Connaître les mécanismes de régulation de l'équilibre acide-base OIC-267-02-B
A. Le pH et le système tampon acido-basique
- Le potentiel hydrogène (pH) = Log 1/[H+ ]. La concentration d’ions H+ est très faible dans le plasma, et finement régulée.
- La quantité d’H+ entrant dans l’organisme lors de l’alimentation est massive en regard de sa concentration plasmatique. Pour éviter un effondrement du pH post prandial, incompatible avec la vie cellulaire, la charge acide est immédiatement tamponnée. Le principal système tampon acido-basique chez l’homme est le couple acide carbonique/bicarbonate : H+ + HCO3– ⇔ H2CO3 ⇔ CO2 + H2O
- Ce système de tampon est dit « ouvert » car l’acide généré est éliminé par la respiration, et le bicarbonate est régénéré par le rein.
- L’équation de Henderson-Hasselbalch : pHsang = 6,1 + log10 ([HCO3– ]/[H2CO3]) = 6,1 + log10 ([HCO3– ]/0,03 PC02)
- L’équation de Henderson-Hasselbalch montre que le pH varie quand le rapport entre PCO2 et HCO3– est modifié, c’est-à-dire :
- quand il y a une modification primitive de la concentration des ions HCO3– . Il y a alors alcalose ou acidose métabolique,
- ou quand il y a une modification primitive de la PCO2. Il y a alors alcalose ou acidose respiratoire.
B. Les principales sources d’acide
- Il existe deux sources principales d’acide :
- Les acides volatils, issus du métabolisme cellulaire des glucides et des lipides, générant, en présence d’O2 de l’eau et du CO2 (métabolisme oxydatif). Le CO2 généré est éliminé directement par la respiration, sans modifier l’équilibre acide base en situation physiologique. Le défaut d’élimination du CO2 par la ventilation conduit à une acidose respiratoire.
- Les acides fixes, issus du métabolisme des protéines (H2SO4 pour les acides aminés soufrés, HCl pour la lysine, H2P04 pour les nucléoprotéines). Cette charge acide est d’environ 1 mmol/kg/j et est tamponnée avant d’être éliminée par le rein. Le défaut d’élimination de cette charge acide par le rein (insuffisance rénale ou acidose tubulaire rénale) conduit à une acidose métabolique.
C. Rôle du poumon dans l’équilibre acide-base
- Le poumon, en excrétant par les voies respiratoires le gaz carbonique, modifie la pCO2 du sang artériel. Un défaut d’élimination du CO2 par hypoventilation alvéolaire entraine une acidose respiratoire. Au contraire, une augmentation de l’élimination du CO2 par hyperventilation alvéolaire entraine une alcalose respiratoire.
- La régulation de la ventilation pulmonaire dépend de la PaO2 et de la pCO2, mais aussi du pH du sang artériel. Par mécanisme réflexe, grâce à l’intermédiaire des dispositifs sensibles (chémorécepteurs aortiques et carotidiens et chémorécepteurs centraux), la baisse du pH sanguin entraîne de façon instantanée une augmentation de la ventilation, et vice-versa.
D. Rôle du rein dans l’équilibre acide-base
- Réabsorbtion des bicarbonates filtrés par le glomérule. Si cette fonction est altérée , elle peut conduire à une acidose métabolique. C’est une fonction des parties proximales du tubule rénal.
- Excrétion de la charge acide fixe (environ 60 mEq/j), ce qui est équivalent à régénérer les bicarbonates consommés. C’est une fonction des parties distales du néphron (canal collecteur). Le défaut de cette fonction du rein entraine une acidose métabolique. En cas d’acidose respiratoire chronique, la compensation rénale induit une augmentation de la génération de bicarbonate et donc du taux de bicarbonate.