Par David Stewart | Mis à jour le 30 août 2022
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Un tampon est une substance chimique qui stabilise le pH d'une solution, même lorsque des acides ou des bases sont ajoutés. Dans les systèmes vivants, la mise en mémoire tampon est cruciale pour maintenir un environnement interne stable :l’homéostasie. De petites molécules telles que le bicarbonate et le phosphate, ainsi que des macromolécules comme l'hémoglobine et les protéines, fournissent toutes ce pouvoir tampon.
Le système tampon bicarbonate régule le pH sanguin grâce à un équilibre dynamique entre l'acide carbonique (H₂CO₃) et les ions bicarbonate (HCO₃⁻). Lorsque le sang devient trop acide, le tampon convertit les ions hydrogène en excès en dioxyde de carbone, que les poumons expulsent ensuite. A l'inverse, lors d'une alcalose, le bicarbonate est excrété dans les urines, rétablissant un pH neutre.
Dans les cellules, le tampon phosphate, comprenant de l'hydrogénophosphate (HPO₄²⁻) et du dihydrogène phosphate (H₂PO₄⁻), offre une capacité tampon plus forte que le système bicarbonate. Il neutralise l'excès d'ions hydrogène en formant les espèces de phosphate les moins réactives et, dans des conditions alcalines, il accepte les ions hydroxyde, ramenant ainsi l'environnement intracellulaire à la neutralité.
Les protéines, construites à partir d'acides aminés liés par des liaisons peptidiques, possèdent des chaînes latérales qui peuvent donner ou accepter des protons. À un pH physiologique, les groupes carboxyle existent sous forme d'ions carboxylate chargés négativement (COO⁻), tandis que les groupes amino sont protonés sous forme de NH₃⁺. Dans des conditions acides, les carboxylates capturent les protons pour former COOH, et dans des conditions alcalines, NH₃⁺ libère des protons, devenant NH₂ :ces deux actions atténuent les variations de pH.
L'hémoglobine, le pigment qui transporte l'oxygène dans les globules rouges, régule également le pH des tissus. Ses sous-unités de globine peuvent se lier aux protons tandis que le fer héminique se lie à l'oxygène. Pendant l'exercice, les protons en excès sont absorbés par l'hémoglobine, qui libère simultanément de l'oxygène, atténuant ainsi l'accumulation d'acide dans les muscles.