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Qu'apporte le modèle de Stewart à l'interprétation des troubles de l'équilibre acide-base ? - 24/05/07

Doi : 10.1016/j.annfar.2007.02.012 
H. Quintard, S. Hubert, C. Ichai
Service de réanimation médicochirugicale, département d'anesthesie-réanimation Est, hôpital Saint-Roch, 5, rue Pierre-Dévoluy, CHU de Nice, 06006 Nice cedex 01, France 

Auteur correspondant.

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Résumé

Objectifs

Faire le point sur les différents concepts d'interprétation des troubles acidobasiques; insister sur le modèle de Stewart en soulignant son intérêt pour la compréhension physiopathologique et les applications pratiques pour ces désordres.

Source de données

Recueil des références en langue française et anglaise à partir de la base de données Medline®. Les mots-clés utilisés étaient: acid-base balance, hyperchloremic acidosis, metabolic acidosis, strong ion difference, strong ion gap.

Extraction des données

Sélection des données issues d'études prospectives ou rétrospectives, de revues générales et de cas cliniques.

Synthèse des données

L'interprétation des troubles acidobasiques repose classiquement sur le concept d'Henderson-Hasselbalch, qui explique les variations du pH plasmatique par celles des bicarbonates plasmatiques et/ou de la PaCO2. Cependant, cette approche présente des limites que sont la totale dépendance mathématique entre bicarbonates et PaCO2 et l'absence de prise en compte du rôle des acides faibles plasmatiques dont le plus important est l'albuminate. Selon le concept de Stewart, le pH plasmatique est déterminé par le degré de dissociation de l'eau plasmatique qui résulte lui-même de trois variables indépendantes: 1) le strong ion difference (SID) qui est la différence entre tous les cations et anions forts plasmatiques; 2) la quantité d'acides faibles plasmatiques; 3) la PaCO2. De ce fait, les troubles acidobasiques métaboliques peuvent résulter d'une modification du SID (diminué en cas d'acidose) ou de la concentration d'acides faibles (augmentée en cas d'acidose), alors que les troubles respiratoires restent toujours la conséquence de variations de la PaCO2. Ces notions physiopathologiques présentent surtout un intérêt chez les patients de réanimation ou périopératoires ayant des troubles complexes. Ainsi, une hypoalbuminémie entraîne une augmentation du SID par baisse d'un acide faible. Si l'on utilise les outils habituels du diagnostic, l'hypoalbuminémie peut masquer une acidose métabolique organique car le pH et le trou anionique seront normaux. L'approche de Stewart permet de faire facilement le diagnostic des deux troubles par le calcul du SID et de la concentration en acides faibles qui seront tous deux diminués, signant l'acidose et l'alcalose métaboliques. Ce concept permet également d'établir le lien entre survenue d'acidose hyperchlorémique et perfusion de solutés riches en chlore comme le sérum salé 0,9%. Enfin, il permet d'expliquer l'alcalinisation induite par la perfusion de bicarbonate de sodium ou de lactate de sodium. En effet, le sodium contenu dans ces solutés reste dans le sang, alors que les anions lactate ou bicarbonate sont métabolisés ce qui aboutit finalement à une augmentation du SID.

Conclusion

L'approche classique des troubles acidobasiques, de par sa simplicité, reste en pratique la plus utilisée. Néanmoins, elle fournit des explications physiopathologiques inexactes qui peuvent aboutir à des erreurs diagnostiques en cas de troubles acidobasiques complexes. Malgré une application clinique moins facile, le concept de Stewart permet une interprétation juste et précise et doit devenir la méthode d'approche des troubles acidobasiques complexes.

Le texte complet de cet article est disponible en PDF.

Abstract

Objectives

To explain the different approaches for interpreting acid-base disorders; to develop the Stewart model which offers some advantages for the pathophysiological understanding and the clinical interpretation of acid-base imbalances.

Data source

Record of french and english references from Medline® data base. The keywords were: acid-base balance, hyperchloremic acidosis, metabolic acidosis, strong ion difference, strong ion gap.

Data extraction

Data were selected including prospective and retrospective studies, reviews, and case reports.

Data synthesis

Acid-base disorders are commonly analysed by using the traditionnal Henderson-Hasselbalch approach which attributes the variations in plasma pH to the modifications in plasma bicarbonates or PaCO2. However, this approach seems to be inadequate because bicarbonates and PaCO2 are completely dependent. Moreover, it does not consider the role of weak acids such as albuminate, in the determination of plasma pH value. According to the Stewart concept, plasma pH results from the degree of plasma water dissociation which is determined by 3 independent variables: 1) strong ion difference (SID) which is the difference between all the strong plasma cations and anions; 2) quantity of plasma weak acids; 3) PaCO2. Thus, metabolic acid-base disorders are always induced by a variation in SID (decreased in acidosis) or in weak acids (increased in acidosis), whereas respiratory disorders remains the consequence of a change in PaCO2. These pathophysiological considerations are important to analyse complex acid-base imbalances in critically ill patients. For exemple, due to a decrease in weak acids, hypoalbuminemia increases SID which may counter-balance a decrease in pH and an elevated anion gap. Thus if using only traditionnal tools, hypoalbuminemia may mask a metabolic acidosis, because of a normal pH and a normal anion gap. In this case, the association of metabolic acidosis and alkalosis is only expressed by respectively a decreased SID and a decreased weak acids concentration. This concept allows to establish the relationship between hyperchloremic acidosis and infusion of solutes which contain large concentration of chloride such as NaCl 0.9%. Finally, the Stewart concept permits to understand that sodium bicarbonate as well as sodium lactate induces plasma alkalinization. In fact, sodium remains in plasma, whereas anion (lactate or bicarbonate) are metabolized leading to an increase in plasma SID.

Conclusion

Due to its simplicity, the traditionnal Henderson-Hasselbalch approach of acid-base disorders, remains commonly used. However, it gives an inadequate pathophysiological analysis which may conduct to a false diagnosis, especially with complex acid-base imbalances. Despite its apparent complexity, the Stewart concept permits to understand precisely the mechanisms of acid-base disorders. It has to become the most appropriate approach to analyse complex acid-base abnormalities.

Le texte complet de cet article est disponible en PDF.

Mots clés : Acidose hyperchlorémique, Acidose métabolique, Albumine, Strong ion difference, Trou anionique

Keywords : Hyperchloremic acidosis, Metabolic acidosis, Albumin, Strong ion difference, Anion gap


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