Faculté de Médecine et de Pharmacie de Fès Deuxième année de Médecine LA FILTRATION GLOMÉRULAIRE Dr. Tarik SQALLI HOUSSAINI Service de Néphrologie 02/02/17 COURS DE PHYSIOLOGIE RÉNALE Objectifs du cours Expliquer les déterminants et la régulation du débit sanguin rénal et de la filtration glomérulaire. Apprécier le débit de filtration glomérulaire en pratique clinique par la mesure de la clairance de la créatinine et son calcul par la formule de Cockroft et Gault. Plan du cours I. Définition de la filtration glomérulaire II. Anatomie microscopique de la Barrière de FG III. Caractéristiques de l’ultra filtrat glomérulaire IV. Facteurs déterminant la filtration glomérulaire V. Mesure du débit de filtration glomérulaire VI. Débit sanguin rénal VII. Régulation du DFG et du DSR I. Définition de la filtration glomérulaire Processus physique par lequel l’eau et les solutés dissouts dans le plasma passent des capillaires sanguins glomérulaires vers l’espace urinaire à travers la barrière de filtration glomérulaire pour former le filtrat glomérulaire ou urine primitive. II. Anatomie microscopique de la Barrière de filtration glomérulaire Barrière de filtration glomérulaire: aspect histologique Lumière urinaire 1. chambre urinaire 2. pédicelle 3. noyau du podocyte 4. lumière capillaire 5. fente de filtration 6. pore de l'endothélium 7. lamina rara interna 8. lamina densa Lumière du capillaire glomérulaire 9. lamina rara externa Barrière de filtration glomérulaire: aspect histologique Barrière de filtration glomérulaire: aspect histologique Endothélium capillaire fenestré: Couche de cellules endothéliales perforée de petits pores dont le diamètre permet de retenir les cellules sanguines et laisse passer les macromolécules. Membrane basale glomérulaire MBG: Ultra structure particulière au ME. Riche en polyanions Cellules épithéliales ou podocytes: Cellules avec fins prolongements : pédicelles qui s’entrecroisent pour former les fentes de filtration. III. Caractéristiques de l’ultra filtrat glomérulaire Absence de cellules sanguines. Dépourvu de protéines. ≈ 200 - 300 mg/l de protéines de petit PM entièrement réabsorbées au niveau tubulaire. vs 60 -70 g/litre de plasma Electrolytes + substances dissoutes ≈ plasma. Anions : Chlore et bicarbonates sont plus ↑. Calcium et du magnésium sont ↓car fractions liées aux protéines ne filtrent pas. IV. Facteurs déterminant la filtration glomérulaire 1. Nature des molécules filtrées 2. Débit de filtration glomérulaire IV-1. Nature des molécules filtrées Taille des molécules : ++ En raison de la présence de petits pores de filtration Passage libre pour les molécules de PM < à 70 KD. Restriction totale aux molécules de PM > à 70 KD IV-1. Nature des molécules filtrées Charge des molécules : ++ En raison de la charge négative de la BFG, les molécules chargées négativement filtrent moins bien que les molécules neutres ou chargées positivement et ceci pour des molécules de même poids moléculaire. IV-1. Nature des molécules filtrées Pas de filtration d’Albumine: ++++ Charge PM négative = 70 KD Protéinurie physiologique < 30mg/litre d’urine IV-2. Débit de filtration glomérulaire : DFG La quantité de liquide qui passe dans la chambre urinaire est gouvernée par la balance des forces hydrodynamiques. Formule de Starling : DFG = Coefficient de filtration (Kf) x Pression efficace de filtration (Pef) IV-2. Débit de filtration glomérulaire : DFG Coefficient de filtration (Kf) : S : Surface de filtration = Surface glomérulaire fonctionnelle totale. K : Coefficient de perméabilité hydraulique du capillaire glomérulaire. = Constante propre à chaque membrane. Très élevée au niveau du capillaire glomérulaire valeur considérable du DFG. IV-2. Débit de filtration glomérulaire : DFG Pression efficace de filtration: Filtration Résulte : mouvement d’eau, phénomène passif de deux forces antagonistes : Pression hydrostatique efficace - Pression oncotique efficace Pef = (PHCG - PHCB) - (POCG - POCB) IV-2. Débit de filtration glomérulaire : DFG Pef = (PHCG - PHCB) - (POCG - POCB) Pression hydrostatique du capillaire glomérulaire PHCG: = 45 mmHg Maintenue stable et élevée par la forte résistance du débit exercée par le double réseau artériolaire (AA +AE) IV-2. Débit de filtration glomérulaire : DFG Pef = (PHCG - PHCB) - (POCG - POCB) Pression hydrostatique de la capsule de Bowman PHCB= 10 mmHg → Gradient net de pression hydrostatique de 35 mmHg IV-2. Débit de filtration glomérulaire : DFG Pef = (PHCG - PHCB) - (POCG - POCB) PHCG 45 mm Hg PHCB 10 mm Hg 35 mm Hg ΔP: Gradient net de pression hydrostatique IV-2. Débit de filtration glomérulaire : DFG Pef = (PHCG - PHCB) - (POCG - POCB) Pression oncotique du capillaire glomérulaire POCG = 20 mmHg ≈ pression oncotique plasmatique IV-2. Débit de filtration glomérulaire : DFG Pef = (PHCG - PHCB) - (POCG - POCB) Pression oncotique de capsule de Bowman POCB = 0 mmHg Pession négligeable car présence d’une très faible quantité de protéines. IV-2. Débit de filtration glomérulaire : DFG Pef = (PHCG - PHCB) - (POCG - POCB) POCG 20 mmHg POCB 00 mmHg 20 mmHg Δπ : Gradient net de pression oncotique Récapitulatif: DFG Formule de Starling : DFG = Coefficient de filtration x Pression efficace de filtration DFG = Kf x Pef DFG = Kf x [(PHCG - PHCB) - (POCG – POCB)] Récapitulatif: DFG Filtration Extrémité AE Extrémité AA X Pef = 15 mmHg Pef = 45 – 10 - 20 mmHg X X X Pef = 0 mmHg Pef = 35 – 15 – 20 mmHg Filtration glomérulaire = Echange unidirectionnel +++ Car Filtration sans réabsorption Liée à la pression hydrostatique très élevée du capillaire glomérulaire Récapitulatif: DFG = Pef V. Mesure du DFG : Concept de clairance Clairance: volume théorique du plasma entièrement épuré de la substance x par les reins et qui a fournit la quantité excrétée dans les urines (ml/min) C = [Ux] x V / [Px] V. Mesure du DFG : Concept de clairance - - C = [Ux] x V / [Px] Substance filtrée librement, non réabsorbée et non secrétée Mesure DFG: Clairance rénale d’inuline Clairance rénale de la créatinine endogène Concentration plasmatique de la créatinine sérique Formule de Cockroft et Gault A= 1,23 chez l’homme A = 1,04 chez la femme Attention: Sujet âgé; enfant Obèse Ascite Femme enceinte… Exemple pour la pratique clinique Créatinine = 10 mg/l = 88 µmol/l Femme de 68 ans, 45 kg Homme de 22 ans, 88 kg Stades de la maladie rénale chronique VI. Débit sanguin rénal Rappels VI. Débit sanguin rénal DSR: Volume de sang irriguant la parenchyme rénal par unité de temps 1/5 du débit cardiaque → 1 l/min 80 – 85% pour le cortex 10 – 15% pour la médullaire DPR : Volume de plasma circulant dans le parenchyme rénal par unité de temps 600 ml/min Fraction filtrée : DFG/DPR = 20% VII. Régulation du DFG et du DSR 1. Autorégulation ou régulation intrinsèque: mécanisme commun aux DSR et DFG ++ 2. Régulation neuro – hormonale ou régulation extrinséque VII-1. Autorégulation du DFG et DPR Zone d’autorégulation VII-1. Autorégulation du DFG et DPR Persiste en absence de toute influence nerveuse ou hormonale: sur rein dénervé perfusé Pression artérielle systolique: 80 – 180 mmHg: DFG + DSR: inchangés Pourquoi? Modifications des résistances vasculaires rénales: Artérioles afférente et efférente +++ VII-1. Autorégulation du DFG et DPR Si PA ↑: Vasoconstriction: contraction des fibres musculaires lisse → ↑ les résistances artériolaires (AA + AE) Si PA ↓: Vasodilatation: relâchement des fibres musculaires lisses → ↓ les résistances artériolaires (AA + AE) VII-1. Autorégulation du DFG et DPR 1.1 Reflexe local myogénique: Phénomène reflexe non spécifique au rein Est la contraction des fibres musculaires lisses en réponse à leur étirement provoqué par l’↑ de pression Ouverture des canaux calciques voltage dépendant Mécanisme à délai d’action très rapide Vasoconstriction réflexe pression dépendante de l’AA. Sa mise en jeu est dépendante d’une contrainte mécanique. VII-1. Autorégulation du DFG et DPR 1.2 Rétrocontrôle tubulo-glomérulaire: Mécanisme de couplage entre la fonction tubulaire et la microcirculation rénale Macula densa: sensible aux variations du débit et de concentration du fluide tubulaire urinaire en NaCl La variation perçue par la macula densa est convertie en signal et transmis aux cellules juxta-glomérulaires : → Modifications de sécrétion de la rénine → Modifications du tonus de l’AA Rappel: le Néphron AA Glomérule TCP AE TD CB AJG Anse Henlé TC VII-1. Autorégulation du DFG et DPR Exemple: Si ↓ DSR: → ↓ du débit ou de la [Na, Cl] du fluide tubulaire de la macula densa → transmission du signal aux CJG : sécrétion de rénine → production d’Ag II (Rcp AT1) → VC de l’AA mais surtout de l’AE → ↑ la PHCG → ↑ DFG ou inchangé. Feedback négatif de la charge filtrée. Sa mise en jeu est déterminée par une contrainte métabolique. Cependant, si DSR ↓ ↓↓ Vasoconstriction importante des AA et AE DFG ↓↓ Pour redistribuer le sang vers le cerveau et le cœur 2. Régulation neuro - hormonale Régulation extrinsèque intervient quand l’une des conditions de l’autorégulation n’est plus remplie. 2 grands systèmes: Système rénine angiotensine Système nerveux sympathique Modifications de la vasomotricité artériolaire: AA et AE Simultanée Indépendante 2.1 Système rénine angiotensine (SRA) ↓ PA Angiotensinogène SNS + + Rénine Angiotensinogène I Angiotensinogène I I Enzyme de conversion Quels sont les principaux stimulus du SRA? Stimulation directe par le SNS Stimulation par les cellules activées de la macula densa Stimulation par la baisse importante de la pression artérielle 2 1 Angiotensine II Vasoconstriction : AA + AE +++ → ↓ DSR ↑ ou = DFG Stimulation de l’ADH → Réabsorption d’eau au niveau du canal collecteur Stimule la libération d’aldostérone → Réabsorption de Na et eau au niveau du CC Stimule la réabsorption directe de Na au niveau du tube proximal Relation: DSR – Pression de perfusion – Résistance artériolaire AA Ø AE Ø DSR PHCG DFG ↓ (VC) ↓ (VC) ↓ ↓ ↓ ↑ (VD) ↑ (VD) ↑ ↑ ↑ ↑ (VD) ↓ (VC) ↑ ↑ ↑ ↓ (VC) ↑ (VD) ↓ ↓ ↓ 2.2 Système nerveux autonome ou végétatif Non soumis à un contrôle volontaire - Système nerveux orthosympathique ou sympathique - Système nerveux parasympathique (SNPS) Plan anatomique: Systèmes bien différenciés - Plan fonctionnel: Effets sur les organes cibles n’est pas facile Situations !!! - SN PS: « repos et digestion » - SNS: « stess » - Les voies végétatives comportent deux neurones qui font synapse dans un ganglion végétatif Voie parasympathique: Acétylcholine Voie sympathique: Acétylcholine ou Noradrénaline Les vois végétatives commandent: muscle lisse, myocarde, glandes SNC Fibre pré gg Fibre post gg Ganglion végétatif Organe cible Organisation générale du système nerveux (SN) Organe effecteur SN somatique SN périphérique Acétylcholine (n) Muscle squelettique Ganglion (gg) SN autonome (Ortho) sympathique Fibre post gg Acétylcholine (n) Noradrénaline Adrénaline Acétylcholine(n) M. Lisse M. Cardiaque Glandes Médullosurrénale Parasympathique Fibre pré gg Acétylcholine (n) Acétylcholine (m) Distribution du système nerveux végétatif SN Para Sympathique: Centres, Voies et Ganglions SN (Ortho) Sympathique: Centres, Voies et Ganglions Système nerveux sympathique (SNS) Système nerveux sympathique: - Effet physiologique : ↑ des résistances, ↓ du DSR, DFG maintenu, FF ↑ Lié à une ↑ prédominante des résistances AE Deux mécanismes : Mécanisme direct via les récepteurs α adrénergiques Effet indirect via les récepteurs β adrénergiques qui stimulent la production rénale de rénine et donc la synthèse d’Ag II 2.3 Autres facteurs régulateurs: Prostaglandines Facteur atrial natriuérétique Kinines Oxyde nitrique Endothéline a. Prostaglandines Dérivées de l’acide arachidonique: voie cyclooxygénase PGE2 et PGI2 Rôle physiologique : ↑ du DSR et DFG par vasodilatation des AA et AE - Aucun effet chez le sujet normal du blocage de la cyclooxygénase par de l’indométhacine Rôle en cas d’hypovolémie (hémorragie, pertes massives en sodium): pour limiter la VC d’Ag II + SNS. Protection du DSR et du DFG. b. Facteur Atrial Natriurétique (FAN): Peptide synthétisé par les cellules des oreillettes cardiaques ↑ DFG sans variation du DSR → ↑ de la FF Mécanismes : dilatation de l’artériole afférente et constriction de l’artériole efférente avec augmentation de la PHCG c. d. e. Kinines (bradykinines) : VD des AA et AE Oxyde nitrique: VD des AA et AE Endothéline: VC des AA + et AE++ La sécrétion des substances VC: l’Ag II++ stimulent la sécrétion des substances VD: PG et l’ON pour contrebalancer l’effet vasoconstricteur Etroit équilibre entre médiateurs d’effets opposés VII. Adaptation aux variations de la volémie A. Hypovolémie: Déplétion hydrosodée +++, hypovolémie → ↓ retour veineux, ↓ débit cardiaque et ↓ PA. Stimulation des barorécepteurs artériels (crosse aorte et carotides) : stimulation sympathique Stimulation des barorécepteurs de l’AA: stimule la production de rénine et d’Ag II - VC artériolaire diffuse sauf circulation cérébrale et coronaire: maintien de la pression artérielle Rein : maintien du DFG VII. Adaptation aux variations de la volémie VII. Adaptation aux variations de la volémie B. Hyper volémie: ↑modérée du DFG → ↑ Excrétion urinaire de sodium Augmentation de la sécrétion d’ANF
