Principe général de fonctionnement des tampons
Le maintien de la constance du milieu intérieur nécessite des réactions immédiates. Les systèmes tampons agissent comme des « amortisseurs » chimiques. Structurellement, chaque tampon de ce type est formé d'un acide faible et d'une base conjuguée, qui se trouvent dans un rapport strictement défini.
Lorsqu'une petite quantité d'acide ou de base exogène est ajoutée à la solution, le système tampon réagit avec celle-ci. Les ions $H^+$ ou $OH^-$ sont fixés par les composants du tampon, se transformant en composés faibles peu dissociés ou en eau. Ainsi, les ions agressifs libres disparaissent et le pH reste stable.
Système tampon bicarbonate
Ce tampon est composé d'acide carbonique faible ($H_2CO_3$) et d'ion bicarbonate ($HCO_3^-$) dans un rapport de 1:20 (acide/ion).
Le mécanisme d'action dépend de la nature de la variation :
- En cas d'acidose (acidification) : l'excès d'ions $H^+$ est fixé par la base ($HCO_3^-$). Il se forme de l'acide carbonique ($H_2CO_3$). Ensuite, sous l'action de l'enzyme l'anhydrase carbonique, il se décompose en eau et en dioxyde de carbone. L'excès de $CO_2$ étant constamment éliminé par les poumons, le système bicarbonate est qualifié de « ouvert ».
- En cas d'alcalose (alcalinisation) : les ions $OH^-$ interagissent avec les ions hydrogène faisant partie de l'acide carbonique pour former des molécules d'eau ($H_2O$).
Bien que ce tampon ne représente que 7 à 9 % de la capacité tampon totale du sang total, il est d'une importance critique pour les liquides extracellulaires. Dans le plasma, la lymphe et le LCR, sa part atteint le chiffre impressionnant de 97 à 98 % de toute la capacité tampon.
Systèmes phosphate et protéique
Les deux autres systèmes jouent un rôle auxiliaire mais important dans les différents compartiments liquidiens.
Le tampon phosphate est composé d'ions dihydrogénophosphate ($H_2PO_4^-$) et hydrogénophosphate ($HPO_4^{2-}$). Leur rapport normal est de 1:4. La tâche principale de ce système dans le sang est de maintenir l'équilibre optimal des composants du tampon bicarbonate. Ceci est décrit par l'équation de réaction : $H_2CO_3 + HPO_4^{2-} \leftrightarrow H_2PO_4^- + HCO_3^-$
Le système tampon protéique fonctionne grâce à l'amphotérie des protéines. Selon le milieu, les protéines se comportent différemment :
- En milieu basique, elles se dissocient en libérant des ions $H^+$, agissant ainsi comme des acides.
- En milieu acide, elles libèrent des ions $OH^-$.
En cas d'augmentation de la concentration en $H^+$, les protéines forment des acides peu dissociés, et en cas d'excès d'$OH^-$, elles favorisent la formation d'eau. La capacité des protéines plasmatiques est relativement faible, représentant environ 2 % de la capacité tampon du liquide extracellulaire.
Système tampon de l'hémoglobine
Il s'agit du système tampon le plus puissant, représentant 75 % (3/4) de la capacité tampon totale du sang. Son efficacité incroyable est due à deux facteurs : les propriétés amphotères de la partie protéique (globine) et l'influence de l'oxygénation sur les caractéristiques acido-basiques de l'hémoglobine.
Propriétés clés des différentes formes d'hémoglobine :
- L'hémoglobine réduite ($Hb$) est une base plus forte, ce qui lui permet de fixer beaucoup plus facilement les ions hydrogène libres ($H^+$).
- L'oxyhémoglobine ($HbO_2$) se comporte comme un acide plus fort par rapport à la forme réduite.
Mécanisme physiologiques dans les tissus : Lorsque le sang traverse les capillaires tissulaires, il libère de l'oxygène et capte le dioxyde de carbone. L'oxyhémoglobine se transforme en hémoglobine réduite. Le dioxyde de carbone arrivant dans l'érythrocyte (agissant comme composant acide) est presque totalement et instantanément neutralisé, car l'hémoglobine réduite formée agit comme une base forte et absorbe le choc.
En bref : réponses aux questions sur le sujet
Quels sont les paramètres utilisés pour évaluer l'état acido-basique du sang en pratique clinique (méthode d'Astrup) ?
L'évaluation de l'état acido-basique et de ses variations en clinique est réalisée en tenant compte de la plage normale des paramètres suivants :
- pH.
- pCO2.
- SB (Standard Bicarbonate) — bicarbonate standard du plasma sanguin.
- BB (Buffer Base) — bases tampons du sang capillaire.
- BE (Base Excess) — excès de bases du sang capillaire.
Quel est le rôle des reins dans la régulation de l'équilibre acido-basique de l'organisme ?
Les reins régulent l'équilibre acido-basique par le biais de processus se déroulant dans les tubules rénaux.
Principaux processus de la régulation rénale :
- Réabsorption — réabsorption du bicarbonate et d'autres métabolites à partir de l'urine primitive.
- Sécrétion — élimination des ions hydrogène dans la lumière tubulaire en échange des ions sodium réabsorbés.
Principaux mécanismes de réduction ou de correction des variations de l'EAB dans les néphrons :
- Acidogenèse.
- Ammoniogenèse.
- Sécrétion des phosphates.
- Mécanisme d'échange K+, Na+.
Pour mémoriser les capacités : l'hémoglobine est la principale dans le sang (75 %), le bicarbonate est le principal hors de la cellule (98 % du plasma).
Questions des cours et des examens
Parce que l'un des produits finaux de sa réaction — le dioxyde de carbone ($CO_2$) — ne s'accumule pas, mais est constamment éliminé de l'organisme par le système respiratoire (les poumons).
Parce que l'un des produits finaux de sa réaction — le dioxyde de carbone ($CO_2$) — ne s'accumule pas, mais est constamment éliminé de l'organisme par le système respiratoire (les poumons).
Grâce à l'amphotérie des protéines : en milieu acide, elles sont capables de libérer des ions hydroxyle, et en milieu basique, elles se dissocient comme des acides, cédant des ions hydrogène.
Grâce à l'amphotérie des protéines : en milieu acide, elles sont capables de libérer des ions hydroxyle, et en milieu basique, elles se dissocient comme des acides, cédant des ions hydrogène.
Dans les tissus, l'hémoglobine libère l'oxygène et passe à la forme réduite ($Hb$). Cette forme est une base forte et fixe facilement les ions hydrogène provenant du dioxyde de carbone entrant, prévenant ainsi la chute du pH.
Dans les tissus, l'hémoglobine libère l'oxygène et passe à la forme réduite ($Hb$). Cette forme est une base forte et fixe facilement les ions hydrogène provenant du dioxyde de carbone entrant, prévenant ainsi la chute du pH.
À étudier également sur le sujet
- Rôle de l'enzyme anhydrase carbonique dans les érythrocytes
- Mécanismes de formation de l'acidose tissulaire
- Relation entre les échanges gazeux et l'équilibre acido-basique
- Différences de capacité tampon entre le liquide intracellulaire et extracellulaire
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