Béatrice L’Azou, année 2010 SYSTÈME URINAIRE ET RÉNAL PHYSIOLOGIE DU REIN UE2.2 Cycle de la vie et grandes fonctions p1 PHYSIOLOGIE du REIN I / Fonctions essentielles du rein Filtre, épure le sang Filtration Glomérulaire Maintient et régule la composition du sang Réabsorption et sécrétion tubulaire par réajustement en fonction des besoins Synthétise des hormones Evacue les déchets via urines II / Régulation de ces fonctions III/ Evaluation de ces fonctions p2 Quelques chiffres 2 reins 2 uretères 1 vessie 1 urètre 20 à 25 % du débit cardiaque 1200 ml de sang/min 150 – 180 l/jour p3 Fonctions du rein participe au maintien de l’hémostasie = Ensemble des mécanismes qui permettent la stabilité des paramètres physicochimiques du milieu intérieur ici.cegep-ste-foy.qc.ca G. Bourbonnais p4 Fonctions essentielles du rein Règle la composition, le volume et le pH du sang Régulation de la composition ionique du sang Régulation du volume d’eau Régulation de la concentration en H+ (HCO3-) Règle la pression artérielle Système rénine – angiotensine Synthétise des hormones (rôle endocrine) Calcitriol (vitamine D) Erythropoïétine Evacue les déchets p5 4 Mécanismes fondamentaux Filtration glomérulaire [eau, glucose, ions, déchets azotés] Réabsorption tubulaire [eau, glucose, ions, urée, Acides aminés] Artériole afférente Glomérule Artère Artériole efférente Capsule de Bowman Tubule rénal Capillaires péritubulaires Sécrétion tubulaire [ammoniac, certains médicaments] Vers les veines URINE + Excrétion Pour aboutir à la formation de l’urine ici.cegep-ste-foy.qc.ca G. Bourbonnais p6 Ces fonctions participe au maintien de l’hémostasie maintien de la composition Valeurs courantes de filtration et réabsorption Excrétion Réabsorption (%) Unité Filtration (taux) Eau L 180 1,5 > 99 Na+ mmol 25000 150 > 99 K+ mmol 630 95 85 Cl- mmol 18000 150 > 99 HCO3- mmol 4500 0 100 Glucose g 180 0 100 Acides aminés g 70 0 100 mmol 50 1 98 g 58 23 60 54.000 600 98.9 Substance Acide urique Urée Solutés totaux mosm www.authorstream.com/Presentation/Sciencedzaguet p7 Etape 1 de la formation de l’urine : la filtration glomérulaire Au niveau du glomérule Au travers une membrane Formation d’un ultra-filtrat Sous l’effet de pressions p8 Etape 1 de la formation de l’urine : la filtration glomérulaire Au niveau du glomérule Podocyte Pédicelle Passage de l’eau et des solutés du plasma vers les tubules rénaux pour former l’urine primitive Endothélium fenestré Substance anionique Lames basales Fentes de filtration Capillaire Espace de Bowman Lame basale Fenestrations ici.cegep-ste-foy.qc.ca G. Bourbonnais Pédicelles p9 Etape 1 de la formation de l’urine : la filtration glomérulaire Au travers d’une membrane Les molécules du plasma diffusent vers la capsule de lumière de la capsule de Bowman Bowman pédicelle en passant par les "fenêtres" des capillaires, puis en fente de filtration traversant la membrane basale (MB) et les fentes de filtration reliant la base des MB pédicelles des podocytes. capillaire fenestré A. Hamon – Univ angers.fr hématie p10 Etape 1 de la formation de l’urine : la filtration glomérulaire Formation d’un ultra-filtrat Eau Solutés Électrolytes (ions) Glucose Acides amines Créatinine peptides, Ig, hémoglobine passent Ne passe pas Les cellules sanguines (trop grosses) Molécules de PM élevées protéines ≥70000 Da = Albumine (<10 mg/L) Molécules chargées (-) Charge électrique Molécules fixées aux protéines plasmatiques (acides gras, calcium, …) p11 Etape 1 de la formation de l’urine : la filtration glomérulaire Sous l’effet de pressions Artériole efférente PCG= P hydrostatique capillaire(P sanguine) posm = ∆p dû aux protéines plasmatiques PT = P créée par le fluide dans la capsule 15 mmHg posm Glomérule Artériole afférente 30 mmHg PT PCG P nette de filtration = 10 mmHg Liquide tubulaire 55 mmHg Capsule de Bowman www.authorstream.com/Presentation/Sciencedzaguet p12 Sang Pression hydrostatique glomérulaire Urine primitive 55 mmHg Pression oncotique 30 mmHg Pression hydrostatique capsulaire 15 mmHg Pression nette de filtration (Pnf) ici.cegep-ste-foy.qc.ca G. Bourbonnais Pnf = (55 mmHg) - (30 mmHg + 15 mmHg) = 10 mmHgp13 Etape 1 de la formation de l’urine : la filtration glomérulaire FG = kf [ (PCG - PT - Po ) ] kf = coefficient d‘ ultrafiltration glomérulaire PCG = pression hydrostatique glomérulaire PT = pression hydrostatique de la capsule po = pression oncotique Perméabilité élevée à l ’eau Taille Charge ionique p14 Modification du débit la filtration glomérulaire DFG =environ 125 ml/min Doit rester constant (régulation) Trop élevé passage très rapide dans le tubule, les substances essentielles n’auront pas le temps d’être réabsorbées Trop faible beaucoup de filtrat réabsorbé les déchets ne seront pas éliminés correctement p15 Modification de pression la filtration glomérulaire Baisse de la pression sanguine (hémorragie) chute de la pression glomérulaire chute de la pression nette de filtration Baisse de la filtration constriction de l’artériole afférente réduit le débit oligurie (baisse du volume urinaire) anurie (volume < 50 ml) p16 En résumé : Filtration glomérulaire Première étape de formation de l'urine Mécanisme de différence de pressions permettant le passage de substances du secteur sanguin vers le secteur glomérulaire Composition très proche de celle du plasma moins les grosses molécules Présence de glucose dépend de la pression artérielle 180 l de plasma filtré par jour (soit 125ml/min) p17 En résumé : Filtration glomérulaire et régulation vasculaire Régulation du débit Pression Nette de Filtration (PNF = Pcap - (Ponc+Phyd) Débit de Filtration Glomérulaire (DFG= Kf x PNF) Kf = coefficient de filtration de la membrane glomérulaire En relation avec la surface de filtration et la contraction des cellules mésangiales ANF facteur natriurétique auriculaire régulation au niveau de l’oreillette du cœur ex : du volume sanguin libération ANF dilatation des cellules de surface de filtration DFG volume sanguin Système nerveux autonome (système autonome) p18 Au niveau du tubule : après le glomérule Ces fonctions de réabsorption ou de sécrétion dépendent des cellulaires tubulaires Relation entre structure et fonction www.sante.univ-nantes.fr/ p19 Etape 2 de la formation de l’urine : la réabsorption tubulaire Tube rénal : différents segments Retour de substances de la lumière du tube rénal vers le sang des capillaires péri tubulaires Structures et rôles variables 99 % de l’eau La plupart des solutés utiles Réabsorption de Na+ par un transport actif p20 Au niveau du tubule : après le glomérule Répartition des fonctions selon les segments des tubules Tube contourné proximal Réabsorption "de masse" de 50% à 100% des substances filtrées Anse de Henlé Différences de perméabilité selon le segment Réabsorption des ions et de l'eau (15 à 35% restant) Tube contourné distal et tube collecteur Ajustements fins urine finale (ou terminale) Participe au contrôle homéostatique de la volémie p21 Etape 2 de la formation de l’urine : la réabsorption tubulaire Réabsorption tubulaire active (cotransport avec Na+ au niveau du TCP + anse de Henlé) : • certains ions (Na+, H+) • glucose • acides aminés lumière tubulaire Na+ Glu Na+ H+ H2O • acide lactique • vitamines ATP ADP Na+ K+ capillaire péritubulaire Réabsorption tubulaire passive : • anions (HCO3-, Cl-) • eau (suit le Na+ par osmose = réabsorption obligatoire) A. Hamon – Univ angers.fr p22 Etape 2 de la formation de l’urine : au niveau du tube contourné proximal Réabsorption tubulaire pôle apical avec microvillosités L’eau est fortement réabsorbée Les électrolytes (ions) sont fortement réabsorbés Les substances précieuses (comme le glucose) sont totalement réabsorbées Les acides aminés Réabsorption de bicarbonate de sodium (Na+ et HCO-3) Le pôle basal est riche en mitochondries qui fournissent l’ATP nécessaire à la pompe Na/K Excrétion tubulaire Production et excrétion de NH4+ Substances liées aux protéines, médicaments p23 Etape 2 de la formation de l’urine : au niveau du tube contourné proximal Acides aminés, glucose, urée, acide urique, Na+, K+, Ca2+, Mg2+, SO42-, PO42-, Cl-, HCO3- H+ NH4+ acide urique PAH, etc H2O H2O, Na+, Cl-,urée (K+), H+, NH3 Na+ K+ ClCa2+ Mg2+ Na+, Cl-, H2O, urée (K+), H+, NH3 www.authorstream.com/Presentation/Sciencedzaguet p24 Etape 3 de la formation de l’urine : Anse de Henlé Réabsorption active de 15 à 20 % NaCl filtré Cette réabsorption peut être supérieure à la réabsorption de H2O A ce niveau, on assiste à un phénomène possible de concentration des urines Ce processus dépend De la perméabilité élevée à l’H2O Du transport actif de Na+ et Cl Du flux intra-tubulaire p25 Etape 3 de la formation de l’urine : Anse de Henlé Anse de HENLE réabsorbe plus de Na que d'eau = segment de dilution différences régionales de perméabilité à l'eau et le Na branche descendante : Na non réabsorbé perméable à H2O Branche ascendante : Na réabsorbé imperméable à H2O Le Na réabsorbé entraine la réabsorption de H2O dans la branche descendante Transport actif Co-transport de Na +, K +, Cl -, et contre transport de H+ L'urine qui quitte l'anse de Henlé est hypotonique au plasma p26 Etape 3 de la formation de l’urine : au niveau de la anse de Henlé H2O Na+,Cl-, HCO3TCD Iso TCP iso +hypo Na+ H+ K+ Na+ Na+ + + Cl- H K hypo Iso Cortex TC Na+ ClH2O Médullaire Na+,Cl- Hyper Hyper iso H2O Hyper hyper Urine hyper AH www.authorstream.com/Presentation/Sciencedzaguet p27 Étape 3 de la formation de l’urine : au niveau de la anse de Henlé Échange à contre courant Tube collecteur 100 100 300 100 300 Cortex 100 H2O 300 Médullaire externe 600 H2O H2O 200 100 300 NaCl H2O H2O Médullaire interne 100 NaCl 400 200 600 NaCl 900 700 300 900 NaCl Urée Urée Anse 1200 1200 www.authorstream.com/Presentation/Sciencedzaguet p28 Étape 3 de la formation de l’urine : au niveau de la anse de Henlé Vasa recta Ascendant Descendant Échange à contre courant Possible par un contre courant avec vasa recta 300 300 H2O Branche descendante de l ’anse H2O 600 H2O H2O 900 500 600 900 H2O NaCl 300 NaCl 100 H2O NaCl 500 NaCl H2O 600 600 NaCl H2O NaCl NaCl H2O 900 900 NaCl H2O NaCl H2O Branche ascendante 1200 de l ’anse NaCl 1200 www.authorstream.com/Presentation/Sciencedzaguet p29 Etape 3 de la formation de l’urine : Concentration au niveau de la anse- Régulation Système rénine angiotensine Stimulus = natrémie et la pression artérielle Hormone antidiurétique ADH (vasopressine) Liée à des récepteurs cardio-vasculaires Sécrétée par hypophyse p30 Etape 4 de la formation de l’urine : Tube contourné distal Réabsorption Na+ et Cl- sont activement réabsorbés Cette réabsorption est augmentée par l’aldostérone Sécrétion (produite) H+ et K+ Par échange par l’absorption Excrétion (éliminé) Production et excrétion de NH4+ p31 Etape 4 de la formation de l’urine : Tube contourné distal H2O Na+,Cl-, HCO3TCD Iso TCP iso +hypo Na+ H+ K+ Na+ Na+ + + Cl- H K hypo Iso Cortex TC Na+ ClH2O Médullaire Na+,Cl- Hyper Hyper iso H2O Hyper hyper Urine hyper AH www.authorstream.com/Presentation/Sciencedzaguet p32 Etape 5 de la formation de l’urine : Tube collecteur En lien direct avec la perméabilité à l’eau ADH Rôle du système rénine-angiotensine-aldostérone Influence de la charge en H+, K+ Réabsorption Na+, Cl- et H2O modeste mais essentielle pour ajustement et maintien du volume et de la composition des fluides Sécrétion H+ et K+ p33 Etape 5 de la formation de l’urine : Tube collecteur H2O Na+,Cl-, HCO3TCD Iso TCP iso +hypo Na+ H+ K+ Na+ Na+ + + Cl- H K hypo Iso Cortex TC Na+ ClH2O Médullaire Na+,Cl- Hyper Hyper iso H2O Hyper hyper Urine hyper AH www.authorstream.com/Presentation/Sciencedzaguet p34 En résumé : Sodium et de l’Eau dans le Tube contourné proximal: Approximativement 65% de Na+, Cl- et H2O sont réabsorbés dans le TCP = urine iso-osmotique réabsorption obligatoire Dans l'anse: Urine hypo-osmotique car NaCl plus réabsorbé que H2O Tube contourné distal pas de réabsorption de H2O segment de dilution Tube collecteur régulation de la réabsorption de H2O par ADH réabsorption non obligatoire p35 En plus Élimination du sang de autres déchets Médicaments Ions excédentaires Un grand nombre de substances naturelles ou médicamenteuses éliminées par le rein, sont des acides ou des bases faibles. p36 Régulation l’équilibre acide-base Mécanismes différents dans le Tube contourné proximal: Tube contourné distal Réabsorption de HCO3Formation d’une acidité titrable Production et excrétion de NH4+ Liquide tubulaire Interstitium Na+ HCO3- Anhydrase carbonique H+ HCO3- Na+ + HCO3H+ CO2 + H2O Na+ Na+HPO42- Na+ + - HCO3 Tube proximal + HCO3- - HCO3 H+ H+ Tubes distal/ collecteur Na+ H2PO4Na+ Glutamine HCO3- Na+ AGlutamine H+ HCO3NH3 H+ NH3 Tubes proximal/ distal + NH4 + A- p37 Voies d’excrétion de l’urine Calices Bassinet Uretère Vessie urètre p38 Elimination de l’urine Excrétion Miction ici.cegep-ste-foy.qc.ca G. Bourbonnais p39 [Rappels] :Fonctions essentielles du rein Règle le volume, la composition et le pH du sang Régulation de la composition ionique du sang Régulation du volume d’eau Régulation de la concentration en H+ (HCO3-) Règle la pression artérielle Evacue les déchets Synthétise des substances et hormones Calcitriol (vitamine D) Erythropoïétine Rénine p40 Autres Fonctions : Fonctions endocriniennes 1,25 dihydroxyvitamine D forme active de la vitamine D rôle dans le métabolisme du Ca2+ p41 Autres Fonctions : Fonctions endocriniennes 1,25 dihydroxyvitamine D Erytropoïétine Contrôle de la production des érythrocytes Source principale (foie) Stimulée par la réduction de O2 rénal p42 Autres Fonctions : Fonctions endocriniennes 1,25 dihydroxyvitamine D Erytropoïétine Rénine Enzyme produite par le rein enzyme impliquée dans le système Rénine-Angiotensine transforme l‘angiotensinogène en angiotensine I p43 Autres Fonctions : Fonctions endocriniennes Rénine Appareil juxta-glomérulaire Les cellules juxta-glomérulaires réagissent à ces facteurs en sécrétant une hormone : la rénine Ces cellules sont sensibles à 3 facteurs : - Baisse de pression sanguine dans l'artériole afférente - Baisse du taux de Na+ dans le TCD (signe d’une diminution du débit de filtration) - Influx du système nerveux végétatif ici.cegep-ste-foy.qc.ca G. Bourbonnais p44 Fonction endocrine du rein Rénine Rénine Angiotensinogène Angiotensine I Au niveau des poumons : Facteur de conversion de l'angiotensine Angiotensine I Angiotensine II p45 Autres facteurs: Autres substances régulatrices produites par le rein = Paracrine = autacoïdes Kinines Dopamine Bradykinine Adénosine terminaisons nerveuses rénales régulation de la filtration et sécrétion de rénine endothélium vasculaire Facteurs dérivés de l'endothélium (EDRF) vasoconstricteur NO Vasodilatateur Endothéline Facteur de croissance ILGF1 rôle dans la croissance du rein Cytokines ILK1,... Fonction immunitaire influence la circulation rénale/tubules p46 PHYSIOLOGIE du REIN I Partie/ Fonctions essentielles du rein Filtre, épure le sang Filtration Glomérulaire Maintient et régule la composition du sang Réabsorption et sécrétion tubulaire par réajustement en fonction des besoins Synthétise des hormones Evacue les déchets via urines II Partie/ Régulation de la fonction rénale III Partie/ Evaluation de la fonction rénale p47 Interaction entre les systèmes RÉGULATION DE LA FONCTION RÉNALE p48