C – ACIDOSE MÉTABOLIQUE :
1- Définition et physiopathologie de l’acidose métabolique :
L’acidose métabolique est définie comme une anomalie dans laquelle le bicarbonate est abaissé au-dessous de 22 mEq/L,
soit lorsque cet anion est consommé (acidoses métaboliques à trou anionique élevé, ou normochlorémiques), soit quand cet anion est perdu, dans les selles ou les urines (acidoses métaboliques à trou anionique normal, ou hyperchlorémiques).
Bien entendu, la compensation d’une alcalose respiratoire satisfait cette définition, puisque le taux plasmatique de bicarbonate est abaissé dans ce trouble acidobasique, mais il faut réaliser que la bicarbonatémie ne chute jamais au-dessous de 10 mEq/L dans ce même trouble, et que le pH est plutôt sur le versant alcalin.
Lorsque aucune perturbation acidobasique, comme une alcalose respiratoire ou une alcalose métabolique, ne vient s’ajouter à l’acidose métabolique, le pH plasmatique diminue (< 7,35), de même que celui des liquides extravasculaire et intracellulaire.
La compensation immédiate d’une augmentation du taux de H+ dans les liquides biologiques est un tamponnement, dont la manifestation est l’abaissement de la bicarbonatémie.
Le tamponnement des protons mène à une production de CO2, qui stimule la ventilation, ce qui conduit à une augmentation de l’excrétion de l’anhydride carbonique et à une hypocapnie.
Le pH intracellulaire est préservé par la mise en route des tampons situés dans les cellules, et par des mécanismes membranaires d’extrusion des H+, comme l’antiport Na/H+, présent aussi bien au niveau des tubes proximaux que distaux, la translocation de protons hors de la cellule via des enzymes comme les ATPases, notamment.
Comme certains de ces mécanismes sont en relation avec le maintien d’un apport énergétique suffisant vers les cellules, en cas de déficit énergétique, ils peuvent être déficients et le pH intracellulaire peut s’effondrer, entravant ainsi le fonctionnement de la machinerie cellulaire.
Afin de satisfaire au maintien de l’électroneutralité, les ions H+ qui pénètrent dans les cellules sont échangés contre des ions K+, d’autant plus que le potassium est le principal cation intracellulaire.
L’intensité de cette réponse est variable et dépend du type d’acidose métabolique.
Elle est la plus importante en cas d’acidose métabolique inorganique, et elle est de moindre intensité en présence d’une acidose métabolique organique ou d’une acidose respiratoire, pour des raisons encore inconnues.
L’acidose métabolique stimule la respiration, via les récepteurs centraux et périphériques.
L’accroissement de la ventilation survient en quelques minutes et porte plus sur l’augmentation du volume courant que sur celle de la fréquence respiratoire (respiration de Kussmaul).
Grossièrement, pour chaque 1,0 mEq/L de diminution de bicarbonate, une baisse de la PaCO2 de 1,2 mmHg (0,2 kPa) est attendue, jusqu’à un minimum de 10-15 mmHg (1,3-2 kPa), valeur en deçà de laquelle le système respiratoire est incapable d’abaisser davantage la PaCO2.
Des modifications métaboliques surviennent dans l’acidose métabolique, elles aussi destinées à atténuer la perturbation initiale.
Tout d’abord, la glycolyse est quelque peu inhibée, par un effet direct de l’acidose intracellulaire sur l’enzyme clef de la glycolyse, la phosphofructokinase, dont l’action est freinée.
Ceci mène à un léger recul de l’intensité de la production de l’acide pyruvique, donc de l’acide lactique, pour autant que le trouble initial ne soit pas un déficit en oxygène en périphérie.
De plus, la clairance du lactate est augmentée par l’acidose, dans la mesure où celle-ci n’est pas trop profonde, et si le foie ne se trouve pas lui-même en déficit énergétique.
Dans ce dernier cas, cet organe, d’épurateur, devient un producteur d’acide lactique.
Enfin, après quelques heures, un certain degré de compensation rénale survient.
Elle est maximalisée en quelques jours, pour autant que la cause de l’acidose métabolique ne soit pas une défaillance de cet organe.
Ainsi, les reins peuvent excréter jusqu’à 200-250 mEq/j de H+, au moyen des trois mécanismes classiques d’acidification des urines, la diminution de la récupération du bicarbonate, l’ammoniogenèse et l’augmentation de l’acidité titrable.
Il est intéressant de mentionner que l’augmentation de la ventilation crée une hypocapnie, laquelle va exercer une influence négative sur la récupération du bicarbonate et va permettre un certain degré de fuite bicarbonatée dans les urines, au bout de quelques jours d’hypocapnie, si la PaCO2 reste basse.
Ainsi, l’ensemble de ces mécanismes quelque peu contradictoires explique que le pH artériel, dans l’acidose métabolique chronique, reste à peu près constant et qu’il est très semblable en phase aiguë et en phase plus chronique.
2- Conséquences de l’acidose métabolique :
L’acidose métabolique a de nombreuses conséquences néfastes.
Elle est grave lorsque le pH est inférieur à 7,10.
Toutefois, la gravité clinique de l’acidose métabolique dépend de sa rapidité d’installation, de sa cause, de la vitesse de la production d’acide en cours et de la réserve physiologique du malade, notamment sur le plan cardiovasculaire.
Les effets les plus dangereux s’exercent sur le système cardiocirculatoire.
En acidémie profonde, la contractilité du myocarde est diminuée et une vasoplégie artérielle se produit.
Ces effets sont en partie contrés par une activation réflexe des systèmes adrénergique et glucocorticostéroïdien mais, en présence d’une acidémie profonde, la réaction sympathique s’estompe en raison d’une désensibilisation des récepteurs adrénergiques.
De nombreuses autres perturbations méritent d’être signalées : hyperkaliémie, résistance à l’insuline, effet Bohr acide, etc.
Enfin, l’acidose métabolique est à même de générer des modifications de l’action de certains médicaments, notamment ceux qui sont utilisés en réanimation.
3- Stratégie diagnostique et causes de l’acidose métabolique :
Le diagnostic de la cause d’une acidose métabolique repose sur des éléments cliniques (durée du trouble acidobasique, contexte clinique (diabète, insuffisance rénale, risque d’intoxication volontaire ou non, etc), et sur des éléments paracliniques, en particulier sur la chimie clinique (électrolytiques plasmatiques, créatinine, glucose, corps cétoniques, osmolalité mesurée et calculée, etc).
La valeur de la PaCO2 est indicative du caractère approprié ou non de la compensation respiratoire de l’acidose métabolique, donc de l’intégrité, totale ou partielle, de la fonction des muscles inspiratoires.
L’étude de l’oxygénation du sang (PaO2, SaO2) va nous renseigner sur l’état de l’échangeur gazeux, les poumons, et sur les éventuelles répercussions d’un abaissement du transport de l’O2 vers les tissus.
Enfin, une fois ces premiers examens analysés, le trou anionique peut être calculé.
En vertu du principe d’électroneutralité, la somme des anions plasmatiques doit être égale à la somme des cations dans le même milieu.
Comme tous les anions, et tous les cations ne sont pas mesurés en chimie clinique courante, il n’est pas étonnant qu’il existe une différence entre la somme des anions et des cations mesurés.
Il existe donc un trou anionique, ce qui veut simplement traduire le fait qu’en chimie clinique, nous mesurons moins d’anions que l’on ne mesure de cations, alors qu’en réalité il existe autant d’ions négatifs que positifs présents dans le sang.
Cette différence équivaut à environ 10 mEq/L dans le plasma.
Ces anions non mesurés sont essentiellement des protéines chargées négativement, surtout de l’albumine, qui possède une équivalence en charge électrique négative se montant à 2 mEq/L d’anion par 10 g/L d’albuminémie, le sulfate, le lactate et les corps cétoniques, notamment.
Les cations non mesurés sont le calcium, le magnésium et les gammaglobulines.
On peut donc écrire : trou anionique = ([Na+] + [K+]) – ([Cl–] +[HCO3–]) (équation 22) La valeur normale de cet indice est de 10 ± 4 mEq/L si l’albuminémie est normale.
L’emploi de la mesure du trou anionique est détaillé plus loin.
Un autre index est utile, basé lui aussi sur des mesures effectuées dans le plasma.
Il s’agit du trou osmolaire, qui résulte de la différence entre l’osmolalité plasmatique mesurée au moyen d’un osmomètre et l’osmolalité calculée au moyen des osmoles mesurées, soit : osmolalité calculée (mosmol/L) = [glucose (mmol/L)] + 2 [Na+(mEq/L)] + [urée (mmol/L)] (équation 23) Lorsque la différence entre l’osmolalité mesurée et l’osmolalité calculée excède 10 mosmol/L, la présence de substances non mesurées, mais osmotiquement actives, est fortement suspecte.
Il peut s’agir de lactate, de corps cétoniques, d’éthanol, de méthanol, ou d’autres substances de petite taille dont les métabolites sont capables de générer des acides, généralement des toxiques.
Enfin, toujours dans le diagnostic différentiel des acidoses métaboliques par des moyens simples de laboratoire, le dosage des électrolytes urinaires peut être utile, soit Na, K et Cl, car il permet de calculer le trou anionique urinaire, un index parfois employé dans le diagnostic différentiel des acidoses hyperchlorémiques (voir plus bas).
Cet index est calculé comme suit : trou anionique urinaire (mEq/L) = ([Na+] + [K+]) – [Cl- ], dosés dans les urines (équation 24)
Les valeurs situées entre – 20 et 0 mEq/L sont considérées comme normales.
Il existe trois groupes de causes qui peuvent expliquer le développement d’une acidose métabolique.
* Perte de bicarbonate ou d’équivalents alcalins :
Dans ce cas, il existe une perte de bicarbonate, soit par le tube digestif, soit par les urines.
Cette perte de bicarbonate s’accompagne d’une fuite de sodium, donc d’eau, ce qui compromet l’intégrité du volume extracellulaire.
Dans le but de restaurer la volémie, le rein réagit en initiant une rétention avide de chlorure de sodium, se traduisant par une hyperchlorémie, d’où la dénomination de ce type d’acidose, l’acidose hyperchlorémique.
Deux organes sont à même d’être responsables de cette fuite de bicarbonate, le tube digestif et le rein.
+ Acidose hyperchlorémique d’origine digestive :
En cas de fuite digestive, le rein augmente l’excrétion acide et l’ammoniogenèse urinaire s’accroît.
Ceci va se traduire par une baisse du trou anionique urinaire, puisque l’électroneutralité urinaire devant être préservée, et que, par force, le NH4 + n’est pas mesuré dans les ions qui servent au calcul du trou anionique urinaire, la somme des anions mesurés excède celle des cations mesurés.
Réciproquement, lorsque c’est le rein qui laisse s’échapper le bicarbonate, donc en cas de défaut d’acidification des urines, c’est l’ammoniogenèse qui décroît, et le trou anionique urinaire diminue.
La perte de bicarbonate digestive peut se rencontrer dans différentes circonstances.
Cet anion peut en effet être perdu dans le tube digestif, les sécrétions digestives distales à l’estomac contenant environ 50-70 mEq/L de bicarbonate (diarrhées, avec ou sans abus de laxatifs, aspiration duodénale ou iléale continue).
Un cas particulier est celui de l’urétérosigmoïdostomie, dans lequel la paroi du côlon échange le chlore contre le bicarbonate, les urines qui se déversent dans l’intestin après une telle opération chirurgicale étant en général riches en chlore.
De plus, dans ces circonstances, en cas de pullulation bactérienne dans le côlon, de l’ammonium se forme (NH4 +), lequel va être absorbé par l’intestin, pour se transformer ensuite en NH3 et H+ dans le foie.
+ Acidose hyperchlorémique d’origine rénale :
L’acidose hyperchlorémique peut également survenir en cas d’atteinte tubulaire rénale (ATR). Quatre types d’ATR sont reconnus.
Les types 1 et 4 sont la manifestation d’une atteinte tubulaire distale, le type 2, celle d’une atteinte proximale, alors que le type 3 est soit une variante du type 2, soit se confond avec lui.
L’acidose associée avec l’insuffisance rénale, consécutive au défaut d’excrétion de la charge acide produite quotidiennement et se traduisant pas une acidose à trou anionique augmenté (dite acidose urémique), n’est pas considérée comme faisant partie, pour des raisons didactiques, de ce groupe de pathologies.
De plus, dans l’acidose urémique, l’excrétion de NH4 + par néphron est normale, mais la rétention de proton est due à la réduction du nombre des néphrons.
De plus, contrairement à ce qui se passe généralement dans les acidoses tubulaires rénales, surtout de type 1, et parfois de type 2, la capacité d’acidification maximale des urines est maintenue (pH urinaire <= 5,3).
En cas d’atteinte tubulaire distale (acidose tubulaire rénale de type 1), le pH urinaire est généralement supérieur à 5,3, ce qui est dû à un défaut d’excrétion de NH4 +.
Le bicarbonate plasmatique diminue progressivement au fur et à mesure que la charge acide augmente, et son taux peut atteindre des valeurs inférieures à 10 mEq/L.
Il existe plusieurs causes à l’origine d’un défaut d’acidification urinaire distale.
Tout d’abord, une pompe H+-ATPase, capable d’échanger Na+ contre H+ peut être lésée, de façon acquise , le plus souvent, notamment lors d’affections autoimmunes.
Il existe également des formes congénitales d’acidoses tubulaires de type 1, le trouble étant situé notamment au niveau d’une pompe échangeant le chlore contre le bicarbonate (familles avec mutations génétiques, souvent associées à une surdité, la même pompe ionique étant utile au bon fonctionnement de l’oreille interne).
Enfin, un défaut de réabsorption corticale du sodium peut mener à un état dans lequel la négativité électrique endoluminale au niveau distal est réduite, ce qui peut conduire à un défaut d’excrétion de potassium et du H+, défaut majoré, le cas échéant, par une diminution de l’activité de la pompe Na-K-ATPase.
C’est ce qui explique l’acidose tubulaire rénale associée à l’anémie falciforme, ou aux uropathies obstructives.
D’autres mécanismes peuvent encore jouer un rôle et cette revue, pour des questions de place, ne peut rendre compte du grand nombre d’informations que la littérature contient à ce sujet.
Deux complications hydroélectrolytiques peuvent survenir dans cette tubulopathie, l’hypokaliémie et l’hypercaliciurie, menant à la formation de calculs urinaires.
L’hypokaliémie est due à l’atteinte tubulaire qui cause à son tour une inhibition de la pompe Na-K-ATPase, et celle d’une autre pompe (H-K-ATPase), qui, en cas de déplétion potassique, est chargée de la réabsorption du potassium au niveau distal.
L’hypercalciurie est consécutive, quant à elle, notamment, à la décalcification osseuse provoquée par le tamponnement des ions H+ par le squelette.
Les symptômes sont en général absents, ou modérés, le plus souvent en relation avec l’hypokaliémie (faiblesse, polyurie, polydipsie) ou la formation de calculs rénaux.
Quant au traitement, il consiste à traiter la cause, si elle est accessible, ou à réduire les effets de l’hypokaliémie (supplément en potassium), de l’hypercalciurie (bicarbonate, citrate).
* Adjonction d’acide(s) et/ou production endogène d’acide(s) :
Dans cette situation, le bicarbonate, comme d’autres tampons, est consommé et son taux plasmatique chute.
L’anion qui accompagne le proton remplace le bicarbonate et, comme il n’est généralement pas mesuré dans la routine des examens de chimie clinique, un trou anionique apparaît, à moins que cette situation ne résulte de l’ingestion ou de l’infusion d’acide chlorhydrique (HCl).
Théoriquement, la chute du bicarbonate devrait être équimolaire, dans le plasma, à l’accroissement du trou anionique.
Toutefois, les espaces de distribution de bicarbonate et du nouvel anion ne sont pas forcément identiques, de même que leurs voies cataboliques.
Il n’est donc pas surprenant de voir diverger ces deux mesures (D trou anionique/D bicarbonate 71,0).
+ Acidoses métaboliques à trou anionique élevé d’origine endogène :
Acidose lactique :
L’acide lactique est un acide fort, presque entièrement dissocié en conditions de pH physiologiques.
Le taux de lactate plasmatique résulte d’un équilibre entre la production de lactate par les tissus périphériques (environ 1000-1500 mEq/j en conditions basales) et son élimination, principalement par le foie.
Ainsi, tout déséquilibre entre la production et l’élimination de lactate verra apparaître une augmentation de la lactatémie.
Une acidose lactique va survenir en cas d’anaérobiose, puisque la genèse de l’ATP (adénosinetriphosphate) ne pouvant plus s’effectuer via le cycle tricarboxylique (Krebs) et la chaîne respiratoire, l’acide pyruvique va se transformer en acide lactique, selon la réaction :
NADH-H <=> 2H+ + NAD
CH3-CO-COOH (ac. pyruvique) <=> CH3-CHOH-COOH (ac. lactique)
LDH
(déshydrogénase lactique)
Dans ce cas, la production nette d’énergie par molécule de glucose métabolisée n’est que de deux molécules d’ATP, contre 36 quand le cycle de Krebs est en fonction.
Toutefois, la molécule NAD (nicotineamide- dinucléotide) est régénérée à partir du NADH-H, ce qui la rend à nouveau apte à participer à la synthèse d’ATP.
L’acide pyruvique agit ainsi comme un accepteur de proton en se réduisant en acide lactique.
Cette situation se produit chaque fois que les tissus, en tout ou partie, sont privés d’O2, ou n’utilisent pas l’O2 disponible (tous les états de choc, les intoxications cellulaires, etc).
Une augmentation de la lactatémie peut également se rencontrer sans qu’il n’y ait anaérobiose.
En effet, la glycolyse anaérobique (voie d’Embden-Meierhof) est activée même si de l’O2 est disponible pour la chaîne respiratoire.
Cette activation, qui passe par la stimulation d’une enzyme clef, la PFK, peut excéder les capacités métaboliques du cycle de Krebs.
Une augmentation de la formation d’acide lactique s’ensuit, lequel se dissocie.
L’anion lactate est transféré dans le plasma et son taux plasmatique s’élève, alors que le proton H+ est pris en charge par la chaîne respiratoire.
Ce dernier n’apparaît donc pas dans le sang et il n’y a pas d’acidémie.
La PFK est particulièrement active dans les état de stress, notamment lors du sepsis, l’administration d’adrénaline et d’autres catécholamines, et en situation d’alcalémie, facteurs qui sont tous capables d’augmenter le taux de lactate sanguin sans générer une acidémie.
Il y a alors état hypermétabolique, avec une augmentation des flux de substrats ; la glycolyse et la protéinolyse sont ainsi activées au-delà des besoins mitochondriaux et les taux des acides pyruvique et lactique augmentent dans le sang.
C’est pourquoi il faut éviter, en présence d’un taux élevé d’acide lactique dans le sang, de poser automatiquement et sans discrimination, le diagnostic d’acidose lactique anaérobique.
Un exemple typique de la difficulté d’interpréter un taux de lactate plasmatique est celui qu’offre la situation du malade souffrant d’une crise d’asthme sévère, placé sous salbutamol intraveineux.
Sans être victime d’une acidose lactique hypoxique, ce patient présente à la fois une hyperlactatémie, due à l’activation de la PFK par le salbutamol, et une acidémie, due à un échange H+/K+, le potassium pénétrant dans la cellule en échange du proton.
Ce dernier phénomène est lui aussi provoqué par l’action du b2-mimétique qui stimule des b-récepteurs, notamment musculaires squelettiques, capables de générer cet échange ionique.
Acidocétoses :
En cas de déficit en insuline, la pénétration du glucose dans la cellule est entravée et l’organisme réagit en activant, via les hormones de stress notamment, la lipolyse.
Cette dernière est à l’origine de la formation des corps cétoniques.
Deux d’entre eux sont des acides forts, l’acide acétylacétique et l’acide b-hydroxybutyrique.
Ce dernier résulte de la réduction de l’acide acétylacétique et il se comporte comme un accepteur de proton et un régénérateur de NAD.
L’acide b-hydroxybutyrique se forme donc surtout quand l’activation de la lipolyse s’associe à un déficit énergétique, situation fréquente en cas d’acidocétose diabétique très sévère.
Les réactions en cause peuvent s’écrire.
Le traitement consiste en une restauration volémique (NaCl iso- ou hypotonique) et électrolytique (potassium, notamment), associée à l’insulinothérapie.
Acidose alcoolique :
Ce trouble acidobasique est en général complexe.
Il se rencontre chez des alcooliques chroniques qui, pour une raison ou une autre, présentent des vomissements et, conséquemment, un état de jeûne.
Ceci survient souvent à l’issue d’un abus alcoolique plus marqué que d’ordinaire, se soldant par une gastrite alcoolique.
Il s’ensuit alors une suite d’événements assez stéréotypée.
L’alcool est métabolisé, via l’alcool-déshydrogénase, en acide acétique, générateur, quoiqu’il soit un acide assez faible, de protons.
Le jeûne consécutif à la gastrite mène à un certain degré de lipolyse et d’acidocétose, d’autant plus que la déplétion volumique due aux vomissements stimule la sécrétion de catécholamines et qu’elle diminue l’activité de l’insuline.
Si l’hypovolémie est marquée, un certain degré d’acidose rénale de type prérénal peut s’ensuivre et, en cas de vulnérabilité particulière, on peut observer même une acidose lactique de petit débit, local ou systémique.
Le pH qui va résulter de toutes ces perturbations est variable.
Il est le résultat de la balance entre toutes ces causes d’acidose et l’alcalose consécutive à la perte de protons induite par les vomissements.
Le traitement consiste en une restauration volémique (NaCl isotonique) et calorique au moyen de glucose.
Autres causes :
La place manque ici pour détailler d’autres causes d’acidose métabolique normochlorémique.
Les mécanismes en sont divers : déversement du contenu intracellulaire, plus acide que le liquide extracellulaire en cas de rhabdomyolyse massive ; inhibition de la chaîne respiratoire ou au niveau d’autres sites dans le métabolisme intermédiaire (par exemple, déficit en thiamine, intoxications aux médicaments antiviraux, etc) ; anomalies du catabolisme des acides aminés, de la glycogénolyse ou déficit de la cétolyse, dans les acidoses métaboliques liées aux erreurs innées du métabolisme.
+ Acidoses métaboliques à trou anionique élevé d’origine exogène :
Des mécanismes variés peuvent expliquer l’apparition d’une acidose métabolique en cas d’intoxication par différentes substances, comme le monoxyde de carbone, le cyanure, les antiviraux et les salicylés, qui provoquent une hypoxie tissulaire, le méthanol et l’éthylène glycol, qui génèrent, dans leur métabolisme, des acides forts, etc.
* Défaillance du rein comme organe d’élimination des acides fixes :
L’acidose métabolique fait partie du tableau de l’insuffisance rénale aiguë et chronique, ces organes devenant alors incapables d’assurer l’excrétion de la charge acide journalière (50-100 mEq/j) apportée par l’activité métabolique. Généralement, compte tenu d’une charge acide quotidienne somme toute assez faible, l’acidose est d’apparition lente, et elle est relativement modérée (un taux de bicarbonate inférieur à 10-12 mEq/L doit faire rechercher une autre cause d’acidose concomitante).
Dans une phase initiale, alors que le nombre total des néphrons diminue, l’excrétion de NH4 + par néphron augmente, ce qui explique que les reins sont encore capables d’excréter la charge acide.
Quand l’insuffisance rénale s’aggrave (clairance à la créatinine de moins de 50 mL/min), une acidose métabolique survient.
Elle est également due en partie à une diminution de la réabsorption du bicarbonate et à une réduction de l’acidité titrable (élimination de phosphate et de sulfate par les urines).
4- Traitement de l’acidose métabolique :
Le traitement de l’acidose métabolique repose avant tout sur la correction de sa cause.
L’alcalinisation plasmatique demeure très controversée.
Ses partisans considèrent que l’acidose est toxique par elle-même, les opposants que les agents alcalinisants présentent des effets indésirables rédhibitoires.
Quelques évidences, par ailleurs, suggèrent que le maintien d’un milieu extra- et intracellulaire acide, en présence d’une hypoxie, protège les cellules, peut-être en inhibant l’entrée du calcium extracellulaire dans la cellule en crise hypoxique (c’est le paradoxe du pH, ainsi nommé par certains).
Un autre bénéfice potentiel de l’acidémie serait qu’elle diminuerait la formation des radicaux libres.
Quoi qu’il en soit, le seuil de pH nécessaire pour être à l’abri de complications, chez l’homme, n’est pas connu.
Plusieurs solutions alcalinisantes sont disponibles, ou en tout cas envisageables.
– Bicarbonate de sodium.
C’est le tampon standard, directement utilisable par l’organisme, contrairement à d’autres sels de sodium qui doivent être d’abord métabolisés en bicarbonate avant d’exercer leur effet alcalinisant (comme le lactate, l’acétate, notamment).
Le bicarbonate tamponne le proton, se transforme en acide carbonique, puis produit de l’eau et dégage du CO2, qui doit être éliminé par la respiration.
En cas d’insuffisance ventilatoire associée, il existe un risque d’aggraver l’acidose quand la ventilation compensatrice est insuffisante.
Il ne faut toutefois pas surestimer ce phénomène.
En effet, l’apport de 1 mmol/kg de bicarbonate à un homme de 70 kg génère environ 10 mmol de CO2, soit environ 200 mL de gaz, ce qui équivaut donc à environ 1 minute de production de CO2 en conditions basales, ou encore à une augmentation de la PaCO2 de l’ordre de 5 mmHg (0,7 kPa).
La crainte principale liée à cette transformation en CO2 du bicarbonate est le risque d’accroître l’acidité intracellulaire, le CO2 diffusant rapidement vers les cellules.
C’est cet effet qui a rendu l’administration du bicarbonate beaucoup plus restrictive en cas d’arrêt cardiorespiratoire : le bicarbonate est ainsi réservé aux situations où une hyperkaliémie est présente, où le pH artériel est inférieur à 7,10 (et encore, pas toujours, si l’on considère par exemple l’acidocétose diabétique, une situation où l’alcalinisation est devenue très exceptionnelle, mais en présence de pH plasmatiques inférieurs à 7,0) et lorsque l’arrêt cardiaque est associé à une intoxication aux médicaments tricycliques.
Dans ces cas, une dose modérée de bicarbonate est recommandée, de l’ordre de 50 mmol, jusqu’à l’obtention d’un nouvel examen des gaz du sang et de la kaliémie.
L’autre effet potentiellement nocif du bicarbonate, mais parfois utile en cas d’hypovolémie, est la charge sodique que ces dérivés amènent.
Par exemple, il faut se rappeler que le bicarbonate hypertonique molaire (solution à 8,4 % contenant 1 mmol de bicarbonate/mL de solution) apporte 1 mmol de sodium/mL et possède une osmolalité de 1 545 mosm/L.
– THAM.
Il s’agit d’un tampon aminé synthétique, actuellement disponible sous la forme d’une solution acétate (Thamacetatt).
Cette solution limite la production de CO2 et n’apporte pas de sodium. Son pouvoir tampon est semblable à celui du bicarbonate de sodium.
Il pénètre lentement dans les cellules. Quelques effets secondaires en ont fait limiter l’emploi (hypotension artérielle, hypoglycémie, hyperkaliémie, etc).
– Carbicarbt.
Cette préparation est une solution équimolaire de bicarbonate de sodium et de carbonate de sodium (Na2CO3 ; 1 887 mOsm/kg).
La titration du proton est effectuée essentiellement par le carbonate de sodium, dont le pKa est plus élevé que celui du bicarbonate, de sorte que la production de CO2 devrait être très modeste, au moins en théorie car, chez l’animal, des élévations de la PaCO2 ont été observées.
Des effets indésirables ont été rapportés chez l’homme (phlyctènes, nécroses cutanées).
– Tribonatt.
Cette préparation est un mélange de bicarbonate, de THAM, de phosphate et d’acétate, qui, théoriquement, regrouperait les avantages du bicarbonate et du THAM (pH 8,1 ; osmolalité 720 mosm/L).
À osmolalité équivalente, il contient trois fois moins de sodium que le bicarbonate.
– Dichloroacétate (DCA).
Cette molécule est supposée stimuler l’enzyme pyruvatedéshydrogénase, qui transforme le pyruvate en acétylcoenzyme A, et elle diminuerait donc la formation de lactate, surtout dans le sepsis, une situation où il est possible que la pyruvatedéshydrogénase soit inhibée.
L’efficacité de ce produit, actuellement par ailleurs non disponible, reste l’objet de controverses.
Au total donc, la correction de l’acidose métabolique par un agent alcalinisant reste un sujet de débats.
L’agent de base semble rester le bicarbonate de sodium, mais l’emploi de ces substances est plus restrictif que par le passé, et leurs effets indésirables doivent être connus : il s’agit réellement de médicaments, avec leurs effets secondaires comme c’est le cas pour toute drogue.
Enfin, on n’oubliera pas que l’hémodialyse avec bain de dialyse bicarbonaté est un moyen très efficace pour corriger une acidose métabolique.
En effet, si l’on utilise un bain de dialyse contenant beaucoup de bicarbonate, obligatoirement, celui-ci va être très hypercapnique et riche en acide carbonique non dissocié.
Au niveau pulmonaire, le sang va être décarboxylé.
Ceci va mener à une transformation obligatoire de l’acide carbonique en CO2 et en eau, le CO2 étant éliminé de la circulation par la ventilation, ce qui mène à une disparition effective des protons.
Chaque molécule de CO2 éliminée par la ventilation entraîne ainsi la disparition de deux ions H+.
Ce système, évidemment, n’est capable d’alcaliniser le sang que si le poumon est à même de décarboxyler le sang, et il trouve sa limite en cas de pneumopathie majeure, comme dans le syndrome de détresse respiratoire aigu (SDRA) ou en cas d’hypoventilation majeure.
D – ALCALOSE MÉTABOLIQUE :
Cette perturbation acidobasique est consécutive à la perte d’acide(s) non volatil(s), ou à un gain d’alcalis, notamment de bicarbonate.
En effet, considérant l’équation (3), le gain d’un bicarbonate ou d’une autre base est l’équivalent de la perte d’un proton, et vice versa.
1- Physiopathologie de l’alcalose métabolique :
En simplifiant quelque peu, le maintien d’un taux normal de bicarbonate dans le sang est assuré par le rein qui, au niveau du tube proximal, réabsorbe les 90 % du bicarbonate filtré par le glomérule, alors qu’au niveau de l’anse de Henlé et du néphron distal, cet organe régénère les 10 % restants de cet anion à partir de l’anhydride carbonique et de l’eau.
En effet, au niveau du tubule proximal, le bicarbonate filtré se combine à un proton issu d’un échange avec un cation Na+, grâce à une pompe (Na+-H+- antiport), mue par l’énergie fournie par la pompe Na+-K+-ATPase.
L’acide carbonique ainsi formé se dissocie, soit dans la lumière, soit dans la cellule, et les produits terminaux en sont le CO2 et l’eau, ainsi que le bicarbonate qui diffuse de la cellule vers le plasma.
C’est le mécanisme dit de récupération du bicarbonate du tube proximal, qui permet de réabsorber virtuellement tout le bicarbonate filtré par le glomérule, tant que le taux de cet anion dans le plasma n’excède pas 26 mEq/L (Tm du bicarbonate : capacité tubulaire de transport maximale du bicarbonate).
C’est au niveau de l’anse de Henle et du tube collecteur surtout que se situe l’excrétion acide qui contrebalance la production journalière d’environ 50-100 mEq/24 heures des acides fixes.
Ces acides consomment le bicarbonate dans le plasma, et celui-ci est régénéré au niveau du tube collecteur (cellules intercalaires surtout), grâce à l’élimination de protons qui sont échangés contre du potassium, au moyen de pompes H+- ATPase.
* Origine de l’alcalose :
Une alcalose métabolique peut être générée de différentes façons :
– par perte de protons, par le tube digestif (vomissements, aspiration gastrique continue) ;
– elle peut être due à l’ingestion ou à l’infusion de bicarbonate, ou de substances qui sont métabolisées en bicarbonate ;
– elle peut être provoquée par le transfert de H+ vers la cellule.
C’est la situation rencontrée lors d’échange K+/H+en cas d’hyperkaliémie.
Le milieu intracellulaire s’acidifie alors, tandis que le milieu extracellulaire s’alcalinise ;
– enfin, elle peut être due ou être concomitante à une perte de chlore : c’est l’alcalose de contraction.
* Facteurs contribuant à la persistance de l’alcalose :
Une fois établie, l’alcalose métabolique ne va se corriger que dans la mesure où les reins sont capables d’excréter l’excès de bicarbonate.
Il arrive toutefois fréquemment que la fonction excrétrice d’alcalis de cet organe soit entravée lors d’une alcalose métabolique, ce qui va maintenir la présence du trouble acidobasique.
En effet, pour éliminer du bicarbonate par les urines, il faut en amener au niveau tubulaire et il est nécessaire que ces tubules soient à même de fonctionner comme excréteurs de bicarbonate.
C’est pourquoi l’alcalose va persister en cas de diminution du volume circulant effectif, de déplétion en chlore, d’hypokaliémie et d’hyperaldostéronisme.
+ Hypovolémie :
En cas d’hypovolémie, l’augmentation de la réabsorption tubulaire de bicarbonate de sodium est une réponse appropriée du point de vue de la régulation volémique.
Malgré tout, le mécanisme précis par lequel le rein procède à l’augmentation de la récupération du bicarbonate dans ce cas n’est pas entièrement élucidé.
Une augmentation de la résorption proximale du bicarbonate existe certainement, notamment en raison d’une augmentation de l’activité de l’antiport Na+/H+, peut-être médiée par l’angiotensine II, sécrétée en réponse à l’hypovolémie.
Toutefois, l’essentiel de la résorption de bicarbonate est dû à une élévation de la sécrétion d’aldostérone, qui agit au niveau des tubes distaux et collecteurs en activant la pompe H+-ATPase.
Lorsqu’une déplétion en chlore et/ou une hypokaliémie surviennent concomitamment, l’effet d’augmentation de la réabsorption distale de bicarbonate au niveau distal est encore augmenté.
+ Hypochlorémie :
L’hypochlorémie, indépendamment de l’hypovolémie, peut perpétuer l’alcalose.
En effet, le manque de chlore mène à un déficit de cet anion au niveau de la partie distale de l’anse de Henle où se trouve la pompe Na+-K+-2Cl– qui sert à la résorption sodique, et qui se trouve être le site d’action des diurétiques de l’anse, comme le furosémide.
Une quantité de Na+ moindre est alors réabsorbée, la volémie diminue, ce qui conduit à l’activation du système rénineangiotensine- aldostérone et à une fuite d’ions H+ dans les urines.
C’est l’acidurie paradoxale de l’alcalose métabolique associée à l’hypochlorémie.
Enfin, il existe un échangeur ionique au niveau des cellules tubulaires intercalaires distales, qui assure un échange chlore contre bicarbonate.
En situation de manque de chlore au niveau plasmatique, la chlorurie diminue, ce qui entrave l’élimination de bicarbonate au moyen de cet échangeur.
Toutefois, il faut reconnaître que les rôles respectifs de l’hypovolémie et de l’hypochlorémie ne sont pas vraiment clarifiés dans l’entretien de l’alcalose métabolique.
Il est néanmoins important de réaliser que l’hypovolémie n’est capable de provoquer une alcalose métabolique que si les liquides perdus sont riches en protons ou en ions chlore.
Ainsi, les vomissements sont capables de provoquer une alcalose, de même que l’administration de diurétiques.
L’hémorragie, au contraire, le sang perdu contenant la même quantité de chlore et de bicarbonate que le plasma du malade, ne mène pas à une alcalose métabolique.
+ Hypokaliémie :
L’hypokaliémie est un stimulus puissant promouvant la sécrétion de H+ et la réabsorption de bicarbonate au niveau rénal, et ce par plusieurs mécanismes.
D’une part, l’hypokaliémie provoque un échange transmembranaire K+ contre H+, ce qui diminue le pH intracellulaire et favorise l’excrétion de protons des cellules distales vers la lumière tubulaire.
D’autre part, la pompe H+-K+-ATPase, au niveau distal, stimulée par l’aldostérone est elle aussi activée en cas d’hypokaliémie. Enfin, par un mécanisme encore inconnu, l’hypokaliémie diminue la résorption du chlore au niveau distal, ce qui est associé, comme nous l’avons vu plus haut, à une réduction de l’excrétion de bicarbonate dans les urines et contribue au maintien de l’alcalose métabolique.
Une fois installée, l’alcalémie consécutive à l’augmentation du bicarbonate plasmatique initie une compensation respiratoire, puisque les chémorécepteurs respiratoires (situés dans le plancher du quatrième ventricule et, à un moindre degré, les chémorécepteurs carotidiens) détectent une valeur anormalement élevée du pH.
La ventilation diminue alors.
Toutefois, il est intéressant de noter que l’augmentation de la PCO2 intracellulaire induite par l’hypoventilation compensatrice de l’alcalose métabolique diminue le pH intracellulaire et, par là même, provoque une augmentation de l’élimination de H+.
Au total donc, tout se passe comme si aucune compensation n’était intervenue, et l’alcalémie persiste.
2- Étiologie de l’alcalose métabolique :
La plupart des alcaloses métaboliques sont dues à des situations pures, ou combinées, d’hypovolémie, de perte de chlore ou de potassium.
La chlorurie peut être dosée pour séparer en deux catégories les alcaloses métaboliques.
En effet, si le taux de chlore dans l’urine est inférieur à 25 mEq/L, et ce à distance de l’usage de diurétiques de l’anse ou de thiazides, la cause de l’alcalose doit plutôt être recherchée dans les états hypovolémiques (diarrhées, vomissements ou aspiration gastrique, etc) dans lesquelles il y a eu une perte de chlore.
Si la chlorurie excède 40 mEq/L, il faut alors plutôt penser à des états hypervolémiques (hyperaldostéronisme primaire, charge en alcalins (bicarbonates ou autres anions), hypokaliémies sévères, etc).
3- Traitement de l’alcalose métabolique :
Le traitement consiste le plus souvent à corriger les déficits qui ont causé, puis entretenu, l’alcalose métabolique.
Ainsi, un déficit volémique sera redevable d’une administration de NaCl isotonique intraveineux, et les déficits en chlore et en potassium seront corrigés, par exemple par l’infusion de KCl. Si nécessaire, un manque de magnésium est corrigé.
Dans le cas d’un hyperaldostéronisme, peut être prescrit un médicament antagoniste de l’aldostérone, par exemple la spironolactone.
Occasionnellement, si l’alcalose est extrême, le sang peut être acidifié à l’aide d’une infusion d’acide chlorhydrique ou de NH4Cl.
Dans les rares situations lors desquelles une insuffisance rénale empêche l’administration de liquides en suffisance, une hémodialyse au moyen d’une solution riche en chlore et pauvre en bicarbonate (ou pauvre en lactate) peut être effectuée.
