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Équilibre Acide-Base

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1. l Le pH est il lt ou gt que 7 40 Parler d acidose ou d alcalose 2 La PCO est elle gale aux deux chiffres apr s la virgule du pH Si oui le ph nom ne est d crit jusqu preuve du contraire comme m tabolique avec adaptation ventilatoire ad quate Si non on regarde si les coordonn es d finissent un point situ jusqu preuve du contraire dans une zone de d s quilibre acido basique simple 3 Si le point est situ hors des zones grises il s agit d un d sordre complexe Dans les triangles de la mort on parlera d acidose mixte ou d alcalose mixte 4 Le Potassium correspond il la kali mie corrig e pour le pH Ex au pH de 7 20 on s attend un K de 4 5 2 0 5 5 5 mEq L En fonction du r sultat on nonce alors s il s agit d une hyper normo ou hypokali mie 5 On se pr occupe du Chlore Exemple 7 22 40 K 3 88 s noncera quilibre Acide Base Ph Baele Page 54 Acidose mixte refl tant une r ponse ventilatoire inad quate avec hypokali mie s v re Il reste mettre cette description dans son contexte clinique Equilibre Acide Base Ph Baele Page 55 EXEMPLES D UTILISATION CLINIQUE DU NOMOGRAMME QUELQUES PARADOXES APPARENTS 1 Du bicarbonate qui exacerbe l acidose En situation de choc avec acidose m tabolique on utilise du bicarbonate Il faut cependant se souvenir que le pKa de ce tampon est de 6 8 son principal int r t est d
2. encore appel TRIS dans solutions de labo Tampon synth tique de PKa 7 8 Tomb en d su tude en clinique humaine sauf en p diatrie et dans des situations requ rant une ventilation m canique avec hypercapnie permissive utilis aussi dans certaines solutions de cardiopl gie ou de conservation d organes en transplantation Utilis en solutions a 3 6 H2O CO H CO gt gt THAM H HCO THAM f On obtient donc une neutralisation de l acide carbonique une baisse de la Pco une r g n ration du bicarbonate Environ 1 3 du THAM p n tre dans les cellules surtout globules rouges et h patocytes Attention la baisse de PCO diminuera la r ponse ventilatoire du patient a l acidose Le THAM peut entrainer une hypoglyc mie Le THAM n est pas m tabolis mais est excr t sous forme proton e par les reins Il est donc efficace dans un syst me n liminant pas ou mal le CO En cas d insuffisance r nale il peut provoquer des l sions h patiques tubulaires r nales et une hyperkali mie Existe sous forme d ac tate a 0 3 mol L pH 8 6 solution moins irritante que la solution de base L extravasation de ce produit entra ne une n crose tissulaire Perfusion lente Dose_initiale mL THAM solution 0 3 mol L poids maigre kg x base deficit mmol L Dose max par 24 heures 15 mmol kg pour l adulte soit 1 050 mmol ou 3 5 L d une solution 0 3 mol L pour un patient de 70kg
3. pH 7 50 Paco2 50 P0 50 Bicarb 41 K 2 9 CI 89 quilibre Acide Base Ph Baele Page 27 4 Les cortico des 5 La d shydratation extracellulaire 6 Les r actions du rein sont lentes heures et culminent en 48h 6 INTERACTION ENTRE LE PH ET LA KALI MIE Rappelons que la concentration en K intracellulaire est beaucoup plus importante que la kali mie mais que les deux concentrations sont li es Le rapport des deux est important dans les processus d excitabilit et de contraction musculaires De fa on empirique on constate que La kali mie s l vera de 0 5 mEdq l pour chaque baisse de pH de 0 1 unit Ou de 0 4 mEq I pour chaque augmentation de 10 mmHg de la PCO Ces effets sont imm diats et peuvent ensuite tre aggrav s par l action des reins cf 5 2 2 Ces effets sont plus marqu s chez un patient anesth si que chez des volontaires a qui l on demande d hyperventiler On attribue cette diff rence a un tat adr nergique diff rent ex un patient en acidose respiratoire aigu ayant un pH 7 00 doit avoir une kali mie 6 mEq 1 Il n existe pas a l heure actuelle d explication simple ce ph nom ne Il pourrait s agir d une r gulation de la Na K ATPase des cellules musculaires stri es par l ion H Cette enzyme est influenc e par les r cepteurs cat cholaminergiques les agonistes B2 provoquent une hypokali mie par entr e de K dans les cellules
4. 2 5 Altitude en km mmHg note certains auteurs utilisent comme r f rence une P CO 38 3 La figure suivante reprend la relation th orique entre P CO et altitude ainsi que les mesures de P CO publi es pour des populations acclimat es losanges bleu fonc des alpinistes losanges bleu clair ou des volontaires acclimat s en caisson hypobare toile et enfin la PACO mesur e sur un chantillon d air expir rapport du sommet du mont Everest La communaut villageoise permanente la plus haute se situe 4975m et le groupe humain gardiens d une mine d saffect e r sidant le plus haut se situe 5950m jusqu ces altitudes la courbe th orique est respect e L hyperventilation qui r pond au stimulus hypox mique entra ne une alcalose respiratoire aigu qui entra ne son tour une perte r nale accrue de bicarbonate par diminution de la s cr tion tubulaire de H cfr infra Il en r sulte un pH normalis les habitants de La Paz en Bolivie 3510m ont un pH 7 40 0 005 pour une P CO 29 4 0 16 mmHg Leur bicarbonate circulant est donc calcul 18 mEq L et leur Exc s de Base th orique 24 18 6 ce qui les classerait comme souffrant d acidose m tabolique Altitude et PaCOz mmHg 45 40 Paco2 _ PaCO2 Theor Aucanquilcha qi 35 30 25 clinical lowest measured Everest gaz alv 0 1 000 2 000 3 000 4 000 5 000
5. par Dik Browne HAGAR DUNOR LE VIKING D 001 ty King Peeters Syriae L EQUILIBRE ACIDE BASE Pr Philippe BAELE Service d Anesthesiologie UCL Saint Luc R vis en ao t 2012 Avec la collaboration du Dr David KAHN LIFE is a struggle not against sin not against the Money Power not against malicious animal magnetism but against hydrogen ions H L Mencken quilibre Acide Base Ph Baele Page 2 TABLE DES MATIERES I D finitions 4 1 pH 2 Acide 5 3 pH physiologique 5 4 Tampons Bicarbonate quation d Henderson Hasselbach 6 II R gulation de l quilibre acide base 9 1 La production acide 9 2 Le r le des tampons 10 3 Le transport des acides 11 4 L limination respiratoire du CO2 13 Cas particulier l insuffisant respiratoire chronique 15 5 Le r le du rein conserver le bicarbonate et excr ter les acides non volatils 16 Les quantit s 16 Chaque bicarbonate conserv exige l excr tion d un proton 17 Le m canisme de reprise active de bicarbonate 17 Chlore et Bicarbonate 18 Excr tion des acides non volatils et formation de sels urinaires 19 R sum des actions du rein 21 Les stimuli de la r tention de bicarbonate par le rein 22 6 Interaction entre pH et kali mie 23 7 R sum concernant les m canismes de compensation 24 III Les mesures de laboratoire et valeurs d riv es 25 IV Les d sordres simples et l quilibre acide base 26 A L acidose m tabolique 27 B L alcalose m
6. t circulatoire massage cardiaque arr t respiratoire ne peut se contenter de mesures effectu es sur des pr l vements art riels En effet les grands ralentissements circulatoires entra nent une augmentation importante des concentrations de CO et d acides m taboliques dans le sang veineux dont le pH s effondre Le passage ralenti du sang dans la circulation pulmonaire permet si la ventilation est assur e une excr tion accrue de CO vers les alv oles et une correction au moins partielle du pH L analyse du sang art riel seul ne permet donc pas d appr cier le degr de souffrance des tissus car elle ne reconna t pas la composante quilibre Acide Base Ph Baele Page 44 respiratoire de l acidose mixte qui y r gne Si du sang veineux passe par une zone non ventil e du poumon ou passe par une communication interauriculaire shunt droit gauche un chantillon art riel peut r v ler un pH acide une PaCO lev e et une PaO basse L analyse simultan e d chantillons de sang art riel et veineux central pr lev par une voie centrale ou dans l art re pulmonaire si un cath ter de Swan Ganz est en place permet de meilleures d cisions th rapeutiques Cette approche permettra entre autres de mieux adapter la ventilation contr l e aux augmentations de Pco r sultant de l administration de bicarbonate En pratique dans des circonstances de grand ralentissement circulatoire une hyperventilation tr s importante est n cessaire a
7. 1976 235 506 509 WIIDICKS amp HUBMAYR Acute acid base disorders associated with status epilepticus Mayo Clin Proc 1994 69 1044 6 DYBVIK STRAND amp STEEN Buffer therapy during out of hospital cardiopulmonary resuscitation Resuscitation 1995 29 89 95 STEIN GOLDHABER HENRY MILLER Arterial blood gas analysis in the assessment of suspected acute pulmonary embolism Chest 1996 109 78 91 GATTINONI amp LISSONI Pathophysiology and diagnosis of repiratory acid base disturbances in patients with critical illness pg 297 311 in Ronco amp Rinaldo Critical Care Nephrology Kluwer 1998 PAULEV P ZUBIETA CALLEJA G Essentials in the diagnosis of acid base disorders and their high altitude application J Physiol Pharmacol 2005 Sep 56 Suppl 4 155 70 ZUBIETA CALLEJA G ZUBIETA CASTILLO G ZUBIETA CALLEJA L ARDAYA ZUBIETA G PAULEV P Do over 200 million healthy altitude residents really suffer from chronic Acid base disorders Indian J Clin Biochem 2011 Jan 26 1 62 5 Equilibre Acide Base Ph Baele Page 65 pH et Kali mie EDWARDS R WINNIE A RAMAMURTHY S Acute hypocapneic hypokalemia an latrogenic anesthetic complication Anesth Analg 1977 Nov Dec 56 6 786 92 SANCHEZ MG FINLAYSON DC Dynamics of serum potassium change during acute respiratory alkalosis Can Anaesth Soc J 1978 Nov 25 6 495 8 SWEADNER amp GOLDIN Active transport of sodium and potassium ions mechanism function and regulation N Engl J M
8. 21 22 64 91 12 1 9 17 139 4 1 5 1 350 15 ECMO 05 12 7 33 25 40 84 11 3 13 11 142 3 6 4 5 301 17 Cet enfant d c dera finalement d hypox mie et HTAP irr versibles l ECMO thrombosant de fa on r p t e Les taux lev s de lactates traduisent la souffrance cellulaire li e l hypoxie Conclusion de ces cas d acidoses extr mes LE CO NE TUE PAS C EST L HYPOXIE QUI TUE quilibre Acide Base Ph Baele Page 58 REPONSES AUX QUESTIONS Q1 A inverse l acidose qui stimule la respiration l alcalose la d prime Le danger d une alcalose importante est donc l hypoventilation Q2 Ventiler 10 x 1000 cc donnera Va 10 x 1000 espace mort 20 x 500 cc donnera Va 20 x 500 espace mort comme l espace mort est le m me dans les deux cas ventiler lentement avec un grand volume courant est plus efficace en termes de ventilation alv olaire Exemple 10 x 1 000 100 9 000 ml minute 20 x 500 100 8 000 ml minute Q3 Ce patient est un insuffisant respiratoire qui a perdu son stimulus hypercapnique la PaCO2 47 et d pend d un certain degr d hypox mie pour respirer la PaO2 56 Si on lui donne de l oxyg ne il cessera de respirer Q4 Ons attend ace qu une hypercapnie augmente le taux de bicarbonates par le jeu de la r action d Henderson Hasselbach et chroniquement par l action des reins qui retiendront le bicarbonate L
9. 8 x poids 2 x 1 4 soient 105 mEq pour un patient de 70 kgs Second patient le bicarbonate tant d j lev il ne faudra pas lui en donner La PaCO2 tr s lev e indique que son acidose a pour origine un d sordre ventilatoire et non m tabolique Q10 La mesure du pH 7 60 d montre une alcalose L alcalose d prime la respiration Pour pouvoir sevrer ce patient du respirateur il faudra donc la corriger Pour un pH de 7 60 la kali mie attendue est de 4 4 5 0 5 x 10 7 60 7 40 3 3 5 mEq l Un chlore bas entretien l alcalose en for ant les reins retenir des HCO3 Q11 Il s agit d une acidose pH 7 17 forte composante respiratoire PaCO2 60 Ces coordonn es ne d finissent cependant pas un point situ dans la zone signifiant une acidose respiratoire aigu pure Il s ajoute donc une composante d acidose m tabolique le pH est trop bas pour la PaCO2 mesur e Cette situation est gravissime car toute compensation de ce d sordre m tabolique est impossible chez un patient en d faillance respiratoire L hypox mie confirme ce dernier fait PaO2 40 Q12 Il s agit d une acidose pH 7 25 respiratoire PaCO2 70 situ e entre les zones repr sentant l acidose respiratoire aigu et l acidose respiratoire chronique Il y a plusieurs mani res d aboutir ce point compensation r nale ou alcalose m tabolique se surajoutant une acidose respiratoire aigu le point d
10. Central Neurogenic Hyperventilation in an Awake Patient with Brainstem Astrocytoma Ann Neurol 1982 11 625 628 WEST HACKETT MARET ET AL Pulmonary gaz exchange at the summit of Mount Everest J Appl Physiol 1983 55 678 687 quilibre Acide Base Ph Baele Page 64 ADROGUE RASHAD GORIN Y ACOUB MADIAS Assessing Acid Base Satus in Circulatory failure NEJM 320 20 1312 1316 1989 Editorial 1345 1346 MOLFINO NANNINI MARTELLI SLUTSKY Respiratory arrest in near fatal asthma N Engl J Med 1991 Jan 31 324 5 285 8 POTKIN SWENSON Resuscitation from Severe Acute Hypercapnia Determinants of Tolerance and Survival Chest 1992 vol 102 n 6 1742 1745 WATT J SILVA P Respiratory alkalosis and associated electrolytes in long term ventilator dependent persons with tetraplegia Spinal Cord 2001 Nov 39 11 557 63 AYAS BERGSTROM SCHWAB NARR Unrecognized severe postoperative Hypercapnia a case of apneic oxygenation Mayo Clin Proc 1998 73 51 54 MAZZEO SPADA PRACTIC LUCANTO SANTAMARIA Hypercapnia what is the limit in paediatric patients A case of near fatal asthma successfully treated by multipharmacological approach Paediatr Anaesth 2004 Jul 14 7 596 603 GROCOTT MARTIN ET AL Arterial blood gases and oxygen content in climbers on Mount Everest N Engl J Med 2009 360 140 149 Pathologies particuli res BISHOP MYRON WEINSFELDT Sodium Bicarbonate administration during cardiac arrest JAMA
11. Si Het 37 5 le plasma 62 5 du sang gt 1 L 62 5 625 mL de plasma par minute Les glom rules filtrent 20 du plasma gt 625 ml 20 125 ml de filtrat glom rulaire par minute Il y a 1 440 minutes dans 1 journ e gt 125 1440 180 L de filtrat glom rulaire par jour HCO normale 24 mEq L gt 24 180 4 320 mEq de HCO filtr s par jour quilibre Acide Base Ph Baele Page 21 e LA N CESSIT DE COMBINER HCO H Pour tre r cup r le HCO doit se recombiner avec H gt 4 320 mEq de H doivent tre secr t s par jour Plus 0 8 1 mEq Kg d acides non volatils produits par jour gt 80 mEq de H doivent tre secr t s par jour TOTAL gt gt 3 4 400 mEq de H doivent tre secr t s par jour M CANISMES DE REABSORPTION DU HCO3 Renal Tubular Tubular interstitial cells lumen fluid Na HOO f Na Motor gt Kt HCOs Eat Ph DER a HCO Carbonic H 0 anhydrase CO 1e ds sesekese amp Eee eee eee ee CO H20 TUBULE PROXIMAL gt DISTAL gt COLLECTEUR Anhydrase Carbonique indispensable CO2 diffuse librement depuis la lumi re tubulaire HCO passe librement membrane basale pas luminale Pour chaque HCO r absorb un H est secr t dans H2O Pour chaque H secr t un Na doit tre r absorb Le Na doit tre chass de la cellule en change d un K Plus la PCO est lev e plus la s cr tion de H est i
12. Siggaard Andersen figure en annexe de ces notes r f Levesque 1975 Il est pratique d y faire figurer les volutions normales de ces variables induites par les d sordres simples de l quilibre acido basique en postulant la mise en uvre des m canismes de compensation normaux Pour la bonne compr hension et l tude des pages qui suivent il est conseill d avoir le nomogramme sous les yeux Pour les lecteurs qui ne le connaitraient pas encore un manuel expliquant son utilisation figure la fin de ces notes Une certaine familiarit avec son utilisation clinique est requise avant de poursuivre RAPPEL CO gt H0 lt gt H CO HCO3 H Simplification de HENDERSON HASSELBACH HCO3 REIN pH pKa log _ f Equilibre Acide Base Ph Baele Page 31 A L ACIDOSE METABOLIQUE 1 DEFINITION Processus entra nant une baisse des bicarbonates par accumulation d acides non volatils Soit HCO3 lt 22 quand pH lt 7 40 2 CAUSES Pertes de bicarbonates ex diarrh e insuffisance r nale 2 2 Augmentation de production ou apport ext rieur d acides ex Exercice fi vre Hypoxie Shock hypoxie tissulaire Acidoc tose diab te alcool je ne intoxication l aspirine chez l enfant 3 MECANISME COMPENSATEUR l hyperventilation fait baisser la P CO On attend Paco2 deux derniers chiffres du pH Exemples Y pH 7 20 on s a
13. c est celle qui int resse principalement l anesth siste r animateur dans les situations aigu s Sur le plan clinique l approche simplifi e d Henderson Hasselbach reste totalement valide pour autant qu on se souvienne qu elle d crit un moment donn et un endroit donn le sang le r sultat d interactions complexes et impr visibles C est comme si on tentait de comprendre l tat d une ville en s asseyant au bord de son p riph rique pour y observer la circulation quilibre Acide Base Ph Baele Page 14 3 LE TRANSPORT PAR LA CIRCULA TION SANGUINE La circulation assure le transport des d chets acides de la cellule vers l ext rieur de l organisme 3 1 Il existe une diff rence de pression partielle de CO entre nos tissus et l air ambiant Le gradient qui s tablit entre les deux est la force qui assure l limination du CO La grande solubilit du CO dans le sang et sa bonne diffusibilit ne suffisent pas assurer une limination efficace du CO pour de gros organismes 3 2 Au niveau des tissus le CO et l H20 peuvent se combiner dans le sang pour former H et HCO Cette r action est lente dans le plasma qui contient cependant beaucoup de bicarbonate mais elle est consid rablement acc l r e dans les globules rouges gr ce une enzyme l anhydrase carbonique Les H r sultants sont capt s par les prot ines surtout par l h moglobine Le bicarbonate r sultant sort des globules rouges
14. en papier man uvre assez illusoire enrespiration spontan e si la cause n est pas contr l e D pressants respiratoires narcotiques QUESTIONS 13 Ce patient est ventil suite une op ration cardiaque Ses premiers gaz du sang sont 7 59 22 178 19 Que pensez vous QUESTIONS 14 Que penser dans les m mes conditions de 7 59 33 178 30 quilibre Acide Base Ph Baele Page 43 V QUELQUES DESORDRES COMPLEXES DE L EQUILIBRE ACIDE BASE A ACIDOSE MIXTE 1 DEFINITION Chute s v re du pH avec l vation de la PCO On note aussi Effondrement du taux de Bicarbonates l vation aigu du K CI lev trou anionique augment ex 1 Chez l insuffisant respiratoire chronique qui fait une d compensation cardiaque ou n importe quelle autre cause d acidose m tabolique pour laquelle la compensation normale hyperventiler est impossible 2 Acidose m tabolique dont la cause n est pas trait e et qui arrive au maximum de l hyperventilation possible 3 Arr t cardiaque ou circulatoire 2 EVOLUTION MORTELLE ENDEANS LES MINUTES CAR LE CARACTERE MIXTE DE L ACIDOSE SIGNE LA FAILLITE DES MECANISMES COMPENSATOIRES Exemple pH Paco2 02 Bica K CI L 7 26 37 85 96 5 16 4 5 103 2 7 15 50 62 82 17 5 103 3 d c s 3 TRAITEMENT O2 ventilation assist e Bicarbonate soutien cardiaque monitoring avanc 4 LE SUIVI DE L QUILIBRE ACIDE BASE DANS DES SITUATIONS AIGU S arr t cardiaque arr
15. excr t s jour Pour chaque H secr t 1 HCO est ajout au sang Plus la PCO est lev e plus le m canisme est important gt TUBULE PROXIMAL ET COLLECTEUR ROLE DU TAMPON AMMONIAC NH3 AMMONIAQUE NH PKA 9 2 Renal Proximal Tubular interstitial tubular lumen fluid cells 2NH Y NH4 Le NH provient de la m tabolisation de la Glutamine dans le tubule proximal NH de 40 500 mEq H excr t s jour quilibre Acide Base Ph Baele Page 25 Renal Collecting Tubular interstitial tubular lumen fluid cells Nat het NA pron D NH3 cr ce Bit ia d H M0 hy SA anh ee n Cr p SP he mana Au niveau distal NH diffuse librement vers la lumi re et s y combine avec H s cr t Plus la PCO est lev e plus la s cr tion de H est importante Rein et Acide Base R sum 1 Le premier r le du rein est de r absorber 100 du bicarbonate filtr Pour chaque HCO r cup r un H doit tre s cr t 2 Le rein doit aussi liminer les acides non volatils issus du m tabolisme L Anhydrase Carbonique est indispensable Co t nerg tique ATP Glutamine Influence de la PCO Importance de fixer H sur des sels neutres Attention au Chlore quilibre Acide Base Ph Baele Page 26 e LES STIMULI DE LA CONSERVATION RENALE DU BICARBONATE 1 L hypercapnie augmente la conservation du bicarbonate Le r s
16. les agonistes a et les B bloquants non s lectifs provoquent une hyperkali mie par sortie de K des cellules QUESTION 7 Que pensez vous du patient qui vient de faire un arr t respiratoire pH 7 12 Paco2 90 P 0 316 Bica 27 K 4 3 Cl 90 QUESTION 5 Que pensez vous de ce patient dont le coeur fibrille et que l on r anime depuis cinq minutes pH 7 25 Paco2 25 Pa02 212 Bicaa 9 K 3 75 quilibre Acide Base Ph Baele Page 28 7 Quelques regles d or concernant les mecanismes de compensation 1 Le stimulus de toute compensation est une alt ration du pH art riel Le but est la correction de ce pH 2 Un d sordre m tabolique d clenchera une compensation respiratoire rapide et un d sordre respiratoire d clenchera une adaptation r nale lente 3 Sauf dans l hyperventilation prolong e iatrog ne ou apr s acclimatation l altitude les m canismes de compensation ne parviennent jamais ramener le pH art riel 7 40 4 A fortiori il n existe pas de sur compensation 5 Ces m canismes supposent un rein et ou un poumon sains et libres de r pondre au stimulus Ainsi ne pouvons nous attendre de compensation ventilatoire efficace de la part d un insuffisant respiratoire ni d un patient comateux ou anesth si De m me l insuffisant renal d fendra mal son quilibre acide base lorsqu un probl me respiratoire augmente sa Paco2 quilibre Acide Base Ph Baele Page
17. on note ces logarithmes affect s du signe moins On les appelle alors puissance Ainsi Kw H OH 10 107 107 et H 107 OH on nonce que la puissance Hydrog ne gale 7 et est gale la puissance hydroxyle de l eau Dans cette situation la solution est dite neutre 1 1 On crit log pHmo 7 pOH mo log H OH Les pH s expriment en unit s de pH ce sont des nombres purs Equilibre Acide Base Ph Baele Page 5 2 Un acide Est une mol cule qui donne un ion H encore appel proton quand elle se dissocie Acide gt H Base La constante de dissociation de cette r action s crit H Base Ka et on appelle pKa log Ka Si un acide est fort par exemple HCI l acide chlorhydrique il se dissocie fort dans de l eau son Ka et grand et sont pKa est petit Si on ajoute un acide dans de l eau la concentration H augmentera au del de 107 et le pH de la solution deviendra plus petit que 7 Contrairement aux autres ions positifs K Na l ion H est tr s r actif et sa petite taille lui permet une grande mobilit Il se combine tr s facilement aux mol cules porteuses de charges n gatives comme le sont beaucoup de prot ines constitutives de la cellule y compris les sites actifs de nombreux enzymes La liaison d ions H ces endroits peut en modifier la conformation ou interf rer avec l activit de ces enzym
18. pour tre transport en solution dans le plasma L h moglobine d soxyg n e r duite peut accepter plus de H que l HbO ce qui favorise le processus au niveau des tissus les plus actifs dont la consommation en O est augment e et qui produisent beaucoup d acides et de CO 3 3 Le CO peut aussi directement se combiner l Hb pour donner la carbamino h moglobine CO Hb Ici encore l Hb a une plus grande affinit pour le CO que l HbO ce qui favorise la prise en charge du CO au niveau des tissus et sa lib ration au niveau des alv oles Cette particularit s appelle l effet HALDANE 3 4 La rapidit et l efficacit de ces m canismes font que 65 95 du CO chang passent par les globules rouges 3 5 Au niveau pulmonaire les r actions s inversent et le CO diffuse vers les alv oles jusqu quilibration des pressions partielles entre l air alv olaire et le sang quilibre Acide Base Ph Baele Page 15 3 6 Distribution du CO dans le sang DISSOUT PROT INES BICARBONATES PLASMA 5 0 50 G R 5 25 HbCO2 15 Comme les cellules des tissus ne sont pas accessibles l analyse et qu elles ont des activit s m taboliques variables on utilise les mesures faites dans le sang pour se faire une id e globale de l quilibre acido basique de l organisme quilibre Acide Base Ph Baele Page 16 4 LA COMPOSANTE RESPIRATOIRE DE LA REGULATION ACIDE BASE Le CO pr sent dans les al
19. qui saturera les tampons dans un d lai tr s court entra nant in luctablement la mort du patient 100 80 o 20 40 60 80 100 PCO torr 8 Il s agit d une grande urgence pour laquelle un soutien ventilatoire et des interventions quilibre Acide Base Ph Baele Page 53 m taboliques doivent imm diatement tre mis en uvre Le pi ge peut r sider dans une valeur normale ou acceptable de la PCO2 dans l exemple choisi 50 laissant supposer une fonction respiratoire ad quate J ai coutume d appeler le triangle situ entre l acidose m tabolique normalement compens e et l acidose respiratoire aigue le triangle de la mort Le triangle situ entre l alcalose m tabolique normalement compens e et l alcalose respiratoire aigu est tout aussi dangereux mais les ph nom nes s y d roulent plus lentement de plus comme les causes de ces d sordres acido basiques sont fr quemment iatrogenes il est plus ais de corriger ce type de situation Ici aussi le pi ge est de ne pas reconnaitre le cercle vicieux induit par deux anomalies dont chacune emp che les m canismes de compensation de l autre En situant clairement ces patients dans les triangles de mort l usage du nomogramme aide le clinicien identifier ces situations dangereuses pour r agir ad quatement et dans les d lais les plus brefs COMMENT DECRIRE UN RESULTAT DE GAZOMETRIE
20. t trapl giques sont compar s l un b n ficie d une ventilation assist e ou contr l e depuis de nombreux mois l autre respire sans assistance Watt 2001 Les chantillons sont pr lev s patients veill s et couch s sur le dos Commentez les diff rences MOYENNES pH PaCO PaO K Bicar calc Ventil s 7 46 35 104 3 9 18 Contr les 7 40 41 89 4 1 22 gt Dans l tude ci dessus ce patient n est ventil que la nuit Commentez les diff rences MOYENNES pH PaCO K Resp Spont 7 36 41 3 4 Ventil 7 47 30 3 1 quilibre Acide Base Ph Baele Page 62 REFERENCES DAVIS BD On the importance of being ionized Arch Biochem Biophys 1958 78 497 509 HOOD amp CAMPBELL Is pK OK N Engl J Med1982 14 864 865 STEWART PA Modern quantitative acid base chemistry Can J Physiol Pharmacol 1983 Dec 61 12 1444 61 HARSTEN BERG MUTH Importance of correct handling of samples for the results of blood gas analysis Acta Anaesthesiol Scand 1988 32 365 368 TAYLOR REHDER HYATT PARKER Clinical Respiratory Physiology SAUNDERS COMPANY Philadelphia 1989 ROSE Clinical Physiology of Acid Base and Electrolyte Disorders MCGRAW HILL International Editions Third Ed 1989 SHAPIRO HARRISON CANE TEMPLIN Clinical Application of Blood Gases YEAR BOOK MEDICAL PUBLISHER Fourth Ed 1989 KOEPPEN STANTON Renal Physiology MosBy Year Book 1992 SIGGAA
21. tabolique 31 C Les acidoses respiratoires aigu et chronique 33 D Les alcaloses respiratoires aigu et chronique 35 V Quelques d sordres complexes de l quilibre acide base 38 A Acidose mixte 38 B Alcalose mixte 39 C Acidose respiratoire et alcalose m tabolique 40 D Alcalose respiratoire et acidose m tabolique 40 E Conclusion 40 quilibre Acide Base Ph Baele Page 3 Nomogramme de Siggaard Andersen Levesque manuel d utilisation 41 R gles de compr hension 42 Comment d crire un r sultat de gazom trie 48 Exemples cliniques 49 R ponses aux questions 52 R f rences 55 quilibre Acide Base Ph Baele Page 4 I DEFINITIONS 1 Le pH Chaque mol cule est en quilibre constant avec les l ments qui la constituent L eau qui repr sente plus de 50 du volume du corps humain n chappe pas la r gle Sa r action de dissociation s crit H O lt OH H La proportion des trois substances impliqu s dans cette r action ne varie gu re dans des conditions de pression et de temp rature habituelles elle est d finie par une constante de dissociation OH H 1 En d autres termes en temps normal une seule mol cule d eau sur 1015 mille millions de millions est pr sente sous forme dissoci e Pour viter de manipuler des chiffres normes on a pris l habitude de noter uniquement les exposants de 10 les logarithmes Comme il s agit le plus souvent de fractions extr mement petites
22. vie elle est indispensable aux carboxylations donc la construction des mol cules organiques Sans une concentration suffisante de CO dans leur environnement les cellules ne peuvent pas survivre Les poumons vacuent ces normes quantit s de CO et jouent donc un r le de premier plan dans la r gulation de l quilibre acide base Si la combustion m tabolique est incompl te l organisme se retrouve avec une foule de produits interm diaires du m tabolisme qui sont tous des acides faibles comme l acide lactique l acide pyruvique etc cela s ajoute de petites quantit s de produits terminaux du m tabolisme normal qui sont aussi des acides faibles sulfates phosphates En pratique l organisme doit assurer l limination de plus ou moins 1 mEq Kg jour de ces acides faibles non volatils Ce r le est pris en charge par les reins En l absence d oxyg ne une chaudi re s teint En l absence d oxyg ne l organisme meurt Pour un adulte de 75 kgs idem quilibre Acide Base Ph Baele Page 11 En pr sence d une quantit insuffisante d oxyg ne une chaudi re br lera incompl tement ses hydrocarbures et d gagera une fum e noire charg e de suie Quand l organisme fonctionne de fa on ana robie il lib re d importantes quantit s d acides non volatils surtout l acide lactique Notre production de CO et celle d acide lactique augmentent l exercice en cas de fi vre de tremblements d hyperth
23. 0 40 0 so 168 1290 TIME min Chez le sujet sain et veill une r tention accidentelle de CO engendre une acidose et une r ponse ventilatoire proportionnelle l hypercapnie jusqu des P CO de 90 150 mmHg au del de ces valeurs la r ponse ventilatoire s amortit vers 200 mmHg le sujet perd conscience sa ventilation diminue pour finalement cesser totalement On appelle hyperventilation une situation o P co lt 35 mmHg hypoventilation une situation o P co gt 45 mmHg On appelle hypercapnie une P CO lev e hypocapnie une P CO inf rieure la normale QUESTION 1 Quel est le danger d une alcalose importante La ventilation alv olaire VA est la partie du d bit respiratoire qui entre en contact avec des alv oles bien perfus es et qui donc peut participer efficacement aux changes gazeux quilibre Acide Base Ph Baele Page 18 Ne font donc pas partie de la ventilation alv olaire l espace mort anatomique colonne d air s parant les alv oles de l ext rieur adulte non intub 2 ml kg adulte intub gt 1 ml kg adulte trach otomis lt 1 ml kg ex VA 710 cc chez un patient de 90 kg ventil avec un volume courant de 800 cc l espace mort physiologique volume d air aboutissant dans des alv oles non perfus es QUESTION 2 la Va est elle identique si on ventile 10 x 1 000 cc ou 20 x 500 cc par minute CAS PARTICULIER Chez certains insuffisants respiratoires chroniqu
24. 1 Adaptation l effort 2 2 Grossesse 2 3 Hypox mie ex altitude 10 3 mm Hg Paco la plus basse mesur e sur chantillon art riel 8 400 m au balcon de l Everest 15 7 y tant la plus haute Grocott 2009 7 5 mmHg Paco d duite d un chantillon de gaz alv olaire pr lev au sommet de l Everest 8 848 m West 1983 2 4 Respirateur mal r gl 2 2 Peur anxi t hyst rie 2 3 T sepsis 2 4 Salicyl s 2 5 Crise d asthme d but 2 6 Tumeurs SNC Paco la plus basse jamais mesur e sur un chantillon de sang art riel chez un patient veill Paco 9 mmHg pH 7 74 Rodriguez amp Baele 1982 3 SYMPT MES T te qui tourne Paresth sies pourtour des l vres bout des doigts Crampes t tanie Crise convulsive 4 COMPENSATION Il s agit du seul d sordre acidobasique qui puisse tre compens jusqu pH normal Une fuite r nale de HCO3 est le m canisme de cette compensation Prix r tention de CI 4 1 Aigu le pH s l ve d environ 0 01 unit quand la PCO baisse de 1 mmHg le bica baisse de 0 2 mEq l quand la Pco baisse de 1 mmHg 4 2 Chronique Equilibre Acide Base Ph Baele Page 41 le pH s l ve d environ 0 002 unit quand la Pco baisse de ImmHg le bica baisse de 0 5 mEq l quand la Pco baisse de 1 mmHg quilibre Acide Base Ph Baele Page 42 5 TRAITEMENT Causal Augmenter l espace mort t te dans un sac
25. 29 III MESURES DE LABORATOIRE ET VALEURS DERIVEES Valeurs normales dans l art re 7 4 0 005 unit s 40 2 mmHg 24 2 mEq l 0 2 mEq l 0 2 mEq l 35 3 14 2 gr 100 cc 90 20 mmHg 90 100 HbO Hb totale 18 20 ml O 100 ml sang 25 2 mEq l pH lectrode de SEVERINGHAUS mesure tr s pr cise et tr s fiable 0 001 unit s Pco lectrode pH tremp e dans un tampon bicarbonate pH connu et s par de la solution tester par une membrane perm able au seul CO mesure tr s fiable mais membrane fragile une bulle d air fausse la mesure BICARBONATE calcul en fonction de pH et PCO en estimant le pouvoir tampon du sang et Hb normaux BASE DEFICIT calcul du HCO3 n cessaire pour retrouver un pH normal 37 et PCO 40 BASE EXCESS idem mais de signe contraire Le calcul se base sur pH PCO HCO3 calcul Hb et suppose que les tampons du plasma sont pr sents en concentrations normales Cette valeur isole artificiellement la composante m tabolique du d sordre rencontr Assez approximatif surtout en cas d anomalies franches de la PCO THID Titrable Hydrogen Ion Difference calcul du HCO3 n cessaire pour retrouver un pH normal 37 et PCO et bicarbonate normaux pour V altitude s exprime comme le Base Deficit de signe contraire au BExcess HEMATOCRITE mesur Le sang est centrifug On mesure ensuite le volume occup par le culot glo
26. 6 000 7 000 8 000 9 000 Il serait absurde de consid rer ces habitants de haute altitude ils sont plus de 200 millions comme des cas pathologiques Pour cette raison il a t propos de consid rer comme normale pour l altitude une valeur de bicarbonate 24 32 1 8 altitude en km quilibre Acide Base Ph Baele Page 20 Par exemple 2500 m on attend un bicarbonate 24 34 1 8 2 5 19 84 5 REGULATION R NALE DE L QUILIBRE ACIDE BASE L essentiel de la physiologie concern e est pr sent e dans les pages suivantes sous forme de tableaux emprunt s au livre de Physiologie de Guyton et Hall adapt s aux besoins du cours 5 1 Les reins assurent l excr tion des acides non volatils et la conservation des tampons Les prot ines sont normalement retenues par le filtre glom rulaire Les tampons bicarbonates sont r absorb es 90 au niveau des tubules proximaux et 10 par les tubules distaux Tant que HCO3 lt 27 mEq l 100 des bicarbonates sont ainsi r cup r s des urines Les reins r absorbent entre 4 000 et 5 000 mEq de HCO par jour Le premier r le du rein est de r absorber 100 du bicarbonate filtr 85 3672 mEq day 4320 mEq day 10 432 mEq day gt 4 9 215 mEq day on a 1 mEa day e LE PROBLEME POSE EN TERMES QUANTITATIFS Les reins re oivent 20 du d bit cardiaque gt 5 L 20 1 L de sang par minute
27. Equilibre Acide Base Ph Baele Page 35 B ALCALOSE METABOLIQUE 1 DEFINITION HCO gt 27 avec pH gt 7 4 2 CAUSES 2 1 Exc s de HCO3 iatrog ne par administration de bicarbonate I sang citrat citrate m tabolis en 24 h en HCO 17 mEq unit sg 1 pertes de Cl par les reins hypervol mie 1 2 2 Pertes d acide sonde gastrique 1 laxatifs 1 diur tiques I diarrh es pertes K 2 3 Correction brutale d une hypercapnie prolong e 1 au cours de laquelle les reins ont retenu avidement du bicarbonate cfr IL 5 2 1 Exemple type l insuffisant respiratoire chronique que l on intube et ventile On voit que beaucoup de causes d alcalose m tabolique ont une composante iatrog ne 1 3 COMPENSATION _l hypoventilation alv olaire entra ne une augmentation de la Pco On attend PaCO2 2 derniers chiffres du pH Exemples v pH 7 50 on s attend une Paco2 50 mmHg v pH 7 62 on s attend une Paco2 62 mmHg DANGER respiration insuffisante et hypox mie 4 SYMPTOMES nuls incoordination musculaire y compris respiratoire confusion Equilibre Acide Base Ph Baele Page 36 5 DIAGNOSTIC ETIOLOGIQUE DESHYDRATATION HYPERVOLEMIE R pond au CF Ne r pond pas au CT CT urinaire bas CT urinaire normal ou lev pertes digestives sonde gastrique hyperaldosteronisme diur tiques Cushing laxatifs Hypo K s v re a
28. NE 8 0 W L ss TL P 20 40 60 80 100 PCO torr 4 titre d exemple le patient en acidose m tabolique partant des coordonn es A et qui d veloppe un probl me respiratoire aigu aboutira en B sur le dessin 5 100 PCO torr 5 De fa on similaire une modification de la situation m tabolique de l organisme entra nera une adaptation ventilatoire et le parcours qui en r sultera devrait suivre parmi toutes les possibles parall les la ligne rouge celle qui passe par le point de d part du patient 6 quilibre Acide Base Ph Baele Page 51 100 PCO torr 6 Sur le nomogramme 7 on voit ainsi que l on peut arriver au m me point de coordonn es marqu d une croix en suivant soit une ligne rouge d acidose m tabolique au d part d une zone de d sordre respiratoire aigu ou chronique soit une ligne bleue d insuffisance respiratoire partant d une situation d acidose m tabolique Il pourrait s agir d un patient en acidoc tose diab tique faisant un arr t respiratoire sur administration de morphine ou d un patient souffrant de BPCO d veloppant une acidose par occlusion vasculaire La croix qui indique les coordonn es auxquelles a abouti le patient ne pr sume rien du chemin parcouru pour y arriver mais indique clairement que l on n est plus dans une zone de d sordre acido basique simple m
29. RD ANDERSEN O FOGH ANDERSEN N Base excess or buffer base strong ion difference as measure of a non respiratory acid base disturbance Acta Anaesthesiol Scand Suppl 1995 107 123 8 GUYTON amp HALL Textbook of Medical Physiology 10 ed SAUNDERS COMPANY Philadelphia 2000 DUBOSE amp HAMM Acid Base and Electrolyte Disorders A companion book to Brenner amp Rector s The Kidney Saunders Philadelphia 2002 REHM M CONZEN P PETER K FINSTERER U The Stewart model Modern approach to the interpretation of the acid base metabolism Anaesthesist 2004 53 4 347 57 WOOTEN E Science review quantitative acid base physiology using the Stewart model Crit Care 2004 Dec 6 448 52 MARTIN C RIOU B VALLET B Physiologie humaine appliqu Arnette 2006 QUINTARD H HUBERT S ICHAI C What is the contribution of Stewart s concept in acid base disorders analysis Ann Fr Anesth Reanim 2007 5 423 33 KURTZ I KRAUT J ORNEKIAN V NGUYEN MK Acid base analysis a critique of the Stewart and bicarbonate centered approaches Am J Physiol Renal Physiol 294 F1009 F1031 2008 Equilibre Acide Base Ph Baele Page 63 NGUYEN MK KAO L KURTZ I Calculation of the equilibrium pH in a multiple buffered aqueous solution based on partitioning of proton buffering a new predictive formula Am J Physiol Renal Physiol 2009 296 6 F1521 F1529 El ments constitutifs du nomogramme WINTERS LOWDER amp ORDWAY Observations on carb
30. ais complexe 100 7 0 80 60 7 2 nM L 40 7 4 7 6 3 o 7 8 8 0 o 8 5 PCOZ torr 7 quilibre Acide Base Ph Baele Page 52 Tous les points situ s dans les zones blanches non grises sont par d finition le r sultat de plusieurs d s quilibres acido basiques combin s Les points situ s dans des zones grises sont le plus souvent mais pas toujours des d sordres acido basiques simples On comprendra ais ment qu un point situ sur le trajet de la ligne rouge de la figure 7 lorsqu elle croise la zone gris e de l acidose respiratoire aigu puisse tre interpr t comme un probl me respiratoire aigu isol ou comme un probl me m tabolique aigu survenant chez un patient souffrant d une pathologie respiratoire chronique c est le contexte clinique qui aidera faire la diff rence 7 Le message le plus important est que toute paire de coordonn es positionnant un patient dans le triangle situ entre l acidose m tabolique normalement compens e et l acidose respiratoire aigue comme par exemple la croix du diagramme 7 d crit une situation d o aucun patient ne peut se sauver sans aide On assiste la combinaison de deux d sordres acido basiques qui s aggravent mutuellement chacun emp chant le m canisme compensatoire qui devrait att nuer l autre Le r sultat est que le pH sanguin qui refl te celui du milieu int rieur s acidifie rapidement ce
31. bulaire par rapport au volume total de l chantillon Sensible aux variations de volume des G R relativement impr cis Hb mesur On d truit les G R aux ultra sons sang total Puis on mesure par colorim trie combien l h molysat obtenu retient la lumi re rouge Fiable mais compte comme Hb utile l Hb de G R d j h molys s par la circulation extracorporelle par exemple PO mesur e lectrode de CLARCK Tr s fiable mais fausse mesure la moindre bulle ou si le sang a t mal prot g de l air So mesur e par colorim trie ou mesure la fraction de lumi re rouge qui franchit l chantillon En faisant plusieurs mesures avec des longueurs d ondes diff rentes on peut d terminer la proportion d Hb d HbO d HbCO de MetHb et de SulfHb Ne pas confondre avec SO estim e sur la base de la courbe th orique de dissociation de l Hb valeur dite calcul e O2 CONTENT contenu total en O2 calcul partir de Hb PO et So2 CO TOTAL mesur par m thode simplifi e d extraction totale du CO Bica H2CO3 CO dissout quilibre Acide Base Ph Baele Page 30 IV LES DESORDRES SIMPLES DE L EQUILIBRE ACIDOBASIQUE Note pr liminaire le nomogramme de Siggaard Andersen et Levesque Il s agit d une repr sentation graphique de la relation existant entre les variables mesurables de l quation d Henderson Hasselbach H et Pco Une version modifi e par Levesque du nomogramme de
32. e d part serait p ex 7 25 65 acidose m tabolique aigu survenant chez un insuffisant respiratoire chronique d part 7 30 75 quilibre Acide Base Ph Baele Page 60 aggravation aigu d une insuffisance respiratoire chronique d part 7 36 50 L anamn se et l examen clinique orienteront le diagnostic La 3 hypoth se repr sente la situation la plus fr quemment rencontr e Q13 Report es sur le nomogramme ces coordonn es d finissent un point situ dans la zone repr sentant une alcalose respiratoire aigu pure Ce patient est hyperventil et la situation est 1atrog ne Q14 Ce point n est situ dans aucune zone pure et repr sente donc un d sordre mixte soit une alcalose m tabolique laquelle se surajoute une alcalose respiratoire aigu par hyperventilation iatrog ne soit une alcalose respiratoire aigu par hyperventilation iatrog ne laquelle se surajoute une alcalose m tabolique soit une alcalose respiratoire chronique compens e laquelle se surajoute une alcalose m tabolique le point de d part serait p ex 7 45 23 soit un insuffisant respiratoire chronique que l on a brutalement hyperventil le point de d part serait p ex 7 30 70 L anamn se devrait facilement exclure les deux derni res hypoth ses qui repr sentent des situations rares Les deux premi res hypoth ses sont en r alit identiques les causes agissant le plus souvent de mani re
33. e de faibles diff rences de pH notation logarithmique repr sentent de fortes diff rences de concentrations mesur es Un pH abaiss de une unit repr sente une concentration H multipli e par 10 Des valeurs de pH art riel lt 6 9 ou gt 7 9 sont g n ralement consid r es comme incompatibles avec la survie Note les valeurs de pH et de pH indiqu es ci dessus sont des valeurs moyennes En r alit chaque tissu fonctionne 4 un pH qui lui est optimal Par exemple le pH du liquide c phalorachidien pHicr 7 32 4 Les tampons Un tampon est une base faible qui accepte des H pr sents dans une solution pour donner un acide faible Lorsqu on ajoute un acide fort une solution qui contient un tampon le pH du m lange ne change pas et reste proche du pKa de ce tampon tant que le tampon n a pas t enti rement consomm par les nouveaux H Pour tre utile un tampon doit donc tre pr sent en quantit suffisante pour capter tous les ions H L exemple type est le bicarbonate HCO qui combin un ion H donne l acide carbonique HCO H oO HCO Equilibre Acide Base Ph Baele Page 7 Pour l organisme les tampons efficaces sont ceux qui tendent maintenir le pH du milieu int rieur dans les troites limites compatibles avec la vie Les bons tampons sont donc ceux dont le pKa est proche du pH id al de la cellule c est dire 6 8 Trois exemples de bons tampons le bicarbonate qui vi
34. e passent en solution aqueuse dilu e ce que le plasma n est pas En ramenant tout ce qui se passe dans le plasma elle ignore le fait que l organisme est compos de compartiments s par s ou non par des membranes entre lesquels les diff rents ions n ont pas une mobilit identique et au sein desquels les concentrations des diverses prot ines sont diff rentes Elle ram ne tout des r actions n impliquant qu un seul proton alors que tous les tampons impliqu s ont la capacit au moins th orique d en changer deux ou plus Elle ignore le r le que pourraient jouer les autres ions forts dans la mobilit et la disponibilit locale entre autres plasmatique des ions H Elle I ___________ quilibre Acide Base Ph Baele Page 12 simplifie ainsi l extreme les relations entre m tabolisme cellulaire et pH plasmatique quilibre Acide Base Ph Baele Page 13 x 1 Pag Cette approche a donc t remise en question dans l espoir de trouver un outil permettant de mieux comprendre les ph nom nes physiologiques de mieux analyser les d sordres affectant les patients critiques pour d boucher sur de meilleures strat gies th rapeutiques En 1983 Stewart rappelle que la question fondamentale est celle du degr de dissociation de l eau le solvant de toute vie sur Terre Il d finit 3 variables ind pendantes qui d terminent cette dissociation la diff rence de charge en ions forts cad la diff rence entre
35. e servir de courroie de transmission et exige que le CO produit soit vacu l ext rieur de l organisme S il ne peut l tre le r sultat sera une tendance a se rapprocher de fa on irr sistible d un pH de 6 8 Cette situation peut se repr senter sur le nomogramme en suivant la ligne bleu fonc repr sentant la modification calcul e du pH en fonction de l augmentation du CO partant d un point A de coordonn es situ dans la zone d acidose m tabolique Morale de l histoire avant d injecter du bicarbonate posons nous la question de savoir si on va pouvoir augmenter la ventilation pour liminer le CO qui en proviendra 100 7 0 9 12 15 18 21 24 80 60 4 i y nM L 40t oh Gesp ai 8 0 WA f ol 8 51 1 720 40 60 80 100 PCO torr 2 Une acidose qui se transforme en alcalose 100r 70 so ui 72 nM L 40t 74 76 a 78 8 0 ol 85 PCO torr quilibre Acide Base Ph Baele Page 56 v Le patient souffrant d insuffisance respiratoire ou ventilatoire chronique voit ses reins retenir du bicarbonate au point d augmenter sa concentration en HCO afin d amortir l acidose li e la difficult d liminer le CO2 Si on r tablit rapidement une ventilation normale avec une PCO de 40 45 mmHg inf rieure celle laquelle fonc
36. e taux de HCO attendu ne sera donc ni bas 17 ni normal 24 mais lev 30 Q5 Ce patient est en alcalose pH 7 50 L hypokali mie K 2 9 emp che ses reins d excr ter des H et contribue aggraver l alcalose Pour rompre le cercle veineux il faudra donner du K Q6 Le m me patient qu la question pr c dente est aussi s v rement hypochlor mique CI 89 Par manque de CI dans les urines ses reins continuent r absorber du HCO3 malgr le taux lev d j atteint dans le sang Ils contribuent ainsi aggraver l alcalose Pour rompre le cercle vicieux il faut donner du Cl Vu l hypokali mie concomitante on le donnera de pr f rence sous forme d une solution de KCT Q7 Le potassium attendu pour un pH de 7 12 serait de 4 0 5 x 10 7 4 7 12 5 4 Ce quilibre Acide Base Ph Baele Page 59 patient est donc en hypokali mie relative 4 3 Lorsqu on le ventilera correctement son pH reviendra rapidement 7 4 et son potassium chutera de 1 4 mEq L pour arriver 2 9 mEq L La chlor mie est basse Q8 Pour une valeur de pH de 7 25 la kali mie devrait s lever de 0 5 x 10 7 40 7 25 0 75 mEq l Si on prend 4 mEq l comme valeur normale pH 7 40 la kali mie normale pour le degr d acidose de notre patient devrait tre 4 75 mEg l Une kali mie mesur e 3 75 est donc tr s basse et peut contribuer perp tuer la fibrillation Q9 Premier patient dose initiale 20
37. ed 1980 Apr 3 302 14 777 83 ROSA RM SILVA P YOUNG JB LANDSBERG L BROWN RS ROWE JW EPSTEIN FH Adrenergic modulation of extrarenal potassium disposal N Engl J Med 1980 Feb 21 302 8 431 4 Cox Potassium homeostasis Med Clin North Am 1981 65 363 384 EPSTEIN FH ROSA RM Adrenergic control of serum potassium N Engl J Med 1983 Dec 8 309 23 1450 1 BROWN MJ BROWN DC MURPHY MB Hypokalemia from beta2 receptor stimulation by circulating epinephrine N Engl J Med 1983 Dec 8 309 23 1414 9 WILLIAMS ME GERVINO EV ROSA RM LANDSBERG L YOUNG JB SILVA P EPSTEIN FH Catecholamine modulation of rapid potassium shifts during exercise N Engl J Med 1985 Mar 28 312 13 823 7 MUIR W WAGNER A BUCHANAN C Effects of acute hyperventilation on serum potassium in the dog Vet Surg 1990 Jan Feb 19 1 83 7 SUZUKI H HISHIDA A OHISHI K KIMURA M HONDA N Role of hormonal factors in plasma K alterations in acute respiratory and metabolic alkalosis in dogs Am J Physiol 1990 258 2 Pt 2 F305 10 MORATINOS J REVERTE M Effects of catecholamines on plasma potassium the role of alpha and beta adrenoceptors Fundam Clin Pharmacol 1993 7 3 4 143 53 quilibre Acide Base Ph Baele Page 66 Adaptation l altitude Rico Mendez Rev Inst Nal Enf Resp Mex 2001 14 2 90 98 Mounier Med Sci Sports Exerc 2006 Aug 38 8 1410 7 Zubieta Calleja Ind J Clin Biochem 2011 26 1 62 65 Tufts Am J Clin Nutr 1985 Jul 42 1 1 11 Sc
38. es Un ion H exc dentaire en libert est donc un h te particuli rement ind sirable dans notre organisme et m me de tr s faibles concentrations en sont dangereuses Le pH du milieu int rieur est le r gulateur du degr d ionisation de nos cellules et donc de la plupart des r actions de synth se des mol cules biologiques 3 Chez l homme 37 le pH des cellules pH 6 8 et H 160 nM L nanom les par litre le pH du liquide extracellulaire pH 7 4 et H 40 nM L Le gradient de concentration en ions H entre les cellules et le milieu qui les environne provient de l activit m tabolique des cellules et favorise l expulsion des ions H vers le liquide extracellulaire Le pH du sang art riel est normalement de 7 4 0 05 unit s quilibre Acide Base Ph Baele Page 6 On appelle ALCALEMIE un pH sanguin gt 7 45 elle est s v re si pH gt 7 6 ACIDEMIE un pH sanguin lt 7 35 elle est s v re si pH lt 7 2 ALCALOSE toute condition qui provoque une alcal mie ACIDOSE toute condition qui provoque une acid mie L chelle des taux d acidit rencontr e en m decine est la suivante au pH 7 0 correspond une concentration H de 100 nM L 7 2 correspond une concentration H de 64 nM L 7 4 correspond une concentration H de 40 nM L 0 000000040 Equivalents L 7 6 correspond une concentration H de 25 nM L 8 0 correspond une concentration H de 10 nM L Ceci rappelle qu
39. es la respiration elle m me est un travail si p nible qu il contribue faire monter la P cO Le centre respiratoire transige et accepte un niveau de P CO plus lev d abord l exercice puis pendant le sommeil enfin m me au repos veill Il arrive un moment o l hypoventilation alv olaire est telle que la P 0 baisse Une baisse franche de la P 0 lt 60 mmHg est un stimulus activant d autres ch mor cepteurs situ s dans les carotides et l arc aortique La respiration de ces patients finit par d pendre principalement de ce stimulus hypoxique QUESTION 3 Un bronchitique chronique est admis en salle d urgence parce qu il s est cass le col du f mur Il a l air bleu Un chantillon art riel est analys PH 7 35 Paco 47 mmHg Pao 56 mmHg Hb 17 4 g dl Si on lui donne de l oxyg ne que va t il se passer QUESTION 4 Chez l insuffisant respiratoire chronique d j rencontr quel taux de bicarbonate attendez vous 30 24 17 Equilibre Acide Base Ph Baele Page 19 L ADAPTATION L ALTITUDE Avec l altitude la pression atmosph rique d cro t et donc la pression partielle en oxyg ne dans l atmosph re les alv oles et le sang art riel A partir d une PaO de 55 60 mmHg appara t une hyperventilation permettant de r duire la PACO et donc d augmenter la PAO et la PaO2 Les P CO diminuent avec l altitude de fa on quasi lin aire selon la formule P CO ar 38 5
40. hoene Am J Human Biol 2005 2 6 663 8 Beall Am J Phys Anthropol 1998 Jul 106 3 385 400 Vasquez R Villena M Altitude Med Biol Sep 2001 Vol 2 No 3 361 367 Moraga FA Wilderness Environ Med 2002 13 1 31 5 Fatemian J Appl Physiol 2003 94 3 1279 87 Robach J Appl Physiol 1997 82 6 1897 1904 Sime Acta Andina 1995 4 1 13 24 Taylor Rehder Hyatt Parker Chap 14 in Clinical Respiratory Physiology 1989 Saunders Santolaya Respir Physiol 1989 77 2 253 62 Grocott amp Martin NEJM 2009 360 140 149 JB West Integrative and Comparative Biology 2006 46 1 25 34 Winslow Samaja West J Appl Physiol 1984 56 109 116 Houston J Appl Physiol 63 2 877 882 K USER BA331 1 TEXTES BIBLES ACIDEBAS DOC DISQ Equilibre Acide Base Ph Baele Page 67
41. ient de l interstitium Anhydrase Carbonique indispensable Pour chaque ion H secr t 1 HCO neuf est fourni au sang Plus la PCO est lev e plus le m canisme est important e PROBL ME COMMENT EXCRETER DANS LES URINES LES 80 MEQ DE H PROVENANT D ACIDES NON VOLATILS pH minimal de l urine 4 5 800 fois plus acide que le plasma de pH 7 40 soit H 10 mEq L soit H 0 03 mEq L il faudrait 80 0 03 2 666 L d urine par jour SOLUTION EN COMBINANT CHAQUE H AVEC UN TAMPON POUR DONNER UN SEL Phosphates Ammoniaque Citrates Urates Les sels tant neutres ils n affectent pas le pH des urines et l excr tion de H peut continuer Les paragraphes suivants examinent les m canismes impliquant les phosphates et l ammoniaque quilibre Acide Base Ph Baele Page 24 gt TUBULE DISTAL ET COLLECTEUR R LE DU TAMPON PHOSPHATE Renal Tubular Tubular interstitial cells lumen fluid Na NaHPO4 Nat K R HCOg dm H NaHPO 4 Carbonic NaH2PO anhydra en e fi H20 ydrase CO simi hen a CO Les phosphates sont tr s peu r absorb s L eau est massivement r absorb e dans anse de Henl Les phosphates s y concentrent donc Le pKa du tampon phosphate est 6 8 Lorsque l urine s acidifie et que son pH atteint 6 8 le tampon phosphate atteint sa pleine capacit La combinaison avec H donne un sel stable qui est excr t Phosphates 30 40 mEq H
42. la somme des ions et la concentration plasmatique en acides faibles et la PCO2 Les variations en PCO sont responsables des troubles acido basiques respiratoires les deux autres accompagnant les probl mes m taboliques Une acidose m tabolique se d finit ainsi par une diff rence en ions forts diminu e et une augmentation des acides faibles plasmatiques Cette approche a eu le m rite de souligner le r le de l albumine comme tampon et a tent d expliquer par un lien causal certaines associations fr quemment rencontr es entre d sordres acido basiques et anomalies ioniques On s est rendu compte tr s t t que les deux approches s quivalaient sur le plan clinique D abord parce que toutes deux n offrent qu une description de r sultats mesur s l Equilibre sans pouvoir r ellement expliquer comment cet quilibre a t atteint ni pr voir vers ou cet quilibre va voluer Ensuite parce que les nombreuses approximations auxquelles elles font appel emp cheraient de d terminer s il existe une quelconque diff rence entre leurs r sultats Wooten Il a ensuite pu tre d montr math matiquement qu il ne peut exister aucun lien entre la diff rence en ions forts et H ce qui d truit la base m me de la th orie de Stewart Kurtz 2008 La m me quipe a ensuite propos une quation permettant de pr dire le pH qui sera atteint l quilibre apr s avoir ajout une quantit connue d acide fort HCI dan
43. lation pH et logPCO Il en r sulte que l volution du patient lorsqu on agit sur un seul param tre par exemple la ventilation devient plus ais ment pr visible R GLES DE COMPR HENSION DU NOMOGRAMME l La r ponse respiratoire on devrait dire ventilatoire car il s agit bien d une modification de la ventilation minute et non une adaptation enzymatique mitochondriale normale une modification de la charge acide provenant du m tabolisme s inscrit sur le nomogramme le long d une ligne quasi droite repr sent e en rouge dans le dessin suivant PCO torr quilibre Acide Base Ph Baele Page 48 On peut reconstituer cette ligne par un moyen mn motechnique simple la PCO qui correspond la r ponse ventilatoire attendue face une acidose m tabolique est gale aux deux chiffres de la valeur du pH qui suivent la virgule apr s le chiffre 7 Les zones grises situ es le long de la ligne correspondent aux syndromes d acidose ou d alcalose m taboliques ayant entra n une compensation ventilatoire correcte 2 L quation d Henderson Hasselbach permet de pr dire la modification de pH qu entra ne imm diatement toute variation de PCO2 Comme il s agit de modifications rapides auxquelles le rein n a pas le temps de s adapter on parlera d acidose ou d alcalose respiratoires aigu s Une fois encore ces modifications s inscriront sur le
44. lcalose post hypercapnique Hypo Na s v re CI urinaire normal 7 10 gr jour mesur comme NaCl 6 TRAITEMENT Le danger majeur de l alcalose m tabolique vient des anomalies hydro lectrolytiques associ es hypokali mie hypochlor mie hypomagn s mie d shydratation 6 1 Arr ter l apport d alcalins ou les pertes d acides 6 2 Administrer du KCI 6 3 R ajuster la vol mie 6 4 Diamox 6 5 CI Arg ou NH4 CI s il y a hyperkali mie 6 6 H C1 s il y a hyperkali mie et insuffisance h patique QUESTION 10 quels probl mes vous attendez vous chez cet op r cardiaque le lendemain de l op ration 7 60 39 89 38 K 3 5 Cl 92 Equilibre Acide Base Ph Baele Page 37 C ACIDOSE RESPIRATOIRE 1 D FINITION Hypoventilation PaCO lev e avec pH abaiss 2 CAUSES 2 1 Aigu 2 1 1 Respirateur mal r gl 2 1 2 Obstruction des voies a riennes corps tranger bronchospasme 2 1 3 D pression centre respiratoire coma morphiniques s datifs 2 1 4 Catastrophes cardiocirculatoires OAP arr t cardiaque 2 1 5 Atteinte neuromusculaire t tanos curare insecticides l sion m dullaire haute atteintes phr niques myasth nie grave en crise 2 1 6 Maladies restrictives pneumothorax hemothorax pneumonectomie pneumonie 2 1 7 Fum es 2 2 Chronique 2 2 1 Insuffisance respiratoire 2 2 2 Tumeur SNC 2 2 3 Atteinte neuromusculaires polio paralysie diaphragme
45. mportante Ce m canisme 95 H secr t quilibre Acide Base Ph Baele Page 22 e CHLORE ET BICARBONATE Renal Tubular Ci Tubular interstitial cells lumen H200 Carbonic H20 anhydrase TUBULE PROXIMAL Le tubule proximal est responsable de 95 de la s cr tion de H Pour chaque H qui y est secr t un Na doit tre r absorb Une fois combin l eau le H n exerce plus de charge lectrique Par contre le Na a charg l interstitium positivement Ceci va attirer des ions n gatifs qui diffusent passivement par des trajets paracellulaires de la lumi re vers l interstitium Normalement le Chlore tubulaire est assez abondant pour tenir ce r le Une grande quantit de CT est ainsi r absorb e passivement En cas d hypochlor mie il y a aussi moins de Cl filtr et d autres ions n gatifs devront suivre le Na principalement du HCO Ceci peut interf rer avec l excr tion de HCO lorsque celle ci est n cessaire en cas d alcalose Paradoxalement on aura alors de l urine acide chez un patient alcalotique quilibre Acide Base Ph Baele Page 23 TUBULE DISTAL ET COLLECTEUR ON x Press 07 wt oanad Renal Tubular Tubular mterstitial cells luman fluid HCO gt HCO H H2CO t anhydrase H0 Le H y est excr t activement pompe ATP L quilibre lectrique gr ce l excr tion simultan e de C1 Le CO prov
46. myopathies 2 2 4 Syndrome restrictif scolioses fibrothorax ob sit fibrose interstitielle 3 COMPENSATION 3 1 Aigu Nulle le rein n a pas le temps de r agir et on assiste une baisse rapide du pH avec augmentation de la PCO Le pH baisse de 0 005 unit par mmHg suppl mentaire de CO Le Bica s l ve de 0 1 mEq l par mmHg suppl mentaire de CO Voir sur le nomogramme la modification rapide du pH fonction de la PCO en cas d acidose respiratoire aigu quilibre Acide Base Ph Baele Page 38 3 2 Chronique Le rein retient du HCO Le prix payer est une perte de CT A PCO gale la baisse de pH est r duite par rapport la situation aig e voir nomogramme le pH diminue de 0 003 unit par mm suppl mentaire de CO le Bica augmente de 0 33mEq l par mm suppl mentaire de CO ex Aigu 7 20 70 40 27 K 5 Chronique 7 33 70 40 33 K 4 5 QUESTION 11 Que pensez vous de 7 17 60 40 20 QUESTION 12 Que pensez vous de 7 25 70 40 30 Exercice voici l volution terminale d un patient en coma d origine neurologique Reportez en les valeurs sur le nomogramme et observez la progression du d sordre acido basique pH Pco Po Jour 20 7 42 51 59 avant oxyg ne Jour 21 7 40 49 71 Jour 22 7 31 62 115 Jour 23 7 31 68 111 Jour 24 7 36 65 94 Jour 25 7 20 101 49 d c s 4 CONS QUENCES 4 1 de l hypercapnie perte progressive de la r ponse ventilatoire au CO chronique vasodila
47. nomogramme le long d une ligne quasi droite repr sent e en bleu fonc sur le dessin suivant 3 100 7 0 80 60 7 2 nM L 40 74 7 6 7 8 8 0 4 O 8 5 PCOZ torr Toute modification de ventilation induite par l anesth siste provoquera une modification du pH sanguin qui voluera le long de cette ligne Quand la ventilation diminue la PCO augmente et le pH baisse les coordonn es de cette volution suivant la ligne bleu fonc en montant de gauche droite Si la ventilation augmente la ligne sera suivie en descendant de droite gauche En cas d hypoventilation de longue dur e les reins retiennent le bicarbonate des taux d passant la normale 24 mEq L de cette fa on le pH art riel devient moins acide pour quilibre Acide Base Ph Baele Page 49 une PCO donn e l quilibre les coordonn es de ces patients se situent dans la zone dite d acidose respiratoire chronique Initialement on ne mesurait que le bicarbonate ou CO2 total par l appareil de VanSlycke Au d but de l pid mie de polio de 1952 les malades mouraient d acidose respiratoire massive avec un diagnostic d alkalose l erreur persista jusqu ce qu on sache mesurer pH et PCO et qu on commence ventiler ces victimes En cas d hyperventilation chronique les reins laissent chapper du bicarbonate et le pH se rapproche de 7 40 Ce m canisme est le seul qui puis
48. on dioxide tension during recovery from metabolic acidosis J Clin Invest 1958 May 37 5 640 645 ASTRUP JORGENSEN SIGGAARD ANDERSEN ENGEL The Acid Base Metabolism a new approach Lancet May 1960 1034 1039 SIGGAARD ANDERSEN AND ENGEL A new Acid Base nomogram an improved method for the calculation of the relevant blood acid base data Scandinav J Clin amp Invest 1960 12 177 186 ALBERT DELL amp WINTERS Quantitative displacement of acid base equilibrium in metabolic acidosis Ann Int Med 1967 2 312 322 BRACKETT WINGO MUREN SOLANO Acid base response to chronic hypercapnia in man NEnglJMed 1969 280 124 130 ARBUS HEBERT LEVESQUE ETSTEN SCHWARTZ Characterization and clinical application of the significance band for acute respiratoy alkalosis NEnglJMed 1969 280 118 123 VAN YPERSELE DE STRIHOU amp FRANS Nephron 1970 7 37 VAN YPERSELE DE STRIHOU Non legarithmic acid base diagrams Lancet May 1971 29 1 7709 1134 FLENLEY DC Acid Base Diagrams Lancet July 1971 160 161 GENNARI GOLDSTEIN amp SCHWARTZ The nature of the renal adaptation to chronic hypocapnia J Clin Invest 1972 51 1722 1730 P R LEVESQUE Acid Base Disorders Application of Total Body Carbon Dioxide Titration in Anesthesia Anesthesia and Analgesia vol 54 n 3 1975 NARINS EMMETT Simple and mixed Acid Base Disorders A practical approach Medicine 59 3 161 187 1980 RODRIGUEZ BAELE MARSH OKASAKI
49. one d acidose aigu Aucun de ces patients n associait d acidose m tabolique significative ce tableau TOUS ont surv cu sans s quelles y compris ceux qui taient inr veillables parce qu en carbonarcose Le pH le plus bas publi fut de 6 60 pour une PaCO 375 Comme quoi une acidose n est pas l autre quilibre Acide Base Ph Baele Page 57 6 6 pH units 250 H nM L 6 7 200 6 8 6 9 7 0 _ 100 7 1 72 A Xe 7 4 40 7 5 wy 747 19 50 Ph Baele 100 150 250 300 PCO 350 400 Ces histoires seront compar es celle de cette enfant de qqs jours op r e pour subocclusion intestinale diagnostiqu e ensuite comme porteuse d un CAVC canal atrio ventriculaire complet en crise d Hypertension Pulmonaire pressions supra syst amp miques Intub e pour d tresse respiratoire elle dut tre ventil e par oscillations avant d tre adress e pour pose d un circuit d oxyg nation extra corporelle ECMO Voici ses chantillons art riels successifs Heure pH PCO PO SO Hb Bica Bex Na K Ca Glu Lact Arriv e 03 39 6 63 99 17 11 10 8 10 29 133 6 3 6 0 449 16 Isuprel 03 55 6 68 77 48 54 10 6 8 28 136 5 1 5 9 407 16 ECMO 04 20 6 93 29 75 89 13 4 6 26 136 5 6 3 2 385 14 ECMO 04 59 7
50. out dans des patients instables Le pKa de l quation de Henderson Hasselbach pouvant varier de 5 87 6 43 toutes fins utiles cependant les erreurs induites par ces approximations sont suffisamment faibles pour ne pas interf rer avec les d cisions cliniques condition de baser ces derni res sur des valeurs mesur es pH et PCOz et non sur les valeurs calcul es du troisi me terme de l quation HCO Ces remarques acqui rent cependant une grande importance lors de grandes diff rences de temp rature mais ceci est une autre histoire que ces notes n abordent pas Equilibre Acide Base Ph Baele Page 10 II REGULATION DE L EQUILIBRE ACIDE BASE CHEZ L HOMME 1 LA PRODUCTION ACIDE L organisme peut se comparer une machine en fonctionnement Il consomme des carburants sucres graisses alcool il utilise un comburant environ 250 ml d oxyg ne par minute et l aide d une tincelle l ATP de nos cellules produit un travail nous garder en vie Il se retrouve donc avec des d chets liminer comme apr s toute combustion Si la combustion est complete il s agira de CO et H2O soit minimum 200 ml de CO par minute 290 litres jour Soit 1 Kg de CO par jour soit encore plus de 12 000 mm les de CO par jour En r alit le CO pas plus que l eau ne peut tre consid r uniquement comme un d chet de notre m tabolisme Comme l eau le CO est une mol cule essentielle la
51. poumons et les reins En soi le bicarbonate est loin d tre un tampon id al pour l organisme dans l eau il vire pH 6 1 mais il est abondant et il agit comme courroie de transmission entre les cellules productrices de H et la ventilation alv olaire capable d liminer efficacement le CO Le Bicarbonate ou CO total tant notoirement difficile mesurer il est habituellement d duit des mesures de PCO et pH Ce calcul suppose que le pK de ce tampon soit exact et stable dans toutes les conditions cliniques ce qui n est pas le cas Hood amp Campbell 1982 D abord cette valeur n est exacte qu en solution aqueuse tr s dilu e ce que les fluides corporels ne sont pas les prot ines charg es interf rent avec la mobilit des ions et les lipides encore plus qui compartimentent le milieu int rieur et imposent des contraintes de mobilit diff rentes HCO H et CO Ensuite certaines grosses mol cules ionis es peuvent former avec le CO des compos s carbamines le sortant de l quation pour des temps et des concentrations variables La temp rature a aussi une faible influence de m me que le pH de la solution Enfin la solubilit du CO n est pas une constante parfaite dans la fourchette des conditions rencontr es en physiologie Pour toutes ces raisons les tentatives de r concilier l quation avec des mesures simultan es des trois l ments se sont av r es insatisfaisantes en clinique humaine surt
52. re au pH 6 1 le phosphate qui vire au pH 6 8 les prot ines car elles contiennent un acide amine l histidine qui vire au pH 6 8 L acide carbonique H2COs est instable et tend se s parer en dioxyde de carbone gaz carbonique et en eau CO HO o H2CO3 H HCO H2CO3 0 03 x Pco PCO O H 800 x mS ee JA HCO HCO HCO PCO Soit HCO 24 x H HCO HCO soit encore pH pKa log Gidlog s H gt CO 0 03 Pco Ce sont les trois formes de l quation d HENDERSON HASSELBACH 1921 On voit qu un apport d H par l adjonction d un acide fort va d placer la r action vers la gauche et aboutira une production de CO2 De m me un apport ext rieur de quilibre Acide Base Ph Baele Page 8 bicarbonate aboutira aussi une production de CO s il y a suffisamment de H dans la solution quilibre Acide Base Ph Baele Page 9 A l inverse une augmentation de la concentration de CO d place l quation vers la droite et aboutit la dissociation de l acide carbonique en H et bicarbonate La concentration normale de bicarbonates dans le sang art riel est de 24 mEq I L int r t essentiel de cette r action est qu elle transforme un produit dangereux H et difficile transporter en CO2 un gaz tr s diffusible et facile liminer par les poumons et en eau facilement limin e par les
53. s une solution contenant de multiples tampons et en a valid les calculs par l experimentation Cette d monstration pratique a d finitivement mis fin au concept de lien causal entre H et ions forts Nguyen 2009 De nombreuses approximations persistent cependant entre autres l influence de la temp rature qui modifie la constante de dissociation de l eau et de fa on identique celle de lion imidazolium de l histidine pr sente en grande quantit dans l albumine mais modifie peu et de fa on variable les constantes de dissociation des autres acides faibles le fait que toutes ces quations n envisagent que le premier proton changeable par les tampons les valeurs de r f rence des constantes ne sont pas remises en question ni celles des forces ioniques qui en r sultent et enfin la compartimentalisation du milieu int rieur n est pas prise en compte car on parle toujours de pH observ une fois atteinte une situation d quilibre alors que les quilibres biologiques ne sont jamais statiques mais dynamiques donc instables Que retenir de cette controverse Il sera toujours plus simple et plus exact de mesurer le pH r sultant un moment donn que de tenter de le pr voir de la mesure des concentrations des multiples r actifs pr sents dans la solution L influence de la PCO tant la m me dans toutes les approches l interpr tation des ph nom nes dits respiratoires n est pas du tout affect e or
54. se exc der l objectif de normalisation du pH et atteindre chez certains patients des pH tr s l g rement inf rieurs 7 40 La zone d quilibre est identifi e sous l appellation alcalose respiratoire chronique Sur le nomogramme les zones d acidose respiratoire chronique et d alcalose respiratoire chronique s agencent le long d une droite dessin e en bleu clair sur le dessin 3b 100 80 60 H Q nM L 40 i LE g 20 A LC n O 20 40 60 80 100 PCO torr 3b Il n existe pas de moyen mn motechnique simple permettant de reconstituer les lignes bleues Le conseil est d avoir toujours sur soi un exemplaire miniature du nomogramme pour y situer les coordonn es de vos patients 3 En cas de changement r cent de ventilation c est dire avant que les m canismes de compensation r nale puissent agir si le patient ne part pas de la zone normale N la modification imm diate de pH suivra une ligne parall le la ligne bleu fonc passant par l endroit d o d marre le patient Il existe autant de lignes possibles qu il y a de points de d parts possibles Le dessin suivant 4 en repr sente quelques unes quilibre Acide Base Ph Baele Page 50 100 TO 9 12 15 18 21 24 80 y 30 72 O f aigu 2 60 id ET pn P nM L 40 7 4 IL o caine AS f 7 6 rae oe oom 20 78 7 E IM IER
55. shock en phase compens e En chronique on la rencontre fr quemment chez l insuffisant h patique Attention les valeurs de bicarbonate doivent tre corrig es pour l altitude Exemple valeurs mesur es chez un patient cirrhotique porteur d un shunt porto cave et adress pour chirurgie cardiaque lective pH 7 42 Paco2 29 7 P 0 79 FiO2 0 21 ammoniac veineux 213 mg dl normale lt 100 E CONCLUSION CONCERNANT LES DESORDRES COMPLEXES La survenue simultan e d un d sordre m tabolique et d un d sordre respiratoire deviant le pH dans le m me sens emp che l expression des m canismes de compensation et constitue un danger grave Ces situations constituent des urgences m dicales et r clament un traitement agressif Elles doivent donc tre correctement identifi es d embl e l usage du nomogramme facilite grandement leur diagnostic et permet de suivre l efficacit du traitement quilibre Acide Base Ph Baele Page 46 Le Nomogramme de Siggaard Andersen modifi par Levesque 1975 MANUEL D UTILISATION DROSS a o a ta OA On d crit une zone de normalit not e N et six zones grises correspondant aux d sordres acido basiques simples parfois d nomm es significance bands elles sont le fruit d observations empiriques Sur le dessin elles sont identifi es en Fran ais 100 80 PCO torr La particulari
56. simultan e Le danger de la situation r side dans l impossibilit de correction spontan e du ph nom ne les deux processus morbides contribuant aggravation in luctable de l alcalose Les causes sont le plus souvent iatrog nes hyperventilation sonde gastrique diur tiques polytransfusions etc Tol rer une PaCO2 plus lev e et supprimer les causes iatrog nes d alcalose m tabolique sont des d cisions prendre d urgence pour ce patient quilibre Acide Base Ph Baele Page 61 Autres Cas Cliniques gt Bebe de 3 semaines avec Coarctation Aortique Canal Art riel et CIV FiO2 58 pH 7 26 PaCO 87mmHg PaO 100 mmHg SaO2 94 Bicarb 39 BExc 18 gt Patient de 75 ans souffrant d insuffisance respiratoire chronique admis pour une urgence vasculaire en respiration spontan e avec 3 litres d O pH 7 26 PaCO 44mmHg PaO 100 mmHg SaO2 96 Bicarb 19 BExc 5 gt Patiente de 54 ans mise sur table en urgence pour dissection de I aorte ascendante avec panchement p ricardique Description traitement imm diat et traitement apr s induction de l anesth sie pH 7 21 PaCO 24mmHg PaO 87 mmHg SaO 96 gt Patiente de 53 ans admise pour hyperventilation incoercible 22 respirations par minute r guli res et troubles de la marche Elle d c dera rapidement d une tumeur m dullaire A l admission pH 7 74 PaCO gt 9mmHg PaO 121 mmHg SaO 97 K 2 8 Lact 4 9mM L gt Deux groupes de patients
57. t de ce nomogramme est de mettre en relation deux valeurs mesur es PCO et H ou pH et d en d duire le bicarbonate l inverse du diagramme de Davenport qui met en relation le pH et le bicarbonate Or la concentration de bicarbonate ne se mesure pas en routine elle n est en pratique quotidienne qu une valeur calcul e au d part des mesures de pH et PCO en supposant que plusieurs autres param tres sont normaux et stables Hb SO prot ines autres tampons temp rature ce qui n est pas toujours le cas En pratique les valeurs calcul es quilibre Acide Base Ph Baele Page 47 N de bicarbonate sont d autant plus sujettes caution que les param tres cit s s loignent de la normalit Les valeurs calcul es de bicarbonate figurent sur le diagramme sous forme de demi droites s cartant en ventail au d part d en bas a gauche Ces choix et cette pr sentation ont deux cons quences importantes pour l utilisateur 1 Le raisonnement bas sur les valeurs mesur es a moins de chances d tre affect par un artifice de calcul surtout en situation physiologique loign e de la normalit 2 Le nomogramme a une pr sentation semi logarithmique chelle invers e si l on utilise le pH au lieu de H L avantage est que les relations normales entre pH et PCO deviennent quasi lin aires Ceci n tait pas le cas avec le diagramme originel de Siggaard Andersen qui mettait en re
58. tation c r brale voire oed me c r bral aigu 4 2 de l hypoxie hypertension pulmonaire l vation de Hb chronique shock acidose m tabolique aigu Il a t publi plusieurs cas d hypercapnie extr me sans hypox mie grave Ces cas ont tous r cup r sans s quelle apr s restauration d une ventilation ad quate Cfr section du manuel d taillant le nomogramme ex pH 6 60 Paco 375 mmHg Pad 40 mmHg Bica 34 Potkin 1992 quilibre Acide Base Ph Baele Page 39 5 TRAITEMENT Causal Respiration assist e gt aigu si la PCO s l ve surtout si pH lt 7 20 D chronique d cision difficile implique la possibilit de respiration assist e domicile 6 EXACERBATION D UNE ACIDOSE RESPIRATOIRE CHRONIQUE Une acidose respiratoire aigu peut compliquer l volution d un patient insuffisant respiratoire chronique en cas d embolie d infection de bronchospasme d OAP Le pH se modifiera alors en fonction de la PCO comme dans l acidose respiratoire aigu en suivant sur le nomogramme une direction parall le celle de l acidose respiratoire aigu mais en partant de valeurs l quilibre modifi es par l affection pulmonaire chronique On t chera de faire le maximum pour viter la respiration assist e quilibre Acide Base Ph Baele Page 40 D ALCALOSE RESPIRATOIRE 1 DEFINITION Pco abaiss e avec pH augment ou normal 2 CAUSES 2
59. tionne d habitude le patient on voit que la ligne bleu fonc celle qui exprime les changements de pH en fonction des modifications aigu s de PCO am nera le patient d une zone d acidose respiratoire chronique une zone d alcalose m tabolique par exc s de bicarbonate dite post hypercapnique le rein n ayant pas eu le temps d excr ter l exc dent de bicarbonate qu il avait emmagasin pendant la p riode d hypercapnie Le probl me est alors double v Le patient n aura plus envie de respirer v La kali mie du patient diminuera en fonction du changement de pH un changement tr s rapide li la rentr e du potassium dans les cellules ce qui modifiera brutalement le rapport entre les concentrations intra et extra cellulaires de K et donc l irritabilit des cellules myocardiques Le risque de fibrillation ventriculaire est lev 3 Un pH lt 6 80 incompatible avec la vie Plusieurs cas ou s ries de cas ont t publi s de patients ayant t correctement oxyg n s mais non ou tr s difficilement ventil s pour des raisons diverses allant de l erreur d anesth sie la crise d asthme gravissime Ayas Mazzeo Molfino Potkin Si l on reporte les pH et Paco de ces patients et de quelques autres rencontr s personnellement sur le nomogramme apr s l avoir tendu pour pouvoir y faire figurer ces valeurs on constate qu elles se situent toutes dans le prolongement de la z
60. ttend une Paco2 20 mmHg va pH 7 27 on s attend une Paco2 27 mmHg va pH 7 32 on s attend une Paco2 32 mmHg va pH 7 40 on s attend une Paco2 40 mmHg e Sur le nomogramme cause de sa pr sentation semi logarithmique ces coordonn es se situent dans une zone caractere rectiligne e Il ya cependant une limite ce que l hyperventilation peut r aliser et on n atteint que difficilement des Paco2 lt 15 mmHg sur le nomogramme cela se traduit par une incurvation de la zone correspondant une acidose m tabolique normalement compens e une fois que le pH descend plus bas que 7 20 quilibre Acide Base Ph Baele Page 32 4 SYMPTOMES 4 1 Plaintes dyspn e fatigue douleurs abdominales fausses urgences chirurgicales 4 2 Signes objectifs respiration ample et profonde rapide dite de KUSSMAUL odeur pomme de reinettes de l haleine en cas d acidoc tose hypotension collapsus cardiocirculatoire veinoconstriction marbrures p leur diminution du d bit cardiaque si pH lt 7 2 tat de conscience alt r agitation puis coma L acidose d prime le myocarde abaisse son seuil la fibrillation diminue l action inotrope des cath cholamines et entra ne une vasoconstriction pulmonaire et p riph rique 5 DIAGNOSTIC TIOLOGIQUE Trou anionique la place prise par les ions non mesur s dans l ionogramme phosphates lactates ac tate pyr
61. u moins temporairement pour obtenir un pH art riel et une PaCO acceptables B ALCALOSE MIXTE tr s fr quente aux soins intensifs 1 D FINITION pH lev ou tr s lev Pco basse Bica lev K bas CT bas ex 1 patient d shydrat en alcalose m tabolique que l on a intub et hyperventil 2 insuffisant respiratoire compens que l on doit mettre au respirateur et chez qui on abaisse trop vite la PCO 3 porteurs de tumeur c r brale ou insuffisants h patiques qui hyperventilent et vomissent ou chez qui on a pos une sonde gastrique RAPPEL IL FAUT VENTILER POUR AVOIR UN pH ACCEPTABLE ET NON POUR AVOIR UNE PCO NORMALE 2 VOLUTION Vasoconstriction c r brale Hb ne veut plus l cher son O d viation gauche de la courbe de dissociation de l oxyh moglobine Diminution de la performance cardiaque Pronostic sombre si le pH reste sup rieur 7 65 90 de d c s court terme heures ou jours quilibre Acide Base Ph Baele Page 45 C ACIDOSE RESPIRATOIRE ALCALOSE METABOLIQUE Lasix syndrome 1 DEFINITION pH nl CO lev Bica fort augment Cl effondr K diminu 2 EXEMPLES insuffisant respiratoire qui on donne des diur tiques que l on transfuse massivement ou qui vomit 3 TRAITEMENT KCL D ALCALOSE RESPIRATOIRE ACIDOSE METABOLIQUE pH normal CO bas Bica abaiss K diminu En aigu on rencontre cette combinaison dans le
62. ultat est la conservation du pH sanguin Le processus est tr s lent car le rein agit sur des quantit s faibles d acides voir H 1 en comparaison de celles prises en charge par le poumon 2 L hypokali mie Au niveau de l anse de Henle le rein r absorbe le potassium en change de H En cas de hautes concentrations plasmatiques en K moins de K est repris et donc moins de H peut tre excr t De m me en cas d acidose le rein doit retenir plus de K pour se d barrasser de l exc s de H ACIDOSE et HYPERKALIEMIE sont donc souvent associ es Inversement en cas d hypokali mie le rein paye d un H chaque K retenu avec avidit le r sultat est une ALCALOSE HYPOKALIEMIQUE avec ACIDURIE QUESTION 5 Comment aiderons nous ce patient pH 7 50 Paco 50 PO 50 Bicarb 41 K 2 9 3 L hypochlor mie Tout se passe comme si Cl et Bicarbonate entraient en comp tition pour tre r absorb s Quand il n y a plus de chlore le rein doit r absorber HCO on obtient une ALCALOSE HYPOCHLOREMIQUE Quand le bicarbonate manque le rein r absorbera plus de Cl on obtient une ACIDOSE HYPERCHLOREMIQUE En pratique cette interaction est surtout importante lorsque l organisme cherche se d barrasser de bicarbonates c est dire en cas d alcalose Dans ce cas s il n y a pas de Cl disponible le rein continue r absorber HCO3 ce qui emp che la correction du pH QUESTION 6 Comment aider ce patient
63. uvate etc T A Na K C1 HCO3 T A normal lt 12 limites de r f rence 10 18 T A NORMAL T A AUGMENT K abaiss K nl ou lev ae Acidoc tose Diarrh Acidose lactique ee Uropathies py lon phrites chocs Ac tazolamide NH Cl Intoxications Diamox salicyl s m thanol 5 ED Insuffisance r nale Fistules digestives quilibre Acide Base Ph Baele Page 33 6 TRAITEMENT 6 1 Corriger la cause 6 2 Soutien cardio vasculaire 6 3 Corriger pH BICARBONATE DOSE 1 on calcule le d ficit en HCO qu il faut corriger 20 HCO actuel en mEq l 2 on multiplie ce chiffre par l espace de distribution du Bicarbonate soit 50 du poids corporel 100 du poids corporel si Shock majeur HCO lt 5 3 administrer 1 4 1 3 de la dose puis refaire gazom trie et adapter EFFETS SECONDAIRES Les solutions commerciales sont le plus souvent tr s concentr es de 200 1000 mEq l de Na et de Bica 1 hyperosmolarit gt d shydratation cellulaire 2 hypernatr mie gt OAP 3 augmentation PCO via l quation d Henderson Hasselbach Il y a donc danger administrer du Bicarbonate si la ventilation est inad quate ou si la circulation pulmonaire est inad quate QUESTION 9 combien de bicarbonate donner ces patients 1 7 20 20 180 8 2 7 20 70 42 27 6 4 Dialyse quilibre Acide Base Ph Baele Page 34 6 5 THAM Trometamol ThiHydroxyMethyl Aminomethane
64. v oles quitte l organisme par les voies a riennes chaque expiration La pression partielle du sang en CO Pco baisse d environ 6 mmHg pendant son passage dans les poumons En temps normal la Pco art rielle 40 mmHg 2 et la PCO veineuse 46 mmHg 4 la sortie du coeur droit La Pco est fonction de la production tissulaire de CO et de son limination alv olaire production CO2 Vco Le stimulus qui d clenche une adaptation de la ventilation alv olaire V aux besoins de l organisme est le pH sanguin et le pH du liquide c phalo rachidien tel qu il est percu par des ch mor cepteurs situ s sur la partie haute de la moelle pini re Une baisse de pH ACIDOSE entra ne de fa on instantan e une augmentation de la ventilation et vice versa Il existe un maximum pratique l augmentation de la ventilation situ aux alentours de P CO 12 mmHg MINUTE Map VENTILATION t TE Livia m me a p ps ia tu quilibre Acide Base Ph Baele Page 17 On constate dans le sch ma suivant quel point le m canisme de r gulation de la paco gt par les poumons est efficace Quand on double la ventilation minute il ne faut que quelques minutes pour diminuer de moiti la P CO L augmentation de la P CO survenant apr s r duction de la ventilation minute est cependant plus lente car elle d pend de la production de CO par le m tabolisme cellulaire ARTERIAL PCO any 20 a 2
65. yroidie Elles baissent au repos en hypothermie lors de l absence d activit musculaire induite par les curares en cas d hypothyroidie 2 D FENSE LOCALE LES TAMPONS Le premier m canisme prot geant nos cellules contre leur production continue d acides ou contre une agression acide externe est la pr sence de tampons Leur r le est de porter les ions H en les emp chant ainsi de faire des d g ts ventuellement de les c der une autre mol cule de tampon pour finalement les lib rer l ext rieur de l organisme Ils peuvent ensuite reprendre un autre ion H en charge et recommencer Ils sont tr s efficaces car ils maintiennent localement le pH constant face un apport continu d ions Ht Malheureusement leur quantit est limit e et ils seraient vite puis s si les d chets acides de la cellule n taient pas limin s au fur et mesure vers l ext rieur Nos principaux tampons peuvent neutraliser une charge acide totale de 450 mEq pour les bicarbonates 5 6 mEq kg 450 mEq pour les prot ines 5 6 mEq kg Les phosphates sont pr sents en quantit trop faible pour jouer un r le important dans l quilibre acide base On voit donc que l approche classique dite de Henderson Hasselbach qui consid re le r le du tampon bicarbonate comme dominant est au mieux inexacte Elle ignore le r le des autres tampons dont les prot ines qui jouent un r le majeur Elles suppose que les r actions s

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