Ou sont tamponnés les ions H+ ?

[Nine14140]

Bonjour à tous,

Toujours mes questionnements sur l’acidité musculaire à l’effort.

Nous avons vu dans un autre fil que lorsqu’un lactate (C3H5O3) est évacué de la cellule musculaire (grâce aux transporteurs MCT’s), il entraîne avec lui un ion H+, ceci permettant donc de considérer que c’est un acide lactique (C3H6O3) qui est évacué in fine.
Ce qui fait que l’acidité musculaire d’une fibre musculaire est corrélée (proportionnelle) au lactate non évacué de la cellule.

Pour cette acidité, j’ai principalement en tête qu’elle peut être tamponnée par du bi-carbonate HCO3-.
"HCO3-" + "H+" = H²O + CO² ; de l’eau + du gaz carbonique, ce dernier évacué par la respiration pulmonaire.
Ou aussi "HCO3-" + "H3O+" = 2xH²O + CO²

Ma question est la suivante :
Ou sont tamponnés les ions H+ et H3O+ ?
Dans la cellule musculaire ?
Dans le liquide interstitiel ?
Dans le plasma sanguin ?
Dans le foie ?
Dans d’autres tissus ?
Autre ??

Je pose la question car si des H+ ou H3O+ sont tamponnés dans la cellule, on peut penser que des ions lactates vont se trouver orphelins et ne pourront être évacués par les MCT’s hors de la cellule.
Merci d’avance pour vos réponses.
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[Nine14140]

Mes recherches sur le sujet.

Un URL : http://www.lyc-lurcat.ac-aix-marseil...tion_de_pH.pdf

Un extrait :

Biologie: Le pH sang est compris entre 7,3 et 7,5. L’organisme ne supporte pas une variation hors de ces limites, sous peine de mort. Une alimentation riche en viande, un gros effort musculaire sont acidifiants. Une alimentation végétarienne et le travail digestif élèvent le pH. Le corps assure lui-même sa régulation avec des solutions tampons, contenues dans le plasma, qui maintiennent le pH constant.

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Je retiens : "Le corps assure lui-même sa régulation avec des solutions tampons, contenues dans le plasma, qui maintiennent le pH constant."
Qu'en pensez-vous

[Pterygoidien]

Le HCO3- n'est pas que sous forme de CO2, mais aussi sous forme de H2CO3. Il existe surtout un équilibre entre H2CO3 et HCO3- qui agit comme tampon au niveau du plasma, équilibre dynamique définit par une constante d'acidité (Ka/pKa). Pour ce qui est de la conversion du H2CO3 en CO2, il faut nécessairement la présence d'une enzyme, l'anhydrase carbonique, qui est une enzyme intracellulaire présente dans les globules rouges. Elle forme ainsi à partir du CO2 intracellulaire du H2CO3 qui se dissocie aussitôt en H+ et HCO3-. C'est le HCO3- qui est principalement évacué par une protéine band 3 (electroneutral exchanger Cl-/HCO3-). Le H+ va se lier à l'hémoglobine et moduler son affinité pour l'O2, augmentant sa délivrance en périphérie. Au niveau de la circulation pulmonaire c'est l'inverse. Le pH plasmatique est globalement constant, mais varie légèrement au niveau de la circulation locale, ce qui affecte le transport de l'oxygène vers les tissus en demande.

Pour ce qui est de la régulation du pH du sang, c'est en fait très complexe et fait intervenir plusieurs systèmes de tampons, le tampon H2CO3/HCO3-/CO2 étant le principal mais il faut aussi ajouter les tampons phosphates. La régulation du pH est ainsi sous la dépendance principal du système pulmonaire, métabolique et néphro-urinaire et va dépendre d'un ensemble de paramètres. En clinique on utilise le diagramme de Davenport.

[Nine14140]

Le HCO3- n'est pas que sous forme de CO2, mais aussi sous forme de H2CO3. Il existe surtout un équilibre entre H2CO3 et HCO3- qui agit comme tampon au niveau du plasma, équilibre dynamique définit par une constante d'acidité (Ka/pKa). Pour ce qui est de la conversion du H2CO3 en CO2, il faut nécessairement la présence d'une enzyme, l'anhydrase carbonique, qui est une enzyme intracellulaire présente dans les globules rouges. Elle forme ainsi à partir du CO2 intracellulaire du H2CO3 qui se dissocie aussitôt en H+ et HCO3-. C'est le HCO3- qui est principalement évacué par une protéine band 3 (electroneutral exchanger Cl-/HCO3-). Le H+ va se lier à l'hémoglobine et moduler son affinité pour l'O2, augmentant sa délivrance en périphérie. ....

Pour ce qui est de la régulation du pH du sang, c'est en fait très complexe et fait intervenir plusieurs systèmes de tampons, le tampon H2CO3/HCO3-/CO2 étant le principal mais il faut aussi ajouter les tampons phosphates. La régulation du pH est ainsi sous la dépendance principal du système pulmonaire, métabolique et néphro-urinaire et va dépendre d'un ensemble de paramètres. En clinique on utilise le diagramme de Davenport.

Merci pour toutes ces infos.
OK avec le tampon H2CO3/HCO3-/CO2 et la constante (Ka/pKa).

Alors, que proposez-vous à un sportif qui va produire de l'acidité supplémentaire par la glycolyse, pour éliminer au mieux cette acidité ?

[A voir en vidéo sur Futura]

[Sifo-Dyas]

Le H+ va se lier à l'hémoglobine et moduler son affinité pour l'O2, augmentant sa délivrance en périphérie.

Cela signifie-t-il qu'une légère augmentation de la concentration en ions positifs dans le sang induit une délivrance accrue d'oxygène aux organes ?

Auquel cas dans le cadre d'un effort sportif, les ions H3O+ produits lors de la production anaérobie d'énergie seraient un signal pour améliorer l'oxygénation des muscles et donc réduire la part de l'énergie produite en anaérobie (une auto-régulation) et non pas un déchet à éliminer coûte que coûte.

[Pterygoidien]

Le taux de CO2 relargué par les tissus systémiques est fonction de leur métabolisme anaérobie : plus ils ont un métabolisme anaérobie élevé (signe d'activités rigoureuses sur le plan énergétique), plus elles libèrent du CO2 dans la microcirculation locale. Lorsque le CO2 parvient dans le plasma, il diffuse à travers la membrane des érythrocytes (hématies, globules rouges), où ont plusieurs devenir, mais dont le principal est la conversion en H2CO3 par l'anhydrase carbonique : celui ci se dissocie en HCO3-, et quitte l'hématie par l'échangeur électroneutre HCO3-/Cl-(antiport, protéine de bande 3), tandis que le proton H+ reste majoritairement dans le cytosol où il va se lier à l'oxyhémoglobine : sa liaison à l'Hb va diminuer son affinité vis à vis de l'oxygène et augmenter sa délivrance dans la microcirculation.

Ainsi, plus du CO2 est libéré dans une microcirculation, plus de l'O2 est délivré en conséquence, par ce mécanisme de rétrocontrôle. Ce mécanisme s'appelle l'effet Bohr. Elle nait ainsi en réponse à une augmentation de la pCO2 (pression partielle du gaz CO2 dissous, qui va refléter le taux de diffusion vers l'érythrocyte, qui finalement va former des protons H+ par l'anhydrase), ou en réponse à une baisse du pH (qui peut provenir d'autres espèces acides qui cèdent des protons). Ces variations de pH se font évidemment dans le compartiment intracellulaire : au niveau du plasma, le pH est très fortement régulé grâce à des systèmes de tampon bicarbonate et phosphates (entre autres). Il faut noter que via ce mécanisme, l'hémoglobine apparait ici comme un tampon pour le pH plasmatique et tout est question au final d'équilibre chimique.

Pour bien comprendre comment un système tend à évoluer lorsqu'un paramètre est perturbé, il est absolument nécessaire d'avoir des bonnes notions de chimie générale (cinétique, équilibre, acide-base, rédox, thermodynamique et électrochimie). Ces notions sont absolument fondamentales pour comprendre la régulation du pH sanguin, les mécanismes compensatoires en place à ces fins et leurs impacts à court et long terme sur les différents systèmes (musculaire, cardiovasculaire, respiratoire, nerveux, néphro-urinaire).

Le CO2 est donc bien un signal pour améliorer l'oxygénation, mais ça n'en reste pas moins un déchet qu'il faut évacuer. Il permet un relargage adéquat de l'O2 en indiquant le taux de déchet issus de ce métabolisme anaérobie : c'est un mécanisme de rétrocontrôle, et puisqu'il est produit final du métabolisme, il faut l'évacuer, auquel cas son accumulation va troubler ce même métabolisme et avoir un impact délétère sur le pH plasmatique.

[Pterygoidien]

(je me suis trompé tout à l'heure, j'ai voulu dire aérobie pour le métabolisme qui forme du CO2 !!!!!)

J'ajoute également qu'au niveau de la circulation pulmonaire inverse se passe :
Une partie du CO2 dissous dans le plasma traverse la membrane capillaire, tandis que le HCO3- plasmatique réintègre l'hématie pour subir l'opération inverse : il forme du H2CO3 avec le H+ lié à la désoxyhémoglobine, puis est retransformé en CO2 grâce à la même anhydrase carbonique, puis diffuse à travers l'hématie, puis la membrane capillaire, pour intégrer le compartiment alvéolaire. Il n'y a donc en principe pas d'accumulation d'acide ou de base (en principe !). Maintenant, au début d'un effort ou lors d'un effort prolongé, il y a production nette d'acide via la formation d'acide lactique par le métabolisme anaérobie, qui sera évacué en partie par le système respiratoire et par le système néphro-urinaire.

[Nine14140]

... Maintenant, au début d'un effort ou lors d'un effort prolongé, il y a production nette d'acide via la formation d'acide lactique par le métabolisme anaérobie, qui sera évacué en partie par le système respiratoire ....

Merci pour vos réponses.
Concrètement, comment est évacué cet acide lactique ?

[Pterygoidien]

L'acide lactique formé par les tissus périphériques rentrent dans les érythrocytes par un transporteur monocarboxylate peu saturable (MCT-4 dit Lactate/H+ symporter). Il faut noter que l'érythrocyte forme également du lactate (il ne possède pas de mitochondrie et a donc un métabolisme strictement anaérobie). Au niveau du foie, les érythrocytes se déchargent du lactate, et celui-ci est retransformé en pyruvate par les hépatocytes, en inversant simplement le sens de la réaction (ce qui nécessite toutefois un rapport [NADH]/[NAD+] en faveur de la reformation de NADH+H+ (réduction)) : la plupart du lactate déchargé servira ainsi à la néoglucogenèse hépatique, plutôt que de carburant énergétique pour ces cellules.

Ainsi, pour récapituler, le glucose est transformé en 2 lactate dans le muscle squelettique (+ l'énergie extraite pour le travail cellulaire) par la glycolyse, retourne dans la circulation, arrive au foie, qui reforme 2 pyruvates qui formeront une molécule de glucose par la néoglucogenèse, et retourne dans le sang (et peut se redistribuer aux muscles, ou d'autres organes). Ceci constitue le cycle de Cori. On sait également qu'une petite partie du lactate (<20%) est utilisée en périphérie par le muscle cardiaque ou le cortex rénal (les tubes contournés proximaux des néphrons notamment), où il est reconverti en pyruvate puis utilisé pour son oxydation.

Il existe également un cycle analogue au cycle de Cori, le cycle de Felig, où de l'alanine est formée à partir du pyruvate (par réaction de transamination), puis est apporté jusqu'au foie où il sert à la néoglucogenèse (acide aminé glucoformateur).

[Nine14140]

L'acide lactique formé par les tissus périphériques rentrent dans les érythrocytes par un transporteur monocarboxylate peu saturable.. ).

Merci pour votre réponse.

L'acide lactique doit-il forcément pénétrer dans les globules rouges pour être transporté par le sang vers les sites en capacité de le transformer ?

[Nine14140]

Bonjour,

Merci à tous pour vos contributions.
Je conclus que lorsqu’une cellule musculaire produit de l’acidité (soit par manque d’oxygène, soit par manque de capacité aérobie), le seul moyen pour cette cellule de maîtriser cette acidité, c’est d’évacuer cet acide lactique hors de la cellule.

Évacué de la fibre qui le produit, l’acide lactique a alors 2 destinations possibles :

• Une autre cellule musculaire active, à proximité, capable d’absorber de l’acide lactique (les fibres qu’on appelle fibre oxydatives) ;
• Le plasma sanguin (dans les globules rouges si j’ai bien compris).

Une fois dans le plasma sanguin (le flux veineux), cet acide lactique remonte au cœur par le lux veineux. Le lactate provenant de tout le corps est mélangé dans l’oreillette et ventricule droit et remonte à travers l’artère pulmonaire vers les poumons pour expulser le gaz carbonique et absorber de l’oxygène.
Le sang filtré et enrichi en O² revient dans le coeur par les veines pulmonaires.
Le cœur utilise les nutriments nécessaires à sa propre contraction (lactates, lipides, ..) puis propulse ce sang à travers tout le corps, à travers toutes les artères.
Le sang artériel à la sortie du cœur (aorte) va contenir de l’acide lactique qui peut être utilisé dans de nombreux organes et tissus.
Lorsque le taux d’acide lactique est important, il est primordial de disposer d’organes et de tissus en capacité d’utiliser cet acide lactique.
Les organes et tissus les plus efficaces pour absorber l’acide lactique seraient :

• Le foie pour re-synthétiser du glucose à partir de 2 acides lactiques ; le foie semble être l’élément principal pour absorber de l’acide lactique, à travers le cycle de CORI produisant du glucose utilisable dans tous le corps ;
• Le cerveau utilisant l’acide lactique comme substrat énergétique ;
• Les fibres actives oxydatives (idem, substrat énergétique) ;
• Tous les autres organes et tissus nécessitant de l’énergie (homéostasie, …);
• Autres ....

[Nine14140]

Re-bonjour à tous,

En début d"année, j'avais écrit cela :

Nous avons vu dans un autre fil que lorsqu’un lactate (C3H5O3) est évacué de la cellule musculaire (grâce aux transporteurs MCT’s), il entraîne avec lui un ion H+, ceci permettant donc de considérer que c’est un acide lactique (C3H6O3) qui est évacué in fine.

Je veux surtout aborder un problème de terminologie.
Et je veux parler du couple "lactate C3H5O3-" et ion H+.

Lorsqu'ils sont associés, cela devient de l'acide lactique (C3H6O3).

Mais justement, quelle est la bonne terminologie, si je veux parler du couple d'ions, la base et l'ion H+, dans le cas ou l'acide s'est dissocié en 2 ions ?

Merci d'avance.

[Nine14140]

Puisqu'il semble qu'il n'existe pas de terminologie existante,
je vais appeler le couple "lactate + ion H+" lorsque l'acide lactique est dissocié de "LACTIQUE DISSOCIÉ" ou de "LACTIQUE" tout court.

Tout simplement qu'il y a longtemps les sportifs parlaient surtout de lactique.
Avec une connotation très négative (acidité, douleurs, perte de vitesse, fatigue, courbatures, ...).

Ensuite le lactate a été réhabilité par M. BROOKS en montrant que c'est une molécule bienfaitrice bourrée d'énergie et absorbant de l'acidité.

Alors "LACTIQUE" me semble être une bonne terminologie :
1) il contient toujours le terme "lactate";
2) mais il fait aussi référence à de l'acidité par son suffixe "ique".