Physiologie 08.10.2007 G. Geelen
GB PCEM2 A.Bernard T. Michel
PHYSIOLOGIE RENALE Plan : Introduction : rôle du rein -Elimination des déchets. -Maintient de l'homéostasie. -Régulation de la pression artérielle. -Régulation de l'équilibre acido-basique. -Fonction endocrine.
1.Anatomie fonctionnelle du rein. -Vascularisation du rein. -L'unité fonctionnelle du rein : le néphron. -Néphrons corticaux et néphrons juxtamédullaires. -Vascularisation des néphrons. -L'appareil juxtaglomérulaire. -Innervation rénale.
2.Caractères généraux de l'élimination urinaire. 1)Importance de la fonction rénale. 2)Caractères généraux de l'urine. a)Caractères physiques b)Chimique 3)Mécanisme généraux de la formation de l'urine.
3.La filtration glomérulaire 1)Formation de l'ultrafiltrat. 2)Déterminant de la filtration glomérulaire. 3)Méthodes de mesure de la filtration glomérulaire (FG).
Introduction : Rôle du rein -Elimination des déchets. Tous les produits du métabolisme cellulaire, les dérivés d'hormones et de vitamines, les produits exogènes (cf médicaments...)...ce rôle d'élimination que possède le rein est capital, environ 600 à 800 mosmol/jour sont détruites grâce à l'excrétion d'urine. -Maintient de l'homéostasie. Définition homéostasie: C'est l'ensemble des processus par lesquels l'organisme vivant maintient constante la composition des liquides du milieu intérieur.(élimination très finement contrôlée du Na+...) 1
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-Régulation de la pression artérielle. D'une part le rein est le siège de la sécrétion de rénine (c'est une enzyme pas une hormone!) qui sera transformée en angiotensine2 et qui intervient dans la pression. D'autre part, le rein a un rôle de contrôle car module la concentration en Na+(sel) et en eau, ce qui permet une régulation du volume sanguin et donc de la pression artérielle à long terme. -Régulation de l'équilibre acido-basique. Le métabolisme produit certains acides qui sont en partie éliminés grâce aux poumons et aux reins. -Fonction endocrine. Cf sécrétion de rénine, d'erythropoïétine...de plus le rein est le second siège (après le foie) de l'hydroxylation de la vitamine D qui la rend active et donc efficace. Bilan : Le rein a donc Cinq grands rôles.
1.Anatomie fonctionnelle du rein. On a tous (normalité a considérer) deux reins, chacun a une zone Externe corticale et une Interne médullaire (formée de pyramides reposant sur la corticale...) Cf Histologie!!!! -Vascularisation du rein : L'artère rénale est celle qui arrive au rein en cheminant à travers l'hile, elle donne ensuite des artères interlobaires qui elles-même se subdivisent en artères arquées. Les artères arquées quant à elles donnent des artéres interlobulaires qui donnent naissance aux artèrioles glomérulaires (afférente) à l'origine du peloton vasculaire(le glomérule).Le sang repart dans un deuxième jeu d'artériole(efférente) qui donneront un 2eme jeu de capillaires. Un réseaux veineux similaire (même nom que les artères) termine dans la veine rénale. Le rein à un débit important, le débit sanguin rénal (DSR) = flux sanguin rénal (FSR) = 1100 à 1200 mL/2 reins, ce qui représente 20% du débit cardiaque total. Rappel : Hématocryte moyen = 40%, donc le débit plasmatique rénal = 600 à 700 mL FSR = (DPR * 100)/(100-hématocryte) -L'unité fonctionnelle du rein : le néphron. Il y en a environ 1,25 million par rein soit 2.5 pour les deux reins.(hehe) Le néphron est constitué de deux parties : 1)Corpuscule,de Malphigi (''rénale''). Le corpuscule est constitué : dun G'lomérule = peloton vasculaire (constitué par l'ensemble des artèrioles glomérulaires), il a un rôle capital dans le début de formation de l'urine primitive (= filtrat de plasma). L'urine primitive a une composition proche du plasma, l'urine finale s'en éloigne. Le glomérule est inclut dans une capsule de Bowman (prolongée par le tube rénal).
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2)Le tube rénal ( tube proximal – Anse de Henlé – tube distal ). La macula densa est la zone de jonction enter l'anse de Henlé et le tube distal (qui termine dans un canal collecteur qui se déverse dans les voies urinaires). Le tube rénal est le lieu de l'élaboration progressive de l'urine définitive, c'est un rôle fondamental. -Néphrons corticaux et néphrons juxtamédullaires : Tous les néphrons ont leur glomérule dans le cortex rénal, 80% de nos néphrons sont dits ''corticaux'' (l'essentiel de leur structure est dans le cortex), ils ont des anses urinaires (de Henlé) courtes.20% des néphrons on des anses longues qui entre en contact avec la zone juxtamédullaire... Plus les anses sont longues et plus grand est le pouvoir de concentration de l'urine par le rein. L'importante concentration de l'urine (1200mosmol/L max) permet une économie d'eau (cf message de l'organisme lors d'une déshydratation: l'organisme stimule la réabsorption de l'eau au niveau du rein, ce qui augmente la concentration de l'urine......c'est la première ligne de défense lors d'une déshydratation.). Culture générale : cas extrême avec le rat du désert dont la concentration de l'urine peut être de 5000 mosmol. -Vascularisation des néphrons : 2 systèmes artériels donc 2 jeux de capillaires (ceux du glomérule, ceux pour le tube urinaire). 20% des néphrons (ceux aux anses longues....) ont une vascularisation de type complémentaire:leurs artérioles glomérulaires afférentes donnent des vasa recta (= vaisseaux droits) avec une structure en épingle à cheveux, ces vaisseaux suivent les anses. DSR est représenté a 90% par la corticale et a 10% par la médullaire (représentée par les vaisseaux droits....important car c'est cette circulation médullaire qui contrôle le gradient entre le glomérule et la fin du tube = gradient cortico-médullaire.) La filtration glomérulaire : dépend de la DSR, de la pression et des résistances vasculaires (double : au niveau des artérioles efférentes et afférentes....) -L'appareil juxtaglomérulaire : La zone de jonction entre l'anse de Henlé et le tube urinaire distal s'appelle la macula densa. L'appareil juxtaglomérulaire est formé par l'ensemble des artérioles efférentes/de la macula densa/des artérioles afférentes. Dans les parois artériolaires il y à des cellules qui sécrètent la rénine. L'appareil juxtaglomérulaire reçoit une innervation sympathique(stimule sécrétion urine), l'urine contient du Na+ qui stimule la sécrétion de Rénine par les cellules.(messages qui proviennent de la périphérie). -Innervation rénale : Innervé par le système sympathique, pas d'innervation parasympatique (quelques fibres mais sans rôle fonctionnel.)
2.Caractères généraux de l'élimination urinaire. 1)Importance de la fonction rénale. On ne peut pas vivre sans reins, mais on peut vivre avec un seul...l'excrétion urinaire est différente 3
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en terme de qualité et de quantité (dépend mode de vie...), on peut admirer une remarquable adaptabilité de la fonction rénale. Diurèse = volume d'urine émit pendant 24 heures = 1L à 1,5L, soit 20 mL/kg/j Chez un bébé de 0 à 6 mois: diurèse = 60 mL/kg/j Chez un enfant de 2 à 5 ans: diurèse = 40 mL/kg/j.... puis diminue progressivement jusqu'à l'âge adulte. Deux types de pathologies : 1)Oligurie : On parle d'oligurie quand le volume d'urine émit (diurèse) est inférieur a 400-500 mL/j, c'est un symptôme souvent retrouvé dans les néphropathies aiguës...peut aller jusqu'à l'anurie( = plus d'urine formée!)cf dans insuffisance cardiaque grave. 2)Polyurie : +Retrouvée dans les diabètes sucrés ou excés de sucre est filtré (rappel: le sucre entre pas dans les cellules, il est filtré au niveau du rein et est suivie par l'eau. Glycémie normale = 1g/L). On peut doser le sucre dans l'urine...normalement pas de glucose dans les urines. +Ou dans les diabètes insipides, ou on retrouve un syndrôme polyuro-polydipsique...soit due à un défaut de sécrétion de l'hormone diurétique ADH, soit due a des causes néphrogéniques comme la mutation des récepteurs a ADH. 2)Caractères généraux de l'urine. a)Caractères physiques : -Couleur: L'urine est un liquide coloré car contient un pigment dérivé de l'hémoglobine, la couleur de l'urine est fonction de sa concentration : plus l'urine est concentrée plus elle sera jaune foncé. -Limpidité: L'urine normale est claire, les phosphates et urates qu'elle possède précipite à partir d'une température inférieure a 4°C, ce qui peut troubler l'urine. -PH: Environ égal à 6, mai peut descendre a 4 – 4,5 quand le rein élimine un maximum de composés acides (cf acidose...). -L'osmolarité (Uosmol): C'est le condensé de l'ensemble des substances dissoutes dans l'urine. 50 mosmol/kg < Uosmol < 1200 mosmol/kg On parle de ''gamme du pouvoir de concentration du rein'', le rein module les déchets à éliminer avec un volume excrété différent. b)Chimique : Dans les conditions normales il n'y à pas d'élimination des protéines dans l'urine, on retrouve que des traces de protéines (pas détectées par les méthodes standards, besoin d'utiliser des méthodes spécifiques.), on en retrouve moins de 150 mg/j. Pas de glucose dans l'urine normale. (Dans le cas précédent on mesurait le sucre dans urine mais cela concernait le cas d'un diabétique donc une exception à la règle...:D) Une recherche de protéine ou de sucre se fait sur un échantillon des urines de 24h. Le rein fonctionne sélectivement: le glomérule laisse passer les protéines avec un poids moléculaire inférieur a 70000 , normalement tout le glucose est réabsorbé par les cellules tubulaires. 3)Mécanisme généraux de la formation de l'urine. La sélection est assurée par le filtre glomérulaire, quand le rein filtre une substance il l'a concentre dans l'urine ([U]/[P] > 1 avec [U] = concentration de la substance X dans l'urine, et [P] = 4
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concentration de cette même substance dans le plasma.) .Physiologiquement, il est plus facile de tout filtrer puis de récupérer le nécessaire grâce à la réabsorption qui se produit le long du tube (cf réabsorption de Na+ et eau.). Le rein à un rôle de contrôle de l'osmolarité du milieu Intérieur, c'est pour cela qu'il réabsorbe plus de 99% de l'eau et du Na+ filtrés. Bilan: Nous allons voir les trois grands mécanismes de formation de l'urine: La filtration / La réabsorption / La sécrétion (l'excrétion).
3.La filtration glomérulaire 1)Formation de l'ultrafiltrat : Le glomérule joue un rôle de filtre grâce à trois couches : – Le sang arrive par l'artériole afférente, la première couche du filtre est la paroi de l'endothélium capillaire (c'est un endothélium fenestré avec des pores ou passe des liquides et des ions.). – La deuxième couche du filtre est la membrane basale qui est composée d'un gel de glycoprotéines (chargées négativement). – La troisième couche est la couche de cellules épithéliales (les Podocytes), ces cellules émettent des prolongements/ramification recouverts d'une fine membrane qui à des fentes fines(''slit membrane'') pour laisser passer le plasma. Nous avons tous compris ce rôle de sélection mais quels sont les critères de sélections du glomérule? – Le poids moléculaire : la taille des substances du plasma est un critère prépondérant, les substances sont filtrées si leur PM est inférieur a 70000. – La forme. – La charge : le critère de charge est important car on rappel que le filtre est chargé négativement, or a PH physiologique du sang les protéines sont elles aussi chargées négativement, elles sont donc repoussées par le filtre. 2)Déterminant de la filtration glomérulaire : Dans n'importe quel capillaire de l'organisme (pas seulement rénal), la filtration est fonction de : – La porosité du filtre. – La surface filtrante . – La présence d'une pression efficace de filtration. Rq: pour plus de clarté, plus haut nous avons vue les critères de filtration venant des substances filtrés, ici nous pouvons apprécier les critères de filtration d'un filtre à un autre. La porosité et la surface filtrante sont incluses dans le coefficient de filtration Kf d'un filtre. La filtration glomérulaire ne demande pas d'énergie, mais on a besoin de cette pression qui pousse le plasma à travers le filtre. Cette pression est le résultat de l'équilibre entre la pression hémodynamique (celle du sang artériel et celle résidant dans la capsule de Bowman) d'une part et la pression oncotique (liée à la présence de protéines dans le plasma, pas de protéines dans la capsule donc pas de pression oncotique dans la capsule.) d'autre part. Ph capillaire(pression hydrostatique dans capillaire) = 60 mmHg Pefficace de filtration = (Ph capillaire – Ph capsule) – (Poncotique capillaire)Π Peff = (60 – 10 ) - (25) 5
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Peff = 25 mmHg Or une grande partie de ce qui est filtré est réabsorbée au niveau du tube, donc on a un même type de jeu de pression a ce niveau mais dans l'autre sens...lorsque le sang a été filtré, son volume et son PH diminue, ce qui entraîne une diminution de la pression osmotique et une augmentation de la pression oncotique. La pression oncotique devient supérieure a la pression osmotique, on a alors un retour par réabsorption. 3)Méthodes de mesure de la filtration glomérulaire (FG). La méthode de référence est la mesure de la ''clearance'' (to clear = épurer) de l'inuline (un polymère exogène de glucose.). On perfuse l'inuline grâce à un cathéter au niveau du bras, l'inuline passe le filtre glomérulaire, puis se retrouve dans l'urine...on dose alors l'inuline dans le sang et dans l'urine. L'autre bras est aussi pourvue d'un cathéter qui sert à faire sortir l'inuline de l'organisme pour ne pas contaminer. Soit la formule suivante qui permet de calculer le pouvoir de filtration glomérulaire: Pinu * F = Uinu * Quri avec: Pinu = Concentration plasmatique d'inuline, Uinu = concentration urinaire d'inuline, Quri = débit urinaire, et F = Le volume plasmatique filtré par minute. On recherche F, nous l'obtenons alors par la formule F= ( U * V) / P L'inuline n'est pas réabsorbée donc la totalité de l'inuline filtrée est retrouvée dans l'urine. C'est une exception, cette formule est applicable que pour l'inuline, car : l'inuline est sous forme libre (pas liée a d'autres protéines), l'inuline a un PM inférieur à 70M, elle n'est ni réabsorbée ni sécrétée, elle est facile à doser et n'est pas toxique. Clearance = volume de plasma totalement épuré d'une substance par minute. Cx (clearance de la substance x) = ( Ux * Quri) / Px Par exemple pour le glucose: Uglu = 0 (en effet on ne retrouve pas de glucose dans l'urine) donc Cglu = O Attention très important : ici on ne mesure pas la filtration glomérulaire, cette formule donne la clairance de la substance en question, on obtient la FG seulement lorsqu'on applique cette formule à l'inuline/ou à une substance ayant les mêmes propriétés(pas réabsorbée....etc). C'est faussé pour les autres substances car certaines sont réabsorbées / certaines synthétisées par l'organisme (et donc non exogènes)... La FG normale = 120-125 mL(de plasma filtré) / min Il existe des différences liées au sexe : en moyenne FG femme = 110ml/min et FG homme = 125ml/min. 125ml * 60min * 24 heures = 180 L/jour, or on a 5L de sang dont 3L de plasma, le plasma est donc filtré : 180/3 = 60 fois par jour! Rappel : Diurèse = 1-1,5L/jour (très loin des 180 litres passant à travers le filtre glomérulaire), on comprend bien que 99% de ce qui est filtré n'est pas excrété mais réabsorbé . « Le meilleur moyen de résister à la tentation, c'est d'y céder! » Aulnay BERNARD & Thibault MICHEL.
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