Chapitre 2 — Compartiments liquidiens · Topic 4 : Équilibre acide-base · Leçon 4.3

⏱️ Durée : 20 min
🎓 Niveau : PASS / LAS / L1 SV
📚 Topic : Équilibre acide-base
🔑 Prérequis : Leçons 4.1 et 4.2 (tampons, régulation pulmonaire et rénale)

Quand la régulation pulmonaire ou rénale est défaillante, le pH sanguin s’écarte de 7,40 : c’est un trouble de l’équilibre acide-base. Le diagramme de Davenport est l’outil graphique qui permet de visualiser, classifier et suivre l’évolution de ces troubles. C’est un incontournable du concours PASS : cette leçon le décortique étape par étape.

🎯 Objectifs pédagogiques

À la fin de cette leçon, tu sauras :

  • définir acidose, alcalose, acidémie et alcalémie ;
  • distinguer troubles respiratoires et métaboliques ;
  • construire et lire le diagramme de Davenport (isobares, DNE, quadrants) ;
  • analyser un trouble pur, compensé et mixte sur le diagramme ;
  • calculer la variation d’acides fixes par la méthode graphique ;
  • appliquer la méthode à des cas cliniques.

🧭 Plan de la leçon

  1. Définitions et classification des troubles
  2. Le diagramme de Davenport : construction et lecture
  3. Troubles respiratoires sur le diagramme
  4. Troubles métaboliques sur le diagramme
  5. Troubles mixtes et calcul des variations d’acides fixes
  6. Cas cliniques

1. Définitions et classification des troubles

1.1. Acidémie, alcalémie, acidose, alcalose

Terme Définition
Acidémie pH plasmatique < 7,38
Alcalémie pH plasmatique > 7,42
Acidose Processus physiopathologique qui tend à abaisser le pH (le patient peut avoir un pH normal si compensé)
Alcalose Processus physiopathologique qui tend à élever le pH
Piège d’examen

Ne pas confondre acidémie et acidose. Un patient en acidose compensée peut avoir un pH de 7,40 (pas d’acidémie) tout en ayant un trouble acido-basique bien réel. L’acidémie est un constat biologique (pH mesuré), l’acidose est un processus physiopathologique.

1.2. Troubles respiratoires et métaboliques

Trouble Mécanisme Paramètre altéré
Acidose respiratoire Excès d’acide volatil (hypoventilation) PCO2 > 42 mmHg (hypercapnie)
Alcalose respiratoire Défaut d’acide volatil (hyperventilation) PCO2 < 36 mmHg (hypocapnie)
Acidose métabolique Excès d’acides fixes [HCO3−] < 24 mmol/L
Alcalose métabolique Défaut d’acides fixes [HCO3−] > 24 mmol/L

Un trouble peut être pur (un seul mécanisme), compensé (le système sain compense le système défaillant) ou mixte (les deux systèmes sont défaillants simultanément).

Caractère Définition
Aigu Survenue brutale, pas de temps pour la compensation
Chronique Installation progressive, compensation souvent en place
Compensation partielle Le pH se rapproche de 7,40 sans l’atteindre
Compensation totale Le pH est ramené à 7,40

2. Le diagramme de Davenport : construction et lecture

2.1. Les axes et le point N

Le diagramme de Davenport représente [HCO3−] en ordonnée en fonction du pH en abscisse. Le point N (état normal) correspond à pH = 7,40 et [HCO3−] = 24 mmol/L. En réalité, N est un domaine (intervalle de normalité), simplifié en un point pour les exercices.

Diagramme de Davenport avec concentration de HCO3− en ordonnée et pH en abscisse, isobares de PCO2 à 40 et 60 mmHg, point normal N
Figure 1 — Le diagramme de Davenport permet de distinguer les troubles respiratoires des troubles métaboliques.

2.2. Les isobares de PCO2

Les isobares sont des courbes à PCO2 constante. Leur équation découle de Henderson-Hasselbalch :

[HCO3−] = a × PCO2 × 10(pH − 6,1)

L’isobare normale passe par N (PCO2 = 40 mmHg). Le long d’une isobare, la concentration en acide volatil est constante tandis que la concentration en acides fixes varie.

2.3. La droite normale d’équilibration (DNE)

La DNE (droite normale d’équilibration, ou droite tampon) est la portion linéaire de la courbe de titration des tampons fermés du sang. Elle passe par N. Le long de la DNE, la concentration en acides fixes est constante tandis que la PCO2 varie.

Diagramme de Davenport avec droite tampon passant par le point normal, zone normale du pH sanguin entre 7,38 et 7,42, HCO3− entre 22 et 26 mmol/L
Figure 2 — La droite tampon décrit le comportement du sang in vitro face à une variation de PCO2 — sa pente dépend de la concentration en hémoglobine.
Notion-clé

La pente de la DNE est toujours négative et correspond à l’opposé du pouvoir tampon des tampons fermés :

pente(DNE) = Δ[HCO3−] / ΔpH = − P.T.fermés

Pour un point A sur la DNE : pente = ([HCO3−]A − 24) / (pHA − 7,4)

2.4. Les quatre quadrants

L’isobare normale et la DNE divisent le diagramme en quatre quadrants, chacun correspondant à un type de trouble :

Diagramme de Davenport avec les quatre quadrants : alcalose métabolique en haut à droite, acidose métabolique en bas à gauche, acidose respiratoire en haut à gauche, alcalose respiratoire en bas à droite, point DNE
Figure 3 — Chaque trouble se localise dans un quadrant du diagramme de Davenport.

2.5. Effet de l’anémie sur la pente

Chez un patient anémique, la concentration en hémoglobine est diminuée. Le pouvoir tampon des tampons fermés est réduit, et la pente de la DNE est moins pentue (valeur absolue plus faible). Un même trouble respiratoire provoque alors une variation de pH plus importante.

Diagramme de Davenport montrant une pente diminuée de la droite tampon en cas d'anémie
Figure 4 — L’anémie diminue le pouvoir tampon sanguin et aplatit la droite tampon — un même trouble respiratoire provoque une variation de pH plus importante.

3. Troubles respiratoires sur le diagramme

3.1. Trouble respiratoire pur (aigu)

Un trouble purement respiratoire correspond à une anomalie de la PCO2 sans variation des acides fixes. Le point patient se déplace sur la DNE :

  • Acidose respiratoire : hypoventilation → PCO2 augmente → déplacement sur la DNE vers la gauche et le haut (pH diminue, [HCO3−] augmente légèrement).
  • Alcalose respiratoire : hyperventilation → PCO2 diminue → déplacement sur la DNE vers la droite et le bas.
Diagramme de Davenport illustrant l'acidose respiratoire pure avec déplacement le long de la droite tampon vers une PCO2 élevée, puis compensation rénale
Figure 5 — L’acidose respiratoire pure est compensée par le rein qui augmente la réabsorption des bicarbonates en 24 à 72 heures.

3.2. Trouble respiratoire compensé (chronique)

Lors d’un trouble respiratoire chronique, le rein a le temps de compenser. Le déplacement se fait en deux étapes :

  1. Phase 1 : déplacement sur la DNE (trouble pur, aigu).
  2. Phase 2 : compensation rénale — déplacement sur l’isobare de la PCO2 pathologique pour revenir vers pH = 7,40.
Diagramme de Davenport avec acidose respiratoire compensée, points de compensation partielle et totale
Figure 6 — La compensation est dite totale si le pH revient dans l’intervalle normal (7,38–7,42) et partielle s’il reste en dehors.
Piège d’examen

La compensation rénale d’un trouble respiratoire augmente les bicarbonates (dans l’acidose respiratoire) ou les diminue (dans l’alcalose respiratoire). Elle ramène le pH vers la normale mais aggrave la variation des bicarbonates. Le patient compensé a un pH quasi normal mais des bicarbonates anormaux.

3.3. Étiologies des troubles respiratoires

Acidose respiratoire (hypoventilation) Alcalose respiratoire (hyperventilation)
Aiguë : arrêt cardio-respiratoire, crise d’asthme, trauma médullaire Secondaire à l’hypoxie : séjour en altitude, fibrose pulmonaire, anémie
Chronique : bronchite chronique (BPCO), fibrose pulmonaire, myopathie Primitive : anxiété (psychogène), encéphalopathies

4. Troubles métaboliques sur le diagramme

4.1. Trouble métabolique pur

Un trouble purement métabolique correspond à une variation des acides fixes sans modification de la PCO2. Le point patient se déplace sur l’isobare normale (PCO2 = 40 mmHg) :

  • Acidose métabolique : excès d’acides fixes → déplacement sur l’isobare vers la gauche et le bas (pH et [HCO3−] diminuent).
  • Alcalose métabolique : défaut d’acides fixes → déplacement vers la droite et le haut.

4.2. Trouble métabolique compensé

La compensation est respiratoire (rapide, en minutes) : le poumon ajuste la PCO2. Le déplacement se fait en deux étapes :

  1. Phase 1 : déplacement sur l’isobare (trouble pur).
  2. Phase 2 : compensation pulmonaire — déplacement sur une droite d’équilibration (DE) parallèle à la DNE pour revenir vers pH = 7,40.
Diagramme de Davenport illustrant la compensation totale et partielle d'un trouble métabolique
Figure 7 — La compensation respiratoire d’un trouble métabolique est rapide (minutes) mais limitée — l’hyperventilation ne peut abaisser la PCO2 en dessous d’environ 15 mmHg.
Complément hors cours

L’alcalose métabolique est généralement peu compensée car l’hypoventilation compensatrice risquerait d’entraîner une hypoxie (déficit en O2). L’organisme « préfère » tolérer un pH légèrement élevé plutôt que de compromettre l’oxygénation tissulaire.

4.3. Étiologies des troubles métaboliques

Acidose métabolique Alcalose métabolique
Charge acide excessive : aspirine, antigel, acidocétose diabétique, acidose lactique, diarrhées aiguës Perte d’acides fixes : vomissements répétés
Défaut d’élimination rénale : insuffisance rénale Excès de bases : pansements gastriques

5. Troubles mixtes et calcul des variations d’acides fixes

5.1. Résumé des déplacements

Diagramme de Davenport récapitulatif avec les axes DNE, les quatre quadrants des troubles acide-base, les flèches de compensation
Figure 8 — L’axe des variations d’acides fixes et l’axe de la PCO2 permettent de classer tout trouble et de prédire sa compensation.

5.2. Les troubles mixtes

Un trouble mixte associe un dysfonctionnement respiratoire ET métabolique simultané. Les deux composantes s’additionnent :

  • Acidose mixte : PCO2 augmentée ET excès d’acides fixes → pH très bas (la plus grave).
  • Alcalose mixte : PCO2 diminuée ET défaut d’acides fixes → pH très élevé.
Diagramme de Davenport avec acidose mixte : composante respiratoire et composante métabolique
Figure 9 — L’acidose mixte est plus grave qu’un trouble simple car les deux composantes s’additionnent pour abaisser le pH.
Piège d’examen

Ne pas confondre trouble mixte et trouble compensé. Un trouble mixte = dysfonctionnement des deux systèmes (poumon ET rein). Un trouble compensé = dysfonctionnement d’un seul système, l’autre compense (il fonctionne normalement mais s’adapte).

5.3. Calcul de la variation d’acides fixes : méthode graphique

La variation d’acides fixes permet de quantifier la composante métabolique de tout trouble. La méthode en 5 étapes :

  1. Placer le point P (patient) sur le diagramme à partir de son pH et de ses [HCO3−].
  2. Tracer la DE (droite d’équilibration) passant par P, parallèle à la DNE.
  3. Trouver le point M = intersection de cette DE avec la verticale pH = 7,40.
  4. Mesurer NM = distance verticale entre N et M = Δ[acides fixes].
  5. Appliquer la relation : Δ[acides fixes] = − (Δ[HCO3−] + Δ[A−TF])
Graphique de la pente de la droite DNE en fonction du pH au point P
Figure 10 — La pente de la droite DNE permet de quantifier la composante métabolique d’un trouble mixte.

Si M est en dessous de N : excès d’acides fixes (Δ[ac. fixes] > 0) = défaut de base. Si M est au-dessus de N : défaut d’acides fixes (Δ[ac. fixes] < 0) = excès de base.

5.4. Vue d’ensemble des troubles et compensations

Diagramme de Davenport résumant tous les troubles simples et mixtes avec leurs compensations
Figure 11 — Ce schéma récapitulatif est la clé de lecture des gaz du sang en clinique.

6. Cas cliniques

6.1. Cas clinique A — Acidose

Cas clinique d'acidose analysé sur le diagramme de Davenport
Figure 12 — L’analyse systématique du gaz du sang sur le diagramme de Davenport permet d’identifier le trouble primitif et sa compensation.

Méthode d’analyse systématique :

  1. Le pH est-il normal, acide ou basique ? → oriente vers acidose ou alcalose.
  2. La PCO2 est-elle normale ? → si anormale, composante respiratoire.
  3. Les [HCO3−] sont-ils normaux ? → si anormaux, composante métabolique.
  4. Y a-t-il une compensation ? → le système sain s’est-il adapté ?
  5. Placer le point sur le diagramme et vérifier la cohérence.

6.2. Cas clinique B — Alcalose

Cas clinique d'alcalose analysé sur le diagramme de Davenport
Figure 13 — La comparaison de la position du point avec les quadrants du diagramme distingue immédiatement une alcalose respiratoire d’une alcalose métabolique.
Complément hors cours

En pratique clinique, les gaz du sang fournissent directement le pH, la PCO2, la PO2, les [HCO3−] et le Base Excess. Le diagramme de Davenport n’est pas tracé en routine, mais le raisonnement qu’il formalise est exactement celui du clinicien face à un gaz du sang perturbé.

🧠 À retenir absolument

  • Acidémie = pH < 7,38 ; alcalémie = pH > 7,42. Acidose/alcalose = processus (pH peut être normal si compensé).
  • Diagramme de Davenport : [HCO3−] en ordonnée, pH en abscisse, point N = (7,40 ; 24).
  • Isobare = PCO2 constante (acides fixes varient). DNE = acides fixes constants (PCO2 varie).
  • Trouble respiratoire pur : déplacement sur la DNE. Compensation rénale sur l’isobare pathologique.
  • Trouble métabolique pur : déplacement sur l’isobare. Compensation respiratoire sur une DE parallèle à la DNE.
  • Trouble mixte ≠ trouble compensé. Mixte = deux systèmes malades. Compensé = un seul système malade, l’autre s’adapte.
  • Pente DNE = −P.T.fermés (toujours négative). Anémie → pente moins pentue.
  • Variation d’acides fixes : méthode graphique en 5 étapes (point P → DE → point M → distance NM).

❓ Questions fréquentes

Comment distinguer un trouble compensé d’un trouble mixte ?

Dans un trouble compensé, le trouble primitif est unique (respiratoire OU métabolique) et le système sain s’adapte pour rapprocher le pH de 7,40. La compensation ne dépasse jamais la normale : elle ne sur-corrige pas. Dans un trouble mixte, les deux systèmes sont défaillants simultanément, ce qui aggrave l’écart du pH.

Pourquoi la compensation ne ramène-t-elle pas toujours le pH à 7,40 ?

Parce que le système compensateur a ses propres limites physiologiques. Le poumon ne peut pas abaisser la PCO₂ en dessous de ~15 mmHg (limite de l’hyperventilation). Le rein a besoin de 24 à 72 heures pour ajuster pleinement la réabsorption des bicarbonates. Et l’hypoventilation compensatrice d’une alcalose métabolique est limitée par le risque d’hypoxie.

Que signifie une pente DNE « moins pentue » ?

La pente de la DNE reflète le pouvoir tampon des tampons fermés du sang, dominé par l’hémoglobine. Chez un patient anémique, la concentration en hémoglobine est réduite, donc le pouvoir tampon diminue et la pente s’aplatit. Conséquence : pour une même variation de PCO₂, la variation de pH est plus grande — le patient est plus vulnérable aux troubles respiratoires.

Comment lire un gaz du sang en 3 étapes ?

1) Regarder le pH : acidose ou alcalose ? 2) Regarder la PCO₂ : si anormale dans le même sens que le pH, c’est respiratoire ; si normale ou anormale en sens inverse, c’est métabolique. 3) Regarder les bicarbonates : confirment la composante métabolique et le degré de compensation.

Pourquoi l’acidose mixte est-elle le trouble acide-base le plus grave ?

Dans une acidose mixte, le poumon ne peut pas éliminer le CO2 (composante respiratoire) et le rein ne peut pas excréter les acides fixes (composante métabolique). Aucun des deux systèmes ne peut compenser l’autre : les deux causes d’acidose s’additionnent, provoquant une chute rapide et potentiellement fatale du pH sanguin.

🚀 Pour aller plus loin

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Contenu pédagogique original — Réussir SVT. L’équipe Réussir SVT.

🤖 Synthèse rédigée avec assistance IA à partir des cours universitaires et de sources académiques de référence.

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