25-02-2016 DUBOIS Marie-Lucie CR : Julie Chapon RVU

RVU AGM – Embryologie de l'appareil urinaire
25-02-2016
DUBOIS Marie-Lucie
CR : Julie Chapon
RVU-AGM
Dr METZLER-GUILLEMAIN
12 pages
Embryologie de l'appareil urinaire
Plan
A. Reins et voies urinaires hautes :uretères
I. Généralités
II. Pronéphros
III. Mésonéphros
IV. Métanéphros
a) Formation, évolution du bourgeon urétéral
b) Organogénèse des néphrons
c) Remaniements internes du rein définitif
d) Remaniements externes
B. Voies urinaires basses : vessie et urètre
I. Formation et cloisonnement du cloaque
II. Sinus uro-génital
III.
Remaniements de la 8ème semaine
IV. Destinée des ébauches
C. Malformations de l'appareil urinaire
I. Syndrome de Potter
II. Agénésie rénale unilatérale
III.
Rein en fer à cheval
IV. Rein en ectopie basse
V. Syndrome de la jonction pyélo-urétérale
VI.Uretère double
L’appareil urinaire en embryologie est un appareil particulier parce qu’il existe beaucoup de malformations
congénitales diagnostiquées dans l’espèce humaine. 10 % des nouveaux nés sont touchés par des
malformations de cet appareil.
N.B : Ce chiffre est nettement au dessus du pourcentage de malformation réel. C’est un pourcentage revu en
fonction des malformations diagnostiquées par rapport aux différents âges de la vie. Le chiffre élevé est
également du aux examens anténatals d’avantage réalisés qu’autrefois.
Les malformations n’ont pas toutes les mêmes conséquences, certaines sont mineures, d’autres majeures, ces
critères dépendent des classifications. Ainsi certaines malformations majeures peuvent être sans grandes
conséquences pour l’individu.
Beaucoup des malformations sont diagnostiquées en anténatal, par échographie obstétricale.
Il est important de savoir comment elles se mettent en place pour anticiper les conséquences, la gravité et les
traitements éventuels de la malformation.
N.B : On parle dans ce cours de semaines de développement et pas de semaines d’aménorrhée.
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A. Reins et voies urinaires hautes : uretères
I. Généralités
Les principales structures se mettent en place entre la 3ème et 8ème semaine.
Les structures évoluent jusqu'à la 36ème semaine afin d’avoir un parenchyme mature et fonctionnel.
La particularité de cet appareil est qu’il se forme embryologiquement par 3 ébauches successives. Elles se
succèdent dans l’espace (de crânial à caudal) et dans le temps :
•
Pronephros
•
Mésonéphros
•
Métanéphros
Ces trois structures dérivent du cordon néphrogène, issu du mésoblaste intraembryonnaire.
a) Formation du cordon néphrogène
Le cordon néphrogène naît à partir du mésoblaste des
pièces intermédiaires (PI), postérieurement à celles-ci.
Les PI sont comprises entre les somites médialement
et les lames latérales.
Il se présente comme un cordon tissulaire plein de
part et d’autre de la ligne médiane de la région
cervicale. Ce sont des structures verticales, se formant
depuis la région céphalique jusque dans la région
caudale.
b) Segmentation du cordon néphrogène
Coupe longitudinale, para-sagittale de l’embryon :
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Les ébauches apparaissent le long du cordon néphrogène, de la région cervicale à la région sacrée :
•
Pronéphros : 3ème semaine, en région cervicale, involue puis disparaît rapidement.
•
Mésonéphros : 4ème semaine, dans région thoraco-lombaire, structure transitoire également amenée à
disparaître, il permet la mise en place de structures qui persisteront, pour certaines, chez l’adulte.
•
Métanéphros : 5ème semaine, ébauche du rein définitif.
Latéralement au cordon néphrogène apparaît rapidement le canal de Wolff, bilatéral, d’origine mésoblastique,
il s’étend également de la région cervicale jusque dans la région sacrée, il s’abouche à l’extrémité du tube
digestif (TD) primitif, appelé cloaque.
A partir de S5 une forte interaction entre la région métanéphrogène et le canal de Wolff induit l’apparition d’un
petit bourgeon à la partie postérieure : le bourgeon urétéral (BU).
Le rein définitif sera formé grâce à des interactions multiples entre ce bourgeon et le tissu métanéphrogène.
L’angle de réflexion entre l'allantoïde et le prolongement du TD primitif appelé éperon périnéal de Kolliker
aura un rôle important dans le cloisonnement du cloaque et la formation des voies urinaires basses.
II. Pronéphros S3-S4
A la
semaine le cordon néphrogène commence à se cliver en structures appelées néphrotomes. Elles
se séparent les unes des autres et involuent très rapidement n’aboutissant pas à l’évolution de structure
excrétrice.
3ème-4ème
Le pronéphros marque le début du développement de l’appareil urinaire. Il reste très rudimentaire chez
l’homme, c’est une structure vestigiale.
4à
8ème
III. Mésonéphros S4 → S8
semaine
•
Le cordon néphrogène évolue comme pour le pronéphros en structures denses et tubulaires qui se
clivent en néphrotomes.
•
Les néphrotomes s’individualisent les uns des autres, formant des sphérules : ils continuent à évoluer
et s’allongent pour donner des vésicules.
•
Les vésicules continuent à s’allonger et se contournent pour donner des tubules. Les tubules s’allongent
encore et deviennent les tubes contournés
•
L’extrémité proximale de ces structures tubulaires se différencie en structure qui ressemble à un
glomérule en face d’une branche artérielle issue de l’aorte.
Cordon néphrogène → Sphérule → vésicule → Tubule → tube contourné et son glomérule
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Sur la coupe transversale de l’embryon en région thoraco-lombaire on voit que le mésonéphros est un organe
volumineux.
En parallèle, le coté distal de chaque tubule se rapproche du canal de Wolff et s’y abouche.
Il y a mise en place de quelques dizaines des tubules au sein du mésonéphros, les premiers sont les plus haut
placés, les récents sont inférieurs.
Ce qui s’ébauche ressemble à peu près à un néphron. Mais il n’y pas de structure filtrante réellement
fonctionnelle.
Le mésonéphros régresse à S8 mais évolue différemment en fonction du sexe de l’embryon :
•
Sexe féminin : disparaît totalement
•
Sexe masculin : une partie de ces tubules et les canaux de Wolff persistent. Les tubules à proximité des
gonades se développent et donnent les voies excrétrices du testicule. Le canal de Wolff donne le canal
déférent.
Il existe un rapport étroit avec la gonade qui se traduit en pathologie par des malformations de l’appareil
génital et urinaire du même côté, leurs évolutions étant extrêmement liées lors de l’embryogénèse.
IV. Métanéphros S5 → S36
Des interactions importantes à partir de la 5ème semaine donneront le rein définitif.
Le premier tissu inducteur est le blastème métanephrogène (BM) (zone métanéphrogène à l’extrémité caudale
du cordon néphrogène).
Il induit la formation du bourgeon urétéral (BU) à la partie postérieure du canal de Wolff. Tout évolue ensuite
grâce à des interactions réciproques entre les deux structures.
Le rein est formé à partir d’une origine mésoblastique. On observe après évolution, 2 structures, chacune en
liaison avec l’autre :
•
Néphron, structure filtrante issue du blastème
•
Voies excrétrices, issues du bourgeon urétéral
a) Formation-évolution du bourgeon urétéral (BU)
•
Il y a induction du BU par le blastème à proximité.
•
Une fois formé, le BU croit vers le blastème métanéphrogène. La partie allongée sera à l’origine de
l’uretère.
•
Lorsqu’il est au contact du BM, le BU s’élargit, se dilate. Cette zone élargie donnera le bassinet du rein.
•
Le BU continue sa progression à l’intérieur du BM. Il commence alors à se diviser, d’abord en 2
branches : ce sont les premières ébauches des calices majeurs du rein. Les divisions continuent de
manière dichotomique (en 2).
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Ces phases d’approche progressives amènent le BU à pénétrer dans la structure pour démarrer des phénomènes
de division fondamentaux à l’origine de la mise en place du système collecteur.
Chaque sommet de ramification du BU est en interaction avec le blastème, induisant une condensation de tissu
métanéphrogène appelée coiffe métanéphrogène.
Ces coiffes sont à l’origine des futurs néphrons et les ramifications du BU à l’origine du système collecteur.
Plus les ramifications progressent dans le tissu métanéphrogène, plus les contours du BM sont repoussés. Les
contours s’élargissent et des sillons apparaissent.
Chaque ramification fait évoluer un segment à l’origine d’un lobule rénal.
On voit déjà se dessiner dans le parenchyme deux zones :
•
Périphérique qui sera la corticale
•
Centrale qui sera la médullaire du rein
b) Organogénèse des néphrons
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Les coiffes sont du tissu dense métanéphrogène à l’extrémité des ramifications du BU. Le tissu métanéphrogène
(TMN) se condense et il y a multiplication cellulaire et différenciation. Ces coiffes vont être, en se
différenciant, à l’origine de structures tissulaires de forme sphérique : sphérules de tissu métanéphrogène
Les sphérules se détachent de la zone des coiffes et arrivent à proximité de la branche collectrice.
Elles induisent la formation d’une évagination à partir du tube collecteur. La proximité du TMN induit cette
nouvelle ramification. Les sphérules se creusent pour donner des vésicules.
Plusieurs sphérules sont produites à partir de chaque coiffe et induisent de nouvelles branches collectrices.
La vésicule s’allonge et entre en contact avec la branche collectrice. Elle établit une jonction avec la branche
collectrice créant un tube contourné en forme de S.
La différenciation du tube contourné continue
•
L’extrémité proximale se différencie en corpuscule de Malpighi en face d’une branche artérielle issue
de l’aorte, ce qui forme la chambre glomérulaire.
•
L’extrémité distale est en continuité avec le système collecteur.
Le tube contourné donne les différentes zones d’un néphron. Le tout se drainant dans une ramification du
système collecteur.
Les structures principales du métanéphros apparaissent de la 5ème à la 8ème semaine. Les 1ers néphrons sont les
plus profonds. Ils ne seront pas forcement fonctionnels immédiatement. Ils le deviennent à partir de la 9 ème
semaine mais sans être d'emblée très productifs.
Après la 9ème semaine. Il y a de nombreux remaniements du parenchyme métanéphrotique. Beaucoup de
néphrons vont apparaître successivement, accompagnés de changements de structure.
Schéma d'un néphron définitif
c) Remaniements internes du rein définitif
Les remaniements se font de manière échelonnée entre la 9ème et la 36ème semaine :
Il y a 2 vagues de remaniements : 1ère à S20 et 2ème à S36
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➢ Augmentation du nombre de néphrons. Les nouveaux formés sont périphériques. Ce qui contribue à
l’augmentation progressive du volume rénal, (du mésonéphros).
➢ Dégénérescence des premiers néphrons (les plus profonds) pour laisser place à la structure plus
définitive du rein. On voit s’individualiser les 2 zones : la corticale (néphrons nombreux) et la zone
médullaire. Cette différenciation est due à la perte des 1ers néphrons.
➢ Dilatation des 1ères ramifications du BU : se dilatent et s’englobent complètement, il y a disparition des
1, 2,3 4ème ordres pour former les petits calices des reins.
Les remaniements internes permettent la mise en place des différentes régions du parenchyme rénal :
•
Corticale en périphérie avec les glomérules, les tubes contournés distaux et proximaux
•
Médullaire avec les pyramides de Malpighi à sommet interne centré sur une papille, contient les tubes
collecteurs convergeant vers la papille. Entre les pyramides se situent les colonnes de Bertin
Ainsi, lorsqu'un néphron fonctionnel produit de l'urine, elle emprunte le chemin suivant :
Système collecteur du néphron → papille → calice mineur → calice majeur → bassinet → uretère
Tous ces canaux sont issus des ramifications du BU.
Entre la S9 et le 9ème mois il y a une augmentation de taille majeure et une structuration du parenchyme.
A partir du 5ème mois, l'embryon sécrète de l'urine dans la cavité utérine. C'est la principale source de liquide
amniotique.
d) Remaniements externes
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Le métanéphros se forme en région sacrée de l’embryon et la position normale du rein définitif est la région
lombaire haute (artère rénale naît en L1).
Durant le développement, le rein passe de manière progressive dans cette région. Les modifications associent :
•
Ascension progressive des reins de part et d’autre de la ligne médiane
•
Rotation interne de 90° effectuée dans le même temps. Le hile rénal regarde en effet en avant et subit
une rotation de 90° pour positionner le hile en interne en position définitive.
•
Modification de la vascularisation. Il y a formation de nouvelles artères le long de l’aorte pour que le
rein soit vascularisé par une branche qui vienne de l’aorte en position lombaire haute.
Il arrive que ces 3 phénomènes soient partiels ou absents (anomalie d'ascension du rein).
B. Les voies urinaires basses
Les voies urinaires basses sont issues du sinus urogénital (SUG).
Le SUG se met en place aux 5-6ème semaines. Il découle de la formation initiale du cloaque, se formant grâce à
un cloisonnement de celui-ci.
Une fois formé, le SUG évolue et devient à l’origine de 3 ébauches :
•
Vésico-urétrale
•
Pelvienne
•
Phallique
Ces ébauchent ont des évolutions différentes liées au sexe de l’embryon.
I. Formation et cloisonnement du cloaque
A S5 le mésonéphros est adossé au canal de Wolff. Il
s’abouche à sa partie inférieure dans le cloaque (extrémité
de l’intestin primitif) limité en avant par la membrane
cloacale.
En avant de la membrane cloacale se situe le tubercule
génital.
Cloaque = réunion des voies urinaires et digestives et reçoit
le canal de Wolff.
L’angle de réflexion entre la paroi postérieure de l’allantoïde
et la paroi antérieure de l’intestin est l’éperon périnéal de
Kolliker.
L’éperon progresse vers le bas pour venir toucher la
membrane cloacale et cloisonner ainsi le cloaque.
Une fois que l’éperon a rejoint la membrane cloacale, le cloaque est segmenté en 2 cavités :
•
Antérieure : SUG. Il est prolongé par l’allantoïde, reçoit le canal de Wolff, fermé par la membrane UG
(la mbr cloacale prend le nom de membrane UG en regard du SUG)
•
Postérieure : donnera le rectum définitif, dernière partie des voies digestives, fermé par la membrane
anale
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II. Sinus uro-génital
Le SUG est le point de départ de la formation des voies
urinaires basses.
A partir de S7, le SUG donne 3 ébauches :
•
Vésico urétrale : ébauche la plus haute (A)
•
Pelvienne : ébauche de la partie médiane du SUG
(B)
•
Phallique : ébauche la plus inférieure et la plus
élargie, c’est elle qui est en contact avec la
membrane UG (C)
Remaniement de l'abouchement des canaux : (S5 à S8)
A la partie postérieure du SUG s’abouchent à la 7 ème semaine les
uretères et des canaux de Wolff : un phénomène d’extrophie permet
de passer d’un stade où le canal de Wolff seul s’abouche dans le
SUG à un stade d’abouchement séparé des canaux de Wolff et des
uretères.
•
S6 : Il y a un élargissement de tissu wolffien
•
Les abouchements des uretères et canaux de Wolff
s'individualisent par phénomène d'extrophie
•
S7 : Les extrémités des canaux de Wolff effectuent un
glissement vers le bas, laissant du tissu wolffien sur la partie
postérieure du SUG.
•
S8 : abouchements éloignés : uretères au dessus, canaux de Wolff en dessous
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Le SUG donnant la vessie est de l’entoblaste, alors que celui où s’abouche les canaux de Wolff est du tissu
wolffien d’origine mésoblastique.
III. Remaniements à S8
•
Redressement de l’embryon
•
Formation paroi abdominale
•
Croissance du tubercule génital
•
Formation canal allantoïdien donne un ligament appelé
Ouraque, qui relie l’ombilic à la vessie
•
L’ébauche vésico-urétrale sera à l’origine de la vessie
•
A la paroi postérieure de la vessie il y a un abouchement
séparé des uretères et des canaux de Wolff. La partie entre
les deux abouchements forme le trigone vésical.
IV. Destinée des ébauches
Dépend fortement du sexe de l’embryon :
Chez le garçon
•
Ébauche uro-vésicale donne la vessie et la partie haute de l’urètre prostatique
•
Ébauche pelvienne à l’origine de l’urètre membraneux
•
Ébauche phallique à l’origine de l’urètre pénien
Chez la fille
•
Ébauche vésico-urétrale à l’origine de la vessie et de la totalité de l’urètre
•
Les ébauche pelvienne et phallique se dilatent légèrement et seront à l’origine du vestibule de la vulve
Évolution des ébauches du SUG
Garçon
Fille
Vésico-urétrale
Vessie + urètre prostatique
Vessie + totalité de l'urètre
Pelvienne
Urètre membraneux
Vestibule de la vulve
Phallique
Urètre pénien
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C. Malformations de l'appareil urinaire
Il existe différents examens pour les dépister : échographie, radiographie avec injection de produit de contraste.
Leurs manifestations sont variables, la plus classique est l’infection urinaire. On doit suspecter une
malformation en cas d’infections urinaires récidivantes.
L'échographie est possible en anténatal.
Urographie intraveineuse : radiologie avec produit de contraste iodé éliminé par le rein. L’appareil urinaire est
rehaussé : le produit est filtré par les parenchymes rénaux, se retrouve dans l’urine : opacifie les voies urinaires
excrétrices intra rénales puis les uretères et la vessie.
I. Syndrome de Potter
Maladie extrêmement rare. L’anomalie est une agénésie rénale bilatérale, il n’y a pas de développement des
parenchymes rénaux. Le fœtus n’urine pas, il est dans une cavité utérine contenant donc très peu de liquide
amniotique. Le fœtus est écrasé par le myomètre, il ne peut donc pas se développer correctement : déformation
de la face, fusion des membres inférieurs (bébés sirènes), absence d’organes génitaux externes.
Cette malformation est incompatible avec la vie.
II. Agénésie rénale unilatérale
Viable avec un seul rein, du moment qu’il est fonctionnel. Le seul rein présent est
hypertrophié. Le parenchyme présent compense l’absence de parenchyme controlatéral.
CR : avant de poser le diagnostic il faut vérifier qu'il n'y ait pas de deuxième rein en
position ectopique. Une agénésie rénale unilatérale doit faire suspecter une anomalie
génitale homolatérale.
III. Rein en fer à cheval
Les pôles inférieurs des 2 parenchymes rénaux fusionnent sur la ligne médiane. Leur ascension est impossible
car bloquée par l’artère mésentérique inférieure. Les reins sont fonctionnels mais se situent en position
ectopique basse.
Ce n’est pas forcement gênant sauf lors d’une grossesse car il y a un risque de compression des voies urinaires,
et donc d’infection.
IV. Rein en ectopie basse
Le rein n’effectue pas son ascension. Il existe une susceptibilité de compression des voies urinaires pour une
femme enceinte porteuse de cette malformation.
Autres anomalies :
•
Deux reins qui fusionnent du même coté
•
Rein dont l’ascension n’est pas arrêtée et se retrouve en position ectopique thoracique
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V. Syndrome de la jonction pyélo-urétérale
C’est une malformation fonctionnelle fréquente notamment chez le garçon.
Il s’agit d’un obstacle fonctionnel à l’écoulement de l’urine : stase de l’urine
au niveau du bassinet, dilatation des voies excrétrices intra rénales qui peut
retentir sur toutes les voies excrétrices intra-parenchymateuses.
L’évolution est à bas bruit, insidieuse et longue. Des dégâts importants
peuvent déjà avoir eu lieu dans le parenchyme.
L’anomalie peut être uni ou bilatérale et peut être à l’origine d’une
insuffisance rénale définitive.
VI. Uretère double
Peut être source d’anomalies d’écoulement de l’urine entre l’uretère et la vessie, peut être par exemple à
l’origine de reflux.
Il convient de distinguer :
•
Uretère double vrai : La malformation est due à une duplication du BU avant de pénétrer dans le
blastème. L’uretère est double dans sa totalité.
•
Uretère bifide : le BU a commencé à se diviser avant de toucher le blastème. Il est double dans sa partie
proximale mais un seul uretère pénètre dans la vessie.
Je vous ai mis seulement les radiographies susceptibles donner quelque chose de lisible sur le papier. Les
diapo sont disponible sur l'ent.
Je ne dédicace pas ce ronéo à open office qui m'a sacrément gonflée pendant 4 bonnes heures, le temps de tout
retaper. Non plus à l'inconnu qui m'a appelée, ce qui fait que je n'ai eu que 5 minutes du cours d'enregistré.
(mais ça m'a quand même fait gagner 2h du coup ! Vu que je n'avais rien à réécouter)
Tout d'abord merci beaucoup à Fanny de m'avoir inscrite dans le planning des ronéos. Merci à Noémie-jolie
pour les photos qui ne m'ont pas servie. A Florian pour ton Ipod, (à défaut d'avoir des rouge-gorges). A Nicolas
parce que tu réussiras un jour à casser les poignées du baby. A Solène, Mathilde, Guillaume (qui ne lira jamais
ce ronéo), Kenza, Audrey (keep running!) et Laura qui permettent de remplir un peu les bancs de l'amphi et
surtout, avec vous les cours paraissent (très légèrement) moins longs. A Paul parce que je t'aime. A la
prochaine soirée pizza et aux parties de Loup Garou.
Et enfin, à l’Académie Française pour avoir transformé eczéma en exéma.
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