers sa membrane.
2. Dans le cytoplasme, il réagit avec l’eau pour former
H2CO3 qui se transforme à son tour en HCO3- et H+. 3. HCO3- diffuse vers le milieu interstitiel à travers la
membrane baso-latérale de la cellule.
4. H+ est sécrété dans la lumière du tubule par un cotransporteur. Il est échangé avec un ion Na+.
5. Cet ion H+ sécrété dans la lumière tubulaire réagit avec HCO3-, issu de la filtration glomérulaire pour former H2CO3 puis H2O et CO2.
6. Ce dernier peut diffuser à travers la membrane plasmique pour entrer dans la cellule épithéliale.
Le bilan de tout ceci est qu’un HCO3- est réabsorbé.
La condition est qu’un ion H+ ait été sécrété dans la lumière tubulaire.
En conditions physiologiques, c’est le cas. Il y a même un peu plus d’ions H+ sécrétés que de HCO3- filtrés. L’excédent d’ions H+ est éliminé dans l’urine, généralement combiné avec les tampons phosphates ou ammoniaques.
Comment les reins corrigent-t-ils une alcalose ?
pH plasma = pK + log [HCO3-]/[CO2] ≈ 7,4
En cas d’alcalose, le [HCO3-]/[CO2] est augmenté :
- soit à cause d’une augmentation de la [HCO3-], on parle alors d’alcalose métabolique,
- Soit à cause d’une diminution de la [CO2], on parle dans ce cas d’alcalose respiratoire.
Une combinaison des deux est également possible.
Il y a par conséquent dans le premier cas une augmentation du HCO3- dans le filtrat glomérulaire et dans le second une diminution de la sécrétion de H+.
Cela abouti à un rapport [HCO3-]/[H+] augmenté dans la lumière tubulaire.
Dès lors, tous les ions H+ peuvent se lier à un HCO3- et sont réabsorbés, et les HCO3- en excès sont excrétés dans l’urine.
L’urine émise est alcaline. L’alcalose est corrigée.
Comment les reins corrigent-t-ils une acidose ?
En cas d’acidose, le ratio [HCO3-]/[CO2] est diminué.
En fonction des situations, il peut y avoir une diminution du HCO3- filtré et/ou une augmentation de la sécrétion de H+.
Quoi qu’il en soit, le rapport [HCO3-]/[H+] dans le liquide tubulaire est diminué.
Tous les HCO3- peuvent se lier à un ion H+ et être réabsorbés, les H+ en excès sont excrétés dans l’urine avec les tampons phosphate et ammoniaque.
L’urine émise est acide. L’acidose est ainsi corrigée.
Comment savoir si l’animal est en acidose/alcalose respiratoire ou métabolique ?
Une mesure du pH sanguin nous indique si on se trouve en acidose, alcalose ou à un pH normal.
Si le pH < 7,4 c’est l’acidose.
Un dosage du HCO3- et de la pression partielle en CO2 nous renseigne davantage sur son origine.
Un taux faible de HCO3- révèle une acidose métabolique. L’organisme compense par une hyperventilation afin de diminuer le taux de CO2 et de rétablir le pH.
En revanche si la pression partielle en CO2 est élevée, l’acidose est respiratoire.
L’organisme compense par une rétention rénale de HCO3- et une sécrétion dans l’urine de H+.
Le même raisonnement est appliqué pour l’alcalose.
Supposons que nous ayons un chien brachycéphale qui a une acidose respiratoire due à une obstruction des voies respiratoires supérieure. Que se passe-t-il ?
Chez cet animal, la ventilation pulmonaire n’est pas efficace. Dès lors la pression partielle en CO2 augmente. Le ratio [HCO3-]/[CO2] diminue, et par conséquent le pH diminue également.
L’organisme compense en augmentant d’une part la sécrétion rénale de H+ et, d’autre part, la réabsorption rénale de HCO3-. L’obstruction des voies respiratoires rend impossible l’amélioration de la ventilation.
Une fois la compensation rénale établie, le taux de HCO3- est augmenté.
On parle de “base excess” car la quantité de base présente dans le sang est supérieure à la normale. Le ratio [HCO3-]/[CO2] est augmenté ce qui permet un retour à une valeur proche de la normale pour le pH.
On parle d’acidose respiratoire compensée. En effet, si le pH est rétabli, ou presque, les valeurs de CO2 et de HCO3-, elles, ne sont pas dans les normes.
Elles ne peuvent redevenir normales que si la cause initiale de l’acidose est traitée.
Supposons que nous ayons un ruminant avec une torsion de caillette. Que se passe-t-il ?
Les ions H+, présents dans les sécrétions de la caillette, se retrouvent emprisonnés dans la lumière de celle-ci et peuvent même passer dans les pré-
estomacs (“vomissement interne”), provoquant une acidose du rumen. Par conséquent ils ne peuvent être réabsorbés au niveau du duodénum et se lier au tampon bicarbonate.
La [HCO3-] augmente donc, puisque ces derniers ne rencontrent pas d’ions H+ avec lesquels ils peuvent réagir. On est à nouveau en base excess.
Le ratio [HCO3-]/[CO2] augmente, le pH également, il y a alcalose métabolique.
L’organisme réagit d’une part en diminuant la sécrétion rénale d’ions H+ et la réabsorption rénale d’HCO3- et, d’autre part, en diminuant la ventilation pulmonaire afin de conserver le CO2.
Cette compensation permet de ramener la [HCO3-] à la normale et donc supprimer le base excess.
De plus, avec l’augmentation de la pression partielle en CO2, le ratio [HCO3-]/[CO2] diminue et le pH redevient normal, ou presque.
Il s’agit d’une alcalose métabolique compensée.
Supposons que nous ayons un poulain nouveau-né avec de la diarrhée aiguë. Que se passe-t-il ?
Il y a une perte importante de fluides et d’électrolytes, dont des ions HCO3-, via les matières fécales. Il y a donc baisse de la [HCO3-] et base déficit.
Le ratio [HCO3-]/[CO2] est diminué ce qui donne un pH trop bas. Nous sommes face à une acidose métabolique.
L’organisme compense en augmentant l’excrétion rénale de H+ et la réabsorption rénale de HCO3- ainsi qu’en augmentant la ventilation pulmonaire afin d’éliminer plus de CO2.
Le taux de HCO3- est dès lors restauré, le ratio [HCO3-]/[CO2] augmente, ce qui permet de récupérer un pH à peu près normal. Ici, c’est une acidose métabolique compensée.
Rappelons une fois encore qu’après compensation, si le pH est effectivement restauré, la pression partielle en CO2 est trop basse.
Le traitement de la cause initiale permettra de la rétablir.
A quoi sert le diagramme de Davenport ?
Le diagramme de Davenport fait le lien entre le pH sanguin artériel, la [HCO3-] et la pression partielle en CO2 (PCO2) dans les différentes situations de déséquilibre acide-base et de compensation.
Les acidoses et alcaloses respiratoires chroniques font référence aux situations où les mécanismes de compensation rénale ont eu le temps de se mettre en place.
