Physiologie de l’équilibre acide-base :
La concentration des protons (H+) normalement de 40 nmol/L de liquide extracellulaire et 100 nmol/L de liquide intracellulaire est régulée de façon extrêmement précise malgré la génération d’environ 1 mmol/kg/j de protons, c’est-à-dire 70 millions de nmol de protons par jour.
Ces protons générés quotidiennement proviennent pour partie de l’acide sulfurique non volatil (25 mmol) provenant du catabolisme des protéines soufrées alimentaires, d’acides organiques non métabolisés (pour environ 40 mmol).
A – Régulation de la balance acide-base :
Elle est est assurée :
- à court terme (quelques minutes) par le tamponnement par les liquides intracellulaires, essentiellement l’os minéral et le muscle squelettique.
Ceux-ci captent environ 60 % de la charge acide ;
- à moyen terme, les protons sont éliminés par l’adaptation ventilatoire.
Si la charge acide est suffisamment importante, la ventilation est stimulée en quelques minutes, principalement par une augmentation du volume ventilatoire (respiration de Kussmaul).
La ventilation permet d’éliminer les protons sous forme de gaz carbonique CO2 pulmonaire suivant la réaction : protons + HCO3- = H2O + CO2.
Cette élimination de protons par la ventilation se fait au prix de la consommation d’un ion bicarbonate qui devra être régénéré par le rein ;
- à plus long terme (quelques heures), le rein assure la régénération des bicarbonates HCO3- consommés.
La balance acide-base est habituellement décrite par l’équation de Henderson-Hasselbalch dans laquelle la concentration de H+ est exprimée sous la forme de son antilogarithme, le pH, notion complexe et peu pratique à l’usage.
Le bilan acide-base peut être décrit plus simplement et tout aussi complètement par l’équation simplifiée : [H+] = 23,9 x PCO2 / [HCO3–] Dans cette équation [H+], la concentration en protons est exprimée en nmol/L.
PCO2 (la pression partielle du CO2 en mmHg) représente le facteur ventilatoire et HCO3 (concentration plasmatique de bicarbonate en mmol/L) est le facteur rénal.
La concentration en protons de l’organisme dépend essentiellement du rapport PCO2/[HCO3-] et toute modification de l’un de ces facteurs entraîne une compensation respiratoire ou rénale de l’autre terme pour essayer de normaliser la concentration de protons.
Ces réponses sont en partie médiées par des modifications parallèles de la concentration en protons des cellules régulatrices au niveau du tubule rénal ou des centres respiratoires.
Ainsi, le maintien d’une concentration de protons nécessite une réponse compensatoire qui varie dans la même direction que le désordre primitif.
Par exemple, au cours de l’acidose métabolique, la ventilation augmente, aboutissant à une chute de la PCO2 qui tend à diminuer la concentration de protons.
Cette réponse débute dès la première heure et se complète en 12 à 24 h.
B – Rôle du rein :
Le rein régule le bilan acide de l’organisme en régénérant environ 70 mmol/j de bicarbonates, cela par 2 mécanismes principaux :
- la réabsorption des bicarbonates filtrés dans le tube proximal (85 %) et dans la branche ascendante large de l’anse de Henle (10 %) ;
- la synthèse de novo de bicarbonates : dans le tube collecteur, les protons sécrétés dans la lumière sont titrés par des tampons (essentiellement phosphate et ammoniaque) ce qui permet aux cellules de générer du bicarbonate.
Le débit de sécrétion des protons est affecté par de nombreux facteurs dont le pH luminal, la PCO2 systémique, les minéralocorticoïdes et la différence de potentiel à travers le tube collecteur.
L’ammoniaque NH3 est généré dans tube proximal par désamination de la glutamine et exporté dans la lumière urinaire.
La production d’ammoniaque est régulée physiologiquement, ce qui constitue un mécanisme de contrôle supplémentaire de l’excrétion nette d’acide indépendant du débit sécrétoire distal de protons.
Le débit de production d’ammoniaque par néphron est augmenté par l’acidose métabolique, la déplétion potassique, les glucocorticoïdes, la diminution de la masse rénale fonctionnelle et, à l’inverse, il est supprimé par l’hyperkaliémie.
En condition stable d’équilibre, la quantité nette d’acide sécrétée et donc la génération rénale de nouveaux bicarbonates est équivalente à la génération métabolique de protons, ce qui préserve le bilan acido-basique.
En cas d’accumulation nette d’acide, le rein répond en augmentant la réabsorption de bicarbonates, en augmentant la sécrétion de protons dans le tube distal et le tube collecteur et, enfin, en augmentant la production d’ammoniaque, ce qui stimule la génération rénale de bicarbonates grâce à une augmentation de l’excrétion d’ammonium NH4+.
En condition normale, l’excrétion urinaire quotidienne d’ammonium est d’environ 30 mmol et peut augmenter jusqu’à 280 mmol mais cette réponse adaptative nécessite plusieurs jours.
Acidoses métaboliques :
A – Évaluation diagnostique :
L’évaluation d’un patient avec une diminution de la concentration plasmatique de bicarbonate doit commencer par la réalisation de gaz du sang artériel pour exclure une hyperventilation primitive.
L’acidose métabolique est définie par une augmentation de la concentration des protons > 42 nmol/L ou un abaissement du pH < 7,38. L’acidose est dite « métabolique » si la concentration plasmatique de bicarbonate est < 22 mmol/L.
La PCO2 s’abaisse secondairement par compensation ventilatoire. Le degré de compensation ventilatoire permet d’apprécier la possibilité d’un trouble acido-basique complexe.
Normalement, la PCO2 diminue de 1,2 mmHg pour chaque baisse de 1 mmol/L de la bicarbonatémie.
Si la PCO2 est significativement plus basse ou plus élevée que cette valeur, il faut alors suspecter respectivement une alcalose ou une acidose respiratoire associée.
La détermination du trou anionique plasmatique est la 2e étape importante dans le diagnostic de l’acidose métabolique.
Le trou anionique (TA) plasmatique représente la différence entre les cations et les anions mesurés : TA = [Na] – [ Cl] – [HCO3] Les valeurs normales « classiques » du trou anionique plasmatique sont de 7 à 13 mmol/L.
Un trou anionique supérieur à 16 mmol/L est considéré comme significatif et traduit la rétention d’anions indosés.
B – Diagnostic étiologique et physiopathologique :
1- Acidoses métaboliques avec trou anionique augmenté :
Lorsque l’acidose est liée à l’accumulation d’un proton combiné à un anion peu ou pas métabolisé, l’accumulation de cet anion non mesuré augmente le trou anionique.
L’acidose est bien liée à l’accumulation de protons mais l’anion indosé non métabolisé devient alors un outil diagnostique précieux.
Au cours de tous ces désordres aboutissant à une acidose métabolique avec une augmentation du trou anionique, l’acide organique est ingéré ou généré plus rapidement qu’il ne peut être métabolisé ou excrété, aboutissant à la fois à une perte nette de bicarbonates et à l’accumulation du sel de sodium de cet acide dans le plasma. Les principales causes d’acidose métabolique avec trou anionique élevé sont :
- l’acidose lactique habituellement liée à une hypoperfusion systémique marquée ou un cancer ;
- l’acidocétose liée à un diabète, à l’alcool ou au jeûne, situations au cours desquelles l’accumulation de béta-hydroxy-butyrate est le principal anion non mesuré ;
- l’insuffisance rénale au cours de laquelle il y a rétention à la fois de protons et d’anions, comme les sulfates, phosphates et l’hippurate ;
- les ingestions ou intoxications au cours desquelles l’anion principal accumulé est le formate avec le méthanol, le glycolate, le glyoxalate et l’oxalate avec l’éthylène-glycol, les cétones et lactates avec l’aspirine. Les acides cétoniques, lactates, salicylates, méthanol et éthylène-glycol sont facilement mesurables et quantifiables par la plupart des laboratoires cliniques.
L’ingestion d’éthylène-glycol ou de méthanol est habituellement associée à une augmentation du trou osmolaire plasmatique et l’éthylène-glycol produit une cristallurie d’oxalate de calcium.
2- Acidoses métaboliques avec trou anionique normal (= acidoses hyperchlorémiques) :
Dans une acidose métabolique où l’excès d’acide est tamponné par un bicarbonate extracellulaire, le bicarbonate est remplacé sur une base équimolaire par le chlore et il n’y a pas de modification du trou anionique.
L’acidose métabolique est dite hyperchlorémique en raison de l’augmentation de la concentration plasmatique de chlore.
L’acidose hyperchlorémique est une conséquence de la rétention nette d’HCl ou d’un équivalent métabolique (par exemple le chlorure d’ammonium et les sels chlorés d’amino-acides) ou une perte de bicarbonate de sodium ou son équivalent métabolique (excrétion de sel ou d’anion organique en excès proportionnel de chlore).
Les causes rénales de perte de bicarbonate peuvent être distinguées des causes non rénales par la mesure de l’ammoniurie.
Au cours de l’acidose hyperchlorémique, une excrétion urinaire quotidienne d’ammonium inférieure à 1 mmol/kg est anormale et indique que le rein est la cause principale de cette anomalie.
Si la mesure de l’ammoniurie n’est pas facilement disponible, celle-ci peut être estimée à partir du trou anionique urinaire (TAU) : TAU : UNa + UK – UCl Un TAU > 0 signe l’origine tubulaire rénale de l’acidose alors qu’un TAU < 0 signe l’origine extrarénale de l’acidose.
- Acidose métabolique avec augmentation de l’ammoniurie :
– les pertes gastro-intestinales de bicarbonates à partir d’aspiration digestive ou de diarrhée produisent une acidose hyperchlorémique si la vitesse de perte en bicarbonates excède les capacités de régénération rénale des bicarbonates ;
– la génération de grandes quantités d’anions organiques produit une acidose hyperchlorémique si l’excrétion de l’anion est suffisamment rapide pour empêcher son accumulation dans le plasma.
Les principales causes comprennent l’acétonurie (par exemple au cours de la phase de récupération d’une acidocétose diabétique), une acidurie hippurique provenant du métabolisme du toluène (inhalation de colle) ou d’une acidurie D-lactate dans le syndrome de l’anse intestinale borgne ;
– l’administration de chlorure d’ammonium ou de sel chloré d’amino-acides produit une acidose hyperchlorémique en raison de leur métabolisme en HCl ;
– l’administration d’autres sels chlorés peut également produire une acidose de dilution lorsqu’il existe une rétention franche du chlore comme par exemple au cours d’une déplétion volémique du liquide extracellulaire, d’une insuffisance cardiaque ou après l’administration rapide de solutés salés isotoniques par voie intraveineuse.
- Acidoses métaboliques avec ammoniurie abaissée (inappropriée) : les anomalies de la régénération rénale ou de la réabsorption de bicarbonate sont les principales causes d’acidose hyperchlorémique avec réduction de l’excrétion urinaire d’ammoniurie.
Ces acidoses tubulaires rénales peuvent être distinguées sur la base des variations du pH urinaire en réponse aux modifications de la bicarbonatémie.
Le pH urinaire est inférieur ou égal à 6 pour une bicarbonatémie normale à 24 mmol/L et la baisse de la bicarbonatémie induit une réduction progressive du pH urinaire.
Acidose tubulaire proximale de type 2 : la baisse de la réabsorption proximale de bicarbonates augmente le débit de bicarbonate délivré dans le tube collecteur audelà de la capacité de réabsorption de ce dernier.
Après une bicarbonaturie initiale, la concentration plasmatique de bicarbonate et la quantité de bicarbonate filtré diminuent toutes deux et un nouvel état d’équilibre est atteint en quelques heures avec une acidose hyperchlorémique et une urine totalement dépourvue en bicarbonate.
Le pH urinaire est généralement acide.
La suspicion d’acidose tubulaire proximale est confirmée par l’administration orale ou intraveineuse de bicarbonate qui montre une bicarbonaturie significative (pH urinaire > 6,5) en présence d’une concentration plasmatique de bicarbonate abaissée < 22 mmol/L, témoin d’un seuil réduit de réabsorption du bicarbonate.
La mesure de la fraction d’excrétion de bicarbonate permet de confirmer le diagnostic d’acidose tubulaire proximale. L’acidose tubulaire proximale peut survenir comme une anomalie isolée du transport du bicarbonate.
Le plus souvent cependant, l’acidose tubulaire proximale survient dans le cadre d’un syndrome de Fanconi associant plusieurs anomalies de transport dans le tube proximal (phosphaturie, glycosurie, amino-acidurie).
Chez l’adulte, l’acidose tubulaire proximale peut être causée par un myélome à chaînes légères, des toxiques rénaux, un traitement par un inhibiteur de l’anhydrase carbonique (acétazolamide).
Chez l’enfant, les maladies génétiques (cystinose) et la chimiothérapie par ifosfamide sont les plus fréquentes.
Acidose tubulaire distale de type 1 : dans cette forme d’acidose tubulaire, la sécrétion de protons dans le tube collecteur et (ou) la capacité à abaisser le pH urinaire sont altérées.
Le pH urinaire ne peut diminuer en dessous de 5 même en présence d’une acidose métabolique sévère.
Le gradient de PCO2 (iPCO2) entre l’urine et le sang dans une urine alcaline (qui représente un index de sécrétion de proton dans le tube collecteur) est souvent anormal.
Plusieurs sous-types d’acidose tubulaire distale ont été identifiés.
Certains patients ont un tube collecteur excessivement perméable aux protons (défaut de gradient ou de perméabilité) comme c’est le cas au cours de l’administration d’amphotéricine B avec une PCO2 urinaire normale dans une urine alcaline.
Chez les patients avec un débit sécrétoire de protons anormalement bas (défaut sécrétoire), la PCO2 urinaire est anormalement basse.
Cette forme est généralement associée à une hypokaliémie sévère car la réabsorption de sodium dans le tube collecteur s’accompagne d’une sécrétion de potassium plutôt que celle de protons.
Les principales causes de ces anomalies sont le déficit en anhydrase carbonique de type 2, les mutations du gène codant la protéine de transport anionique AE1 et des défauts de la proton-ATPase du tube collecteur (comme au cours du syndrome de Sjögren).
Les patients ayant une différence de potentiel anormalement basse dans le tube collecteur (défaut de potentiel) ont aussi une PCO2 urinaire basse mais la kaliémie est habituellement normale, voire élevée et l’excrétion urinaire de potassium reste basse après administration de furosémide.
L’acidose tubulaire distale par défaut de potentiel est observée au cours des obstructions de l’arbre urinaire, des néphropathies interstitielles associées au lupus érythémateux et, surtout, avec l’administration de diurétiques dits épargneurs du potassium (amiloride ou triamtérène).
Dans la forme incomplète d’acidose tubulaire distale, la capacité maximale d’acidification de l’urine est altérée alors que la concentration plasmatique de bicarbonates reste normale.
Ces patients se présentent cliniquement avec des lithiases urinaires et (ou) une néphrocalcinose.
Cela est dû au pH urinaire alcalin, à l’hypercalciurie secondaire à l’acidose (résorption du calcium osseux avec ostéopénie) et à une concentration urinaire abaissée de citrate, le citrate étant un important inhibiteur de la cristallisation d’oxalate de calcium dans l’urine. Ammoniogenèse défectueuse (acidose tubulaire distale hyperkaliémique de type 4) : une production insuffisante d’ammoniaque induit une acidose tubulaire de type 4.
La capacité à réabsorber le bicarbonate et à acidifier l’urine est préservée mais la quantité d’acide excrétée est réduite en raison d’une insuffisance de tampon.
Ces formes sont cliniquement caractérisées par la présence d’une hyperkaliémie persistante et d’une acidose métabolique hyperchlorémique modérée en rapport habituellement avec un hypoaldostéronisme dont les principales causes sont un déficit primitif en aldostérone (insuffisance surrénale, traitement par inhibiteur de l’enzyme de conversion ou par héparine), un hypoaldostéronisme secondaire à un hyporéninisme (néphropathie diabétique, tous les anti-inflammatoires non stéroïdiens, infection par le virus de l’immunodéficience humaine) ou encore une résistance à l’effet tubulaire de l’aldostérone (les médicaments bloqueurs du canal sodium épithélial du tube collecteur comme l’amiloride, le triméthoprime à forte dose et les anti-aldostérones comme la spirolactone).
La plupart des patients n’ont habituellement qu’une diminution modérée de la concentration ou de l’effet de l’aldostérone si bien que le développement d’une hyperkaliémie nécessite habituellement la présence conjointe d’une insuffisance rénale.
L’ammoniogenèse peut être altérée par la suppression physiologique de l’hyperkaliémie ou de l’insuffisance en glucocorticoïde.
L’hyperkaliémie déprime la production rénale d’ammoniaque.
L’acidose tubulaire de type 4 au cours de l’insuffisance en minéralocorticoïde (hypoaldostéronisme) provient de la suppression de la production d’ammoniaque par l’hyperkaliémie.
Les glucocorticoïdes sont nécessaires à la fois à l’augmentation du catabolisme protéique musculaire squelettique, à la synthèse de la glutamine (substrat de l’ammoniogenèse) et à la stimulation de l’ammoniogenèse rénale observée au cours de l’acidose métabolique.
La perte d’une masse rénale fonctionnelle suffisante altère l’ammoniogenèse en diminuant le nombre de cellules tubulaires proximales générant l’ammoniaque.
L’acidose tubulaire de type 4 n’est habituellement observée que lorsque 70 à 80 % des néphrons sont détruits.
Dans certaines maladies rénales, notamment les obstructions de l’appareil urinaire, la production rénale d’ammoniaque est déprimée même s’il n’y a pas de perte substantielle de la masse fonctionnelle rénale.
Dans ce cas, les anomalies de l’architecture tubulo-interstitielle du néphron altèrent la capacité de réabsorption du NH3 dans l’anse de Henle et son accumulation dans la médullaire rénale.
C – Traitement :
1- Acidoses métaboliques aiguës :
L’acidose métabolique aiguë sévère (définie par un pH < 7,10 et une bicarbonatémie < 8 mmol/L en présence d’une compensation respiratoire adéquate) est une situation grave mettant en jeu le pronostic vital en raison de multiples complications (insensibilité aux catécholamines, diminution de la contractilité cardiaque, diminution des débits cardiaques et tissulaires, sensibilisation aux arythmies ventriculaires, inhibition du métabolisme cellulaire, confusion et coma).
Pour les acidoses métaboliques par excès d’acides inorganiques (acidoses hyperchlorémiques et acidoses par intoxication), avec ou sans insuffisance rénale sousjacente, le traitement fait généralement appel à l’administration exogène de bicarbonate de sodium et à la correction de la cause lorsque cela est possible.
L’administration de bicarbonate dans le traitement des acidoses métaboliques par excès d’acides organiques est plus controversée.
La controverse tient au fait que l’anion organique accumulé est rapidement oxydé en bicarbonate lorsque la cause de l’acidose est corrigée.
Les risques d’une « surcorrection » par du bicarbonate de sodium sont la survenue d’une alcalose métabolique « rebond », l’élévation de la PCO2 tissulaire et, enfin, l’hypernatrémie et la surcharge hydrosodée chez des patients avec une insuffisance cardiaque ou rénale sousjacente (auquel cas un traitement diurétique et [ou] une hémofiltration peuvent être nécessaires).
Le bicarbonate de sodium doit être administré en perfusion intraveineuse.
La quantité de bicarbonate est calculée sur la base du déficit en bicarbonate et du volume de distribution présumé : quantité HCO3 en mmol = i [HCO3-] x 0,5 x PDC (en kg).
L’objectif est de remonter rapidement le pH sanguin au-dessus de 7,20 et la bicarbonatémie au-dessus de 10 mmol/L.
2- Acidoses chroniques :
Le traitement de ces acidoses chroniques d’origine rénale est impératif afin de prévenir ou de corriger la fonte musculaire (la protéolyse musculaire est stimulée par l’acidose métabolique et l’hypercortisolisme résultant), la lithiase rénale ou la néphrocalcinose, la déminéralisation osseuse et, chez l’enfant, le retard de croissance.
Le traitement fait appel à l’administration de sels alcalins (bicarbonate ou citrate) de sodium ou de potassium selon le mécanisme de l’acidose.
Alcaloses métaboliques :
L’alcalose métabolique est définie par une augmentation du pH artériel > 7,42 (ou une diminution de la concentration plasmatique de proton < 38 nmol/L).
L’alcalose est dite métabolique lorsque la concentration plasmatique de bicarbonate est augmentée > 27 mmol/L.
A – Mécanismes :
Dans l’homéostasie acide-base normale, 2 facteurs interviennent dans la défense contre l’alcalose métabolique : l’élimination rénale de bicarbonate et la production métabolique d’acide non volatil.
Le rein normal possède une capacité extraordinaire à éliminer de grandes quantités de bicarbonate.
Même lorsque 100% du bicarbonate filtré est réabsorbé, la production d’acide métabolique (alimentaire et endogène) consomme environ 1 mmol de bicarbonate par kg de poids et par jour.
La génération d’une alcalose métabolique nécessite donc à la fois une augmentation de l’addition d’alcalins (génération de bicarbonates) au liquide extracellulaire et une altération de l’excrétion rénale de bicarbonate (maintien de l’alcalose).
1- Addition d’alcalins :
L’addition d’alcalins peut provenir de sources extrarénales ou du rein lui-même.
Les sources extrarénales comprennent la perte de liquide gastrique riche en HCl par des vomissements ou une aspiration naso-gastrique (les pertes d’HCl sont équivalentes à l’addition de bicarbonate) ou l’administration directe, orale ou parentérale, d’alcalins.
La génération excessive d’alcalins par le rein au niveau du tube collecteur survient en réponse à :
– l’élévation prolongée de la PCO2 ;
– une augmentation de l’activité minéralocorticoïde ;
– une augmentation de l’apport de sodium au tube collecteur ;
– un déficit en potassium ;
– un apport d’anions imperméants au tube collecteur.
Les minéralocorticoïdes, l’apport de sodium et les anions imperméants augmentent tous l’acidification dans le tube collecteur en augmentant la réabsorption de sodium et en augmentant le potentiel luminal électronégatif.
Les minéralocorticoïdes stimulent également directement la sécrétion de protons.
Le déficit en potassium stimule la sécrétion de protons dans le néphron distal et augmente la production de l’ammoniaque, le principal tampon urinaire.
2- Altération de l’excrétion rénale de bicarbonate :
Le mécanisme principal de défense contre l’alcalose métabolique est l’excrétion rénale de bicarbonate via la diminution de la réabsorption proximale tubulaire de bicarbonate.
Dans l’alcalose métabolique, les facteurs qui peuvent altérer la capacité à éliminer du bicarbonate sont la diminution de la filtration glomérulaire et la stimulation de la réabsorption proximale de bicarbonate, par exemple par augmentation de la PCO2 ou une stimulation hormonale par l’angiotensine II et enfin le déficit en potassium.
B – Principaux syndromes cliniques associés :
L’alcalose métabolique est observée dans les situations cliniques qui favorisent à la fois la génération et la maintenance de l’alcalose métabolique.
Ces situations cliniques peuvent être divisées en quatre grandes catégories.
1- Défaut d’élimination rénale (= insuffisance rénale) :
En cas d’insuffisance rénale significative, la clairance du bicarbonate est diminuée et une alcalose métabolique sévère peut survenir après l’administration de bicarbonate exogène.
Dans ce cas, il existe souvent la conjonction de plusieurs facteurs comme par exemple l’administration d’acétate ou de carbonate de calcium, voire une supplémentation en bicarbonate de sodium et une contraction volémique par les diurétiques.
L’insuffisance rénale joue également un rôle important dans la survenue de l’alcalose métabolique par association d’antacides et de résines échangeuses d’ion.
2- Excès d’apports alcalins :
Une alcalose métabolique peut survenir lorsque de très grandes quantités de bicarbonate ou de n’importe quel anion organique sont administrées très rapidement ou lorsqu’il existe une diminution de la capacité d’excrétion du bicarbonate.
Une alcalose métabolique peut être ainsi induite par l’administration de larges quantités de bicarbonate de sodium, de citrate (transfusions de plus de 8 unités sanguines anticoagulées avec du citrate), ou encore l’administration de plasma frais congelé citraté, comme liquide de substitution pendant des échanges plasmatiques.
3- Alcalose métabolique par contraction volémique :
Ces situations sont caractérisées par une contraction du volume artériel efficace, une circonstance habituellement associée à une diminution de l’apport distal de sodium et une stimulation du système rénine-angiotensine par l’hypovolémie.
Si, en même temps, l’apport distal de sodium est augmenté de façon inappropriée, comme par exemple avec un traitement diurétique, au cours du syndrome de Bartter et au cours des déficits en magnésium ou en raison de la présence dans le tube collecteur d’un anion faiblement réabsorbable, alors l’excrétion nette d’acide est stimulée et l’alcalose peut survenir.
L’alcalose métabolique post-hypercapnique est une situation au cours de laquelle l’hypercapnie chronique entraîne une alcalose métabolique compensatoire.
Pendant cette période d’hypercapnie, la rétention rénale de bicarbonate s’associe à une chlorurèse qui est secondaire à la rétention de bicarbonate et à l’expansion volémique.
Plusieurs situations entraînent une alcalose métabolique avec contraction volémique d’origine extrarénale.
Il s’agit essentiellement des pertes digestives, telles que les vomissements, l’aspiration nasogastrique, l’adénome villeux du rectum, l’achlorhydrie congénitale et une contraction volémique sévère.
Dans toutes ces situations, l’alcalose aboutit à une fuite rénale de potassium et cette déplétion potassique contribue à maintenir de l’alcalose métabolique.
4- Alcalose métabolique avec expansion volémique, hypertension artérielle et excès de minéralocorticoïdes :
Ces situations cliniques sont caractérisées par une augmentation de l’activité minéralocorticoïde dite primitive, c’est-à-dire persistant malgré une expansion du volume extracellulaire.
Sur une base clinique, 3 sous-groupes peuvent être distingués selon le niveau de rénine et d’aldostérone circulante.
- Patients avec un hyperaldostéronisme secondaire à une rénine élevée : ces conditions comportent la sténose de l’artère rénale, l’hypertension artérielle maligne et la tumeur sécrétant de la rénine (réninome).
- L’hypersécrétion d’aldostérone peut être primitive et associée à une suppression de la rénine plasmatique. Il s’agit de toutes les formes d’hyperaldostéronisme primaire lié à un adénome surrénal (syndrome de Conn, une hyperplasie surrénale bilatérale, un cancer surrénal ou encore l’hyperaldostéronisme sensible à la dexaméthasone.
- Un troisième groupe de patients présente des signes d’activité excessive des minéralocorticoïdes mais liée à un agent autre que l’aldostérone.
Dans ce cas, la rénine et l’aldostérone plasmatiques sont effondrées.
Il s’agit des syndromes adrénogénitaux (hypersécrétion de désoxycorticostérone) et des syndromes de Cushing (hypersécrétion de cortisol), de toutes les situations s’accompagnant d’une diminution d’activité de la 11-b-hydroxystéroïde déshydrogénase (HSD) [syndrome d’excès apparent en minéralocorticoïdes].
La diminution de l’activité 11-b-HSD peut être soit génétique soit acquise, notamment en présence d’un inhibiteur comme l’acide glycérrhétinique présent dans la réglisse, l’antésite.
Le syndrome de Liddle (ou pseudo-hyperaldostéronisme) est une maladie génétique rare à transmission autosomique dominante liée à une mutation activatrice d’une sous-unité du canal épithélial sodium dans le tube cortical augmentant la réabsorption de sodium en échange de la sécrétion de potassium et de proton.
C – Évaluation du patient ayant une alcalose métabolique :
L’étape initiale consiste en la réalisation des gaz du sang artériel pour vérifier l’existence d’une alcalose métabolique primitive plutôt que de la compensation d’une acidose respiratoire.
La 2e étape consiste à évaluer les facteurs responsables de la maintenance de cette alcalose métabolique : insuffisance rénale, contraction volémique, hyperminéralocorticisme et augmentation du débit distal de sodium.
Cette étape nécessite donc l’évaluation du volume circulant efficace sur la base de la pression artérielle, de la fréquence cardiaque et de leurs modifications au cours de l’orthostatisme.
L’élévation de l’uricémie et du rapport urée/créatinine plasmatique est également suggestive de contraction volémique.
L’interprétation des électrolytes urinaires est très contributive.
Les patients ayant une contraction volémique ont généralement une concentration urinaire abaissée de sodium et de chlore.
Cependant la bicarbonaturie ou l’excrétion d’autres anions non réabsorbables peut augmenter la natriurèse même en présence d’une contraction volémique.
Dans ce cas, la concentration urinaire de chlore est un indice plus spécifique.
Une concentration urinaire de chlore < 25 mmol/L, est fortement suggestive de contraction volémique.
Lorsque la concentration de sodium est dissociée et élevée, il s’agit probablement d’une bicarbonaturie ou de l’excrétion urinaire d’un excès d’anions non réabsorbables.
Un pH urinaire supérieur à 7 suggère une bicarbonaturie significative (génération extrarénale de bicarbonate liée à des vomissements, une aspiration nasogastrique, une perte de chlore, une diarrhée dans un contexte clinique généralement évident).
Un pH urinaire inférieur à 6,5 suggère au contraire la présence d’un anion non réabsorbable comme de l’hydroxybutyrate ou un antibiotique.
Une concentration urinaire de chlore élevée chez un patient ayant une contraction volémique suggère le rôle des diurétiques, d’un syndrome de Bartter ou de Gitelman, ou une déplétion en magnésium.
Si le patient a une hypertension artérielle et apparaît euvolémique ou en expansion volémique, une augmentation primitive des minéralocorticoïdes est plus vraisemblable.
La détermination de la rénine et de l’adostérone plasmatique représente l’étape diagnostique suivante.
D – Conséquences cliniques de l’alcalose métabolique :
L’alcalose métabolique est généralement perçue à tort comme une condition bénigne alors qu’elle contribue significativement à la mortalité.
L’alcalose déprime la respiration par un effet à la fois central et périphérique sur les chémorécepteurs.
L’alcalose diminue l’oxygénation tissulaire par l’effet Bohr (qui déplace la courbe de dissociation en oxygène de l’hémoglobine en diminuant la capacité à relarguer l’oxygène dans les tissus périphériques).
De plus, l’alcalose est un vasoconstricteur puissant, diminuant la perfusion dans de nombreux organes tels que le cerveau, le rein, le coeur et la circulation périphérique.
La vasoconstriction et l’hypoxémie induite par l’alcalose peuvent aboutir à une hypoxémie tissulaire critique et provoquer un angor même en l’absence de maladie coronaire sténosante.
L’alcalose favorise la survenue d’arythmies cardiaques réfractaires aux antiarythmiques usuels et ne répondant qu’à la correction de l’alcalose.
E – Traitement de l’alcalose métabolique :
Ce traitement fait appel essentiellement à la correction du facteur responsable du maintien de l’alcalose.
Il est de plus souvent utile de corriger le facteur qui a généré cette alcalose.
En cas d’alcalose métabolique maintenue par la contraction volémique, l’administration de chlorure de sodium est efficace.
Il est généralement souhaitable de corriger une carence en magnésium, une carence sévère en potassium (par du KCl), de supprimer, lorsque cela est possible, la source de l’excès en minéralocorticoïdes, d’arrêter un traitement diurétique ou une aspiration nasogastrique.
Une alcalémie sévère définie par un pH sanguin supérieur à 7,60 et une bicarbonatémie supérieure à 45 mmol/L en présence d’une réponse ventilatoire adaptée nécessite une intervention immédiate ayant pour but une correction au moins partielle de l’alcalémie, les cibles étant une bicarbonatémie de 35-40 mmol/L correspondant à un pH sanguin de 7,50-7,55.
Les alcalémies métaboliques les plus sévères sont généralement les formes associées à une contraction du volume extracellulaire par un déficit en chlore (pertes d’acide gastrique et traitements diurétiques).
Lorsque la vitesse de correction de l’alcalémie doit être accélérée, l’excès d’alcalin peut être titré par l’administration intraveineuse d’acide chlorhydrique.
La perfusion par voie intraveineuse d’acide chlorhydrique (habituellement dilué dans une solution salée isotonique par ex. 100 à 200 mmol d’hydrogène par litre) sur 8 à 24 h représente une méthode sûre et très efficace de correction de l’alcalémie métabolique.
La solution doit être injectée par voie veineuse centrale car l’HCl est très corrosif.
La quantité d’HCl nécessaire en mmol peut être estimée à partir de l’espace de distribution du bicarbonate que multiplie l’excès de bicarbonate (HCl en mmol = 0,5 x poids du corps x (i concentration plasmatique de bicarbonate observée – souhaitée).
Les précurseurs de l’HCl ne devraient plus être utilisés en raison des risques importants : hyperkaliémie sévère avec l’hydrochloride d’arginine ; hyperammoniémie et encéphalopathie hépatique avec le chlorure d’ammonium chez les patients avec une insuffisance hépatique.
Chez certains patients, avec une insuffisance cardiaque ou rénale ne permettant pas l’administration de chlorure de sodium ou d’HCl le traitement est particulièrement délicat.
Chez les patients en bilan sodé positif et dont l’alcalose de contraction se majore sous traitement diurétique par diurétique de l’anse, on peut recourir à un inhibiteur de l’anhydrase carbonique (acétazolamide, Diamox).
Le risque est l’aggravation de l’hypercapnie, en particulier chez des patients ayant une acidose respiratoire chronique.
En cas de surcharge hydrosodée associée à une alcalose de contraction réfractaire il est souvent nécessaire de recourir à des techniques d’épuration extrarénale pour corriger à la fois l’alcalémie et la surcharge hydrosodée.
Chez les patients avec une alcalose métabolique et une expansion volémique liée à un excès primitif de minéralocorticoïdes, il est nécessaire d’intervenir sur la cause de cette hyperactivité minéralocorticoïde.
Quand cela n’est pas possible, le traitement symptomatique fait appel à la spironolactone (Aldactone) qui bloque compétitivement le récepteur aux minéralocorticoïdes, ou à un diurétique dit épargneur du potassium (amiloride, Modamide) qui bloque le canal sodium épithélial dans le tube collecteur cortical.
Acidose et alcalose respiratoires :
En condition normale, la PCO2 sanguine est maintenue à une valeur de 39 à 41 mmHg par la ventilation alvéolaire sous le contrôle des centres respiratoires dans la zone oblongue pontique et médullaire.
Des modifications de la production de CO2 s’accompagnent d’altérations correspondantes de la ventilation alvéolaire aboutissant à peu ou pas de changement de la PCO2.
La ventilation est régulée par les chémorécepteurs cérébraux pour la PCO2, la PO2 et le pH et par des impulsions neurales provenant des chémorécepteurs artériels et des mécanorécepteurs pulmonaires et enfin par des impulsions provenant du cortex cérébral.
L’acidose ou l’alcalose respiratoire proviennent d’une altération primitive, augmentation ou diminution respectivement, de la PCO2 sanguine.
Ces anomalies peuvent coexister avec d’autres désordres acide-base primitifs.
A – Hypercapnie aiguë :
L’hypercapnie aiguë a de nombreuses causes comprenant notamment l’obstruction des voies aériennes, une dépression des centres respiratoires (d’origine médicamenteuse ou par lésions du tronc cérébral), une faiblesse neuro-musculaire (médicamenteuse, myasthénie, syndrome de Guillain et Barré), une maladie pulmonaire restrictive (pneumothorax, pneumopathie sévère), une ventilation mécanique inadéquate et une altération circulatoire sévère.
Dans les minutes suivant une augmentation aiguë de la PCO2, il existe une augmentation modeste de la concentration plasmatique de bicarbonates liée largement au tamponnement intracellulaire des protons carbonateacides et de la perte cellulaire de bicarbonates en échange de chlore.
L’augmentation de la bicarbonatémie ne s’accompagne pas d’une bicarbonaturie indiquant une augmentation adaptée de la réabsorption de bicarbonates.
L’hyperphosphatémie est une conséquence de l’hypercapnie aiguë. Les patients manifestent une anxiété, une polypnée et peuvent évoluer vers l’encéphalopathie avec myoclonie, convulsions en cas d’hypercapnie sévère.
Le traitement doit être dirigé vers l’amélioration de la ventilation par ventilation mécanique si nécessaire et la correction de la cause sous-jacente.
B – Hypercapnie chronique ou acidose respiratoire chronique :
L’hypercapnie chronique peut être causée par de nombreuses maladies telles que les maladies pulmonaires chroniques obstructives, des anomalies des centres respiratoires (syndrome d’apnée du sommeil, obésité, hypoventilation), des désordres neuromusculaires (sclérose latérale amyotrophique), et des maladies restrictives pulmonaires (fibrose interstitielle, déformation thoracique).
La PCO2 du liquide céphalo-rachidien se modifie rapidement pour égaler la PCO2 artérielle sanguine.
L’hypercapnie qui persiste pendant plusieurs heures induit une augmentation de la concentration en bicarbonates du liquide céphalo-rachidien qui atteint un maximum vers 24 h et restaure partiellement le pH du liquide céphalo-rachidien.
Une hypercapnie prolongée stimule également la sécrétion nette rénale d’acide, augmentant la concentration sanguine de bicarbonates jusqu’à un nouvel état d’équilibre atteint après 3 à 5 jours.
La prudence est de mise pour réduire la PCO2 chez ces patients.
Une correction brutale de l’hypercapnie (par ventilation mécanique par exemple) alcalinise le liquide céphalo-rachidien, ce qui peut causer des convulsions et induire une alcalose métabolique systémique aiguë pouvant persister plusieurs jours.
C – Hypocapnie aiguë :
Les principales causes d’hypocapnie aiguë sont l’hypoxie, l’anxiété, la douleur, le sepsis, l’insuffisance hépatique, les désordres neurologiques centraux (accident vasculaire cérébral, infection), les maladies pulmonaires (infections et maladies interstitielles pulmonaires), les médicaments (intoxication aux salicylés) et la grossesse.
Une réduction aiguë de la PCO2 produit une diminution de faible intensité mais immédiate de la bicarbonatémie liée à la captation cellulaire de bicarbonates en échange de chlore.
L’hypocapnie aiguë augmente aussi la captation cellulaire de potassium et de phosphate dont les concentrations plasmatiques s’abaissent et augmente la liaison du calcium ionisé à l’albumine sérique.
Les patients avec une hypocapnie aiguë peuvent développer des arythmies cardiaques, une vasoconstriction cérébrale, des paresthésies faciales et périphériques, des crampes musculaires, une syncope ou des convulsions.
Le traitement doit être orienté vers la diminution de l’hyperventilation par la sédation si nécessaire et la correction de la cause sous-jacente.
D – Hypocapnie chronique :
Plusieurs situations telles que l’hypoxie de haute altitude, l’insuffisance hépatique chronique, les maladies pulmonaires chroniques, les traumatismes du système nerveux central, et la grossesse peuvent produire une alcalose respiratoire chronique.
L’hypocapnie prolongée induit une réduction correspondante de la PCO2 du liquide céphalo-rachidien et une chute de la concentration en bicarbonates de ce dernier corrigeant le pH en l’abaissant.
En l’espace de quelques minutes à quelques heures d’hypocapnie prolongée, il y a une inhibition de la réabsorption tubulaire proximale de bicarbonates et une bicarbonaturie.
Un nouvel état d’équilibre est atteint en 2 à 3 jours avec une diminution de la concentration plasmatique de bicarbonates.
Cette concentration plasmatique de bicarbonates peut nécessiter plusieurs jours pour revenir à la normale après correction de l’hypocapnie chronique résultant transitoirement en une acidose métabolique hyperchlorémique.
