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Sommaire

  • 1Principe du diagramme
  • 2Construction des courbes de pression partielle constante
  • 3Ligne tampon du sang
  • 4Point et zone physiologiques lock — section verrouillée
  • 5Déplacements selon l’origine du trouble lock — section verrouillée
    • 5.1Origine métabolique lock — section verrouillée
    • 5.2Origine respiratoire lock — section verrouillée
  • 6Lecture méthodique lock — section verrouillée
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  5. Diagramme de Davenport

B7 · Équilibre acido-basique

Diagramme de Davenport

Construire le diagramme reliant bicarbonates plasmatiques, pH et pression partielle de dioxyde de carbone. Situer les zones normales et les axes de déplacement selon l'origine du trouble.

Biophysique·schedule5 min de lecture·quiz12 QCM corrigés

Principe du diagramme

Le diagramme de Davenport est une représentation graphique de l’équilibre acido-basique du plasma. Il relie trois grandeurs dépendantes :

  • le pH, porté en abscisse et croissant vers la droite ;
  • la concentration plasmatique en ions bicarbonate [HCOX3X−][\ce{HCO3^-}][HCOX3​X−], portée en ordonnée et croissant vers le haut ;
  • la pression partielle de dioxyde de carbone PCOX2P_{\ce{CO2}}PCOX2​​, représentée par une famille de courbes.
Définition

Diagramme de Davenport

Graphique représentant les couples de valeurs du pH et de [HCOX3X−][\ce{HCO3^-}][HCOX3​X−], chaque courbe correspondant à une valeur constante de PCOX2P_{\ce{CO2}}PCOX2​​.

Le fonctionnement du tampon bicarbonate est étudié dans la fiche précédente. Ici, il suffit de rappeler que le dioxyde de carbone dissous est en équilibre avec les ions bicarbonate :

COX2+HX2O⇌HX++HCOX3X−\ce{CO2 + H2O <=> H+ + HCO3^-}COX2​+HX2​O​HX++HCOX3​X−

Une augmentation de la quantité de COX2\ce{CO2}COX2​ déplace cet équilibre vers la droite : la concentration en ions HX+\ce{H+}HX+ augmente, donc le pH diminue, tandis que [HCOX3X−][\ce{HCO3^-}][HCOX3​X−] augmente légèrement. Cette relation explique l’orientation des déplacements respiratoires sur le diagramme.

Construction des courbes de pression partielle constante

La relation entre les trois grandeurs est donnée par l’équation de Henderson-Hasselbalch appliquée au couple bicarbonate–dioxyde de carbone.

Formule

Équation de Henderson-Hasselbalch du tampon bicarbonate

pH=pKa+log⁡10([HCOX3X−]αPCOX2)\mathrm{pH} = \mathrm{p}K_a + \log_{10}\left(\frac{[\ce{HCO3^-}]}{\alpha P_{\ce{CO2}}}\right)pH=pKa​+log10​(αPCOX2​​[HCOX3​X−]​)
  • pH\mathrm{pH}pH : mesure logarithmique de l’acidité du plasma
  • pKa\mathrm{p}K_apKa​ : constante caractéristique du couple, voisine de 6,16{,}16,1 dans les conditions physiologiques
  • [HCOX3X−][\ce{HCO3^-}][HCOX3​X−] : concentration plasmatique en ions bicarbonate, en mmol ⋅ L−1\pu{mmol.L^{-1}}mmol⋅L−1
  • α\alphaα : coefficient de solubilité du dioxyde de carbone dans le plasma, voisin de 0 ,03 mmol ⋅ L−1 ⋅ mmHg−1\pu{0{,}03 mmol.L^{-1}.mmHg^{-1}}0 ,03mmol⋅L−1⋅mmHg−1
  • PCOX2P_{\ce{CO2}}PCOX2​​ : pression partielle de dioxyde de carbone, en mmHg\pu{mmHg}mmHg
  • log⁡10\log_{10}log10​ : logarithme décimal

À pression partielle fixée, cette relation peut être réécrite sous la forme :

[HCOX3X−]=αPCOX210pH−pKa[\ce{HCO3^-}] = \alpha P_{\ce{CO2}} 10^{\mathrm{pH}-\mathrm{p}K_a}[HCOX3​X−]=αPCOX2​​10pH−pKa​

Ainsi, pour chaque valeur constante de PCOX2P_{\ce{CO2}}PCOX2​​, [HCOX3X−][\ce{HCO3^-}][HCOX3​X−] augmente de manière exponentielle avec le pH. Les courbes obtenues sont appelées isobares de dioxyde de carbone.

Exemple

Calculer la bicarbonatémie au point physiologique

Pour un plasma ayant un pH=7,40\mathrm{pH} = 7{,}40pH=7,40 et une PCOX2=40 mmHgP_{\ce{CO2}} = \pu{40 mmHg}PCOX2​​=40 mmHg, avec α=0 ,03 mmol ⋅ L−1 ⋅ mmHg−1\alpha = \pu{0{,}03 mmol.L^{-1}.mmHg^{-1}}α=0 ,03mmol⋅L−1⋅mmHg−1 et pKa=6,1\mathrm{p}K_a = 6{,}1pKa​=6,1 :

[HCOX3X−]=αPCOX210pH−pKa[\ce{HCO3^-}] = \alpha P_{\ce{CO2}} 10^{\mathrm{pH}-\mathrm{p}K_a}[HCOX3​X−]=αPCOX2​​10pH−pKa​[HCOX3X−]=0,03×40×107,40−6,10[\ce{HCO3^-}] = 0{,}03 \times 40 \times 10^{7{,}40-6{,}10}[HCOX3​X−]=0,03×40×107,40−6,10[HCOX3X−]=1,2×19,95=23 ,9 mmol ⋅ L−1[\ce{HCO3^-}] = 1{,}2 \times 19{,}95 = \pu{23{,}9 mmol.L^{-1}}[HCOX3​X−]=1,2×19,95=23 ,9mmol⋅L−1

La bicarbonatémie obtenue est voisine de 24 mmol ⋅ L−1\pu{24 mmol.L^{-1}}24 mmol⋅L−1. Ce couple de valeurs correspond donc au point physiologique de référence pour une PCOX2P_{\ce{CO2}}PCOX2​​ de 40 mmHg\pu{40 mmHg}40 mmHg.

Définition

Isobare de COX2\ce{CO2}COX2​

Courbe du diagramme de Davenport réunissant tous les couples de pH et de [HCOX3X−][\ce{HCO3^-}][HCOX3​X−] correspondant à une même valeur de PCOX2P_{\ce{CO2}}PCOX2​​.

Lorsque PCOX2P_{\ce{CO2}}PCOX2​​ augmente, l’isobare correspondante se situe globalement plus haut : à pH identique, une pression partielle plus élevée exige une concentration plus importante en bicarbonates.

Ligne tampon du sang

Le sang contient, en plus du couple bicarbonate–dioxyde de carbone, des tampons non bicarbonate, principalement l’hémoglobine et les protéines plasmatiques. Lors d’une variation rapide de PCOX2P_{\ce{CO2}}PCOX2​​, ces tampons captent ou libèrent des ions HX+\ce{H+}HX+.

Définition

Ligne tampon du sang

Droite approximative décrivant les variations conjointes du pH et de [HCOX3X−][\ce{HCO3^-}][HCOX3​X−] provoquées par une modification aiguë de PCOX2P_{\ce{CO2}}PCOX2​​, sous l’action des tampons non bicarbonate.

Cette ligne est décroissante de la gauche vers la droite :

  • une augmentation de PCOX2P_{\ce{CO2}}PCOX2​​ entraîne une diminution du pH et une légère augmentation de [HCOX3X−][\ce{HCO3^-}][HCOX3​X−] : déplacement vers le haut et la gauche ;
  • une diminution de PCOX2P_{\ce{CO2}}PCOX2​​ entraîne une augmentation du pH et une légère diminution de [HCOX3X−][\ce{HCO3^-}][HCOX3​X−] : déplacement vers le bas et la droite.

La pente dépend de la capacité tampon du sang, notamment de la concentration en hémoglobine. La représentation par une droite est donc une approximation physiologique.

Attention

Isobare et ligne tampon ne sont pas la même trajectoire

Une isobare correspond à une PCOX2P_{\ce{CO2}}PCOX2​​ constante. La ligne tampon décrit au contraire un déplacement provoqué par une variation de PCOX2P_{\ce{CO2}}PCOX2​​.

Point et zone physiologiques

Le point physiologique de référence se situe approximativement à :

  • pH=7,40\mathrm{pH} = 7{,}40pH=7,40 ;
  • [HCOX3X−]=24 mmol ⋅ L−1[\ce{HCO3^-}] = \pu{24 mmol.L^{-1}}[HCOX3​X−]=24 mmol⋅L−1 ;
  • PCOX2=40 mmHgP_{\ce{CO2}} = \pu{40 mmHg}PCOX2​​=40 mmHg.

Il se trouve donc à l’intersection de l’isobare PCOX2=40 mmHgP_{\ce{CO2}} = \pu{40 mmHg}PCOX2​​=40 mmHg et de la ligne tampon normale.

La zone physiologique entoure ce point. Elle correspond habituellement à :

  • un pH compris entre 7,357{,}357,35 et 7,457{,}457,45 ;
  • une bicarbonatémie comprise entre 22 mmol ⋅ L−1\pu{22 mmol.L^{-1}}22 mmol⋅L−1 et 26 mmol ⋅ L−1\pu{26 mmol.L^{-1}}26 mmol⋅L−1 ;
  • une PCOX2P_{\ce{CO2}}PCOX2​​ comprise entre 35 mmHg\pu{35 mmHg}35 mmHg et 45 mmHg\pu{45 mmHg}45 mmHg.

Ces intervalles ne doivent pas être interprétés indépendamment : les trois variables sont liées par l’équation de Henderson-Hasselbalch. La zone normale est donc une région cohérente autour du point de référence, et non un simple rectangle dont toutes les combinaisons seraient équivalentes.

Déplacements selon l’origine du trouble

Un trouble acido-basique est dit métabolique lorsque la variation primaire concerne [HCOX3X−][\ce{HCO3^-}][HCOX3​X−]. Il est dit respiratoire lorsque la variation primaire concerne PCOX2P_{\ce{CO2}}PCOX2​​.

Origine métabolique

Avant toute réponse ventilatoire, PCOX2P_{\ce{CO2}}PCOX2​​ est considérée comme constante. Le déplacement initial suit donc une isobare :

  • une diminution primaire de [HCOX3X−][\ce{HCO3^-}][HCOX3​X−] déplace le point vers le bas et la gauche ;
  • une augmentation primaire de [HCOX3X−][\ce{HCO3^-}][HCOX3​X−] déplace le point vers le haut et la droite.

Origine respiratoire

Lors d’une variation aiguë de la ventilation, la modification primaire porte sur PCOX2P_{\ce{CO2}}PCOX2​​. Le déplacement initial suit la ligne tampon du sang :

  • une augmentation de PCOX2P_{\ce{CO2}}PCOX2​​ déplace le point vers le haut et la gauche ;
  • une diminution de PCOX2P_{\ce{CO2}}PCOX2​​ déplace le point vers le bas et la droite.
Comparaison

Trajectoires initiales des troubles acido-basiques

CritèreOrigine métaboliqueOrigine respiratoire
Variable primaire[HCOX3X−][\ce{HCO3^-}][HCOX3​X−]PCOX2P_{\ce{CO2}}PCOX2​​
Trajectoire initialeisobare de COX2\ce{CO2}COX2​ligne tampon du sang
Déplacement acidifiantbas et gauchehaut et gauche
Déplacement alcalinisanthaut et droitebas et droite
À retenir

Orientation à connaître

  • Métabolique acidifiant : bas-gauche
  • Métabolique alcalinisant : haut-droite
  • Respiratoire acidifiant : haut-gauche
  • Respiratoire alcalinisant : bas-droite

Lecture méthodique

Méthode

Interpréter un point sur le diagramme

  1. Lire le pH sur l’axe horizontal afin de déterminer si le point est déplacé vers l’acidité ou vers l’alcalinité
  2. Lire [HCOX3X−][\ce{HCO3^-}][HCOX3​X−] sur l’axe vertical
  3. Identifier l’isobare de PCOX2P_{\ce{CO2}}PCOX2​​ passant par le point
  4. Comparer le point au point physiologique de référence
  5. Rechercher si le déplacement initial est compatible avec une isobare, en faveur d’une origine métabolique, ou avec la ligne tampon, en faveur d’une origine respiratoire
  6. Distinguer la perturbation primaire des déplacements secondaires dus à la compensation

Les compensations ventilatoires ou rénales déplacent secondairement le point et peuvent rendre la trajectoire moins immédiate. Leur analyse détaillée, ainsi que la classification des acidoses et des alcaloses, relève de la fiche suivante.

Attention

Acidose et acidémie

Une acidose est un processus qui tend à diminuer le pH, tandis qu’une acidémie désigne un pH sanguin effectivement inférieur à la normale. Une compensation peut limiter la variation du pH sans supprimer le processus initial.

Points clés
  • Le diagramme de Davenport porte le pH en abscisse et [HCOX3X−][\ce{HCO3^-}][HCOX3​X−] en ordonnée
  • Les isobares relient les points ayant une même PCOX2P_{\ce{CO2}}PCOX2​​ selon l’équation de Henderson-Hasselbalch
  • Le point physiologique de référence associe un pH de 7,407{,}407,40, une bicarbonatémie de 24 mmol ⋅ L−1\pu{24 mmol.L^{-1}}24 mmol⋅L−1 et une PCOX2P_{\ce{CO2}}PCOX2​​ de 40 mmHg\pu{40 mmHg}40 mmHg
  • Une perturbation métabolique initiale suit une isobare de COX2\ce{CO2}COX2​
  • Une perturbation respiratoire aiguë suit la ligne tampon décroissante du sang
  • L’identification de l’origine repose sur la variable primaire et la trajectoire depuis la zone physiologique

Fiches connexes

À réviser dans la foulée, sur Équilibre acido-basique.

  • Fiche 01Potentiel électrochimique et mesure du pHÉquilibre acido-basique
  • Fiche 02Systèmes tampons ouverts et fermés ; tampon bicarbonateÉquilibre acido-basique
  • Fiche 04Troubles acido-basiques : acidoses, alcaloses et compensationsÉquilibre acido-basique
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  • 2Construction des courbes de pression partielle constante
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    • 5.1Origine métabolique lock — section verrouillée
    • 5.2Origine respiratoire lock — section verrouillée
  • 6Lecture méthodique lock — section verrouillée