Béatrice L Azou, année 2010 SYSTÈME URINAIRE ET RÉNAL PHYSIOLOGIE DU REIN.

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