Teneur en dioxyde de carbone (CO2)
La régulation de la quantité de dioxyde de carbone (CO2) dans le sang, ou plus précisément du rapport bicarbonate / concentration en dioxyde de carbone dissous, est essentielle au maintien de l’équilibre acido-basique. Le CO2 est un déterminant majeur du pH sanguin en raison de sa conversion en acide carbonique. À mesure que la concentration de CO2 augmente, la concentration d’ions hydrogène (H +) augmente également. La fréquence respiratoire, qui est contrôlée par des chimiorécepteurs sensibles au CO2 dans le tronc cérébral et l’artère carotide, augmente si le CO2 augmente et diminue si le CO2 diminue. L’augmentation de la fréquence respiratoire entraîne une augmentation du taux d’élimination du CO2 et une diminution de la fréquence respiratoire favorise la rétention du CO2. Un faible taux de CO2 peut être associé à une acidose métabolique ou à une alcalose respiratoire compensée. Une teneur élevée en CO2 peut être associée à une alcalose métabolique ou à une acidose respiratoire compensée.
Toutes les cellules dépendent du métabolisme aérobie pour la production d’énergie, sous forme d’ATP. Au cours de ce processus, les mitochondries consomment de l’oxygène et produisent du dioxyde de carbone. Le dioxyde de carbone se diffuse des mitochondries dans le cytoplasme cellulaire, à travers la membrane cellulaire et dans le réseau capillaire. Il est transporté par le sang vers les poumons pour être excrété dans l’air expiré.
Une petite partie du CO2 reste physiquement dissoute dans le plasma sanguin et une proportion encore plus faible se lie aux groupes terminaux NH2 (amino) des protéines plasmatiques, formant des composés carbamino. Cependant, la plupart diffuse un gradient de concentration dans les globules rouges, où une petite fraction reste dissoute dans le cytoplasme et une partie est faiblement liée aux groupes terminaux aminés de l’hémoglobine réduite formant du carbamino-Hb. La majeure partie du dioxyde de carbone arrivant dans les globules rouges est rapidement hydratée en acide carbonique par l’enzyme anhydrase carbonique. Au pH physiologique presque tous (? 96%) de cet acide carbonique se dissocie en ions bicarbonate et hydrogène:
Lorsque les globules rouges atteignent la circulation pulmonaire, le dioxyde de carbone se diffuse du sang aux alvéoles. Cette perte de dioxyde de carbone du sang favorise l’inversion de la réaction des globules rouges décrite ci-dessus. Le bicarbonate passe du plasma aux globules rouges, tamponnant les ions hydrogène libérés de l’hémoglobine, lorsqu’il est oxygéné. L’inversion de la réaction d’anhydrase carbonique entraîne la production de CO2 qui se diffuse des globules rouges au plasma et finalement aux alvéoles. Le sang veineux mélangé arrivant aux poumons a une teneur totale en CO2 de 23.5 mEq / L alors que le sang artériel sortant des poumons a une teneur totale en CO2 de 21,5 mEq / L.
En résumé, la plupart du dioxyde de carbone est transporté sous forme de plasma de bicarbonate, mais il existe trois autres modes de transport du CO2:
- 90 % est transporté sous forme de bicarbonate dans le plasma (65%) et les globules rouges (25 %)
- 5 % est transporté physiquement dissous dans le plasma et le cytoplasme des globules rouges
- 5% est transporté faiblement lié à l’hémoglobine et aux protéines plasmatiques
- < 0.1% est transporté sous forme d’acide carbonique
La teneur totale en dioxyde de carbone dans le sang est la somme de ces quatre composants.
L’analyse des gaz sanguins artériels comprend trois paramètres liés à la teneur en dioxyde de carbone du sang.
- Pression partielle de dioxyde de carbone (pCO2)
- Concentration plasmatique de bicarbonate (HCO3-)
- Concentration plasmatique totale de dioxyde de carbone (ctCO2)
Sur les trois, seul le CO2 sanguin est réellement mesuré lors de l’analyse des gaz sanguins, les deux autres sont calculés à partir du CO2 et du pH. La concentration totale de dioxyde de carbone peut également être mesurée dans le plasma ou le sérum par des méthodes chimiques et est incluse dans tous les panneaux chimiques contenant des électrolytes.
La pression partielle de dioxyde de carbone (pCO2) est une mesure de la pression exercée par cette petite partie (? 5%) du dioxyde de carbone total dans le sang qui est dissous dans la phase aqueuse du plasma et du cytoplasme des cellules sanguines. La mesure est effectuée à l’aide d’une électrode de pH spécifique au CO2. En santé, le pCO2 du sang artériel est maintenu dans la plage de 35-45 mm Hg; le pCO2 du sang veineux est un peu plus élevé, 41-51 mmHg.
La majeure partie du dioxyde de carbone (90%) est transportée dans le sang sous forme de bicarbonate de plasma. Ce paramètre est calculé. En santé, le bicarbonate plasmatique artériel est maintenu entre 21 et 28 mEq / L. Le bicarbonate veineux est légèrement plus élevé à 24-30 mEq / L.
La teneur totale en dioxyde de carbone est calculée lors de l’analyse des gaz sanguins comme la somme de toutes les formes de dioxyde de carbone. Le CO2 dissous contribue à environ 1,2 mEq / L au CO2 total dans le plasma du sang artériel, ce qui explique pourquoi le ctCO2 est généralement beaucoup plus élevé que le bicarbonate de plasma. La plage de référence ctCO2 est de 23 à 29 mEq /L dans le sang artériel. Les valeurs critiques sont < 10 mEq / L et > 40 mEq / L.
Bien que le CTCO2 et le bicarbonate fournissent des informations essentiellement équivalentes, le bicarbonate est invariablement utilisé en conjonction avec le pH etpco2 pour évaluer l’état acido-basique.La valeur clinique du ctCO2 calculé généré lors de l’analyse des gaz sanguins est limitée.
Contrairement au bicarbonate, qui ne peut pas être mesuré, le ctCO2 peut être mesuré chimiquement et ce paramètre est systématiquement inclus avec les électrolytes. Étant donné que les électrolytes sont commandés beaucoup plus fréquemment que les gaz du sang artériel, la mesure CTCO2 est souvent la première indication d’une perturbation de l’équilibre acido-basique. À toutes fins pratiques, ctCO2 et bicarbonate sont équivalents, mais une différence de 2-3 mEq / L peut être observée. La différence majeure est que les électrolytes sont généralement mesurés sur le sang veineux et les gaz sanguins sur le sang artériel, il y a donc un mEq / L de 1 à 2 en raison de la différence artério-veineuse. Il existe une différence de potentiel supplémentaire de 1,5 mEq / L en raison de l’inclusion de CO2 dissous et d’acide carbonique dans le CTCO2 mesuré. Cependant, cette différence suppose qu’aucun dioxyde de carbone dissous n’est perdu dans l’atmosphère avant l’analyse, mais ce n’est souvent pas le cas car les échantillons d’électrolytes ne sont pas manipulés de manière anaérobie. Étant donné que l’air ambiant contient moins de CO2 que le sang, il y a une tendance à perdre du CO2 dissous dans l’échantillon si les tubes ne sont pas coiffés. Si cela se produit, le CO2 mesuré peut diminuer à un taux de 6 mEq / h. En revanche, le bicarbonate calculé n’est pas associé au même risque de variation préanalytique car les analyses des gaz sanguins sont échantillonnées de manière anaérobie avec un retard minimal.
