DÉSÉQUILIBRESACIDO-BASIQUES

1ère partie

L ’approche classique

Jacques LEVRAUT - DAR Est Nice

Didier PAYEN – DAR Lariboisiere

Rappels biochimiques

• Le pH– pH = colog ([H+])– pH = 7,40 [H+] = 40 nmol/l

• Molécule tampon– Atténuation des variations de pH– A- + H+ AH (couple A- / AH)– pK = pH de ½ dissociation

Paramètres acido-basiques plasmatiques

• Le pH plasmatique– pH = 7,38 – 7,42– pH = 39 - 42 nmol/l

• Molécules tampons– Systèmes tampons fermés

• Albumine / Albuminate (pK = 7,60)

• HPO42- / H2PO4

- (pK = 6,80)

– Système tampon ouvert (HCO3- / PaCO2)

Système bicarbonate• Système ouvert

Régulé par les poumonsPaCO2 = 40 mmHg

Régulé par les reinsHCO3- = 24 mmol/l

pH = 6,10 + log ([HCO3-] / (0,03.PaCO2)

pH K . [HCO3-] / PaCO2

HCO3- + H+ CO2 + H2O

Troubles métaboliques Troubles respiratoires

DAB métaboliques

• Charge acide métabolique (libération H+ et sel) > 99,99 % des H+ pris en charge par tampons HCO3

- + H+ CO2 + H2O HCO3

- = sel de l’acide < 0,01 % des H+ restent libres baisse du pH

• Charge alcaline métabolique HCO3

- + H+ CO2 + H2O HCO3

-

DAB respiratoires

• Charge acide respiratoire (hypercapnie)

HCO3- + H+ CO2 + H2O

HCO3- immédiate = charge acide (< 2,5 mmol/l) > 99,9 % des ions H+ pris en charge par TNB < 0,1 % des H+ restent libres baisse du pH

• Charge alcaline respiratoire (hypocapnie)

HCO3- + H+ CO2 + H2O

TNB libèrent des H+ pour minimiser le pH

Systèmes de régulation

• Immédiats Tampons

• Rapide : qq min (troubles métaboliques) Acidose M hyperventilation Alcalose M hypoventilation Réponse ventilatoire prévisible (PaCO2 = 1,3.HCO3

- + 10) Retardé : 12 à 24H (troubles respiratoires)

Acidose R réabsorption rénale de HCO3- Alcalose R fuite rénale de HCO3- Réponse rénale prévisible (HCO3

- = 0,35. PaCO2)

Définitions

• Troubles simples (ou purs) Réponse respiratoire ou rénale = prévisible Jamais de compensation complète

• Troubles mixtes Association de deux troubles de même sens Exemple : acidose métabolique et respiratoire

Troubles complexes Association de deux troubles de sens opposé Exemple : acidose métabolique et alcalose

respiratoire

Diagnostic d’un DAB

• Gazométrie Prélèvement sanguin artériel anaérobie Mesure rapide ou glace Mesure : pH, PaCO2, PaO2 Calcul : bicarbonate (éq d’Henderson Hasselbalch)

• Ionogramme sanguin concomitant Mesure : Na+, K+, Cl-, CO2T CO2T = HCO3- + CO2 dissous + H2CO3 Validation prélèvement : CO2T = HCO3- +/- 2 mmol/l

Acidose métabolique

• Définition Baisse du pH secondaire à baisse des HCO3- Consommation (libération H+) ou fuite de HCO3-

• Diagnostic pH < 7,36 HCO3- < 23 mmol/l (cause du trouble) PaCO2 < 40 torr (conséquence : réponse ventilatoire)

Signes cliniques Dyspnée de Kussmaül Troubles du rythme, hypotension artérielle

Acidose métaboliqueAcidose organique / acidose minérale

10 mM acide lactique

10 mM lactate - 10 mM H+

[HCO3-] = 10 mM [lactate] = 10 mM

10 mM HCl

10 mM Cl - 10 mM H+

[HCO3-] = 10 mM [Cl-] = 10 mM

Na+

K+

TA = Na+ - (Cl- + HCO3-)

Album-

HCO3-

Phosph-

Cl-

UA-

HCO3-

Cl-

Album-

Phosph-

UA-

HCO3-

Cl-

Album-

Phosph-

UA-

Acidose métaboliqueAcidose organique

• Diagnostic Libération acides organiques Élévation du TA = baisse des HCO3-

• Etiologie Acidose lactique

Hypoxie tissulaire (chocs, …) Insuffisance hépatique terminale Sepsis Maladies du métabolisme Intoxications (AAS, biguanide)

Acidocétose Insuffisance rénale Intoxications (éthylène glycol, méthanol, ..)

Relation trou anionique & lactatémie

Levraut et al. Intensive Care Med 1997; 23:417-22

Acidose métaboliqueAcidose minérale

• Diagnostic Équivalent à libération d’HCl Élévation de la chlorémie = baisse des HCO3-

• Etiologie Fuite de bicarbonates

Diarrhée haute Fistule biliaire Acidoses tubulaires

Rétention de charge acide Insuffisance rénale Insuffisance surrénalienne Perfusion de Cl - en excès

Autre cause Acidose post hypocapnique

Acidose métaboliqueTraitement

• Étiologique Acidose organique : transformation des sels en HCO3-

ACD : insuline (cétoacides bicarbonate) Lactate : ttt du choc (lactate bicarbonate) Intoxication : épuration du toxique

Acidose minérale Ttt d’une fistule biliaire, d’une diarrhée, …

• Symptomatique Ventilation mécanique Épuration extra-rénale Alcalinisation

Acidose métaboliqueAlcalinisation

Conf de consensus. SRLF Lille, Juin 1999

Mécanismes et Étiologies de l'acidoseSubstances

tampons

Force de la recommandation et

niveau de preuves

Perte en ions bicarbonate Oui 2 b

Acidose lactique au cours des états de

chocNon 2 a (2 études chez l'homme)

Acidose lactique au cours de l'arrêt

cardiocirculatoireNon* 2 a (une étude chez l'homme)

Acidocétose diabétique Non 1 a

Acidocétose alcoolique Non 2 b

Erreurs innées du métabolisme Non 2 b

Intoxications Non* 2 b

Insuffisance rénale Non** 3 c

Alcalose métabolique

• Définition Hausse du pH secondaire à hausse des HCO3- Perte excessive de H+ ou rétention de HCO3-

• Diagnostic pH > 7,45 HCO3- > 27 mmol/l (cause du trouble) PaCO2 > 40 torr (conséquence : réponse ventilatoire)

Signes cliniques neuromusculaires (convulsions) cardiovasculaires (tr du tythme) respiratoires (hypoxémie)

Alcalose métabolique• Signes biologiques

Hausse des HCO3- et du pH Hausse de la PaCO2 (1 pour 1) Hypochlorémie Hypokaliémie fréquente

Facteurs d ’entretien Diminutionde la filtration glomérulaire des HCO3-

Hypovolémie chronique Insuffisance rénale

Augmentation de la réabsorption tubulaire de HCO3- Hypovolémie Hypochlorémie Hypokaliémie Hyperaldostéronisme

Acidurie paradoxale

Alcalose métabolique

• Diagnostic étiologique

Chlorurèse < 15 mmol/l Chlorurèse > 15 mmol/l

Alcalose chlorosensible Alcalose chlororésistante

Vomissements Excès de minéralocorticoïdesSG en aspiration Diurétiques de l ’anse (début)Diurétiques (long cours) Surcharge en alcalinsPosthypercapnie Hypokaliémie sévèreRégime pauvre en ClAprès jeûne prolongé

Alcalose métabolique• Traitement

Traitement étiologique Arrêt diurétiques Correction hypovolémie ...

Apport de chlorures NaCl (correction hypovolémie associée) KCl HCl 0,1 M chlorydrate d ’arginine et lysine : CI si IR ou hépatique

Acétazolamide Epuration extrarénale

Hypovolémie + oedèmes Troubles complexes associés

Acidose respiratoire

• Définition Baisse du pH secondaire à hausse de la PaCO2 Insuffisance respiratoire ou hyperproduction de CO2

• Diagnostic pH < 7,35 PaCO2 > 45 torr (cause du trouble) HCO3-

Aigu : normaux ou peu élevés (pas de réponse rénale) Chronique : > 28 mmo/l (réponse rénale)

Signes cliniques Ceux de l ’hypercapnie

Traitement Etiologique

Alcalose respiratoire

• Définition Hausse du pH secondaire à baisse de la PaCO2 Hyperventilation alvéolaire

• Diagnostic pH > 7,45 PaCO2 < 35 torr (cause du trouble) HCO3-

Aigu : normaux ou peu abaissés (pas de réponse rénale) Chronique : < 23 mmo/l (réponse rénale)

Signes cliniques Ceux de l ’hypocapnie (baisse du DSC)

Traitement Etiologique

7,49 

2 

32 

67 

33 

+3 

9 

Urinary PH   

6 

8 

8 

6 

date J1 14h J1 17h J1 22h J2 8h J2 18h

Arterial PH   

7,52 

7,63 

7,61 

Lactates (mmol/l) 19 

12 

3,55 

2,55 

HCO3-(mmol/l) 14

 21 

31 

29 

PaO2(Torr)   

166 

79 

80 

PaCO2(Torr)   

24 

27 

28 

Base excess   

- 4 

+7 

+6

Anion gap 32 

22 

13 

16 

Hyperlactatemia and alcalosis

Cas clinique :

Une femme de 47 ans, séropositive HIV depuis 93 est mise sous tri-thérapie en Dec 96 par 3TC, D4T, et SLQ (anti-protéase). Depuis 3 semaines, elle présente des nausées et vomissements réguliers, avec douleurs abdominales. Evaluation montre ASAT et ALT x 2, hypokaliemie (2.9) avec à l’echographie hépatique une steatose. Hospitalisée devant la persistance des troubles, on trouve une acidose métabolique : pH 7.36, HCO3- 13, PaCO2 14 avec lactate à 12.

Cas clinique :

Une femme de 47 ans, séropositive HIV depuis 93 est mise sous tri-thérapie en Dec 96 par 3TC, D4T, et SLQ (anti-protéase). Depuis 3 semaines, elle présente des nausées et vomissements réguliers, avec douleurs abdominales. Evaluation montre ASAT et ALT x 2, hypokaliemie (2.9) avec à l’echographie hépatique une steatose. Hospitalisée devant la persistance des troubles, on trouve une acidose métabolique : pH 7.36, HCO3- 13, PaCO2 14 avec lactate à 12.

Traitement de l’acidose lactiqueTraitement de l’acidose lactiqueTraitement de l’acidose lactiqueTraitement de l’acidose lactique

Cas clinique 2:

Diagnostic retenu : hyperlactatemie secondaire aux antiprotéases. PBH confirme la steatose massive : le traitement par vitamine B1 est institué, la tri-thérapie est arrêtée et la patiente sort de la réanimation.

Réhospitalisée en réanimation 2 jours plus tard, avec un tableau de défaillance multiviscérale et une acidose lactique sévère.

Diagnostic d’acidose lactique d’origine mitochondriale liée aux antiprotéases par atteinte de la DNA polymerase mitochondriale

Cas clinique 2:

Diagnostic retenu : hyperlactatemie secondaire aux antiprotéases. PBH confirme la steatose massive : le traitement par vitamine B1 est institué, la tri-thérapie est arrêtée et la patiente sort de la réanimation.

Réhospitalisée en réanimation 2 jours plus tard, avec un tableau de défaillance multiviscérale et une acidose lactique sévère.

Diagnostic d’acidose lactique d’origine mitochondriale liée aux antiprotéases par atteinte de la DNA polymerase mitochondriale

Traitement de l’acidose lactiqueTraitement de l’acidose lactiqueTraitement de l’acidose lactiqueTraitement de l’acidose lactique

CYTOSOL MITOCHONDRION

glucose

GLYCOLYSIS pyruvate

CITRICACID

CYCLE

NAD+

NADH

lactatefattyacid

oxidation

acetyl CoA

pyruvatedehydrogenase

ADP

ATPATP synthase

NADH dehydrogenase

NAD+

e-

cytochromeoxidase

RESPIRATORY CHAIN

H+H+

H+

O2 e-

e-

e-

I

II

IIIIV

LDH

Cas cliniqueCas cliniqueCas cliniqueCas clinique

1/06/97 7/06/97 12/06/97

pH unite 7.25 7.29 7.45

PaCO2 mmHg 22 27 35

Bicarbonate meq/l

10 13 23.8

LACTATE mM/l

13 11 21

Pyruvate M/l -- 310 584

Lact/pyr ratio 35.5 35.9

B hydroxy-butyrate mM/l (Nl 0.02)

2.87 5.0

Aceto-acetate mM/l (Nl 0.04

0.64 1

Acide Urique -- 654 1018

Glycemie mM/l 7.9 5.6 10.9

PA 120/50 107/52 74/54

DÉSÉQUILIBRESACIDO-BASIQUES

2ème partie

L ’approche de Stewart

Acide et base

• Bröensted– Acide : donneur de protons– Base : accepteur de protons

• Arrhénius– Tout anion est acide, tout cation est basique

Une solution aqueuse sera• Acide si [cations] < [anions]• Basique si [cations] > [anions]• Neutre si [cations] = [anions]

– Exemple• solution contenant (mEq/L) : 1 de Na+, 0,5 de K+ et 2 de Cl-

• [cations] = 1,5 meq/L et [anions] = 2 mEq/L solution acide

Respect simultané de 3 loisphysico-chimiques élémentaires

• Dissociation électro-chimique

• Conservation de la masse

• Electroneutralité des solutions

Stewart PA. Can J Physiol Pharmacol 1983

Loi de dissociation

• Ions forts– Complètement dissociés quelque soit le pH

– Ex: Cl-, Na+, Ca2+, Mg2+, K+, SO42-, ..

• Ions faibles– Dissociation partielle dépendante du pH

– Obéit à la loi de dissociation électro-chimique

Soit la substance AH partiellement dissociée en A- (et H+)[AH] / ([A-] . [H+]) = cte de dissociation KapH = pKa + log ([A-]/[AH])pKa = pH de demi dissociation

Loi de dissociation Quelques exemples du plasma

• Acide lactique / lactate– pKa = 3,9

– Aux pH > 6, dissociation > 99% en lactate ion fort

– Idem pour tous les acides organiques (cps cétoniques, …)

• Acide carbonique / bicarbonate– pKa = 6,10

– [Acide carbonique] = 0,03 . PaCO2

– pH = 6,10 + log ([HCO3-]/(0,03 . PaCO2)) (éq. de HH)

– A pH 7,40 et PaCO2 = 40 mmHg [HCO3-]= 24 mEq/l

• Albumine non dissociée / Albuminate– pKa = 7,6– pH 7,60 albuminate : 50 % albumine totale– pH 7,40 albuminate : 39 % albumine totale– pH 7,00 albuminate : 8 % albumine totale– [albumine] = 40 g/l à pH 7,4 [albuminate] = 14 mEq/l

• H2PO4-, HPO4

2-

– pKa = 6,8– [Pi] = 1 mmol/l à pH 7,4 [phosphates] = 1,8 mEq/l

Loi de dissociation Quelques exemples du plasma

Loi de conservation de la masse

• En 1785, Lavoisier : « La somme des masses des réactifs est égale à la somme des masses des produits formés »

• Appliquée au plasma (solution aqueuse)– Alb totale = Alb non dissociée + albuminate– Phosphore inorg =

– CO2 : non valable (système ouvert)

HPO42- + H2PO4

-

Loi de l’électroneutralité• charges positives = charges négatives• Appliquée au plasma

- = Cl- + UA- + HCO3- + alb- + phosp- + OH-

négligeables

Ions faiblespH dépendants

Ions fortspH indépendants

+ = Na+ + K+ + Ca2+ + Mg2+ + H+

• (cations forts) = (anions forts) + (anions faibles)

• (cations forts) - (anions forts) = (anions faibles)• Strong Ion Difference = HCO3

- + alb- + phosp-

Album-

HCO3-

Phosph-

Cl-

UA-

Cations Anions

SID

TA

Na+

K+

Mg++

Ca++

Variables indépendantes et dépendantes

pH

HCO3-

Albumine n.d.

Albuminate

H2PO4-

HPO42-

Variables dépen

dantes

Respect simultané des 3 loisV

aria

bles

indé

pen

dan

tes

SIDNa+, K+, Mg2+, Ca2+

Cl-, autres anions forts

Albumine totalePhosphore inorg.

PaCO2

Classification des TAB (Stewart)

Alcalose

Acidose

PaCO2Atot

(Alb & Phosp)SID

Métaboliques Respiratoires

Variation du SID

• Elévation du SID (alcalose)– Augmentation des cations– Diminution des anions– Hémoconcentration

• Diminution du SID (acidose)– Diminution des cations– Augmentation des anions

• Chlorures• UA– (lactate, corps cétoniques, sulfates, …)

– Hémodilution

SID = (Na+ + K+ + Ca2+ + Mg2+) – (Cl- + UA-)

pH 7,40HCO3

- 24 mEq/lAlb- 14 mEq/lPhosph- 1,8 mEq/l

Effet acidifiant Effet alcalinisant

SID 39 mEq/l

Album40 g/l

PaCO240 torr

Phosph0,8 mmol/l

Situationnormale

SID

PaCO2

Album

Phosph

pH 7,25

Acidose Alcalose

29 mEq/l

40 g/l

40 torr

0,8 mmol/l

HCO3- 17 mEq/l

Alb- 11 mEq/lPhosph- 1,7 mEq/l

Acidoselactique

SID

PaCO2

Album

Phosph

pH 7,54

Acidose Alcalose

39 mEq/l

10 g/l

40 torr

0,8 mmol/l

HCO3- 33 mEq/l

Alb- 4,2 mEq/lPhosph- 2,2 mEq/l

Hypoalbuminémie

SID

PaCO2

Album

Phosph

pH 7,40

Acidose Alcalose

29 mEq/l

10 g/l

40 torr

0,8 mmol/l

HCO3- 24 mEq/l

Alb- 3,5 mEq/lPhosph- 1,8 mEq/l

Hypoalbuminémie&

Acidose lactique

Calcul des paramètresFencl V, Respir Physiol 1993; 91: 1-16

• Strong Ion Difference : SID (Nl = 39 mEq/l) – SID = HCO3

- + albuminate + phosphates– HCO3

- : équation de Henderson Hasselbalch– Albuminate = albumine . (0,123 pH – 0,631)– Phosphate = phosphore . (0,309 pH – 0,469)

• Calcul des UA- (Nl = 8 mEq/l)– SID = (Na+ + K+ + Ca2+ + Mg2+) – (Cl- + UA-)– UA- = SID – [(Na+ + K+ + Ca2+ + Mg2+) – (Cl-)]

SID apparent

Quelques applications

• Perfusion de NaCl 0,9%– 154 mM de Na+ et de Cl- chlorémie / natrémie SID acidose

• Perfusion de lactate de sodium– Lactate : anion métabolisable isolée de la natrémie SID alcalose

• Perfusion de bicarbonate de sodium– Bicarbonate : CO2 dans une solution ayant un SID > 0– Bicarbonate de sodium = CO2 + Na+

– Effet alcalinisant : Na+ ( SID)

Exemple concret

Patient de 75 ans : choc septique sur péritonite

Bilan biologique :pH 7,39 PaCO2 39 torr HCO3

- 24 mM

Na 140 mM Cl 104 mM K 4,3 mM Ca 1,8 mM Mg 1 mM

Phosph 0,9 mM Albumine 10 g/l

Approche traditionnelle :TA = 12 mEq/l bilan acido-basique normal

Approche de Stewart :SID = 31 mEq/l UA- = 16 mEq/l

Dosage lactatémie = 8,2 mmol/l

Conclusion

• Approche de Stewart : révolution conceptuelle– Trois paramètres indépendants

• PaCO2• SID (rôle équivalent aux anions et aux cations)• Atot (albumine et phosphore)

– Paramètres dépendants• pH• Bicarbonate (conséquence uniquement)

– Prise en compte de l’influence des acides faibles

• Intérêt particulier en réanimation– Fréquence de l’hypoalbuminémie– Diagnostic de troubles complexes– Influence des troubles de l’hydratation