Équilibre acido-basique fiche PASS : pH, tampons, acidose et alcalose

Résumé du cours

L’essentiel à connaître

• pH sanguin artériel normal ≈ 7,35–7,45 ; en dessous : acidose, au-dessus : alcalose.
• Principaux systèmes tampons : bicarbonate/CO2 (majeur), hémoglobine, protéines, phosphates.
• Le poumon régule rapidement la PaCO2 (ventilation) ; le rein régule plus lentement les bicarbonates et l’excrétion d’ions H+.
• Acidoses/alcaloses peuvent être métaboliques (HCO3−) ou respiratoires (PaCO2), avec mécanismes de compensation.
• Lecture d’un gaz du sang : analyser pH, PaCO2, HCO3−, puis déterminer trouble principal et compensation.
• Toujours vérifier la cohérence clinique (contexte respiratoire, digestif, rénal, métabolique…).

Rappels : pH et notions de base

• Le pH est le logarithme négatif de la concentration en ions H+ : pH = –log[H+].
• En physiologie, le pH sanguin artériel normal se situe entre 7,35 et 7,45.
• [H+] normale ≈ 40 nmol/L (pH 7,40) ; une petite variation de pH correspond à une variation importante de [H+].
• Acidose : état où la tendance globale est à l’augmentation de [H+] (pH < 7,35).
• Alcalose : tendance à la diminution de [H+] (pH > 7,45).
• Notion de trouble :
• acidose/alcalose métabolique : perturbation primitive des bicarbonates (HCO3−).
• acidose/alcalose respiratoire : perturbation primitive de la PaCO2.

Systèmes tampons de l’organisme

Principe général

• Un système tampon est un couple acide faible/base conjuguée limitant les variations de pH.
• Équation de Henderson-Hasselbalch : pH = pKa + log ([base]/[acide]).
• Le pH dépend du rapport entre base et acide, pas seulement de leurs valeurs absolues.

Tampon bicarbonate / CO2 (extracellulaire)

• Système majeur du compartiment extracellulaire.
• Équation : CO2 + H2O ⇌ H2CO3 ⇌ H+ + HCO3−.
• CO2 (acide volatil) est régulé par le poumon (ventilation).
• HCO3− est régulé par le rein (réabsorption et production).
• pH ≈ 6,1 + log ([HCO3−] / (0,03 × PaCO2)) en unités usuelles.

Autres tampons

• Hémoglobine : tampon majeur du compartiment sanguin, surtout pour les H+ produits lors du transport de CO2.
• Protéines plasmatiques : possèdent des groupements ionisables (ex : groupements imidazole de l’histidine).
• Phosphates (H2PO4− / HPO4²−) : plus importants en milieu intracellulaire et dans le tubule rénal.
• Systèmes tampons intracellulaires : protéines, phosphates, et en partie l’os (échange d’ions avec le compartiment extracellulaire dans les troubles chroniques).

Rôle du poumon dans l’équilibre acido-basique

• Le poumon contrôle la PaCO2 par la ventilation alvéolaire.
• PaCO2 normale : environ 35–45 mmHg.

Hypoventilation alvéolaire

• Diminution de la ventilation → rétention de CO2 → augmentation de PaCO2.
• CO2 + H2O → H2CO3 → H+ + HCO3− : augmentation de H+ → baisse du pH.
• Entraîne une acidose respiratoire.

Hyperventilation alvéolaire

• Augmentation de la ventilation → élimination de CO2 → diminution de PaCO2.
• Diminution des H+ produits → élévation du pH.
• Entraîne une alcalose respiratoire.

Réponse respiratoire aux troubles métaboliques

• En cas de trouble métabolique (variation HCO3−), la ventilation s’ajuste pour compenser :
• Acidose métabolique → hyperventilation (baisse PaCO2).
• Alcalose métabolique → hypoventilation relative (hausse PaCO2, limitée par les besoins en O2).
• La compensation respiratoire est rapide (en minutes à heures).

Rôle du rein dans l’équilibre acido-basique

• Le rein régule la réabsorption de HCO3− filtré et la sécrétion de H+.
• Valeurs usuelles : HCO3− plasmatique ≈ 22–26 mmol/L.

Réabsorption des bicarbonates

• Principalement dans le tubule proximal : réabsorption quasi complète des HCO3− filtrés.
• Mécanisme couplé à la sécrétion de H+ dans la lumière tubulaire et à l’anhydrase carbonique.

Excrétion de H+ et production de nouveaux HCO3−

• Sécrétion de H+ dans le tubule distal et collecteur.
• Tamponnage des H+ dans les urines par :
• Système phosphate (HPO4²− ↔ H2PO4−).
• Système ammonium (NH3 + H+ → NH4+), très important pour excréter des H+ sous forme non titrable.
• Pour chaque H+ excrété, un nouveau HCO3− est ajouté au plasma.

Réponse rénale aux troubles respiratoires

• En cas de trouble respiratoire chronique (PaCO2 anormale persistante), le rein modifie la gestion des HCO3− :
• Si PaCO2 élevée (acidose respiratoire chronique) → augmentation de la réabsorption et production de HCO3−.
• Si PaCO2 basse (alcalose respiratoire chronique) → diminution de la réabsorption de HCO3−, excrétion accrue.
• Compensation rénale lente : plusieurs heures à jours.

Les principaux troubles acido-basiques

Acidose métabolique

• Définition : diminution primaire de HCO3− plasmatique → baisse du pH.
• Causes typiques (à connaître de façon générale) :
• Excès d’acides (ex : acidocétose, accumulation d’acides organiques).
• Perte de HCO3− (digestive, rénale).
• Diminution d’excrétion rénale des H+ (insuffisance rénale).
• Compensation : hyperventilation (baisse de PaCO2) pour remonter le pH vers la normale.

Alcalose métabolique

• Définition : augmentation primaire de HCO3− plasmatique → hausse du pH.
• Causes typiques :
• Pertes de H+ (digestives, rénales).
• Excès d’apport de bases ou perte de Cl− favorisant la rétention de HCO3−.
• Compensation : hypoventilation modérée (augmentation de PaCO2), limitée par la nécessité d’une oxygénation suffisante.

Acidose respiratoire

• Définition : augmentation primaire de PaCO2 (hypoventilation) → baisse du pH.
• Exemple de mécanismes : hypoventilation alvéolaire (atteinte neuromusculaire, obstruction, dépression du centre respiratoire, etc.).
• Compensation : rénale (en cas de chronicité) avec augmentation de la réabsorption et la production de HCO3−.
• Forme aiguë : pH très abaissé et HCO3− peu augmenté.
• Forme chronique : pH moins abaissé grâce à HCO3− augmenté.

Alcalose respiratoire

• Définition : diminution primaire de PaCO2 (hyperventilation) → hausse du pH.
• Mécanismes : hyperventilation alvéolaire (anxiété, hypoxie, stimulation centrale, etc.).
• Compensation : rénale (si chronique) par diminution de la réabsorption des HCO3−.

Compensation vs correction

• Trouble primaire : celui qui est à l’origine de la perturbation du pH (métabolique ou respiratoire).
• Compensation : réponse secondaire visant à limiter la variation du pH.
• Métabolique → compensation respiratoire.
• Respiratoire → compensation métabolique (rénale).
• La compensation :
• Ne ramène généralement pas le pH parfaitement à 7,40.
• N’est jamais sur-compensatrice (pH ne passe pas du côté opposé si trouble isolé et compensation adaptée).
• Correction = traitement de la cause du trouble primaire (hors sujet mécanistique, relève de la clinique).

Lecture d’un gaz du sang : principes

Paramètres de base (sang artériel) :

• pH : 7,35–7,45.
• PaCO2 : 35–45 mmHg (respiratoire).
• HCO3− (calculé ou mesuré) : 22–26 mmol/L (métabolique).
• On peut aussi disposer de la PaO2 et de la SaO2 (aspect oxygénation, autre thème).

Étapes d’analyse

1. 1.Regarder le pH :
2. 2.pH < 7,35 → situation globale acidosique.
3. 3.pH > 7,45 → situation globale alcalosique.
4. 4.Regarder PaCO2 et HCO3− :
5. 5.Si PaCO2 varie dans le même sens que la variation attendue pour expliquer le pH (↑ PaCO2 = acidifiant ; ↓ PaCO2 = alcalinisant) → trouble respiratoire.
6. 6.Si HCO3− varie dans le sens acidifiant (↓ HCO3−) ou alcalinisant (↑ HCO3−) → trouble métabolique.
7. 7.Déterminer le trouble principal :
8. 8.Exemple : pH bas, PaCO2 élevée, HCO3− un peu augmenté → acidose respiratoire avec compensation métabolique.
9. 9.Exemple : pH bas, HCO3− bas, PaCO2 basse → acidose métabolique avec compensation respiratoire.
10. 10.Apprécier la compensation :
11. 11.Vérifier si la variation de PaCO2 (ou de HCO3−) va dans le sens de ramener le pH vers la normale.
12. 12.Si compensation absente ou insuffisante → trouble aigu.
13. 13.Si compensation importante et cohérente avec les règles usuelles → trouble chronique.
14. 14.Rechercher un trouble mixte (hors détail de formules) : incohérence entre niveau de compensation attendu et observé.

Pièges classiques

• Confondre acidose (mécanisme) et acidémie (pH effectivement bas) ; idem pour alcalose / alcalémie.
• Croire qu’un seul paramètre (PaCO2 ou HCO3−) suffit : il faut toujours analyser pH + PaCO2 + HCO3−.
• Négliger le contexte clinique : symptômes respiratoires, signes digestifs, état hémodynamique, terrain rénal.
• Penser que la compensation peut normaliser complètement le pH ou le faire basculer du côté opposé : faux pour un trouble isolé.
• Oublier le temps de mise en place : compensation respiratoire rapide, compensation rénale lente.

À retenir

• L’équilibre acido-basique dépend du couple HCO3− / CO2, régulé respectivement par le rein et le poumon.
• pH artériel normal ≈ 7,35–7,45, PaCO2 ≈ 35–45 mmHg, HCO3− ≈ 22–26 mmol/L.