Fiche de révision : Équilibre acido-basique

1. Introduction : Importance du pH en physiologie humaine

Le pH est un facteur crucial qui régule l'activité biologique et la structure des protéines. De très faibles variations du pH peuvent avoir des conséquences majeures, notamment sur la fonction des protéines, la coagulation, et la survie cellulaire.

pH : mesure de la concentration en ions hydrogène (\left[\mathrm{H}^+\right]), définie par (\mathrm{pH} = -\log \left[\mathrm{H}^+\right]).

2. Effets du pH sur les protéines

Les protéines sont des couples acide/base, par exemple AH/A⁻. Leur état de charge électrostatique et donc leur fonction dépendent du pH environnant.

[Diagramme]

3. pH et milieu vivant : valeurs physiologiques clés

• Sang artériel : pH = 7,38 – 7,42 (\leftrightarrow) ([\mathrm{H}^+]=40) nmol/L
• Limites vitales : pH = 6,9 – 7,8
• LCR : pH = 7,30 – 7,35
• Milieu intracellulaire : pH ≈ 7
• Muscles : pH ≈ 6,1 (surtout en anaérobiose)
• Liquide gastrique : pH entre 0,7 et 3,8 (milieu très acide)

Le maintien du pH est essentiel pour la survie, même une variation minime peut entraîner des conséquences graves.

4. Sources journalières de charge acide

5. Régulation du pH sanguin

5.1 Tampons fermés

• Protéines : contiennent des groupes acides (-COO⁻) et basiques (-NH₃⁺), agissant comme tampons acide/base faibles.
• Tampon phosphate : système de plusieurs couples avec pKa variés (2, 6,8 et 11,5) permettant une action tampon étendue.

5.2 Tampon ouvert (\mathrm{CO}_2/\mathrm{HCO}_3^-)

• Équilibre : [ \mathrm{CO}_2 + \mathrm{H}_2\mathrm{O} \leftrightarrows \mathrm{H}_2\mathrm{CO}_3 \leftrightarrows \mathrm{HCO}_3^- + \mathrm{H}^+ ]

• L'équation de Henderson-Hasselbalch pour ce système est : [ pH = 6,1 + \log\left(\frac{[\mathrm{HCO}3^-]}{a \times P{CO_2}}\right) ] avec (a \approx 0,03) mmol·L⁻¹·mmHg⁻¹ et (P_{CO_2}) la pression partielle du CO₂.

• C'est le principal tampon extracellulaire.

• La ventilation pulmonaire élimine le CO₂, régulant rapidement l’équilibre.

5.3 Rôle du rein dans la régulation

• Le néphron filtre environ 180 L de plasma par jour, réabsorbant la quasi-totalité du bicarbonate ((\approx 4,3) moles/jour).
• Le rein peut ajuster la concentration en bicarbonate et excréter des protons pour maintenir l’équilibre.

[Diagramme]

6. Troubles acido-basiques

Acidose : accumulation de (\mathrm{H}^+) qui diminue le pH.
Alcalose : diminution de (\mathrm{H}^+), augmentation du pH.

7. Diagnostic par analyse des gaz du sang artériel

8. Diagramme de Davenport

Le diagramme de Davenport visualise la relation entre le pH, la concentration en bicarbonates et la pression partielle en CO₂.

[Diagramme]

• La compensation métabolique via le rein agit lentement pour ajuster les bicarbonates.
• La ventilation pulmonaire ajuste rapidement la pression partielle en CO₂.

9. Conclusion : Intégration des systèmes

L’équilibre acido-basique est un mécanisme dynamique combinant :

• Tampons chimiques rapides (protéines, phosphate, bicarbonate)
• Ventilation pulmonaire pour éliminer le CO₂ (tampon ouvert)
• Fonction rénale pour ajuster la concentration en bicarbonate et excréter les acides

Le maintien du pH dans des limites étroites (7,38–7,42) est essentiel à la vie. Les désordres acido-basiques requièrent une compréhension détaillée pour un diagnostic précis et un traitement adapté.

Bonnes pratiques à retenir :

• La régulation ventilatoire est rapide, sensible au CO₂ et au pH.
• La régulation rénale est lente mais durable, ajustant les bicarbonates et l'excrétion d’H⁺.
• Les perturbations coexistent souvent, nécessitant une analyse précise des gaz du sang.

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