Na + - carabinsnicois.fr
publicité
Sodium et potassium Physiologie et pathologie Une approche de l’hypertension artérielle INSERM U907 CHU Pasteur, Néphrologie [email protected] Débit de filtration glomérulaire Rôle de la pression artérielle rénale dans la réabsorption tubulaire rénale de Na Excrétion 260 urinaire (rein isolé perfusé) de sodium 240 220 200 % de la 180 situation 160 témoin 140 120 GFR 100 80 60 40 20 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 Pression artérielle moyenne Paillard, Physiologie Rénale Régulation intrinsèque du DFG Pression artérielle moyenne 40 60 80 100 120 AA résistance mesurée AE Artère afférente (AA) Artère efférente (AE) Adénosine Angiotensine 2 UF 40 60 80 100 120 Débit d’UF mesuré 40 Rétro-contrôle tubulo-glomérulaire 30 Dfg du néphron nl/min 20 10 0 5 10 15 20 V (débit) anse de Henle (nl/min) ou [Na] tubulaire AA AE Paillard, Physiologie Rénale Appareil juxta-glomérulaire Kriz, JCI, 2004 Bilan du sodium 0 (sudation) Na 100 mmol/24 h peau Na 100 mmol/24 h Sécrétion digestive Na extracellulaire 1800 mmoles (85%) 140 mmol/l Na cellulaire 240 mmoles (15%) 10 mmol/l 0 mmol 100 mmol/24 h Paillard, Physiologie Rénale Réabsorption du Na le long du néphron Greger, Am J Med Sci, 2000 Tubule proximal (portion initiale) Lumière Na+ 3 Na+ Glucose Acides aminés Anions organiques Phosphate, sulfate K+ NHE3 Na+ HCO3 + - CO2 + H2O H2CO3 A.C. ATP 2 K+ 2 K+ 3HCO3- H+ H+ H2CO3 Acetazolamide Sang Cellule Na+ A.C. NBC1 CO2 + H2O H2O + Paillard, Physiologie Rénale 2 mV Tubule proximal (portion terminale) Lumière NHE3 Na+ H+ H+ AH AH A CFEX Sang Cellule Na+ ATP K+ K+ Cl- A- Cl- H2 O H2O ClNa+, K+ Cl 120 mM Ca++ Mg++ Cl 100 mM + 2 mV Paillard, Physiologie Rénale +2 0 ddp (mV) - 2 Inuline 2,0 1,5 [FT] [UF] 1,0 Chlore Sodium (K, Ca, Mg ≥ 1) Osmolalité 0,5 Bicarbonate - Phosphate 0 Glucose-Acides aminésAnions organiques 50 100 % longueur tube proximal contourné Paillard, Physiologie Rénale Branche large ascendante. Anse de Henle Sang Cellule Lumière Furosémide NH4 Na+ NKCC2 Na-+ 2Cl +, K + K+ NH4+, H+ H2O NHE3 Na+ + + Paillard, Physiologie Rénale CLC Na+ ROMK Na+ K+ Ca++ Mg++ NH4 K+ 2 Cl- K+ ATP H2O H2O Cl- HCO3- H+ K+ Cl- 10 mV KCC Tubule contourné distal Thiazide Sang Cellule Lumière Na+ NCC Na+ ATP K+ Cl- ClNa+ Ca++ Ca++ Ca++ Mg++ H2O Paillard, Physiologie Rénale CLC Na+ NHE2 H+ ECaC K+ ATP Na+ Mg++ Lumière Canal collecteur cortical Cellule ENaC Na+ Na+ ATP ROMK Amiloride K+ ATP H+ (P) ATP K+ K+ AE1 HCO3- ClCl- H+ K+ Sang CLC (A) CLC ClH+ Cl- ATP HCO3(B Paillard, Physiologie Rénale 10 à 50 mV Osmolarité constante du milieu extra-cellulaire Couplage eau et sodium Hormone antidiurétique (ADH) 6 5 6 Apports Liquidiens /24 h (soif) ADH plasma pg/ml 4 3 3 2 0 1 250 120 270 130 290 140 310 Osmolalité plasma 150 [Na] plasma Réabsorption d’eau dans la cellule principale du tube collecteur Giebisch, Medical Physiology Force motrice de la réabsorption d’eau : le gradient cortico-papillaire de sodium Gradient de [Na+] Addition NaCl Volume plasma 3 litres Soustraction NaCl [Na] 140 mM [Na] < 140 mM [Na] > 140 mM Soif Soif Volume plasma > 3 l H2O [Na]=140 mM H2O ADH Volume plasma < 3 l Pression artérielle Pression artérielle [Na]=140 mM H2O Paillard, Physiologie Rénale ADH REGULATION IMMEDIATE DE LA VOLEMIE ET DE LA PRESSION ARTERIELLE (voies stimulant la réabsorption sodée) Rein barorécepteurs art. aff. glom. Volémie Foie Angiotensinogène Rénine barorécepteurs aorte carotides VCI Cerveau SNS SNS Angio I EC SNS Angio II NaCl, H2O excrétion REGULATION TARDIVE DE LA VOLEMIE ET DE LA PRESSION ARTERIELLE Volémie Foie Rein barorécepteurs art. aff. glom. Angiotensinogène Rénine Angio I EC Angio II Aldostérone NaCl et H2O Surrénale Hypertension artérielle Hypertension artérielle 25 % de la population des pays développés Facteur de mortalité cardiovasculaire Primitive dans 99% des cas, secondaire dans 1% des cas Mortalité par accident vasculaire cérébral Données d’Intersalt Meneton, Physiol Rev 2005 Définition de l’HTA Etude de l’hypertension artérielle essentielle Pression artérielle = caractère quantitatif continu Environnement Génome Apports de NaCl, KCl % sujets Pression artérielle Approche expérimentale de l’HTA Rein et HTA Guyton, textbook of physiology L’hypertension artérielle suit le rein Dahl, Proc Soc Exp Biol Med 1972 masse rénale de 70% apports de NaCl HTA volodépendante puis HTA à RPT élevées Cas de l’HTA essentielle Guyton, textbook of medical physiology Guyton, textbook of medical physiology Approche génétique = marqueurs de polymorphisme Répétition de séquences d’ADN non codant (SNP) toutes les 103 paires de bases (sur 1012 pb) SNP : caractéristique de chaque chromosome, de chaque locus Puces contenant 500.000 SNP polymorphismes Cowley, Nat Rev Genet, 2006 Aucun gène identifié ! Pression artérielle Caractères génétiques de l’HTA HTA essentielle = polygénique Epistasis : modulation de l’effet d’un gène par un autre Influence de l’environnement dans la définition du phénotype Hétérogénéité ethnique des populations = fond génétique Comment cerner les gènes de l’HTA ? Analyse de liaison avec des SNP fonctionnels (stressed genotype) Partir des formes monogéniques Partir d’un phénotype héréditaire plus précis (HTA et complication) Maladies monogéniques altérant la PA Lifton, Cell 2001 Etude des formes monogéniques d’hypertension Simon, Science 1999 Découpage de l’ADN génomique en SNP et analyse de liaison : définition d’un intervalle Locus (SNP) Simon, Science 1999 Homozygotie pour 539-5 et D381314 chez tous les sujets Découpage de l’ADN dans cet intervalle et clonage pour amplification Clones bactériens séquençage Simon, Science 1999 Séquençage et localisation Simon, Science 1999 Schéma du gène (5 exons) Northern-blot RT-PCR Séquençage direct dans les diverses familles et chez des sujets normaux pour distinguer polymorphisme et mutations Simon, Science 1999 Expression des gènes pathologiques Injection de cDNA dans des cellules Génération de souris transgénique à l’aide de plasmides Caractérisation des phénotypes Hypertension artérielle secondaire Exemple des mutations situées sur le canal collecteur Cellule principale URINE SANG Réabsorption de Na+ Na+ Na+ ENaC K+ K+ ROMK Sécrétion de K+ Na,K-ATPase Cellule principale Nedd4-2 11βHSD2 corticostérone cortisol (nM) Cortisone SGK1 MR + URINE ALDOSTERONE (pM) SANG + ENaC + Na+ Na+ Pompe à sodium Flux de Na+ K+ + Canal sodique épithélial (ENaC) PATCH-CLAMP ET CANAUX IONIQUES V imposé (Volts) Loi d’Ohm = R . i calculé mesuré (Ohms) (Ampères) + Vref On impose des potentiels et on recueille les courants correspondants SCELLEMENT SUR LA MEMBRANE PLASMIQUE X X Un seul canal actif sous la pointe de la pipette Enregistrement théorique : Enregistrement pratique : Plusieurs canaux sous la pipette Voltage constant Relation intensité/voltage Exemple du canal sodique épithélial (ENaC) LES CONFIGURATIONS DE BASE DU PATCH-CLAMP Retrait de la pipette Détaché face interne-dehors (inside out) Attaché (cell attached) Aspiration très forte Retrait de la pipette Enregistrement en cellule entière (whole cell recording) Détaché face externe-dehors (outside out) Ces configurations de patch-clamp permettent d’étudier les canaux ioniques sous trois aspects : - pore (conductance) - sélectivité ionique - régulation de l’activité ENaC (Epithelial Na Channel) Probabilité d’ouverture 0,5 Peu sensible au voltage et au [Ca]i Sensible au pH Durée d’ouverture 1 sec Conductance sodique 4 à 5 pS Conductance au lithium 9 à 10 pS Demi-vie = 1 heure Inhibition par l’amiloride Expression hétérologue et patch-clamp Schild, PNAS 1995 ENaC normal sodium lithium ENaC muté Schild, PNAS 1995 Loffing, JASN, 2005 Expression de β ENaC sans extrémité C-ter Snyder, Cell 1995 Analyse in silico : domaines d’homologie et interaction protéine-protéine Chen, PNAS 1995 Extrémité C-ter d’ENaC Présence d’un motif riche en prolines (PPPPY) Nedd4-2 ORF-1 FE65 Séquence de 38 AA contenant 2 résidus tryptophane (WW) Noyau hydrophobe avec 1 feuillet β de chaque côté Affinité prédite pour le motif PPPPY Rôle de Nedd4-2 Formation de puits de clathrine Snyder, Cell 1995 Délétion de C-ter sur ENaC Shimkets, JBC 1997 Syndrome de Liddle Mutation sur les boucles intra-cellulaires des sous-unités β et γ d’ENaC Augmentation de l’expression membranaire (absence d’internalisation après liaison à Nedd4-2) Rôle d’ENaC dans l’HTA essentielle ? Chez 400 patients hypertendus : une mutation de β ENaC retrouvée dans 7 cas Expression hétérologue (œuf de xénope) Pas d’effet… Idem pour α et γENaC Rôle de l’aldostérone 3 causes d’HTA secondaire chez l’homme Cortisol 1000 X plus concentré qu’aldostérone Affinité identique pour le MR A A A A A A A AA A Col A MR MR 11ßHSD2 Na,K-ATPase GRE Cone ENaC SGK1 Syndrome d’excès apparent de minéralo-corticoïde corticostérone cortisol 11ßHSD2 cortisone tétrahydrocortisol tétrahydrocortisone Hyperplasie congénitale des surrénales ANGIO II Hyperkaliémie ACTH Zone glomérulée Zone fasciculée Zone réticulée désoxycorticostérone désoxycorticostérone 11ß hydroxylase 17 OH-prégnénolone 11ß hydroxylase corticostérone corticostérone aldostérone synthase aldostérone androsténedione cortisol 11ßHSD2 cortisone tétrahydrocortisol tétrahydrocortisone HTA, hypokaliémie Virilisation Glucocorticoïde Remediable Aldosteronism (GRA) Zone glomérulée Zone fasciculée Ang II ACTH P P Aldostérone synthase 11β hydroxylase Crossing over aberrant Ang II ACTH P P Aldostérone synthase 11β hydroxylase Rôle de la pompe à sodium dans l’HTA Pompe à sodium b FXYD a Cycle catalytique de la Na+, K+-ATPase Féraille, Physiol Rev 2001 Rôle de la pompe à Na dans l’HTA Chez le rat milanais SHR Association microcytose, HTA Recherche d’une anomalie sur une protéine du cytosquelette Technique d’immunisation croisée Découverte d’une mutation de l’adducine : Phe316Arg Chez le rat Dahl Mutation sur la sous-unité α1 Ratio Na/K 3:1 au lieu de 3:2 Chez l’homme ? Association du polymorphisme G460W de l’adducine-α et de l’HTA dans une forme très sensible aux thiazidiques Approche alimentaire de l’HTA Kempner, 1948 Alimentation riche en fruits et en riz Protéines 20 g/j NaCl < 0,5 g/j 500 patients hypertendus de plus de 20 mm Hg dans 62% rétinopathie, taille du cœur, onde T INTERSALT study BMJ, 1988 52 centres n = 10079 Urines de 24h Mesure de PA Corrélation inverse entre TA et kaliurèse indépendammant de la natriurèse DASH study (dietetary approach to stop HTA) Effet de la réduction des apports sodés n = 204 120<PAS<159 80<PAD<95 H/F = 1 noirs/blancs = 1 Sacks, NEJM 2001 DASH study (dietetary approach to stop HTA) Effet de la réduction des apports sodés et de la supplémentation potassique Control diet, n = 204 DASH diet, n = 208 Sacks, NEJM 2001 Modifications NaCl et KCl chez le rat Dahl, J Exp Med 1972 Traitement de l’HTA Place centrale des diurétiques Inhibition du transport proximal Blocage de l’anhydrase carbonique : acétazolamide Pas d’effet diurétique bien qu’actif sur le segment le plus puissant Rôle du rétro-contrôle tubuloglomérulaire Indications : alcalose métabolique avant le recours à la ventilation mécanique, hypertonie oculaire, mal des montagnes Inhibition du transport dans l’anse Diurétique le plus puissant Abolition du RCTG, lavage du gradient de Na Résistance par compensation en aval Furosémide, bumétamide : œdème d’origine rénale, hépatique ou cardiaque, HTA Hydrochlorothiazide Diurétique Persistance du RCTG : réabsorption proximale Résistance par compensation en aval Hydrochlorothiazide : œdème d’origine rénale, hépatique ou cardiaque, HTA Amiloride Diurétique Effet peu marqué Pas de compensation en aval Indication : Œdème d’origine cardiaque, hépatique, correction de l’hypokaliémie induite par les diurétiques précédents Hypokaliémie rénale Relation physiologique kaliémie-kaliurèse 400 Excrétion rénale de K mmol/24 h 300 200 100 20 0 3.0 4.0 5.0 K plasmatique, mmol/l Sécrétion K 5% à 20 % 66% Segment sensible à l’aldostérone K filtré 100% 29% Effets des apports de NaCl sur la kaliurèse (concentration constante d’aldostérone ) 400 NaCl = 200 Excrétion 300 rénale de K mmol/24 h 200 NaCl = 100 NaCl = 10 100 0 3.0 4.0 5.0 K plasmatique, mmol/l Effets du débit urinaire sur la kaliurèse Sécrétion « distale » de K pmol/min (canal collecteur) 50 40 30 20 10 0 0 5 10 15 20 Débit distal, ml/min 25 30 Effets de l’aldostérone sur la kaliurèse (chez le chien) 400 Excrétion 300 rénale de K mmol/24 h 200 Aldo 50 µg/j Aldo 250 µg/j Aldo 20 µg/j 100 0 3.0 4.0 5.0 K plasmatique, mmol/l 6.0 Conclusion Le rein est l’organe qui régule l’équilibre hydro-sodé de l’organisme L’hypertension artérielle ne peut persister qu’en présence d’une positivation rénale du bilan du sodium Le sel, un sujet brûlant Janvier 2008 Pierre Meneton (DR INSERM) et son avocat, procès en diffamation à l’initiative du comité des salines de France pour l’article « sel, le vice caché »
![EXII Exploitation d’une installation industrielle Installations haute tension [nouvelle version]](http://s1.studylibfr.com/store/data/008500893_1-ce1bcbfa853c7dcb5fe9f0d1673b72f8-300x300.png)
