physiologie rénale
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BOUVRAIS Camille, BOUTELIER Charlotte 26/10/10 Physiologie, Physiologie rénale, cours 1, M. BEGUE Poly + enregistrement du cours sur le réseau pédagogique. PHYSIOLOGIE RÉNALE I- Introduction à l’étude de la fonction rénale A- Rôles du rein -> Rôle triple 1- Régulation C’est l’un des rôle principal du rein. Il régule l’osmolarité de toute substance et donc le volume liquidien (régulation de la fonction cardio-vasculaire). Cette régulation est plus spécifique des électrolytes (Na+, K+, H+ …), et des substances organiques. Remarque : Ions H+ -> régulation de l’équilibre acido-basique (pH). H+ + HCO3- H2CO3 H2O + CO2 3 paramètres interviennent pour réguler le pH : - les systèmes tampons - les poumons : élimination du CO2 - le rein : élimination de NH4+ 2- Excrétion a- Produits endogènes Ce sont tous les catabolites suffisamment hydrosolubles pour être éliminés tels quels au niveau du rein (urée, créatinine, acide urique). Les substances trop liposolubles sont éliminées dans la bile. Sinon, lorsque les substances ne sont pas assez hydrosolubles pour être éliminées par le rein, plusieurs mécanismes peuvent intervenir : - hydroxylation (R-OH) - conjugaison avec acide glucuronique ou groupement sulfate b- Produits exogènes Aussi appelés xénobiotiques, ce sont des pesticides, médicaments, additifs alimentaires … 3- Rôle endocrine Le rein sécrète des hormones (rénine, EPO …) 1/8 B- Principes de base de la fonction rénale (À savoir) 1- Mécanismes aboutissant à la formation d’urine définitive (Cf tableau) On compare deux compartiments : le plasma et l’urine, et on fait le rapport entre les deux. NB : on ne s’intéressera ici qu’aux substances filtrées. a- Grosses molécules (protéines) Plasma : 70g/L Urines : 0,015 à 0,024 g/L (traces : ce sont des protéines de très faible poids moléculaire, ou des protéines à usage interne sécrétées dans le tube rénal pour sa propre fonction). Cette différence indique qu’il existe un mécanisme de filtration des grosses molécules (elles ne passent pas). b- Petites molécules - Na+, HCO3-, glucose Ces petites molécules devraient apparaître dans les urines, car elles sont filtrées (car petites), or, leur concentration dans les urines est nettement plus faible que celle du plasma. Cela prouve l’existence d’une réabsorption des substances utiles avant l’excrétion de l’urine définitive. Glucose : réabsorption totale (substance énergétique ; si glucose dans les urines : diabète sucré) Na+ : dépend de son statut (si beaucoup de Na+ : grande élimination ; si peu de Na+ : grande réabsorption) Bicarbonates (HCO3-) : réabsorption pour contrer les attaques acides. - K+, Ca2+, PO4-, NH4+, urée On observe le phénomène inverse : augmentation de leur concentration dans les urines. Cela s’explique par deux mécanismes : la réabsorption d’eau : l’urine devient donc plus concentrée (cf schéma) Débit sanguin rénal (DSR) = 1570 L/j Débit plasmatique rénal (DPR) = 864 L/j Filtration : 20% de ce qui passe dans le rein est filtré Débit de filtration glomérulaire (DFG) = 173 L/j = 120 mL/min (cela correspond à l’urine primitive) Urine définitive (diurèse) = 1,5 L/j Cela montre bien une grande réabsorption d’eau (plus de 99%). Mais la réabsorption n’est pas le seul mécanisme qui intervient car sinon, les rapports urine/plasma pour chaque substance seraient identiques. Or, il existe des variations. 2/8 Sécrétion de substances Cela se passe au niveau des tubes rénaux, après la filtration glomérulaire et la réabsorption tubulaire. BILAN (cf schéma bilan) 3 mécanismes se suivent : - La filtration - La réabsorption tubulaire (dont l’eau qui suit les autres substances selon les lois de l’osmose) - Sécrétion tubulaire : enrichissement du compartiment urinaire Attention : filtration et sécrétion sont différentes. La filtration a lieu dans le glomérule et dépend de la pression hydrostatique, la sécrétion est tubulaire, et utilise des transporteurs (actifs et passifs). Excrétion = filtration (- réabsorption + sécrétion) Exemples de substances filtrées (cf poly) : - Inuline : elle est uniquement filtrée (concentration dans urine primitive et définitive identique). Elle permet de mesurer le débit de filtration. Na+ : filtré puis réabsorbé partiellement, selon les besoins. Glucose : filtré puis réabsorption totale. PAH (acide para amino hypurique) : filtré puis totalement sécrété. Il permet de mesurer le débit plasmatique rénal total (DPR). Urée : filtrée puis réabsorbée totalement, puis sécrétion. On a donc un cycle intra-rénal de l’urée permettant de concentrer l’urine. En effet, l’urée étant une petite molécule osmotique, lors de sa réabsorption, elle entraîne l’eau avec elle. 2- Notion de « clearance » rénale a- Rôle Elle permet de connaître la capacité d’épuration du rein vis-à-vis de telle ou telle substance (couple rein/substance : toujours donner la substance concernée). b- Formule Cx= urinairex * V/plasmatiquex C= clairance V= débit urinaire x = substance étudiée c- Définition La clairance d’une substance x correspond au volume de plasma totalement épuré de cette substance par unité de temps. C’est un débit. 3/8 d- Application - Substance f, uniquement filtrée : Cf= 120 mL/min. C’est la référence. Substance x : Cx = 90 mL/min. x est donc filtrée puis réabsorbée et le débit de réabsorption est : 120-90 = 30 mL/min Substance y, Cy = 150 mL/min. y est donc filtrée puis sécrétée et le débit de sécrétion est :150-120 = 30 mL /min. C- Anatomie fonctionnelle 1- Anatomie macroscopique (cf poly) Le rein est situé entre T11 et L3, dans l’espace rétropéritonéal (il est plus haut qu’on ne le pense). Il possède une seule circulation à la différence des poumons (1 artère et 1 veine). Division anatomique du rein : - Cortex : à la périphérie - Médullaire interne et externe : plus au centre - Colonne de Bertin : sépare deux lobes rénaux - Lobe : unité anatomique, comprend les pyramides de Malpighi (au sein de la médullaire) et se termine à sa pointe par les papilles urinaires où s’écoule l’urine définitive. - Petit calice, grand calice, bassinet puis uretère : voies urinaires, ne modifient pas l’urine définitive. 2- Le néphron : unité fonctionnelle - - Glomérule : lieu de la filtration, ce situe uniquement dans la zone corticale. Tube proximal : contourné (partie initiale, c’est la plus fonctionnelle) et droit. Anse de Henlé : constituée d’une branche descendante grêle et d’une branche ascendante large (la plus fonctionnelle). Ce n’est pas la lumière mais la paroi qui va s’élargir (les cellules sont plus épaisses et donc travaillent plus). Également, la branche ascendante large est imperméable à l’eau. Zone distale : contournée puis droite. Tube collecteur : perméabilité à l’eau variable. Remarque 1 Il existe de mauvaises représentations du néphron (trop de milieu interstitiel, ce qui pose des problèmes pour la régulation) Normalement les zones proximale et distale sont au contact de la zone de filtration. La majorité du travail est réalisée dans la région proximale de manière automatique pour décharger la zone distale, ce qui lui permet de faire des ajustements fins. Remarque 2 Tous les néphrons n’ont pas la même activité au même instant : un néphron peut réabsorber du Na+ alors qu’un autre peut en sécréter. Cela permet une régulation fine avec un équilibre dynamique. 4/8 3- Vascularisation Artère arquée -> artériole afférente -> glomérule -> artériole efférente -> capillaires péritubulaires (entourent les différents tubes du néphron) -> veinule -> veine arquée Vasa-recta : pour les juxtamédullaire. D- Le rein et les hormones Le rein est à la fois un organe endocrine et un organe cible de différentes hormones. 1- Organe cible Il est la cible de 4 hormones principales. a- Hormone anti-diurétique (ADH) Aussi appelée hormone de l’eau, elle est sécrétée par l’hypothalamus, puis stockée dans la posthypophyse. Rôles : principal -> perméabiliser le tube collecteur vis-à-vis de l’eau. annexes -> réabsorption de Na+ au niveau de la branche ascendante large de l’anse de Henlé. -> perméabiliser le tube collecteur profond (au niveau de la papille) vis-à-vis de l’urée. b- Aldostérone C’est l’hormone du Na+. Elle est sécrétée par les cellules de la couche glomérulée du cortex rénal. Rôles (liés à l’ADH) : -> favorise la réabsorption du Na+ au niveau de la branche ascendante large de l’anse de Henlé (qui est perméable à l’eau). -> excrétion du K+ et H+. c- Parathormone (PTH) C’est l’hormone du Ca++. Elle est sécrétée par les cellules de la parathyroïde. Rôles : -> réabsorption du Ca++ dans la branche ascendante large et donc favorise la diminution de la calciurie. -> extra-rénal : permet l’augmentation de l’absorption intestinale et de la résorption osseuse. d- Facteur natriurétique Il est sécrété au niveau des oreillettes cardiaques. Rôle : -> vasodilatation des artérioles afférentes et efférentes du glomérule. 5/8 2- Organe endocrine Il sécrète plusieurs hormones. a- Rénine Hormone principale. Elle permet la transformation du précurseur angiotensinogène (d’origine hépatique) en angiotensine 1, qui va elle-même être transformer en angiotensine 2 par l’enzyme de conversion. L’angiotensine 2 a un rôle dans la vasoconstriction et donc dans l’augmentation de la pression artérielle. NB : Pour diminuer la pression artérielle, soit on diminue le contenu, soit on relâche le contenant. b- Erythropoïétine (EPO) Elle est à 80-90% d’origine rénale (le reste : origine hépatique) et est synthétisée au niveau des cellules mésengiales du glomérule. Elle est responsable de la différenciation, de la prolifération et de la maturation des globules rouges. Sa synthèse augmente lors d’un manque d’O2 dans le rein (Ex : sténose de l’artère rénale -> diminution de l’apport en O2). Remarque1 En haute altitude, le pourcentage d’O2 dans l’air n’est pas modifié (21%), mais la pression atmosphérique est diminuée, ce qui diminue la pression partielle de l’O2. Pour transporter la même quantité d’O2, on augmente la synthèse de globules rouges grâce à l’EPO. Remarque 2 L’anémie est le signe majeur d’insuffisance rénale chronique (IRC). c- 1-25 dihydrocholécalciférol ou calcitriol Il est synthétisé par les cellules tubulaires proximales, à partir du cholestérol. Les UV interviennent dans sa synthèse au niveau de la peau (donne cholécalciférol), puis on a une transformation au niveau du foie (hydroxylation du cholécalciférol en calcidiol), puis au niveau du rein (hydroxylation du calcidiol en calcitriol). La PTH favorise cette dernière hydroxylation. d- Prostaglandines Elles sont entre autre synthétisées un niveau du rein, mais on peut la retrouver partout dans l’organisme. PGE2, PGI2 : rôle vasomoteur, vasodilatateur en cas d’hypovolémie. e- Facteurs de croissance Le rein synthétise : - IGF1 (insulin-like growth factor 1) : rôle dans l’hypertrophie rénale lors de néphrectomie latérale (ablation d’un rein). - EGF (epidermal growth factor) : rôle réparateur lors de nécrose tubulaire. 6/8 f- Kallikréine Elle transforme le précurseur kininogène en lysilbradykinine, qui sera ensuite transformée en bradykinine (substance vasodilatatrice). II- La circulation rénale (cf tableau) Le rein est un organe très irrigué : il ne représente que 0,4% du poids corporel mais il reçoit 1/4 de la circulation sanguine. Le débit rapporté au poids de l’organe dépasse celui du cœur soit environ 4600 mL/min/kg. Le débit rapporté à la consommation d’O2 est également important. A- Méthode de détermination du débit sanguin rénal global (DSR) et de sa distribution intra-rénale 1- Débit sanguin rénal global On se rapporte à la méthode des clairances : pour cela on utilise une substance totalement filtrée et sécrétée (la PAH est utilisée lorsque sa concentration est inférieure à 0,1 mg/L). On obtient des débits de 864 L/24h (débit plasmatique rénal DPR) ou de 1570 L/24h (débit sanguin rénal DSR). 2- Répartition de la médullaire et corticale circulation entre On se rapporte à la méthode des gaz radioactifs (xénon 133, krypton 85) (cf mesure sélective du débit sanguin hépatique). On procède ainsi : - Injection du gaz radioactif - Etude de l’élution (élimination) du gaz au niveau du rein : on obtient une courbe décroissante exponentielle. - Transcription des données de la courbe en données semi-logarithmiques : on obtient 3 droite. La 1ère est la plus importante (zone d’élution rapide), elle correspond à la filtration et à la réabsorption au niveau cortical, on a donc une circulation importante. La 2 ème correspond à la médullaire externe. La 3ème correspond à la médullaire interne. ( cf tableau poly) B- Distribution de la circulation rénale (cf tableau poly) On étudie la distribution de la circulation au niveau cortical, médullaire externe et médullaire interne. 7/8 Le volume de sang est identique dans les 3 compartiments. Le débit et la vitesse de perfusion par jour sont beaucoup plus importants au niveau cortical. Cette différence peut s’expliquer par le fait que la majorité du poids du rein se trouve au niveau cortical (70%). 8/8
