Régularisation du pH du sang

Bonjour,

Votre question nous a été transmise par Eurekoi en raison de sa thématique santé.

Vous cherchez des informations sur la régularisation du pH du sang lors d'un effort physique, notamment grâce au système tampon.

Pour commencer, le Manuel MSD des éditions Merck propose des informations générales sur l’équilibre acico-basique :

Pour être en bonne santé, il est important que le sang conserve un degré normal d’acidité ou d’alcalinité. L’acidité ou l’alcalinité d’une solution, y compris du sang, est exprimée grâce à l’échelle du pH. L’échelle du pH varie de 0 (très acide) à 14 (très basique ou alcalin). Un pH à 7,0, au centre de cette échelle, est neutre. Le sang est normalement faiblement basique, avec un pH qui varie entre 7,35 et 7,45 environ. L’organisme maintient habituellement le pH sanguin autour de 7,40.
[…]
Contrôle de l’équilibre acidobasique
L’équilibre corporel entre acidité et alcalinité est appelé équilibre acidobasique. 
L’équilibre acidobasique du sang est contrôlé avec précision, car un simple petit écart de l’état normal peut sévèrement léser de nombreux organes. L’organisme utilise divers processus pour contrôler l’équilibre acidobasique. Ces mécanismes impliquent les

• Poumons
• Reins
• Systèmes tampons

Rôle des poumons
L’un de ces processus repose sur l’élimination de dioxyde de carbone par les poumons. Le dioxyde de carbone, qui est légèrement acide, est un déchet du traitement (métabolisme) de l’oxygène et des nutriments (nécessaires à toutes les cellules) et, en tant que tel, est produit en permanence par les cellules. Il passe ensuite des cellules dans le sang. Le sang le transporte vers les poumons où il est éliminé lors de l’expiration. Si le dioxyde de carbone s’accumule dans le sang, le pH sanguin diminue (l’acidité augmente). 
Le cerveau régule la quantité de dioxyde de carbone expirée en contrôlant la vitesse et l’amplitude de la respiration (ventilation). La quantité de dioxyde de carbone éliminée et, par conséquent, le pH du sang, augmentent lorsque la respiration devient plus rapide et plus profonde. En modulant la vitesse et l’amplitude de la respiration, le cerveau et les poumons régulent le pH du sang de minute en minute.

Rôle des reins
Les reins peuvent modifier le pH du sang en éliminant l’excès d’acides ou de bases. Les reins ont la capacité d’altérer la quantité d’acide ou de base qui est excrétée. Toutefois, en raison du fait que les reins produisent ces adaptations de manière plus lente que les poumons, la correction du pH prend en général plusieurs jours.

Systèmes tampons
Un autre mécanisme de contrôle du pH sanguin est celui des systèmes tampons chimiques, qui empêchent les variations brutales d’acidité et d’alcalinité. Les systèmes tampons du pH sont des mélanges d’acides et de bases faibles naturellement produits dans l’organisme. Ces acides et ces bases faibles existent en paires qui sont en équilibre dans des conditions normales de pH. Les systèmes tampons sont des systèmes chimiques qui limitent les variations de pH d’une solution en modifiant les rapports entre acide et base. 

Le système tampon du sang le plus important est l’acide carbonique (un acide faible formé à partir du dioxyde de carbone dissous dans le sang) et l’ion bicarbonate (la base faible correspondante).

https://www.msdmanuals.com/fr/accueil/troubles-hormonaux-et-m%C3%A9taboliques/%C3%A9quilibre-acidobasique/pr%C3%A9sentation-de-l-%C3%A9quilibre-acidobasique

Infirmier.com vous indique les normes sanguines :

Le pH est régulé de manière immédiate par le système tampon : un tampon est une base faible (bicarbonates, protéines, phosphates) qui accepte des ions hydrogène (acide fort) présents dans une solution pour donner un acide faible (acide carbonique), ainsi le pH de la solution est maintenu neutre tant que le tampon est présent en quantité suffisante pour capter tous les ions H+. L’acide carbonique (H2C03) est instable et tend à se séparer en H20 + C02.
L’intérêt essentiel de cette équation est de transformer un produit dangereux (H+ ou ions hydrogène) en C02 (dioxyde de carbone), gaz qui se diffuse très bien et facilement éliminé par les poumons, et en eau, facilement éliminée par les reins. La voie pulmonaire est majoritaire car plus puissante, via le cycle de Krebs et la chaîne respiratoire mitochondriale, pour éliminer rapidement des acides (oxydation des anions organiques et élimination du C02 produit pour cette oxydation).
L’examen de base pour apprécier l’équilibre acido-basique de l’organisme sont les gaz du sang artériel (GDS).
Les normes (en sang artériel) :

• pH : 7.38 à 7.42
• Pa02 : 90 à 100 mm Hg (ou 12 à 13.3 kPa)
• PaC02 : 38 à 42 mm Hg (ou 5 à 5.6 kPa)
• Bicarbonates (HC03-) : 22 à 26 mmol/L
• C02 total : 23 à 27 mmol/L
• Hb02 : 95 à 100% (véritable saturation en oxygène du patient)
• Contenu en 02 : 16 à 22 ml/dL (volume d’O2 contenu dans 100 ml de sang).

Astuce : Pour s’assurer que le prélèvement soit bien artériel, outre la pulsatilité de celui-ci et la couleur du sang évidemment, il faut que l’équation suivante soit vérifiée : C02 total = bicarbonates +/- 2 mmol (ou C02 total – bicarbonates

https://www.infirmiers.com/etudiants/cours-et-tests/cours-equilibre-acido-basique

Pour plus de précisions, nous avons sélectionné les ressources suivantes issues de cours universitaires :

- Chimie des tampons et des tampons dans notre sang de la Kahn académie (organisation à but non lucratif ayant pour mission de fournir un enseignement gratuit et de qualité, et couvrant notamment les mathématiques et les sciences) :
https://www-khanacademy-org.translate.goog/test-prep/mcat/chemical-processes/acid-base-equilibria/a/chemistry-of-buffers-and-buffers-in-blood?_x_tr_sl=en&_x_tr_tl=fr&_x_tr_hl=fr&_x_tr_pto=rq

- Equilibre acido-basique, cours de la Faculté de médecine de l’Université d’Oran, préparée et présentée par le Pr A-S SAADI-OUSLIM :
https://facmed-univ-oran.dz/ressources/fichiers_produits/fichier_produit_2108.pdf

- Chapitre 1 : Equilibre Acido-Basique par le Professeur Patrick LEVY -Université Joseph Fourier de Grenoble (UE MPSfO – Physiologie) :
https://archives.uness.fr/sites/unf3s/media/paces/Grenoble_1112/levy_patrick/levy_patrick_p01/levy_patrick_p01.pdf

- Équilibres acido-basiques, extrait du Cours Galien Lyon Sud – 2020/2021, PASS – Physiologie – Équilibres acido-basiques :
https://cours-galien.fr/wp-content/uploads/2021/09/Lyon-Sud-Physiologie.pdf

Concernant l’équilibre acido-basique pendant l’effort, voici 2 ressources qui peuvent vous éclairer :

- L’équilibre acido-basique du sportif en nutrition sportive de l'IRBMS (Institut de Recherche du Bien-être, de la Médecine et du Sport Santé) :

Respecter l’équilibre acido-basique est l’une des fonctions de l’alimentation chez le sportif, qui conditionne son niveau de performance, sa récupération et prévient les blessures.
[…]
Équilibre acido-basique… à l’effort
Tout effort musculaire fabrique des déchets acides. L’activité physique va donc créer un environnement acide au niveau des muscles, du sang, et de l’ensemble du corps, par la fabrication et la libération d’acide lactique, des peroxydes toxiques (radicaux libres), des corps cétoniques, et des destructions cellulaires…

Cette acidité contribue chez le sportif à renforcer une fatigue, une fatigabilité à l’effort, des courbatures, des crampes, une récupération incomplète… Elle favorise l’apparition de phénomènes inflammatoires, et des blessures sportives, telles que les tendinites.

L’alimentation et l’hydratation du sportif doivent donc chercher à diminuer l’acidité corporelle en limitant les denrées acides, et en ingérant des aliments aux propriétés alcalines. C’est un élément essentiel de récupération.

https://www.irbms.com/equilibre-acido-basique/

- Acidose métabolique chez le sportif et conseils associés à l’officine, Diplôme d’état de docteur en pharmacie, par Justine Vinolo (2024), U.F.R. des sciences pharmaceutiques, Université de Bordeaux :

Résumé : L’acidose métabolique latente est présente de manière chronique chez l’individu et, est le reflet de l’évolution de nos sociétés modernes, notre mode de vie ainsi que notre régime alimentaire. La balance acide-base est la résultante des entrées (alimentation, mode de vie, activité physique) et des sorties (via les systèmes tampons, les poumons et les reins). Tout déséquilibre entre les entrées (déséquilibres alimentaires, stress), ou les sorties (maladies pulmonaires ou rénales) change cette balance et provoque le plus souvent une acidose. Une acidose métabolique présente sur la chronicité est néfaste pour l’organisme, les systèmes compensatoires sont dépassés et on se retrouve face au développement de maladies chroniques. 
Chez le sportif, la présence d’une acidose métabolique peut être provoquée aussi bien par l’alimentation que par l’activité physique. Cette dernière peut être responsable, en plus des conséquences que l’on retrouve dans la population générale, de blessures à répétition, de crampes et l’apparition d’une fatigue musculaire. L’alimentation joue un rôle déterminant dans l'apparition de l’acidose et dans la pratique sportive, il est donc important de connaitre l’acidité ou l’alcalinité d’un aliment. L’indice de PRAL est un bon indicateur pour connaître l’acidité ou l’alcalinité d’un aliment. D’autres facteurs peuvent être en cause comme le stress ou même encore certains médicaments.
La place du pharmacien joue un rôle déterminant dans la prévention et la prise en charge d’une acidose métabolique latente aussi bien au niveau de la nutrition que du conseil sur les compléments alimentaires. La compréhension de ce phénomène et les conséquences provoquées sur le long terme sont des enjeux importants en termes de prévention pour la santé au 21ème siècle.

https://dumas.ccsd.cnrs.fr/dumas-04634924v1/file/Pharmacie_2024_Vinolo.pdf

Enfin, sachez que la Bibliothèque des sciences et de l’industrie est abonnée à la plateforme Tout apprendre.com dans laquelle vous trouverez des cours de Terminale sur Maxicours :

Découvrez myMaxicours, la nouvelle plateforme pédagogique créée par Bordas pour accompagner vos enfants du CP à la Terminale.
Une solution de soutien scolaire en ligne pour accompagner vos enfants avec des cours, des exercices interactifs, des quiz, des vidéos et même des podcasts.

https://messervices.cite-sciences.fr/accompagnements/78a21fce-d6ed-45dd-811e-bfd72c7726ff
Vous pouvez y accéder en adhérant gratuitement à la bibliothèque selon les modalités suivantes :
https://www.cite-sciences.fr/fr/au-programme/lieux-ressources/bibliotheque/informations-pratiques

Nous espérons que ces informations vous seront utiles et nous vous souhaitons la réussite de votre grand oral. Nous restons bien entendu à votre disposition pour toute recherche documentaire dans le domaine de la santé.

L’Equipe des documentalistes de Questions-santé, 
Le service de réponses en ligne de la Cité de la santé.
Service Questions-santé
http://www.cite-sciences.fr/fr/au-programme/lieux-ressources/cite-de-la-sante/