Le point Vétérinaire n° 256 du 01/06/2005
 

URGENCE ET SOINS INTENSIFS DU CHIEN, DU CHAT ET DU CHEVAL

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EN QUESTIONS-RÉPONSES

Karine Portier

École nationale vétérinaire
de Lyon
1, avenue Bourgelat
69280 Marcy-l’Étoile

L’analyse des gaz du sang permet d’explorer les déséquilibres acido-basiques. Encore peu accessible, elle est néanmoins utile pour le suivi de l’anesthésie et des affections respiratoires ou métaboliques.

Résumé

Résumé

→ L’équilibre acido-basique est régulé par des mécanismes respiratoires et métaboliques. La composante respiratoire fait intervenir l’acide carbonique, tamponné en bicarbonate et éliminé par l’expiration. La régulation métabolique implique des acides non carboniques issus du métabolisme protéique, glucidique et lipidique. L’analyse des gaz du sang permet de rechercher un éventuel déséquilibre acido-basique, ainsi que son origine. L’analyse des gaz du sang n’est interprétable que si le prélèvement est réalisé correctement : prélèvement plutôt artériel, anaérobie avec une analyse immédiate. Le pH est ensuite lu (acidose ou alcalose) et confronté aux autres paramètres mesurés afin de déterminer le trouble primaire respiratoire ou métabolique (avec ou sans mécanismes compensatoires), voire mixte si l’intensité de la compensation est en dehors des valeurs attendues.

L’ion hydrogène (H+) est extrêmement réactif ; il réagit avec les régions chargées négativement des protéines enzymatiques. En changeant ainsi leur conformation, il change leur fonction et affecte de nombreux processus. Bien que l’ion hydrogène existe en grande quantité dans l’organisme, sa concentration est maintenue dans un intervalle étroit : la valeur normale du pH est comprise entre 7,35 et 7,45 ([H+] = 10-pH). Cette constatation laisse entrevoir l’importance des mécanismes régulateurs de cet équilibre et l’intérêt de rechercher et d’interpréter un trouble de l’équilibre acido-basique.

La réalisation de l’analyse des gaz du sang est recommandée afin de limiter le risque anesthésique [6]. Elle est en outre une aide efficace au diagnostic et au suivi du traitement de certaines affections respiratoires et métaboliques [3].

Cet article décrit la réalisation et l’interprétation de cette analyse. Un second article (à paraître dans un prochain numéro du Point Vétérinaire) décrira l’étiologie et le traitement de ces déséquilibres.

Comment se forme l’équilibre acido-basique ?

De nombreux processus contribuent à équilibrer les acides ou les bases des compartiments liquidiens du corps, soit directement, soit comme mécanismes compensatoires. La plupart de ces mécanismes produisent des acides.

• Une part de la régulation acido-basique est d’origine “respiratoire”.

La presque totalité des acides est produite par le métabolisme aérobie sous forme d’acide carbonique volatil [9]. Le dioxyde de carbone est tamponné, principalement sous forme de bicarbonate (système tampon extracellulaire) et transporté par l’hémoglobine depuis les tissus vers les poumons, où il est éliminé par la ventilation. Une hypercapnie est ainsi à l’origine d’une acidose respiratoire. Une hypocapnie provoque, à l’inverse, une alcalose.

• Une faible quantité d’acide est également produite sous forme non carbonique. Elle résulte du métabolisme des acides aminés cationiques (lysine, arginine et histidine), de l’oxydation incomplète du glucose (acide lactique), de l’oxydation incomplète des triglycérides (acide acéto-acétique et hydroxybutyrique), du métabolisme des phospholipides (acide phosphorique) et du métabolisme de la méthionine et de la cystéine (acide nucléique et acide sulfurique). Ces acides sont tamponnés puis transportés vers des sites d’élimination (foie et rein). L’élimination de ces acides peut être perturbée lors de certaines affections et induire alors une alcalose ou une acidose dite “métabolique” [5].

• Le pH indique l’équilibre entre les acides et les bases. Il dépend des processus métaboliques et respiratoires selon l’équation de Handerson-Hasselbalch :

CO2 + H2O <=> H2CO3 <=> HCO3- + H+

avec pH = pKa + (Log [HCO3-])/0,03 PCO2.

• Il existe deux approches différentes de l’analyse des gaz du sang. Une approche dite “traditionnelle”, simple et pratique, s’appuie sur cette équation. Selon ce modèle, les quatre variables pH, pKa, [HCO3-] et PCO2 reflètent efficacement le statut acido-basique.

La concentration en bicarbonate et l’excès de base peuvent alors être calculés à partir de la mesure du pH et de la PaCO2.

Dans cette méthode, le trou anionique est également calculé pour affiner le diagnostic étiologique des déséquilibres mixtes [11].

• Une autre approche dite “quantitative” ou “de Stewart” est fondée sur des équations plus complexes, mais elle permet une analyse plus précise des déséquilibres métaboliques [13]. Ce modèle fait appel aux lois d’action des masses, de conservation des masses et de l’électroneutralité. Les concentrations en ions hydrogène et en bicarbonate sont déterminées en fonction de trois variables indépendantes, c’est-à-dire selon les seuls facteurs de la physiologie acido-basique régulés et modifiés indépendamment les uns des autres : la pression artérielle en dioxyde de carbone (PaCO2), la concentration totale en acide faibles [A-] et la différence des ions forts (SID, strong ion difference) (voir l’ENCADRÉ “Les sept équations de l’approche de Stewart” sur Planete-vet) [11].

Dans le contexte clinique, seule l’analyse traditionnelle est développée ici. Il est toutefois parfois nécessaire de faire référence à l’approche de Stewart.

Les références bibliographiques sur l’interprétation de l’analyse des gaz du sang sont nombreuses. Seules les synthèses complètes et pratiques sont référencées ici.

Comment réaliser une analyse ?

1. Comment effectuer un prélèvement correct ?

• Le prélèvement doit être réalisé de façon anaérobie car son exposition à l’air aboutit à un équilibrage des gaz entre l’air et le sang prélevé.

• Il convient en outre de vérifier l’absence de bulles d’air dans la seringue avant l’analyse [4]. La présence d’air abaisse en effet la PaCO2 et augmente la PaO2 vers un équilibre avec l’air ambiant (PaO2 = 150 mm de mercure au niveau de la mer).

• Le type du prélèvement doit être noté car les résultats sont significativement différents selon que le prélèvement est artériel, veineux central ou périphérique.

Si l’objectif de la mesure est d’évaluer la fonction pulmonaire ou l’oxygénation, le prélèvement est artériel. Si le but est d’évaluer le statut acido-basique, le prélèvement peut être veineux ou artériel.

Les prélèvements artériels sont donc préférables car ils permettent d’évaluer à la fois le statut acido-basique et l’oxygénation du sang. La qualité de l’échantillon de sang artériel n’est en outre pas affectée par la stase sanguine ni par le métabolisme tissulaire [5]. Le prélèvement artériel peut toutefois ne pas révéler le statut acido-basique des tissus périphériques [5].

• Le sang artériel peut être obtenu, par exemple, à partir des artères fémorales, métatarsiennes ou faciale (PHOTO 1) chez des animaux anesthésiés [5].

Le sang capillaire (obtenu au bord caudal médial de l’oreille chez les chiens et chez les chats), qui présente des valeurs similaires au prélèvement artériel [10], ou le sang de l’artère transverse de la face chez le cheval peuvent être prélevés chez un animal vigile (PHOTO 2).

• Le prélèvement doit être analysé rapidement afin de minimiser le métabolisme in vitro qui induit une diminution de l’oxygène et du pH, ainsi qu’une augmentation du dioxyde de carbone.

Si l’analyse ne peut être réalisée immédiatement, l’échantillon est conservé dans de l’eau glacée. La glace sans eau est inadaptée car des poches d’air autour de la seringue sont susceptibles de l’isoler du froid (selon les recommandations de l’American Association for Respiratory Care, les analyses effectuées sur des prélèvements conservés plus de quinze minutes à température ambiante ou plus de soixante minutes dans l’eau glacée ne sont pas valides [4]).

Lorsque le prélèvement anaérobie et glacé n’est pas analysé immédiatement, les valeurs de l’oxygène et du dioxyde de carbone ont tendance à augmenter [5]. L’augmentation de l’oxygène est attribuée à une diffusion d’oxygène à partir des seringues en plastique vers le sang plus rapide que sa consommation par les cellules nucléées. Les échantillons réalisés dans des seringues en verre pourraient être conservés vingt-quatre heures, car le verre est moins perméable au gaz en comparaison du plastique [12]. Ces résultats sont toutefois controversés [15]. Les études qui portent sur les matériaux qui composent les seringues, la durée entre le prélèvement et l’analyse et la température de stockage sont ainsi contradictoires [4]. L’ajout d’un anticoagulant dans le prélèvement sanguin change les valeurs mesurées car l’héparine a un pH de 5,8. L’espace mort d’une seringue de 3 ml est d’environ 0,1 ml, ce qui représente une dilution de 9 % pour un échantillon de sang de 1 ml. Cette dilution est responsable d’une augmentation de 0,02 unité pH, d’une diminution de la pression partielle en dioxyde de carbone de 7 mEq/l et d’une diminution des bicarbonates de 3 mEq/l [5].

• La température du prélèvement doit également être prise en compte afin de l’équilibrer avec la température du bain des électrodes de mesure [4]. Des variations de température influent en effet sur la solubilité des gaz, sur la dissociation ionique et sur la saturation de l’hémoglobine en oxygène. Par exemple, la PCO2 diminue et le pH augmente lorsque la température chute en dessous de 37 °C. La correction de température est donc indiquée lors de prélèvement chez des animaux dont la température corporelle est inférieure à 35 °C ou supérieure à 39 °C. Cette correction est toutefois un sujet de controverse. Le changement de la température du sang fait en effet varier la pression en oxygène, mais pas le contenu en oxygène mesuré. Par exemple, une PO2 à 30 °C égale à 51 mmHg est équivalente à une PO2 égale à 90 mmHg à 37 °C. Par conséquent, le suivi de la PO2 est mieux évalué à 37 °C, d’autant que la température au moment du prélèvement est rarement connue (la température n’est pas mesurée dans la seringue) [14].

2. Comment choisir son analyseur ?

Si l’analyse des gaz sanguins est riche en information pour le praticien, l’équipement est encore coûteux. Sa maintenance est en outre parfois lourde et de nombreux contrôles de qualité sont nécessaires [5]. Le matériel devient cependant plus facile d’emploi : des analyseurs portables alimentés par batterie sont mis sur le marché [7, 8] (PHOTO 3). Ils sont plus conviviaux, les solutions de réactifs (PHOTO 4) sont remplacées par des cassettes jetables (PHOTO 5) qui contiennent les éléments nécessaires au calibrage et à la mesure et les résultats sont obtenus plus rapidement.

Plusieurs marques commercialisent ces analyseurs (visibles sur les sites Internet). Les critères de choix sont :

– le prix de revient par analyse ;

– la variété des mesures effectuées ;

– le coût et l’accessibilité de la maintenance ;

– le mode de calibrage ;

– le coût et la disponibilité des consommables (notamment s’il est nécessaire de changer les électrodes) ;

– le service après-vente ;

– la mesure de la pression barométrique ;

– la possibilité d’imprimer les résultats.

L’analyseur mesure la PaO2, la PaCO2, le pH et parfois les concentrations d’électrolytes. Il permet de calculer la concentration de bicarbonate [HCO3-], la saturation en oxygène SaO2 et des excès de base (base exces ou BE).

Comment interpréter les résultats ?

1. Comment lire les résultats ?

• La réalisation du prélèvement dans les conditions décrites précédemment est garante de la justesse des résultats obtenus (voir le TABLEAU “Valeurs normales des paramètres artériels de l’analyse des gaz du sang, des électrolytes plasmatiques et des protéines”).

Pour s’assurer de la qualité du prélèvement, il convient de calculer la concentration en HCO3- selon l’équation de Henderson-Hasselbalch et de la comparer à la valeur donnée par la machine. [HCO3-] est également confrontée au contenu global calculé en CO2 (TCO2) donné par la machine. La différence entre les deux valeurs ne doit pas excéder 2 mEq [5].

• La valeur du pH peut alors être lue. Si elle est en dehors des normes, il existe au moins un déséquilibre acido-basique. La valeur du pH permet d’établir le désordre primaire (acidose ou alcalose).

Un pH normal peut signifier qu’il n’y a pas de déséquilibre, ou qu’il existe un déséquilibre mixte. La compensation simple d’un déséquilibre primaire ne permet toutefois pas de ramener le pH à la valeur normale.

Il convient ensuite de déterminer le ou les paramètres qui induisent un changement du pH.

• Si un seul paramètre est modifié, la compensation attendue est ensuite estimée (voir le TABLEAU “Réponse compensatoire lors de déséquilibre acido-respiratoire simple”). Si elle est égale à la compensation de l’animal, il s’agit d’un désordre simple. Une analyse donne, par exemple, un pH bas (7,2), une PaCO2 élevée (70 mmHg) et [HCO3-] = 30 mmHg. PaCO2 a donc augmenté de 30 mmHg par rapport aux valeurs normales (norme = 40 mmHg), donc l’augmentation attendue de [HCO3-] est de : 30 x 0,15, soit + 4,5 mEq, soit [HCO3-] attendue égale à 26 (valeur normale) + 4,5 = 30,5. Il s’agit donc dans ce cas d’une acidose respiratoire simple car [HCO3-] a seulement augmenté dans l’intervalle attendu de 30 à 30,5. En revanche, si la compensation attendue diffère fortement de celle obtenue, ou si plusieurs paramètres sont à l’origine de la modification du pH, il s’agit de désordres mixtes.

• L’analyse peut être approfondie en calculant le trou anionique (anion gap ou AG) (certains analyseurs le calculent automatiquement) et en le comparant à la différence [Na+] - [Cl-], décrite dans l’approche de Stewart comme SID apparent (voir le TABLEAU “Diagnostic différentiel des acidoses et des alcaloses métaboliques par comparaison de la différence des ions forts (SID) et du trou anionique”) [1].

• La lecture des paramètres relatifs à l’oxygénation permet de diagnostiquer une éventuelle hypoxémie (voir la FIGURE “Causes et effets de l’hypoxémie artérielle”).

• Il convient aussi de vérifier que les résultats de l’analyse des gaz du sang sont compatibles avec l’état de l’animal (lorsque des compensations sont suspectées, il convient de se demander si un temps suffisant s’est écoulé pour qu’un état d’équilibre ait été atteint).

• Lors de résultats aberrants, la qualité du prélèvement et le calibrage de la machine peuvent être contrôlés à nouveau.

2. Comment interpréter les troubles primaires ?

L’équilibre acido-basique se traduit par une valeur de pH comprise entre 7,35 et 7,45. De nombreux mécanismes participent à cet équilibre. Lorsque ces mécanismes sont dépassés, des troubles primaires de l’équilibre sont observés.

• Dans l’approche traditionnelle, une valeur du pH inférieure à 7,35 définit une acidose. Elle est dite “respiratoire” lorsqu’elle résulte d’une augmentation de la PaCO2 (> 50 mmHg) qui entraîne une baisse du pH.

L’acidose est “métabolique” si elle résulte d’un gain d’acide ou d’une perte de base au niveau des liquides extracellulaires ([HCO3-] < 24 mEq/l).

• Un pH supérieur à 7,45 définit à l’inverse l’alcalose.

L’alcalose est “respiratoire” si elle résulte d’une baisse de la PaCO2 (< 30 mmHg). Elle est dite “métabolique” s’il s’agit d’une perte d’acide ou d’un excès de base ([HCO3-] > 28 mEq/l) au niveau des liquides extracellulaires.

3. Comment évaluer la compensation de ces troubles ?

Les composantes qui évoluent dans le sens du pH contribuent aux troubles primaires de l’équilibre acido-basique.

Le trouble primaire est celui qui fait varier le pH (par exemple, dans le cas d’un pH égal à 7,2 avec une alcalose métabolique et une acidose respiratoire, le trouble primaire est l’acidose respiratoire). La composante qui évolue en sens inverse peut être un phénomène compensatoire du trouble primaire ou résulter d’autres mécanismes [5].

Des phénomènes de compensation tentent de rétablir le pH afin de lutter contre les déséquilibres primaires [3].

Lors d’une compensation métabolique d’un déséquilibre d’origine respiratoire, une première phase de titration des tampons non bicarbonates se met en place en quinze minutes.

La deuxième phase est une adaptation rénale qui modifie les équilibres des électrolytes et réabsorbe le HCO3- . Cette phase s’installe dans un délai de deux jours.

Si l’intensité de la compensation est en dehors des valeurs attendues, il convient d’envisager l’existence de déséquilibres mixtes [1].

4. Comment diagnostiquer les déséquilibres mixtes ?

Un déséquilibre mixte est caractérisé par la présence d’au moins deux troubles primaires présents simultanément chez le même animal [5].

La comparaison de la variation des déficits en base, du trou anionique et des concentrations des anions organiques permettent d’identifier la présence de plusieurs mécanismes d’acidose ou d’alcalose métabolique [2].

• Si la variation en base est égale à la variation du trou anionique, l’augmentation du trou anionique est l’unique cause de l’acidose métabolique (par exemple, l’augmentation de la concentration d’un anion organique : lactate, sulfate ou cétone).

• Si la variation en base est supérieure à la variation du trou anionique, il existe une acidose métabolique marquée, associée à une acidose liée au trou anionique.

• Si la variation en base est inférieure à la variation du trou anionique, une acidose liée au trou anionique est probablement associée à une alcalose métabolique.

Les désordres acido-basiques résultent des modifications de la PaCO2, des variations des ions forts et du taux de protéines. Connaître la signification des différentes variables est essentiel pour pouvoir interpréter l’analyse et choisir un analyseur. Il convient de respecter un ordre de lecture des résultats du prélèvement afin d’identifier la nature du déséquilibre et pouvoir le traiter. Cet aspect sera développé dans la seconde partie. Le mode de réalisation du prélèvement est en outre déterminant pour son interprétation.

Points forts

→ Dans la méthode traditionnelle, simple et pratique, les quatre variables pH, pKa, [HCO3-] et PCO2 reflètent efficacement le statut acido-basique.

→ Une autre approche dite “quantitative” ou de Stewart, plus complexe, permet une analyse plus précise des déséquilibres métaboliques.

→ Le trou anionique est calculé pour affiner le diagnostic étiologique des déséquilibres mixtes.

Bibliographie

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PHOTO 1. Prise de sang artérielle. Cathéter placé dans l’artère métatarsienne du postérieur droit chez un chien.

Causes et effets de l’hypoxémie artérielle

L’hypoxémie artérielle influe sur la différence de pression partielle en oxygène entre les alvéoles et le sang artériel.

PHOTO 2. Prise de sang artérielle dans l’artère faciale transverse chez un cheval vigile.

PHOTO 3. Analyseur de gaz du sang portable.

PHOTO 4. Analyseur des gaz du sang qui utilise des solutions électrolytiques.

PHOTO 5. Analyseur des gaz du sang qui utilise des cassettes à usage unique.

Valeurs normales des paramètres artériels de l’analyse des gaz du sang, des électrolytes plasmatiques et des protéines

Réponse compensatoire lors de déséquilibre acido-respiratoire simple

Diagnostic différentiel des acidoses et des alcaloses métaboliques par comparaison de la différence des ions forts (SID) et du trou anionique