• A court terme (quelques minutes) par le tamponnement par les liquides intracellulaires, essentiellement l'os minéral et le muscle squelettique. Ceux-ci captent environ 60 % de la charge acide.
  
• A moyen terme, les protons sont éliminés par l'adaptation ventilatoire. Si la charge acide est suffisamment importante, la ventilation est stimulée en quelques minutes principalement par une augmentation du volume ventilatoire (respiration de Kussmaul). La ventilation permet d'éliminer les protons sous forme de gaz carbonique CO2 pulmonaire suivant la réaction :
  protons + HCO3- = H2O + CO2
  Cette élimination de protons par la ventilation se fait au prix d'une consommation d'un ion bicarbonate qui devra être régénéré par le rein.
  
• A plus long terme (quelques heures), le rein assure la régénération des bicarbonates HCO3- consommés. La génération de nouveaux bicarbonates est équivalente à la perte de protons.
  
  

La balance acide-base est habituellement évaluée sous la forme de système bicarbonate-tampon CO2 :

La concentration d'acide carbonique (H2CO3) est normalement si basse que son rôle peut être négligé et le rapport entre les termes restants est habituellement exprimé par l'équation de Henderson-Hasselbach :

dans laquelle le pH est égal à l'antilogarithme de la concentration de H+ 6,10 et le PKA est lantilogarithme de KA, la constante de dissociation de la réaction. 0,03 est la constante de solubilité du CO2 dans le liquide extracellulaire et PCO2 = pression partielle du gaz carbonique dans le liquide extracellulaire.

En fait, l'équation de Henderson-Hasselbalch qui fait intervenir la notion de pH s'avère complexe et peu pratique à l'usage. Le bilan acide-base peut être décrit plus simplement et tout aussi complètement par l'équation simplifiée : concentration en protons [H+] = 23,9 x PCO2 ÷ concentration plasmatique en bicarbonates [HCO3-].

Dans cette équation PCO2 représente le facteur ventilatoire et HCO3 le facteur rénal. [H+] est exprimé en nmol/l, HCO3- en mmol/l et PCO2 en mmHg. Ainsi la concentration en protons de l'organisme dépend essentiellement du rapport PCO2 ÷ HCO3- et toutes modifications de l'un de ces facteurs entraîne une compensation respiratoire ou rénale de lautre terme pour essayer de normaliser la concentration de protons. Ces réponses sont probablement médiées en partie par des modifications parallèles de la concentration en protons des cellules régulatrices au niveau du tubule rénal ou des centres respiratoires. Ainsi le maintien d'une concentration de protons nécessite une réponse compensatoire qui varie dans la même direction que le désordre primitif. Par exemple, au cours de l'acidose métabolique, la ventilation augmente aboutissant à une chute de la PCO2 qui tend à diminuer la concentration de protons. La compensation respiratoire aboutit à une réduction d'environ 1,2 mmHg de PCO2 pour chaque mmol/l de baisse de la concentration plasmatique de bicarbonates. Cette réponse commence au cours de la première heure et est complète en 12 à 24 heures.

2. Rôle du rein dans la régulation de l'équilibre acide-base

Le rein assure le bilan acide de l'organisme en régénérant environ 70 mmol/jour de bicarbonates. Ceci est assuré par 2 mécanismes principaux : d'une part la réabsorption complète des bicarbonates filtrés et d'autre part la synthèse de novo de bicarbonates.

1. La réabsorption des bicarbonates filtrés se fait essentiellement dans le tube proximal (85 %) et dans l'anse ascendante large de l'anse de Henlé (10 %).
   

   voir la figure Bordure en brosse du versant apical (luminal) des cellules tubulaires proximales. Cette structure contient de nombreux systèmes de transporteurs permettant le réabsorption du sodium, du bicarbonate, des acides aminés, du phosphate, du glucose.

   
   
2. Dans le tube collecteur, la sécrétion de protons permet de titrer le bicarbonate luminal restant et le tamponnement des protons sécrétés par des tampons non bicarbonate dans la lumière tubulaire (essentiellement des phosphates et de l'ammoniaque) permet aux cellules de générer du bicarbonate. Le débit de sécrétion des protons est affecté par de nombreux facteurs dont le pH luminal, la PCO2 systémique, les minéralocorticoïdes et la différence de potentiel à travers le tube collecteur.
   
   
3. Le tube collecteur cortical a normalement une différence de potentiel de -30 à -60 mV provenant essentiellement de la réabsorption électrogénique du sodium qui constitue donc une force importante favorisant le gradient sécrétoire de protons. La quantité d'ions ammonium NH4+ accumulés dans le tube collecteur augmente au fur et à mesure que le pH urinaire devient plus acide. L'ammoniaque est généré dans la mitochondrie du tube proximal par déamination de la glutamine et exportée dans la lumière urinaire. La production d'ammoniaque est régulée physiologiquement, ce qui constitue un mécanisme de contrôle supplémentaire de l'excrétion nette d'acide indépendant du débit sécrétoire distal de protons. Le débit de production d'ammoniaque par néphron est augmenté par l'acidose métabolique, la déplétion potassique, les glucocorticoïdes, la diminution de la masse rénale fonctionnelle et à l'inverse il est supprimé par l'hyperkaliémie.
   
   
4. En condition stable d'équilibre, la quantité nette d'acide sécrétée et donc la génération rénale de nouveaux bicarbonates est équivalente à la génération métabolique de protons, ce qui préserve le bilan acido-basique. Quand ce bilan est perturbé, la conséquence en est soit l'acidose, soit l'alcalose.
   En cas d'accumulation nette d'acide, le rein répond en augmentant la réabsorption de bicarbonates dans le tubule proximal et la branche large ascendante de l'anse de Henle, en augmentant la sécrétion de protons dans le tube distal et le tube collecteur et enfin en augmentant la production d'ammoniaque, ce qui stimule la génération rénale de bicarbonates grâce à une augmentation de l'excrétion d'ammonium NH4+.
   En condition normale, l'excrétion urinaire quotidienne d'ammonium est d'environ 30 mmol soit 0,5 mmol/kg et peut augmenter jusqu'à 280 mmol, soit 4 mmol/kg ou 1,5 µmol/ml de filtration glomérulaire mais cette réponse adaptative nécessite plusieurs jours.
   L'excrétion normale de l'anion tricarboxylicitrate est de 1 à 2 mmol/jour. L'excrétion de citrate est fortement diminuée par l'acidose métabolique induite par le chlorure d'ammonium.