physiologie renale
publicité
CAPET Civel Cédric Physiologie rénale Page 1 sur 17 PHYSIOLOGIE RENALE : Première partie (anatomie et fonctionnement) La composition du milieu intérieur est soumise à de nombreuses variations. En effet, l’apport irrégulier de nutriments et la production irrégulière de déchets métaboliques dus à l’activité physique influencent la composition du milieu intérieur. Or, l’organisme a besoin de maintenir un contrôle strict de la composition du milieu intérieur. La fonction principale des reins est donc de garantir l’homéostasie du milieu intérieur. Pour cela, les reins régulent la composition du sang et donc la composition de l’ensemble des liquides extracellulaires. La production d’une urine de composition variable est donc un élément indispensable à l’homéostasie. L’excrétion a donc deux rôles clés : l’élimination des déchets métaboliques azotés, le maintien de l’homéostasie (maintien de la composition du milieu intérieur, de la pression artérielle et de son pH). Homéostasie : le but du rein est l’élimination de substances et de l’eau (poumons, glandes sudoripares). Remarque : le rein à également une fonction endocrine : production du métabolite rénal de la vitamine D (1,25(OH)2D3), hormone qui contrôle l’absorption digestive du calcium et intervient dans le métabolisme osseux, et production de l’érythropoïétine, glycoprotéine contrôlant l’érythropoïèse. I. ANATOMIE DE L’APPAREIL URINAIRE I.1. Organisation de l’appareil urinaire I.1.1. Présentation de l’appareil urinaire Situation dans l’organisme, glandes surrénales (sans rapport), miction (dans le Ganon et Marieb) I.1.2. Organisation de l’appareil urinaire L’appareil urinaire est composé : de 2 reins qui élaborent l’urine, de 2 uretères qui transportent l’urine des reins à la vessie, de la vessie qui stocke de l’urine entre les 2 mictions, d’une urètre qui permet l’émission de l’urine. Remarque : les glandes surrénales n’ont pas de rapport physiologique avec l’appareil urinaire. I.2. Organisation anatomique du rein I.2.1. Présentation générale du rein Ce sont des organes bruns rouges en forme de haricot (150 g chacun). On distingue 2 zones : zone corticale ou cortex : aspect finement granuleux. Et la zone médullaire ou médulla : aspect strié formé de 8 à 12 zones coniques nommées pyramides de Malpighi. La collecte de l’urine se fait depuis les calices qui reçoivent l’urine provenant des pyramides de Malpighi. Elle est déversée dans le bassinet, parvient dans la vessie via les 2 uretères. Pour assurer leur rôle de régulation du milieu intérieur, les reins reçoivent une vascularisation importante à partir de l’aorte abdominale, via l’artère rénale. Le sang épuré ressort par la veine rénale. (+Anatomie externe, interne…) Débit sanguin rénal : Les reins sont des organes qui représentent 0,5 % de la masse corporelle mais qui reçoivent 25 % du débit cardiaque (1,2-1,3 L/minute). Les reins sont donc très massivement irrigués. Chaque rein reçoit donc chaque jour 1500 L de sang et en filtre 150 à 160 L par jour. Comme le volume plasmatique est égal à 3 L, les reins filtrent donc le volume plasmatique total 50 fois par jour. CAPET Civel Cédric Physiologie rénale Page 2 sur 17 I.2.2. Le Néphron : unité fonctionnelle Les néphrons sont les unités structurales et fonctionnelles des reins. (Une unité fonctionnelle est le plus petit constituant d’un organe capable d’accomplir toutes les fonctions de celui-ci). Chaque rein est constitué d’environ 1,25 millions de néphrons. Le nombre de néphrons est fixé à la naissance et ne peut plus augmenter. Les troubles apparaissent à partir d’une perte d’environ 25%. a) Présentation des différents segments du néphron Chaque néphron consiste en un corpuscule de Malpighi attaché à un long tube fin, convoluté et sa vascularisation associée. Corpuscule (rénal) de Malpighi : Il est formé de deux composantes : - La capsule de Bowman = sphère invaginée appartenant au néphron, qui enveloppe de glomérule (environ 200 µm de diamètre). - Le glomérule = réseau de capillaires issus de l’artériole afférente et qui se regroupent pour former une artériole efférente. Puis : Tube contourné proximal : directement issu de la capsule de Bowman Anse de Henlé : L’anse de Henlé est composé de deux branches : Une branche descendante fine. Une branche ascendante large Tube contourné distal Canal collecteur Remarques : l’aspect strié de la zone médullaire est dû à sa composition riche en tubes collecteurs de Bellini et à l’anse de Henlé. Il existe des néphrons courts dont le segment grêle de l’anse de Henlé est très petit (2 mm) et qui sont situés dans la zone corticale et des néphrons longs situés dans le cortex mais dont l’anse de Henlé très longue (14 mm) plonge jusque dans la zone médullaire (rôle des longues anses de Henlé dans l’établissement d’un gradient osmotique). CAPET Civel Cédric Physiologie rénale Page 3 sur 17 b) L’appareil juxtaglomérulaire À la jonction du segment ascendant de l’anse de Henlé et du tubule contourné distal, le tubule est en contact avec l’artériole afférente et forme l’appareil juxtaglomérulaire (puisque situé près du glomérule de Malpighi). À ce niveau, l’épithélium tubulaire va se modifier pour former la macula densa et la paroi de l’artériole afférente est plus épaisse en raison de la présence des cellules juxtaglomérulaires (ou granulaires). L’appareil juxtaglomérulaire est donc constitué : Des cellules endothéliales juxtaglomérulaires. Ce sont des cellules baroréceptrices, c'est-à-dire qu’elles sont sensibles aux variations de la pression sanguine dans l’artériole afférente. Ces cellules sécrètent de plus une enzyme appelée rénine dont le rôle sera vu ultérieurement. - Des cellules de la macula densa : Ces cellules sont osmoréceptrices (sensibles à la pression osmotique) et chémoréceptrices du filtrat glomérulaire (sensibles aux variations de concentration des substances chimiques du liquide tubulaire). - Des cellules mésangiales associées. Conclusion : l’appareil juxtaglomérulaire va donc jouer un rôle très important quant au rôle du rein dans la régulation de l’équilibre hydrominéral. c) Vascularisation du néphron L’appareil urinaire est irrigué par l’artère rénale et le sang ressort par la veine cave inférieure. La vascularisation est particulière car elle comprend un système porte artériel. Système porte : c’est un système vasculaire qui fait la jonction entre 2 réseaux capillaires. Le terme artériel signifie que la jonction entre les 2 réseaux capillaires se fait par des artérioles. Le sang arrive dans le glomérule par une artériole afférente qui se ramifie en formant un groupe compact de capillaires : le glomérule de Malpighi. Il en ressort une artériole efférente qui irrigue ensuite le reste du néphron en formant un réseau de capillaires péritubulaires, lesquels sont en contact très étroit avec les tubules rénaux. Ainsi le sang qui irrigue les tubes urinaires est déjà passé dans les glomérules (important). Puis les capillaires péritubulaires débouchent dans une veinule efférente qui rejoint la veine rénale. CAPET Civel Cédric Physiologie rénale Page 4 sur 17 II. FONCTIONEMENT RENAL ET FORMATION DE L’URINE II.1. Mise en évidence du fonctionnement rénal Débit sanguin rénal : Les reins sont des organes qui représentent 0,5 % de la masse corporelle mais qui reçoivent 25 % du débit cardiaque. Les reins sont donc très massivement irrigués. Chaque rein reçoit donc chaque jour 1500 L de sang et en filtre 150 à 160 L par jour. Comme le volume plasmatique est égal à 3 L, les reins filtrent donc le volume plasmatique total 50 fois par jour. Ces chiffres, très élevés en regard de la masse et des besoins métaboliques des reins, sont en rapport avec leur rôle : filtrer le sang, réabsorber et sécréter, ce qui permet de réguler rapidement les constituants du milieu intérieur et d’excréter de grandes quantités de déchets. II.1.1. Composition comparées du sang et de l’urine Urine (valeurs moyennes) (mmol/L) (mmol/L) Na+ 140-150 40-90 + K 4 40 Ca2+ 1,4 14 HCO3 25 0 Cl110 90 NH4+ 0,005 40 Urée 6 320 Créatinine 0,1 10 Protéines 70 0 Acide urique 0,3 5 Glucose 4 à 4,5 0 On remarque que : Certaines molécules, présentes dans le plasma sont totalement absentes dans l’urine. Certaines molécules, très diluées dans le plasma (voire absente), sont particulièrement concentrées dans l’urine. Composant Sang II.1.2. Etape de la formation de l’urine Les grandes étapes de la formation de l’urine : La première étape de la formation de l’urine est la filtration du sang au niveau du corpuscule de Malpighi. L’eau (150 L par jour) et la plupart des constituants du plasma vont passer dans la capsule de Bowman puis dans le tubule pour former l’urine primitive. Certaines molécules ne peuvent pas être filtrées et c’est pourquoi on ne les retrouve pas dans l’urine (protéines). L’urine primitive n’a pas la même composition que l’urine définitive car elle va subir deux types de modifications. Les modifications tubulaires : Réabsorptions : La plupart des molécules filtrées vont subir des réabsorptions le long des tubules : soit totale (glucose, acides aminés, HCO3-), soit partielle (H20 (148,5 L sur les 150 L filtrés), Na+, Cl-…). Et des Sécrétions : La sécrétion tubulaire est le passage de substances des capillaires qui entourent le tubule dans celui-ci. Elle permet d'éliminer des substances qui ne se trouvent pas déjà dans le filtrat comme certains médicaments, d'éliminer les substances nuisibles qui ont été réabsorbées comme l'urée et l'ammoniac et de régler le pH sanguin. La sécrétion peut se produire tout le long du tubule. L'urine définitive est donc le résultat d'un processus de filtration, de réabsorptions sélectives et de sécrétions. II.2. L’ultrafiltration glomérulaire II.2.1. Le glomérule : une surface d’échange Le corpuscule de Malpighi présente toutes les caractéristiques d’une surface d’échange : il est très richement vascularisé : réseau capillaire glomérulaire. Le réseau de capillaires glomérulaires à l’intérieur de la capsule de Bowman augmente considérablement la surface d’échange entre le sang et le filtrat. L’endothélium des capillaires glomérulaires est fenêtré et les pores ont un diamètre de 70-90nm. Les cellules de l’épithélium (podocytes) ont de nombreux pseudopodes qui s’entrecroisent pour former des fentes de filtration le long de la paroi capillaire. Ces fentes ont une largeur d’environ 25 nm. La membrane glomérulaire permet le passage des substances d’un diamètre inférieur à 4 nm et interdit le passage à celle de plus de 8 nm. Toutefois le passage est assujetti à la charge des molécules. La surface totale de l’endothélium des capillaires glomérulaires chez l’homme est d’environ 0,8-1 m2, par rein. CAPET Civel Cédric Physiologie rénale Page 5 sur 17 La distance entre le plasma et le filtrat est très limitée. La lame basale glomérulaire est épaisse d’environ 250 à 400 nm. De plus, de part et d’autre de la lame basale, cette barrière présente des pores facilitant le passage des molécules : 1 : cellules épithéliales de la capsule de Bowman 2 : lumière du corpuscule de Bowman (urine primitive ou filtrat) 3 : lumière de l’artériole (sang) 5 : endothélium fenêstré 6 : lame basale 7 : podocytes Il en résulte un filtre qui permet le passage libre des molécules. DOCUMENT Molécules filtrées Compositions comparées du plasma et de l’urine primaire : Composés Concentration dans le plasma 139 70 5 5 0,05 0 Concentration dans la capsule de Bowman 139 0 5 5 0,05 0 Na+ (mmol/L) Protéines (g/L) Glucose (mmol/L) Urée (mmol/L) NH4+ (mmol/L) Acide hippurique (mmol/L) Quantité d’eau circulant (litres/ 720 170 24 heures) Conclusion : La plupart des molécules sont totalement filtrées (glucose, urée, NH4+, acides aminés…). L’eau est partiellement filtrée : 23 %. En fait, seules les molécules de forts poids moléculaires ne sont pas filtrées (comme les protéines). En réalité, les molécules de poids moléculaire inférieur à 65 kDa sont filtrées. Ceci est du au filtre formé par la lame basale. II.2.2. Mécanisme de l’ultrafiltration glomérulaire Mécanisme relativement passif et peu sélectif. La taille du lit capillaire et la perméabilité des capillaires influencent la filtration. La quantité de liquide qui passe dans la capsule de Bowman est gouvernée par la balance des forces hydrodynamiques : La pression hydrostatique dans les capillaires agit en forçant le plasma hors des capillaires, mais les protéines plasmatiques ne peuvent pas passer dans la capsule et reste dans le sang. La pression oncotique qui en résulte s’oppose à la force hydrostatique. La somme des pressions opposées est appelée pression nette de filtration. Sa valeur influence la proportion de plasma qui va être ultrafiltré. PNF = PHg – PHc – Po (PNF : pression nette de filtration, PHg : pression hydrostatique glomérulaire, PHc : pression hydrostatique capsulaire ou corpusculaire, Po : pression oncotique). La quantité de plasma filtrée par unité de temps est appelé débit de filtration glomérulaire (DFG, préférer : DUFG) et est exprimé en mL/min. PNF = 55 – 15 – 30 = 10 mm Hg. Le débit de filtration doit être maintenu constant (environ 120 mL/min) pour que le mécanisme de filtration soit convenable. CAPET Civel Cédric Physiologie rénale Page 6 sur 17 II.2.3. Les facteurs influençant la filtration a) Étant donnés les forces influençant le DUFG, on remarque que la pression sanguine dans l’artériole afférente détermine le DUFG. Lorsque la pression augmente, le DUFG augmente. La régulation du débit sanguin rénal : La noradrénaline contracte les vaisseaux, la constriction touche surtout les artères interlobulaires et les artérioles afférentes. Le rein produit aussi de la dopamine qui provoque une vasodilatation et une natriurèse. L’angiotensine II a aussi un effet vasoconstricteur, causant une contraction plus forte des artérioles efférentes que des artérioles afférentes. Les prostaglandines augmentent le débit sanguin du cortex rénal et diminuent celui de la médulla. Le rôle des nerfs rénaux : La stimulation des nerfs sympathiques noradrénergiques du rein cause une diminution marquée du débit sanguin de cet organe. Lorsque la pression sanguine systémique diminue, la vasoconstriction déclenchée par la baisse des décharges dans les nerfs des barorécepteurs inclut une vasoconstriction rénale. La stimulation des nerfs rénaux cause aussi une augmentation de la sécrétion de rénine (augmentation de la réabsorption de Na+). L’autorégulation du débit sanguin rénal : Quand le rien est perfusé à des pressions modérées (90-220 mm Hg, chez le chien), la résistance vasculaire rénale varie avec la pression, de sorte que le débit sanguin rénal demeure relativement constant. Elle est probablement produite en partie par une contraction de la musculature lisse de l’artériole afférente en réponse à l’étirement (le NO pourrait jouer un rôle). Aux basses pressions de perfusion, l’angiotensine II semble jouer un rôle en contractant les artérioles efférentes… b) La perméabilité capillaire : Les capillaires des glomérules sont approximativement 50 fois plus perméables que ceux des muscles squelettiques. Le passage dépend de la taille et de la charge. c) la taille du lit capillaire : De nombreux facteurs agissent sur la taille du lit capillaire en le contractant : Angiotensine II, endothélines, ADH (vasopressine), Noradrenaline, Thromboxane A2, Histamine… De nombreux facteurs agissent sur la taille du lit capillaire en le relaxant : ANP, Dopamine, PGE2, AMPc. d) La lame basale : La distance entre le plasma et le filtrat est très limitée. La lame basale glomérulaire est épaisse d’environ 250 à 400 nm. Il s’agit en fait de la coalescence de 2 lames basales (l’une limitant extérieurement l’endothélium vasculaire fenêtré des capillaires glomérulaires, l’autre cernant les podocytes). Cette lame basale présente les propriétés proches de celles d’un gel de poly acrylamide utilisé pour l’électrophorèse des protéines, gel dans lequel les molécules vont diffuser plus ou moins rapidement. Les petites molécules (glucoses, urée, ions…) diffusent très vite du capillaire vers la chambre glomérulaire : leurs coefficients de diffusion sont très proches de celui obtenu dans l’eau. Les macromolécules vont par contre, diffuser beaucoup plus lentement (50 à 100 fois moins vites que l’ion Na+), les protéines de faible poids moléculaire diffusant plus vite que celles de poids moléculaire élevé. La vitesse de diffusion est également fonction de la différence de concentration entre les 2 compartiments séparés par la lame basale. L’urine primitive correspond par conséquent à un ultrafiltra qui contient très peu de protéines (300 mg/L) comparé au plasma (60 – 80 g/L). Le passage de cette urine primitive dans le tube contourné proximal va conduire à une réabsorption et à une dégradation des 3/4 des protéines ultrafiltrées et on retrouve en définitive dans une urine normale environ 50 mg de protéines par 24 heures pour un volume compris entre 1,2 et 1,5 litres. Remarque : une partie de nos connaissances sur la filtration glomérulaire et sur la fonction tubulaire a été acquise grâce aux techniques de microponction. En effet, il est possible d’insérer des micropipettes dans les tubules rénaux in vivo et d’établir la composition chimique du liquide tubulaire aspiré à l’aide de microdosages. Il est également possible de perfuser un tubule in vivo en y insérant 2 pipettes. On peut aussi prélever des segments de tubules et les perfuser in vitro ou étudier des cellules tubulaires en culture. II.3. La réabsorption tubulaire Voies paracellulaires ou transcellulaires… 80% de l’énergie consommée par le rein est pour réabsorber du sodium. II.3.1. Mise en évidence de la réabsorption tubulaire Compositions comparées des urines primitives et définitives Composés Quantité filtrée par jour Quantité excrétée par jour Na+ (mmol) K+ (mmol) Cl- (mmol) HCO3- (mmol) Créatinine (mmol) Glucose (mmol) Urée (mmol) Eau (litres) 25 000 600 18 000 4900 12 520 900 170 200 560* 200 0 12 0 400 1,5 (Le K+ est à la fois réabsorbé et sécrété !) CAPET Civel Cédric Physiologie rénale Page 7 sur 17 Réabsorption totale ou partielle : La plupart des ions et l’eau subissent une réabsorption partielle. Cette réabsorption est de l’ordre de 99 % de la quantité filtrée pour le sodium, les chlorures et l’eau. Cependant, d’autres molécules subissent une réabsorption totale. C’est le cas du glucose et des acides aminés, qui en conditions normales, sont totalement absents des urines. Cette réabsorption met en jeu des transporteurs. Le phénomène est donc saturable : C’est pourquoi, en cas de diabète, du glucose est retrouvé dans les urines. La quantité de glucose filtrée est telle que les transporteurs intervenant dans la réabsorption du glucose sont saturés. Ainsi, une partie n’est pas réabsorbée et se retrouve dans les urines. Certaines protéines de petites tailles et quelques hormones peptidiques sont réabsorbées (par endocytose). La réabsorption suit la diffusion passive, diffusion facilitée, transport actif… Il existe une différence entre les pompes de la membrane luminale et basolatérale : c’est cette différence de distribution qui permet un mouvement net de solutés à travers les épithéliums. II.3.2. Rôle des différents segments tubulaires dans la réabsorption a) Tube contourné proximal Le TCP joue un rôle majeur dans la réabsorption tubulaire. En effet, c’est à ce niveau que sont réabsorbés les 2/3 de l’eau, des ions et des solutés ultrafiltrés. Réabsorption active de Na+. La réabsorption du sodium est très importante car elle est couplée à de nombreuses autres réabsorptions (passive ou active : eau, glucose, phosphates, aa, lactate, Cl-, K+) et à des rejets (H+, K+…). Le sodium subit une réabsorption active au niveau du TCP grâce à une ATPase Na/K située sur la membrane apicale de l’épithélium tubulaire. (Rq : Le syndrome de Fanconi) CAPET Civel Cédric Physiologie rénale Page 8 sur 17 Réabsorptions passives associée à la réabsorption de Na + Des symports permettent la réabsorption d’ions et de solutés : Réabsorption totale du glucose et des acides aminés : Le glucose est une substance totalement réabsorbée en conditions normales, via des transporteurs actifs secondaires. Il existe un seuil rénal, car le nombre des transporteurs n’est pas infinit. SGLT 2 (GLUT 2) : transporteur de glucose et sodium dans le rein. SGLT 1 également ? Réabsorption des ions Cl- et HPO4D’autres ions, comme HCO3- et Ca2+ profitent du gradient osmotique créé par la réabsorption de Na +. Réabsorption passive d’eau consécutivement au gradient de pression osmotique créé par la réabsorption active de sodium. 80 % de l’eau filtrée est ainsi réabsorbée au niveau du TCP. b) Anse de Henlé Existence d’un gradient de pression osmotique le long de l’anse de Henlé : Action sur la concentration de l’urine ! - Branche descendante : Au niveau de la branche descendante, le gradient de pression osmotique (le liquide interstitiel est de plus en plus hyperosmotique à mesure que l’on s’enfonce dans les pyramides médullaires) entraîne une sortie d’eau (6 %). L’urine devient donc hyperosmotique à l’entrée de la branche ascendante. Cette partie est perméable à l’eau (aquaporine). - Branche ascendante (épaisse) : La branche ascendante est imperméable à l’eau. Or l’urine est hyperosmotique. Il y aura donc des sorties d’ion sodium couplées à la réabsorption passive d’ions Cl-, HCO3- et Ca2+. Cette portion du néphron est celle qui est la plus riche en ’’ATPase Na-K’’. c) Tube contourné distal La partie initiale du tubule distal est une extension de la branche épaisse ascendante. Il est relativement imperméable à l’eau. Réabsorption active d’ions Na+, réabsorption passive d’ions Cl-, HCO3-, HPO4- et Ca2+, réabsorption passive de 8 % d’eau. d) Tube collecteur Réabsorption active d’ions Na+ couplé à la réabsorption d’ions HCO3-. Réabsorption passive de 4 % d’eau La réabsorption à son niveau dépend de la quantité d’ADH. L’hormone antidurétique est sécrétée par l’hypophyse postérieure, elle augmente la perméabilité du tube collecteur à l’eau en provoquant une insertion rapide de canaux hydriques (aquaporine-2) dans la membrane luminale des cellules principales. (En absence d’ADH, l’épithélium des tubes collecteurs est relativement imperméable à l’eau). Chez l’humain, l’osmolarité urinaire peut être très basse. II.4. La sécrétion tubulaire II.4.1. Mise en évidence de la sécrétion tubulaire Certaines substances en faible concentration dans l’urine primitive apparaissent dans l’urine définitive : elles sont en effet sécrétées par les cellules tubulaires. De nombreux métabolites sont éliminés du sang de cette façon (sels biliaires, acide hippurique, l’acide urique, les médicaments). De nombreuses substances sont sécrétées activement dans la lumière tubulaire (colorants, pénicilline, sulfates, glycuroconjugués de stéroïdes, métabolite de la sérotonine : 5-hydroxyindoleacétique) (Nous n’envisagerons que les sécrétions qui interviennent dans le maintient de l’homéostasie). II.4.2. Sécrétion de molécules plasmatiques a) Sécrétion d’ions H+ La sécrétion tubulaire des H3O+ est essentielle pour l’équilibre acidobasique ainsi que celle du NH4+ et des phosphates. Les cellules du tubule rénal puisent du CO2 et de l’eau dans le sang. Dans les cellules du tubule rénal, le CO 2 et l’eau sont transformés en CAPET Civel Cédric Physiologie rénale Page 9 sur 17 H2CO3 grâce à une enzyme, l’anhydrase carbonique. Le H2CO3 est lui-même transformé en protons H+ et HCO3-. Les ions HCO3reviennent dans le sang et les protons sont sécrétés dans l’urine. Ainsi, grâce à la sécrétion de H +, le rein permet de diminuer l’acidité du sang. Le rein a donc un rôle dans la régulation du pH sanguin. Il lutte contre l’acidose (sang trop acide). b) Sécrétion d’ions K+ De même des ions K+ sont sécrétés parallèlement à la réabsorption de Na+. Cette sécrétion permet de réguler la kaliémie. II.4.3. Sécrétion de substances synthétisées par les cellules tubulaires Des substances qui sont absentes dans le sang sont synthétisées par les cellules tubulaires dans l’urine définitive : - NH3 (substance qui n’existe pratiquement que dans l’urine), - NH4+ (élimination de NH3), - acide hippurique. II.5. Modification de la concentration et du volume de l’urine II.5.1. L’excrétion de l’eau 180 L d’eau sont filtrés chaque jour. Le volume urinaire moyen est de 1,5 L/jour. 87 % de l’eau filtré est obligatoirement réabsorbé : pas de régulation dessus. La fraction d’eau régulée peut être modifiée sans que l’excrétion totale des solutés change. L’excrétion de l’eau est contrôlée surtout par l’ADH (vasopressine) qui agit sur les tubes collecteurs. Sans ADH on obtient un diabète insipide intégral avec une perte d’eau journalière de plus de 20 L. Tubule proximal : l’eau sort passivement sous l’effet des gradients osmotiques créés par le transport actif des solutés réabsorbés (Isotonicité maintenue). Présence d’aquaporine 1 dans la membrane apicale des cellules épithéliales du tubule proximal. A la fin du TP, 60-70 % des solutés et de l’eau ont été réabsorbés. Anse de Henlé : Présence d’un gradient osmotique, qui permet la dilution de l’urine (ou sa concentration), par rapport au plasma. Tube collecteur : présence également d’aquaporine, mais des aquaporines 2 qui elles sont responsables de la réponse à l’ADH. (Aquaporine 3 au niveau basolatérale des membranes des tubes collecteurs, aquaporine 4 dans le cerveau, aquaporine 5 dans les glandes salivaires et lacrimales) II.5.2. Etablissement d’un gradient osmotique corticopapillaire Le mécanisme de concentration de l’urine dépend du maintien d’un gradient d’osmolarité croissante le long des pyramides médullaires. Ce gradient est produit par les hanses de Henlé qui fonctionnent comme des multiplicateurs à contre-courant et il est maintenu par les Vasa recta qui agissent comme des échangeurs à contre-courant. (Un dispositif à contre-courant est un système de conduits dans lequel le liquide qui entre et celui qui sort circulent l’un près de l’autre en parallèle sur une certaine distance, mais en sens inverse). - Branche descendante : sortie d’eau, en fonction du liquide interstitiel environnant. - Branche ascendante : imperméabilité à l’eau. Sortie de solutés pour équilibrer le liquide interstitiel redevenant moins concentré. - Mécanisme à contre-courant maintenu par les vasa-recta Chez l’humain, la surface totale des capillaires rénaux est à peu près égale à la surface totale des tubules, soit environ 12 m2. Le volume de sang dans les capillaires rénaux à un moment quelconque est de 30-40 mL. CAPET Civel Cédric Physiologie rénale Page 10 sur 17 a) Formation d’urine diluée Le système est plus compréhensible si on le découpe en plusieurs étapes hypothétiques… Sortie de soluté de la branche ascendante vers le LI, sortie d’eau de la branche descendante vers le LI, équilibre ! - Réabsorption de Na, Cl le long de la partie ascendante (et après) - Augmentation de l’osmolarité dans le liquide interstitiel - Sortie d’eau (par osmose) le long de la partie descendante (vers le fond de l’anse) - Donc : concentration de l’urine dans la branche descendante (et dilution dans le LI : liquide interstitiel) - la partie ascendante est imperméable à l’eau, elle ne perd pas d’eau pour équilibrer la différence d’osmolarité avec le LI (qui est hyperosmotique). Au contraire : il y à de nouveau réabsorption de Na et Cl (même si il y en a moins de réabsorbé, car l’urine est de plus en plus faiblement chargé en soluté dans la branche ascendante, donc les solutés moins accessibles et le gradient à contrer est de plus en plus fort avec le LI !). - Il y aura encore quelques solutés réabsorbés mais pas de molécules d’eau : l’osmolarité minimum est de 65 mOsm/Kg d’eau, soit 4 fois plus dilué que le plasma ! b) Formation d’urine concentrée Sous l’influence de l’ADH, antidiurétique hormone (Vasopressine), il y à une augmentation de la perméabilité à l’eau du tubule contourné distal et du tube collecteur (et grâce au gradient de solutés dans le liquide interstitiel). - Etablissement d’un gradient osmotique plus fort (300 à 1200 mOsm/kg d’eau) dans la branche descendante et dans le liquide interstitiel. - Réabsorption plus importante des cellules du tube collecteur. Augmentation de la perméabilité à l’eau, via l’ADH (mobilisation des aquaporines) Dans les néphrons juxtaglomérulaires où les anses de Henlé et les branches fines ascendantes sont plus longues, le gradient osmotique est étalé sur une plus grande distance et l’osmolarité à l’apex de l’anse est plus forte. Plus l’anse de Henlé est longue, plus l’osmolarité qui peut être atteinte au bout de la pyramide est grande. Remarque : adaptation retrouvée chez les rats du désert (très grandes anses de Henlé : Néphrons longs). Remarque : pas possible de concentré l’urine plus que la concentration présente dans le liquide interstitiel. c) Rôle de l’urée L’urée contribue à l’établissement du gradient osmotique dans les pyramides médullaires et à la formation d’une urine concentrée dans les tubes collecteurs. L’urée sort passivement du tubule proximal, mais pas après (sauf dans la partie terminale du tube collecteur). Donc, à mesure que l’eau est réabsorbée, le long de l’anse de Henlé et du tubule distal, la concentration en urée augmente ; Arrivé à la fin du tube collecteur, l’urée sort. En présence d’ADH : augmentation des transporteurs de l’urée (et augmentation de la réabsorption d’eau). Cela permet de concentrer l’urine sans pour autant perdre trop d’urée. Et l’urée récupérée permet d’augmenter encore le gradient osmotique !!! Si l’urine est diluée, pas d’ADH, l’urée passe du liquide interstitiel vers la lumière du tube collecteur. Ce qui diminue le gradient osmotique dans les pyramides. (Un régime suffisamment protéine permet d’augmenter les capacités rénales). Pour que le système fonctionne il faut que le gradient osmotique perdure (et que l’urée reste dans le cycle). Cela est possible par l’organisation anatomique du système irrigant : les Vasa recta. d) Les Vasa recta Seules les anses de Henlé longues ont des vasa recta (vascularisation). L’artériole et la veinule droites sont formées d’une partie ascendante et descendante parallèles l’une à l’autre (et à l’anse du néphron). A son entrée le plasma à une osmolarité de 300 mOsm/kg. Les Vasa recta agissent comme des échangeurs à contre-courant : les solutés (ions et urée) sortent par diffusion des vaisseaux qui conduisent le sang au cortex et ils entrent par diffusion dans ceux qui descendent dans les pyramides. Inversement, l’eau diffuse hors des vaisseaux descendants et entre dans les vaisseaux ascendants fenêtrés. Il y a ainsi un maintient de l’hypertonicité en profondeur ! Mécanisme passif dépendant du gradient osmotique établit dans l’anse de Henlé. Il y a un grand gradient osmotique dans l’anse de Henlé, mais aussi, en présence d’ADH, dans les tubes collecteurs. Donc le système fournit O2 et nutriment, sans (presque) diminuer le gradient osmotique. Le sang qui quitte la veinule droite à une osmolarité d’environ 320 mOsm/kg. CAPET Civel Cédric Physiologie rénale Page 11 sur 17 III. REGULATIONS III.1. Modifications passives (automatiques) Pas vraiment des régulations… La diurèse acqueuse provoquée par l’ingestion d’une grande quantité de liquide hypotonique commence environ 15 minutes après la charge et atteint son sommet en 40 minutes. L’élimination aqueuse a un maximum de 16 mL/minutes. Si une ingestion supérieure est maintenue, il peut y avoir intoxication aqueuse : baisse de la tonicité du LEC, gonflement des cellules cérébrales aboutissant au coma et à la mort ! La présence de solutés excrétés en trop grand nombre retient l’eau. (De plus il y à une limite au gradient de concentration contre lequel le sodium peut être pompé hors du tubule proximal). Le gradient osmotique sera moins important, moins d’eau sera réabsorbé dans le tube collecteur : forte augmentation du débit urinaire (avec perte de Na+ et des autres électrolytes) : Diurèse osmotique. (Pour certains diabétiques : le glucose non réabsorbé peut provoquer une diurèse osmotique). Un ralentissement de l’écoulement du filtrat dans l’anse de Henlé (déshydratation, diminution de FG…) entraîne une augmentation du gradient osmotique le long des pyramides médullaires et donc l’urine deviendra plus concentrée (avec plus d’eau réabsorbée. III.2. Régulation du débit sanguin rénal et du débit de filtration glomérulaire III.2.1. Facteurs neurohormonaux influençant le débit sanguin rénal et le débit de filtration glomérulaire a) Système rénine-angiotensine (SRA) La rénine est une enzyme protéolytique, sécrétée par les cellules granulaires de l’artériole afférente et déversée dans la circulation sanguine. La rénine transforme l’angiotensinogène (sécrété par le foie) en angiotensine I (décapeptide). L’enzyme de conversion (synthétisée par le poumon) permet d’obtenir l’angiotensine II (octapeptide). Remarque : localement il y a de la rénine, dans le liquide interstitiel rénal, l’enzyme de conversion est présente sur la membrane des cellules endothéliales péritubulaires… Donc il y a une double exposition : locale et circulante… L’angiotensine II est un des plus puissants agents vasoconstricteurs connus. Les concentrations relevées sont très faibles et n’agissent que localement : là où les concentrations sont plus fortes ! Rôle : augmentation doses-dépendantes des résistances vasculaires rénales et une diminution proportionnelle du débit sanguin rénal, surtout au niveau de l’artériole efférente. Le débit de filtration glomérulaire reste à peu près constant mais la fraction de filtration augmente ! b) Système nerveux La stimulation de l’innervation sympathique (ou la perfusion de catécholamines) entraîne une diminution du débit sanguin rénal. Le débit de filtration glomérulaire diminue peu ou pas (grâce à une augmentation de la résistance artériolaire efférente). Action via les récepteurs -adrénergique et -adrénergique stimulant la production rénale de rénine et donc d’angiotensine II. c) Prostaglandines Substances synthétisées dans le rein (dérivant de l’acide arachidonique) : action vasodilatatrice, entraînant une augmentation du débit sanguin rénal (le débit de filtration reste inchangé)… rôle physiologique mineur d) kinines Moins connus, contrôle local… vasodilatatrices. e) ANF : facteur atrial natriurétique (ou ANP, P : peptide) Ce peptide est synthétisé et stocké par les myocytes des oreillettes cardiaques sous la forme de précurseur. L’ANP entraîne une augmentation du débit de filtration glomérulaire (sans réelle variation du débit sanguin rénal) ce qui augmente la fraction filtrée. Par dilatation de l’artériole afférente et constriction de l’artériole efférente. L’ANF inhibe la sécrétion de rénine et s’oppose aux effets vasoconstricteurs de l’angiotensine II. f) Autres facteurs Glucagon, glucocorticoïdes (dilatation des artérioles afférentes et efférentes et donc augmentation du débit de filtration glomérulaire). L’endothéline (relachée par l’endothélium vasculaire) est vasoconstricteur, entraînant une diminution du débit sanguin rénal et du débit de filtration. Le monoxyde d’azote (synthèse par la NOsynthase à partir d’arginine) est vasodilatateur… rôle physiologique mal connu… III.2.2. Autorégulation du débit sanguin rénal et du débit de filtration glomérulaire Des variations de pression de perfusion entre 80 et 160 mmHg modifient peu le débit sanguin rénal et le dédit de filtration glomérulaire. a) Mécanisme myogénique (mécanisme intrinsèque) Etirement de la paroi vasculaire de l’artériole afférente sous l’effet d’une augmentation du débit sanguin, entraîne une vasoconstriction réduisant le calibre de cette artériole, maintenant le débit sanguin rénal. (Barorécepteurs au niveau de l’endothélium juxtaglomérulaire). CAPET Civel Cédric Physiologie rénale Page 12 sur 17 b) Le rétrocontrôle tubuloglomérulaire (feedback) : (mécanisme intrinsèque) Des signaux en provenance des tubules rénaux exercent un rétrocontrôle sur la filtration glomérulaire. A mesure que le débit augmente dans la portion ascendante de l’anse de Henlé et dans la portion initiale du tubule distal, la filtration glomérulaire diminue dans le même néphron et, inversement, une diminution du débit fait augmenter la filtration glomérulaire. Ce processus de rétrocontrôle tubuloglomérulaire tend à maintenir constante la charge présentée au tubule distal. Le senseur de cette réponse se trouve dans la macula densa (osmorécepteurs sensibles à la pression osmotique et chémorécepteurs sensible aux variations chimiques) et l’ajustement de la filtration glomérulaire se fait par constriction ou dilatation de l’artériole afférente. (Ce rétrocontrôle participe au maintient du Na+…) III.2.3. Adaptations aux variations de la volémie a) Adaptation à l’hypovolémie Exemple : cas de déplétion hydrosodée. L’effet immédiat est une diminution du retour veineux cardiaque, avec réduction du débit cardiaque et baisse de la pression artérielle. La stimulation des barorécepteurs artériels (crosse aortique et sinus carotidiens, stimulant le système sympathique et l’artériole afférente stimulant la production de rénine donc d’angiotensine II) conduit à une vasoconstriction artériolaire maintenant la pression artérielle. Le rôle du rein est surtout de maintenir un débit de filtration glomérulaire dans la limite de la normale… b) Adaptation à l’hypervolémie Augmentation modérée du débit de filtration glomérulaire : augmentation de la quantité de sodium filtrée, favorisant ainsi l’excrétion rénale de sodium. (Cet effet est sûrement lié à l’augmentation de sécrétion d’ANF). Action également de l’aldostérone : qui en agissant sur la sécrétion de sodium va agir sur la volémie. La sécrétion d’aldostérone est sous le contrôle du système Rénine/Angiotensine. IV. INSUFFISANCES RENALES Les principaux éléments sémiologiques sont la présence ou non d’une hypertension artérielle, d’oedèmes ou d’un syndrome urinaire (protéinurie ou anomalie du sédiment urinaire, hématurie, cylindres hématiques, leucocyturie). Les principaux syndromes néphrologiques sont : le syndrome de néphropathie vasculaire, le syndrome de néphropathieglomérulaire, le syndrome de néphropathie tubulaire, le syndrome de néphropathie interstitielle. IV.1. Définition L'insuffisance rénale est caractérisée par une diminution de la filtration glomérulaire avec, comme conséquence, une réduction de la clairance des produits résultant des divers métabolismes ainsi que d'autres substances. Elle est accompagnée habituellement d'une oligurie ou d'une anurie, parfois d'une polyurie, et se traduit par une augmentation progressive de la créatinine et de l'urée sanguines, une perturbation de l'équilibre ionique et l'apparition d'une acidose métabolique. Insuffisance rénale aiguë (évolution en quelques heures à quelques jours) Il y a insuffisance rénale aiguë lorsque les reins cessent soudainement de fonctionner. Dans ce cas, la fonction rénale revient habituellement à la normale, mais il peut être nécessaire d'avoir recours à des traitements de dialyse jusqu'à ce que les reins recommencent à faire leur travail. Il existe plusieurs causes de l'insuffisance rénale aiguë. Insuffisance rénale rapidement progressive (évolution en quelques jours à quelques semaines) Insuffisance rénale chronique (évolution plus lente, en quelques mois à quelques années) On parle d'insuffisance rénale chronique (IRC) quand il y a une détérioration lente et progressive de la fonction rénale. Cette détérioration est en général irréversible. Toute insuffisance rénale chronique, quelle qu'en soit la cause, est le fruit d'une réduction du nombre de néphrons actifs. Les néphrons atteints sont exclus ou détruits, les néphrons restant se comportent comme des néphrons sains. Ils assurent à eux seuls le contrôle rénal de l'homéostasie (équilibre intérieur de l'organisme). Les néphrons peuvent être endommagés par des maladies comme le diabète et l'hypertension. Si ces maladies sont bien contrôlées, il est possible de retarder et même de prévenir l'insuffisance rénale terminale. IV.2. Présentation et exemples Les maladies glomérulaires avec atteinte du filtre rénal appelé "glomérule" : les glomérulonéphrites primitives sont les plus nombreuses. Le terme primitif signifie que l'on ne connaît pas avec certitude leur cause. Elles peuvent être la suite d'une néphrite aiguë survenant après une angine. Mais le plus souvent elles débutent insidieusement, le sujet ne ressent rien, et la maladie rénale n'est découverte qu'à l'occasion d'un examen systématique des urines qui révèle la présence de protéines (albuminurie) et de globules rouges (hématurie microscopique). Il faut alors identifier les sous-groupes de glomérulonéphrites en pratiquant un prélèvement par "ponction biopsie rénale", qui permet d'examiner sous le microscope le minime fragment de tissu rénal. En effet, tous ces sous groupes n'ont pas la même rapidité d'évolution (de 2 à 30 ans) et certaines d'entre elles peuvent bénéficier de traitements qui retardent l'évolution. CAPET Civel Cédric Physiologie rénale Page 13 sur 17 Les maladies glomérulaires liées à des maladies générales bien identifiées. La plus importante est le diabète sucré : de nombreux diabétiques présentent, après plusieurs années d'évolution, une atteinte diffuse des petits vaisseaux de l'œil, du cœur, et surtout des glomérules du rein, réalisant la "glomérulosclérose" diabétique. On doit citer également le lupus érythémateux, et surtout l'amylose, due à une infection chronique comme la tuberculose et fréquente dans les pays en voie de développement. Les néphropathies interstitielles : Les néphropathies interstitielles sont dues à une atteinte prédominante du tissu interstitiel qui forme la trame de soutien entre les néphrons. L'infection urinaire est la grande pourvoyeuse. On sait qu'elle est fréquente, surtout chez la femme. Ces infections, dues le plus souvent à un colibacille (Escherichia coli), sont généralement sans gravité, car elles restent localisées à la vessie. Elles provoquent simplement une inflammation (cystite) qui guérira facilement. Mais si l'infection survient sur des voies urinaires qui se vident mal, les bactéries se multiplient facilement, remontent jusque dans les reins où elles donnent une "pyélonéphrite". L'obstacle à l'écoulement des urines peut être anatomique (calcul, grosse prostate, rétrécissement inflammatoire ou cancéreux), ou être une gêne fonctionnelle par une malformation, comme le reflux vésico-urétéral fréquent chez l'enfant. L'évolution vers l'insuffisance rénale chronique est souvent très lente, entre 10 et 40 années. Elle peut être retardée par un traitement chirurgical associé au traitement anti-infectieux. Des progrès considérables ont été réalisés, surtout chez l'enfant, où la correction précoce des malformations permet d'enrayer l'évolution chronique. Le tissu interstitiel peut également être atteint par des produits toxiques, d'origine professionnelle (plomb, cadmium) ou surtout médicamenteuse (phénacétine, ciclosporine). Les néphropathies vasculaires : L'hypertension artérielle est une maladie fréquente, qui touche près de 10% de la population. Elle peut être une conséquence d'une maladie rénale. Mais dans 90% des cas, elle survient sans cause précise et elle est dite "essentielle". La trop forte pression artérielle pendant de nombreuses années lèsent la paroi des vaisseaux, surtout ceux des reins, du cœur et du cerveau. L'insuffisance rénale chronique témoigne alors de l'atteinte rénale due à l'hypertension artérielle. Cette "néphroangiosclérose" survient surtout chez les sujets âgés. L'hypertension artérielle se manifeste en général vers 40 ans, et il faut environ 20 années d'élévation de la pression artérielle mal contrôlée pour provoquer l'atteinte rénale. Il faut donc optimiser la prise en charge du patient hypertendu pour diminuer l'incidence de cette maladie. La sténose (= rétrécissement) des artères rénales par une plaque d'athérome peut entraîner une hypertension artérielle "secondaire". La mauvaise irrigation des reins et l'élévation de la pression aboutissent à la destruction du tissu rénal, parfois accélérée par un fragment de cholestérol qui se détache de la paroi en entraînant une embolie. Les maladies constitutionnelles : Les reins et les voies urinaires peuvent être le siège de malformations, dont certaines peuvent être héréditaires. La polykystose rénale est la plus fréquente. La fréquence des étiologies se répartit approximativement de la manière suivante : Maladies glomérulaires : 30 %, dont 10% pour le diabète sucré, néphropathies interstitielles : 25%, néphropathies vasculaires : 20%, néphropathies constitutionnelles : 15%, dont 10% pour la polykystose, causes indéterminées : 10% Ces pourcentages varient selon les pays. Les causes infectieuses (angines, infection urinaire, tuberculose) restent encore les plus fréquentes dans les pays en voie de développement, permettant d'espérer des progrès dans la prévention de l'IRC. Dans les pays industrialisés on note au contraire l'augmentation de l'incidence du diabète sucré et des néphropathies vasculaires du fait du vieillissement de la population. Ce facteur explique l'augmentation continue de l'incidence annuelle des nouveaux malades nécessitant un traitement pas dialyse, ( 80 malades / million d'habitants en France), des différences génétiques et démographiques pouvant expliquer l'incidence plus importante dans d'autres pays (200 malades / million d'habitants aux Etats-Unis). IV.3. Diagnostic IV.3.1. Notion de débit de filtration glomérulaire La fonction globale de rein est estimée par la filtration glomérulaire. L’évaluation de la fonction rénale repose sur la mesure du débit de filtration glomérulaire (DFG). Chez l’homme, ce débit est d’environ 150 L par jour soit 105 mL/min. IV.3.2. Mesure et estimation du DUFG : La fonction rénale est appréciée par l'évaluation du débit de filtration glomérulaire (DFG). Celui-ci peut être mesuré ou estimé. a) Mesure du DFG : clairance de l’inuline Notion de clairance : La clairance d'une substance éliminée par le rein est le volume de plasma épuré totalement de cette substance dans l'unité de temps. Plus une clairance est élevée, plus le pouvoir d'épuration pour cette substance est élevé. On a donc, par unité de temps : Quantité éliminé du plasma / min = Quantité excrétée dans l’urine / min. clairance [Subst ] p Vu [Subst ]u Vu [Subst ]u clairance [ Subst ] p (u : urine, p : plasma) V.u : débit urinaire Unité de la clairance : en mL de plasma épuré de la substance par minute ! CAPET Civel Cédric Physiologie rénale Page 14 sur 17 Clairance et DFG : Pour une substance librement filtrée, non réabsorbée, non sécrétée et non métabolisée par l’organisme, la clairance correspondra au DUFG. Vu [Subst ]u DFG [Subst ] p clairance [Subst ] p Quantité excrétée/min = (Quantité filtrée – quantité réabsorbée + quantité sécrétée)/min = quantité éliminée du plasma/min DFG clairance Vu [ Subst ]u [ Subst ] p Quantité excrétée/min = quantité filtrée/min = quantité éliminée du plasma/min Cas de l’inuline : L’inuline est un polyoside d’origine végétal qui est totalement filtré, non réabsorbé, non sécrété et non métabolisé par l’organisme. C’est pourquoi l’inuline est parfois utilisée pour mesurer le DFG. Cependant, la mesure du DUFG (clairance de l'inuline) est de réalisation complexe et nécessitent une infrastructure spécifique. Leur utilisation en pratique clinique courante en est ainsi limitée, d'où la nécessité d'utiliser des méthodes d'estimation du DUFG et plus particulièrement, la mesure de la créatininémie et la formule de Cockcroft et Gault. Estimation de DUFG : Clairance de la créatinine La créatinine est un déchet métabolique azoté produit terminal du catabolisme de la créatine musculaire. La créatinine étant presque uniquement éliminée par filtration glomérulaire, la mesure de sa clairance permet d'évaluer la vitesse de filtration glomérulaire. C'est donc un instrument utile pour apprécier les fonctions de filtration rénales. Détermination de la clairance de la créatinine : On réalise le dosage de la créatinine sur un prélèvement veineux et sur le recueil des urines de 24h : On obtient donc : - La concentration plasmatique de la créatinine (créatininémie) : [créatinine]p µmol/L - La concentration urinaire de la créatinine (créatininurie) : [créatinine]u µmol/L - Le débit urinaire : Vu mL/min On calcule donc la clairance de la créatinine selon cette formule. [créatinine ]u Vu Une clairance de créatinine inférieure à 75 mL/min est un signe DFG clairance créatinine [créatinine ] p d’insuffisance rénale Estimation du DUFG Le recueil des urines est le temps le plus délicat de la détermination de la clairance, car il est difficile d’obtenir des patients un recueil complet et une mesure exacte du volume urinaire. C’est pourquoi plusieurs formules permettent de calculer la clairance de la créatinine sans recueil urinaire : Formule de Cockcroft et Gault IV.4. Traitements de l’insuffisance rénale L'insuffisance rénale chronique ne se guérit pas. Dans la phase initiale, il peut suffire, pour ralentir la détérioration des reins, de faire attention à son alimentation, de prendre des médicaments et de bien contrôler sa tension artérielle. Toutefois, quand les reins ne fonctionnent qu'à moins de 10 à 20 % de leur capacité normale, il devient nécessaire d'avoir recours à la dialyse ou à une transplantation rénale pour rester en vie. IV.4.1.La dialyse La dialyse est une technique qui permet de nettoyer le sang en retirant les déchets et l'excès d'eau. Il existe deux types de dialyse : l'hémodialyse et la dialyse péritonéale. Durant l'hémodialyse, le sang circule à travers un rein artificiel. Le rein artificiel nettoie le sang à peu près de la même façon que le font des reins en santé. En général, le traitement doit être répété trois fois par semaine et chaque séance dure environ de trois à cinq heures. CAPET Civel Cédric Physiologie rénale Page 15 sur 17 L'hémodialyse peut être effectuée dans un centre de dialyse en milieu hospitalier, dans un centre de dialyse semi-autonome à l'extérieur de l'hôpital (où l'on se traite soi-même avec l'aide du personnel) ou encore à domicile avec l'aide d'un tiers. Une formation spéciale est requise pour effectuer soi-même l'hémodialyse dans un centre de dialyse semiautonome ou à domicile. La dialyse péritonéale fonctionne selon les mêmes principes que l'hémodialyse, mais ici le sang est nettoyée à l'intérieur du corps plutôt qu'à l'aide d'un rein artificiel. Votre abdomen comporte une cavité péritonéale tapissée d'une fine membrane, le péritoine, qui recouvre aussi les intestins et d'autres organes internes. En dialyse péritonéale, on fait pénétrer un liquide spécial appelé dialysat dans la cavité péritonéale. L'excès d'eau et les déchets passent du sang dans le dialysat à travers le péritoine. Le dialysat est ensuite drainé hors de l'organisme pour être jeté. On répète le processus de trois à cinq fois par jour (dialyse péritonéale continue ambulatoire ou DPCA) ou un appareil appelé cycleur fait les échanges la nuit pendant que vous dormez. Dans la plupart des cas, le traitement peut être effectué sans l'aide d'une autre personne, à la maison ou au travail. La dialyse péritonéale est parfois effectuée à l'hôpital, mais plus souvent le patient reçoit une formation qui lui permet de l'effectuer seul, à la maison. IV.4.2. La greffe Une transplantation rénale est une autre option de traitement pour les personnes atteintes d'IRT. Elle est maintenant considérée comme le traitement de choix pour l'insuffisance rénale, mais elle ne convient pas à tous les patients. Consultez votre médecin pour savoir si une transplantation rénale est indiquée dans votre cas. Une transplantation rénale est une opération chirurgicale par laquelle on implante dans votre organisme un rein provenant d'un donneur en santé. Le nouveau rein est capable de faire le travail de deux reins en santé. Le rein peut provenir d'un donneur vivant ou d'une personne décédée subitement (donneur cadavérique). L'intervention chirurgicale dure habituellement de deux à quatre heures. Après la transplantation, le patient doit prendre des médicaments anti-rejet tous les jours. Il faut aussi effectuer à intervalles réguliers des tests sanguins afin de détecter tout signe de rejet. Il est difficile de prédire combien de temps fonctionnera le rein transplanté. Certains reins greffés fonctionnent depuis plus de 25 ans. V. AUTRES PATHOLOGIES RENALES V.1. Le syndrome de Fanconi. Lors d’une baisse d’ATP dans les cellules du tubule proximal (sous l’effet d’accumulation de toxines, ou d’une déficience en vitamine D) il y a une baisse du transport du Na+ hors des cellules par l’ATPase Na-K. La conséquence est la diminution généralisée du transport actif secondaire du glucose, des acides aminés, des ions H+, des phosphates. Le résultat : le syndrome de Fanconi, caractérisé par une acidose métabolique, une glucosurie, une aminoacidurie et une phosphaturie. Le syndrome de fanconi est définit par une atteinte généralisée des fonctions tubulaires aboutissant à la fuite urinaire de composés habituellement réabsorbés dans le tube proximal. Les conséquences en sont l’hypophosphatémie qui peut entraîner une ostépmalacie, une glycosurie rénale (orthoglycémie), une hypouricémie, une aminoacidurie et une acidose tubulaire rénale de type 2 liée à une fuite de bicarbonate dans l’urine. La concentration sérique de calcitriol est soit abaissée soit normale de façon inapropriée. Le syndrome de Fanconi est rare chez l’adulte et le plus souvent est lié à un myélome multiple à chaînes légères ayant des caractéristiques physico-chimiques particulières. Chez l’enfant, la cystinose, la maladie de Wilson et l’intolérance héréditaire au fructose sont des causes fréquentes du syndrome de Fanconi. Celui-ci peut être également acquis en raison de la toxicité de l’ifosfamide. CAPET Civel Cédric Physiologie rénale Page 16 sur 17 Principales causes de syndrome de Fanconi Formes primitives Familial, génétique. Cystinose, tyrosinémie, intolérance au fructose, galactosémie, glycogénose (type 1), maladie de Wilson, Syndrome de Lowe Formes acquises Myélome, Ifosfamide, inhibiteurs de l’anhydrase carbonique, amylose, métaux lourds, déficit en vitamine D, transplantation rénale, hémoglobinurie paroxystique nocturne V.2. La protéinurie La barrière de filtration : Le glomérule est une microcirculation capillaire particulière, caractérisée par une pression capillaire moyenne assez élevée (environ 40 mm Hg, contre moins de 10 mm Hg dans les autres capillaires de l’organisme). La pression d’ultrafiltration nette n’est que de quelques mm Hg mais en raison d’un coefficient hydraulique extrêmement élevé, ceci permet d’assurer la filtration d’environ 180 litres par jours (120 mL/min). La barrière de filtration glomérulaire assure la haute perméabilité à l’eau et aux solutés de faible poids moléculaire et assure une restriction sélective au passage des molécules de poids moléculaire plus important (au-delà de 60 kD) ainsi qu’aux éléments figurés. Elle est définit par : - l’endothélium capillaire glomérulaire (fenêtré : non sélectif) - La membrane basale glomérulaire, assemblage complexe de glycoprotéines. Cette matrice est perforée de pores d’environ 40 nm. La membrane basale assure environ 30% de la restriction de passage de taille (composition chimique riche en glycoprotéines anioniques) - Les cellules épithéliales ou podocytes recouvrant le versant externe de la membrane basale glomérulaire. Ces cellules, hautement différenciées, étendent des pieds ou pédicelles qui s’entrecroisent pour former un réseau. Ces interdigitations sont recouvertes d’un diaphragme de fentes… L’ensemble assure la majeure partie de la restriction (les pédicelles sont également recouverts de glycoprotéines anioniques) Cette barrière est très efficace pour empêcher tous passage de molécule de poids moléculaire supérieur à 60 KD. (L’albumine, par exemple à une concentration dans l’urine primitive de 5 mg/L, contre 40 g/L dans le plasma)… Malgré tout, 1 g d’albumine passe le filtre glomérulaire chaque jour… Mail la réabsorption est de 99 %, au niveau du tube contourné proximal (par endocytose puis catabolisme intracellulaire : procédés saturables). Protéinurie physiologique : Physiologiquement, il existe une protéinurie très faible (environ 40-80 mg/j). On peut trouver de l’albumine, des mucoprotéines de Tamm-Horsfall (protéines synthétisées et sécrétées par la branche ascendante de l’anse de Henlé, pouvant provoquer des cylindres urinaires) et des Immunoglobullines… Protéinuries pathologiques : Dues à des altérations de la barrière de filtration glomérulaire (protéinurie > 150 mg/j). - Les protéinuries de surcharge : Protéinuries constituées de protéines de faibles poids moléculaire (20-30 KD). Production massives, librement filtrées, insuffisamment réabsorbées (saturation). Exemples : chaînes légères d’immunoglobullines (myélomes), le lysozyme (leucémie myélomonocytaires), la myoglobine (rhabdomyolyses). - Les protéinuries tubulaires : Protéines de faibles PM (20 KD), faible abondance : lésion du tube proximal qui n’assure plus correctement les processus de réabsorption-dégradation des protéines. - Les protéinuries d’hyperperméabilité : soit due à une perte du revêtement anionique (peu fréquent), la protéinurie est alors essentiellement due à l’albumine. Le plus souvent il y a destruction physique de la barrière glomérulaire (glomérulonéphrites), on retrouve alors tous types de protéines dans les urines. - Les protéinuries hémodynamiques : abondance variable des protéines, souvent transitoire ou intermittente. Lors de circonstances particulières, s’accompagnant d’une hypersécrétion d’Angiotensine II et/ou d’une augmentation de la pression veineuse rénale, telles que l’insuffisance cardiaque, la fièvre, les convulsions, l’exercice physique intense… Recherche et quantification d’une protéinurie : Dépistage semi-quantitatif sur bandelette réactive (virage du bleu de bromophénol, indicateur de pH) : très sensibles à l’albumine mais pas aux autres protéines ! La protéinurie doit être confirmée et quantifiée par dosage (actuellement, la méthode la plus sensible et utilisée est celle utilisant le rouge pyrogallol…). Il existe une méthode moins précise mais plus pratique pour apprécier l’abondance de la protéinurie. Celle-ci peut être estimée par le calcul du rapport protéine totale/ créatinine (en mg/mg) sur un échantillon d’urine non minuté (cette valeur est approximativement égale à la protéinurie en gramme/jour…La recherche d’albumine dans les urines doit être réalisée chaque année chez les diabétique… La présence d’une protéinurie est toujours le témoin d’une anomalie fonctionnelle ou d’une lésion organique rénale. La protéinurie est généralement asymptomatique, il faut souvent d’autres examens pour pouvoir conclure sur la pathologie… Remarque : il y à d’autres pathologies : la perte du pouvoir de concentration et de dilution, l’urémie, l’acidose… CAPET Civel Cédric Physiologie rénale Page 17 sur 17 Conclusion Le rôle du rein dans l’organisme est donc multiple : Le rein a essentiellement un rôle excréteur en éliminant les déchets azotés de l’organisme. Par cette fonction, il permet également de maintenir l’homéostasie de l’organisme. Nous verrons ultérieurement comment le rein participe : - au maintient de l’équilibre hydrominéral (volémie et pression osmotique du sang), - au maintient de l’équilibre acidobasique de l’organisme, - au maintient de l’équilibre phosphocalcique du milieu intérieur. De plus, le rein sécrète certaines molécules biologiquement importantes dans la circulation sanguine : - une hormone : l’érythropoïétine ou EPO, - une enzyme : la rénine dont nous étudierons le rôle dans la cours sur le maintient de l’équilibre hydrominéral. Enfin, le rein intervient lors de la synthèse du calcitriol (hormone intervenant dans l’équilibre phosphocalcique) à partir de la vitamine D3. PHYSIOLOGIE RENALE Deuxième partie (Rôles intégrés du rein) L’acidification de l’urine et l’excrétion du bicarbonate - La sécrétion des ions H+ (couplé à l’entrée de Na) - Le sort des H+ dans l’urine : réaction avec HCO3-, HPO4, NH3… Système tampon permettant de fixer les H+ sans trop faire diminuer le pH urinaire (minimum : 4,5). - La sécrétion d’ammoniac - Le changement du pH le long du néphron - Facteurs influençants - la sécrétion du bicarbonate La régulation de l’excrétion du Na+ et de Cl- rétrocontrôle tubuloglomérulaire, aldostérone et autre hormone corticostéroïdes, ANP, Angiotensine II - Corticostéroïdes La régulation de l’excretion de K+ L’équilibre hydrominéral de l’organisme L’équilibre acido-basique de l’organisme L’équilibre phosphocalcique
