Fiche de révision : Équilibre acido-basique

📋 Plan du Cours

1. Acides, bases et pH
2. pKa et systèmes tampons
3. pH des protéines et de l’organisme
4. Charge acide quotidienne
5. Tampons de l’organisme
6. Régulation respiratoire du pH
7. Régulation rénale du pH
8. Troubles métaboliques
9. Troubles respiratoires et mixtes
10. Diagnostic et diagramme de Davenport

📖 1. Acides, bases et pH

🔑 Notions clés & Définitions

• Acide : Espèce capable de libérer un proton selon la réaction AH ⇌ A− + H+.
• Base : Espèce capable de capter un proton selon la réaction B− + H+ ⇌ BH.

📝 Points essentiels

📐 Formule — Le pH vérifie $pH=-\log[H^+]$.

📌 Une solution est acide lorsque [H+] > 10−7 mol⋅L−1 et basique lorsque [H+] < 10−7 mol⋅L−1.

💡 Astuce mémo

Acide = donne H+, base = capte H+

📖 2. pKa et systèmes tampons

🔑 Notions clés & Définitions

• pKa : Valeur de pH pour laquelle un milieu contient autant de forme basique que de forme acide.
• Solution tampon : Associe un acide faible ou une base faible à son conjugué et voit son pH varier peu après ajout de H+ ou d’OH−.

★ À maîtriser

📐 Formule — L’équation d’Henderson-Hasselbalch s’écrit $pH=pK_a+\log\frac{[A^-]}{[AH]}$.

Compléments

• Le pouvoir tampon est maximal pour un mélange équimolaire d’un acide faible et de sa base conjuguée.

💡 Astuce mémo

Ajout d’acide ou de base → faible variation du pH si le tampon est efficace

📖 3. pH des protéines et de l’organisme

🔑 Notions clés & Définitions

• Effet Bohr : Diminution de l’affinité de l’hémoglobine pour l’O2 lorsque le milieu devient acide, ce qui favorise la libération d’O2 dans les tissus.

★ À maîtriser

• Le pH plasmatique artériel normal est compris entre 7,38 et 7,42, avec une concentration d’ions H+ d’environ 40 nmol/L.

Compléments

• Les limites de pH compatibles avec la vie sont approximativement 6,9 à 7,8, correspondant à 16 à 126 nmol/L de H+.

📌 Un excès de H+ sanguin augmente la concentration extracellulaire de K+ et diminue l’excitabilité neuronale et cardiaque, tandis qu’un défaut de H+ diminue la concentration extracellulaire de K+ et augmente l’excitabilité.

💡 Astuce mémo

Petite variation de pH : activité modifiée ; grande variation : dénaturation

📖 4. Charge acide quotidienne

★ À maîtriser

• Le métabolisme aérobie produit environ 12 mol de CO2 par 24 heures, constituant la charge acide volatile.

• Les acides fixes représentent une production totale de 60 à 80 mmol par 24 heures et proviennent notamment des protéines, des acides gras, des acides nucléiques, du glucose anaérobie et des lipides.

📐 Formule — La charge acide quotidienne vérifie $\text{charge acide}=\text{production endogène}+\text{apports acides}-\text{apports alcalins}$.

Compléments

• Le seul apport alcalin est alimentaire et la charge acide est d’autant plus élevée que le régime est carné.

💡 Astuce mémo

CO2 volatil → poumons ; acides fixes → reins

📖 5. Tampons de l’organisme

★ À maîtriser

📌 Les tampons fermés comprennent les protéines et le phosphate, tandis que le tampon ouvert principal est le couple CO2/HCO3−, associé aux poumons et aux reins.

• Les protéines sont amphotères et fournissent un effet tampon étalé sur une large gamme de pH grâce à leurs nombreux pKa.

• À pH 7,4 et pour une PaCO2 de 40 mmHg, le couple CO2/HCO3− contient environ 24 mM de bicarbonate et constitue le principal tampon extracellulaire.

Compléments

• L’anhydrase carbonique est une métallo-enzyme à zinc qui catalyse l’hydratation du CO2 en H2CO3 et la réaction inverse dans les tissus participant à l’équilibre acido-basique.

💡 Astuce mémo

Tampons fermés dans le milieu ; tampon ouvert CO2/HCO3− vers l’extérieur

📖 6. Régulation respiratoire du pH

📝 Points essentiels

📐 Formule — Pour le couple CO2/HCO3−, l’équation s’écrit $pH=6{,}1+\log\frac{[HCO_3^-]}{0{,}03\times P_{CO_2}}$, avec la PaCO2 exprimée en mmHg.

• Une augmentation de H+ ou de CO2 stimule les chémorécepteurs, les centres respiratoires bulbaires et les muscles respiratoires, ce qui augmente la ventilation et élimine davantage de CO2.

📌 Les chémorécepteurs périphériques détectent directement le pH artériel dans les corpuscules carotidiens et l’arc aortique, tandis que les chémorécepteurs centraux détectent le CO2 via les H+ du liquide céphalo-rachidien.

💡 Astuce mémo

CO2/H+ → chémorécepteurs → bulbe → muscles respiratoires → ventilation

📖 7. Régulation rénale du pH

★ À maîtriser

• Environ 180 L de filtrat glomérulaire sont produits par jour et contiennent environ 4,3 mol de bicarbonate filtré quotidiennement.

• Dans le tube contourné proximal, le bicarbonate filtré est transformé avec H+ en CO2, le CO2 entre dans la cellule, puis du bicarbonate est reformé et transporté vers le sang tandis que H+ est recyclé vers la lumière.

📌 En surcharge acide, les cellules intercalaires de type A excrètent H+ et régénèrent du bicarbonate, tandis qu’en surcharge alcaline les cellules de type B excrètent du bicarbonate et régénèrent H+.

Compléments

• Dans les cellules de type A, les H+ excrétés sont tamponnés dans l’urine par HPO4²− et NH3, formant respectivement H2PO4− et NH4+.

💡 Astuce mémo

Cellule A : acidose, H+ dans l’urine ; cellule B : alcalose, HCO3− dans l’urine

📖 8. Troubles métaboliques

🔑 Notions clés & Définitions

• Acidose métabolique : Diminution primitive des bicarbonates due à un excès d’acide fixe ou à une perte de HCO3−.
• Alcalose métabolique : Augmentation primitive des bicarbonates, notamment après perte d’acide par vomissements abondants ou prise de médicaments.

★ À maîtriser

• Lors d’une acidose métabolique par excès d’acide fixe, les H+ consomment d’abord les bicarbonates, puis la ventilation augmente pour diminuer le CO2 et, enfin, le rein intervient.

Compléments

• Les causes citées d’acidose métabolique sont: acidose lactique, acidocétose diabétique, maladie rénale, diarrhée avec perte de liquide intestinal basique

💡 Astuce mémo

Trouble métabolique → compensation ventilatoire → compensation rénale

📖 9. Troubles respiratoires et mixtes

🔑 Notions clés & Définitions

• Acidose respiratoire : Résulte d’une hypoventilation alvéolaire entraînant une accumulation de CO2 et de H+; le rein compense en réabsorbant et régénérant des bicarbonates et en excrétant des H+.
• Alcalose respiratoire : Résulte d’une hyperventilation alvéolaire entraînant une diminution de CO2 et de H+; le rein diminue alors la réabsorption des bicarbonates et l’excrétion des H+.
• Acidose mixte : Associe un excès d’acide fixe à une hypoventilation alvéolaire, avec diminution des bicarbonates et augmentation de la PaCO2.

💡 Astuce mémo

Hypoventilation → acidose respiratoire ; hyperventilation → alcalose respiratoire

📖 10. Diagnostic et diagramme de Davenport

🔑 Notions clés & Définitions

• Diagramme de Davenport : Représente la bicarbonatémie en fonction du pH et utilise des isobares de PaCO2 constante pour visualiser les troubles acido-basiques et leurs compensations.

★ À maîtriser

📌 L’analyse des gaz du sang repose sur le pH, la concentration de HCO3− et la PaCO2 obtenus par ponction artérielle.

Compléments

📐 Formule — Dans l’exercice d’acidose métabolique brutale, le pH vérifie $pH=pH_{normal}-\frac{\text{quantité de }H^+\text{ reçue}}{\text{pouvoir tampon}}$; avec 9 mmol⋅L−1 et 30 mmol⋅L−1⋅unité pH−1, le pH vaut 7,1.

• Dans le même exercice, une PaCO2 diminuée de 40 à 20 mmHg par augmentation de la ventilation fait remonter le pH d’environ 7,1 à 7,4, illustrant la compensation respiratoire.

💡 Astuce mémo

Gaz du sang → identification du trouble → compensation

📊 Tableaux de synthèse

Troubles acido-basiques

Réponse rénale selon la surcharge