CM rein cours 3
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Sommaire I. NTRODUCTION A LA PHYSIOLOGIE DES GRANDES FONCTIONS ........................................... 3 A. B. C. 1. 2. 3. 4. ROLES DES GRANDES FONCTIONS PHYSIOLOGIQUES .................................................................................. 3 GRANDES FONCTIONS PHYSIOLOGIQUES ET SITUATION D’EXERCICE PHYSIQUE ......................................... 3 SYSTEMES DE COMMUNICATION ET DE REGULATION DES GRANDES FONCTIONS PHYSIOLOGIQUES. .......... 3 Principe d’un système de régulation (diapo 6) .................................................................................... 3 Spécificités du système nerveux et du système endocrinien (diapo 7) .................................................. 3 Organisation générale du système nerveux ......................................................................................... 3 Le système endocrinien ........................................................................................................................ 3 a) b) II. Glandes surrénales (diapo 17) .......................................................................................................................... 3 Le complexe hypothalamo-hypophysaire ........................................................................................................ 3 LE SYSTEME CARDIO-VASCULAIRE ................................................................................................. 3 A. 1. 2. 3. B. 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. C. 1. 2. 3. III. LE SYSTEME RESPIRATOIRE .......................................................................................................... 4 A. 1. 2. 3. 4. B. 1. 2. 3. 4. C. D. 1. 2. E. IV. COMPOSITION DU SANG ET ROLES DU SANG ............................................................................................... 3 Les globules rouges.............................................................................................................................. 3 Les globules blancs et les plaquettes.................................................................................................... 3 Le plasma ............................................................................................................................................. 3 LE CŒUR : STRUCTURE ET FONCTION ......................................................................................................... 3 Situation du coeur ................................................................................................................................ 3 Le cœur : 2 pompes distinctes .............................................................................................................. 3 Le myocarde ......................................................................................................................................... 3 Le système cardionecteur ..................................................................................................................... 3 Le couplage excitation-contraction ...................................................................................................... 3 Cycle cardiaque. Révolution cardiaque. .............................................................................................. 3 Les paramètres caractérisant la fonction cardiaque (diapo 22) .......................................................... 3 La régulation et la modulation de la fréquence cardiaque (diapo 23) ................................................ 3 La régulation du VES (diapo 25) ......................................................................................................... 3 LE SYSTEME VASCULAIRE .......................................................................................................................... 4 Hémodynamique .................................................................................................................................. 4 Anatomie des structures du système vasculaire ................................................................................... 4 Régulation de la pression artérielle (diapo 40 et diapo 41) ................................................................ 4 ANATOMIE DU SYSTEME RESPIRATOIRE ..................................................................................................... 4 Zone de conduction .............................................................................................................................. 4 Zone respiratoire ................................................................................................................................. 4 Poumons et plèvre ................................................................................................................................ 4 Irrigation des poumons ........................................................................................................................ 4 MECANIQUE DE LA VENTILATION PULMONAIRE ......................................................................................... 4 Principes physiques.............................................................................................................................. 4 Phase inspiratoire (diapo 11) .............................................................................................................. 4 Phase expiratoire (diapo 14) ............................................................................................................... 4 Paramètres influençant la ventilation pulmonaire ............................................................................... 4 ECHANGES GAZEUX ................................................................................................................................... 4 TRANSPORT DES GAZ DANS LE SANG ......................................................................................................... 4 Transport de l’O2 ................................................................................................................................ 4 Transport du CO2 ................................................................................................................................ 4 REGULATION DE LA VENTILATION AU REPOS ............................................................................................. 4 LA FONCTION RENALE ..................................................................................................................... 4 A. B. ANATOMIE MACROSCOPIQUE DU REIN ....................................................................................................... 4 LES NEPHRONS, UNITES FONCTIONNELLES DU REIN ................................................................................... 4 1. Le tubule rénal ..................................................................................................................................... 4 2. L'appareil juxta-glomérulaire .............................................................................................................. 4 C. MECANISME RENAUX DE FORMATION DE L'URINE ..................................................................................... 5 1. La filtration .......................................................................................................................................... 5 a) Définition de la filtration.................................................................................................................................. 5 b) 2. Cas du glomérule (REF 8) ............................................................................................................................... 5 La réabsorption tubulaire .................................................................................................................... 5 a) b) c) Réabsorption au niveau du TCP. ...................................................................................................................... 5 La réabsortion au niveau de la anse de Henlé. ................................................................................................. 5 La réabsorption au niveau du TCD et TRC ...................................................................................................... 5 3. D. La sécrétion tubulaire .......................................................................................................................... 5 EQUILIBRE HYDRO-MINERAL ..................................................................................................................... 5 1. Equilibre hydrique ............................................................................................................................... 5 a) b) c) 2. Rôle de l'eau ..................................................................................................................................................... 5 Quantité et répartition de l'eau dans l'organisme .............................................................................................. 5 Apports et pertes d'eau ..................................................................................................................................... 5 Equilibre électrolytique........................................................................................................................ 5 a) b) Les substances dissoutes dans l'eau.................................................................................................................. 5 Apport et perte en sels minéraux ...................................................................................................................... 5 3. E. Osmolarité (REF 14)............................................................................................................................ 5 REGULATION DE L'EQUILIBRE HYDRO-MINERAL ........................................................................................ 5 1. Problématique ...................................................................................................................................... 5 2. Régulation de l'équilibre hydrique au repos ........................................................................................ 5 a) b) 3. Déficit en eau ................................................................................................................................................... 5 L'hyperhydratation ........................................................................................................................................... 7 Régulation de l'équilibre électrolytique ............................................................................................... 8 a) b) Déficit en sodium ............................................................................................................................................. 8 Excès de sodium ............................................................................................................................................ 13 I. ntroduction à la Physiologie des Grandes Fonctions A. Rôles des grandes fonctions physiologiques B. Grandes fonctions physiologiques et situation d’exercice physique C. Systèmes de communication et de régulation des grandes fonctions physiologiques. 1. Principe d’un système de régulation (diapo 6) 2. Spécificités du système nerveux et du système endocrinien (diapo 7) 3. Organisation générale du système nerveux 4. Le système endocrinien a) Glandes surrénales (diapo 17) b) Le complexe hypothalamo-hypophysaire II. Le système cardio-vasculaire A. Composition du sang et rôles du sang 1. Les globules rouges 2. Les globules blancs et les plaquettes 3. Le plasma B. Le cœur : structure et fonction 1. Situation du coeur 2. Le cœur : 2 pompes distinctes 3. Le myocarde 4. Le système cardionecteur 5. Le couplage excitation-contraction 6. Cycle cardiaque. Révolution cardiaque. 7. Les paramètres caractérisant la fonction cardiaque (diapo 22) 8. La régulation et la modulation de la fréquence cardiaque (diapo 23) 9. La régulation du VES (diapo 25) C. Le système vasculaire 1. Hémodynamique 2. Anatomie des structures du système vasculaire 3. Régulation de la pression artérielle (diapo 40 et diapo 41) III. Le système respiratoire A. Anatomie du système respiratoire 1. Zone de conduction 2. Zone respiratoire 3. Poumons et plèvre 4. Irrigation des poumons B. Mécanique de la ventilation pulmonaire 1. Principes physiques 2. Phase inspiratoire (diapo 11) 3. Phase expiratoire (diapo 14) 4. Paramètres influençant la ventilation pulmonaire C. Echanges gazeux D. Transport des gaz dans le sang 1. Transport de l’O2 2. Transport du CO2 E. Régulation de la ventilation au repos IV. La fonction rénale A. Anatomie macroscopique du rein B. Les néphrons, unités fonctionnelles du rein 1. Le tubule rénal 2. L'appareil juxta-glomérulaire C. Mécanisme rénaux de formation de l'urine 1. 2. 3. D. La filtration a) Définition de la filtration b) Cas du glomérule (REF 8) La réabsorption tubulaire a) Réabsorption au niveau du TCP. b) La réabsortion au niveau de la anse de Henlé. c) La réabsorption au niveau du TCD et TRC La sécrétion tubulaire Equilibre hydro-minéral 1. Equilibre hydrique a) Rôle de l'eau b) Quantité et répartition de l'eau dans l'organisme c) Apports et pertes d'eau 2. Equilibre électrolytique a) Les substances dissoutes dans l'eau b) Apport et perte en sels minéraux 3. Osmolarité (REF 14) E. Régulation de l'équilibre hydro-minéral 1. Problématique 2. Régulation de l'équilibre hydrique au repos a) Déficit en eau (1) Augmenter l'apport d'eau (2) Diminuer les pertes d'eau (REF 17) b) L'hyperhydratation Lorsque les apports hydriques sont supérieurs aux pertes d'eau, le volume hydrique de l'organisme augmente et il se produit une hyperhydratation. 2 solutions pour rétablir l'équilibre: - diminuer les apports - augmenter l'élimination de l'eau. REF 18 L'hyperhydratation engendre une augmentation du volume hydrique. Cette augmentation du volume hydrique réduit l'osmolarité du plasma. Cette réduction inhibe tous les osmorécepteurs de l’hypothalamus (centre de la soif et ceux en relation avec les neurones neurosécréteurs d’ADH). Il en résulte d’une part une inhibition de la sensation de soif et d’autre part la sécrétion d'ADH. Les cellules de la paroi des TCD et TRC ne sont alors que très peu perméables à l'eau et donc il n'y a pas de réabsorption facultative. L'eau est éliminée dans les urines et ces dernières sont peu concentrées. Le volume hydrique du plasma est alors rétabli et par la même l'osmolarité du CEC. Les osmorécepteurs sont des récepteurs qui sont très sensibles et il suffit qu'il y ait une variation de l'osmolarité de 1% pour que les mécanismes de régulation soient déclenchés. Une fois les osmorécepteurs stimulés, la réponse antidiurétique est une réponse très rapide (1 minute). Elle permet un ajustement rapide de l'osmolarité du plasma. 3. Régulation de l'équilibre électrolytique a) Déficit en sodium Ce cas se présente lorsque les apports de sels sont insuffisants par rapport aux pertes obligatoires de sels au cours de la transpiration et des urines. Pour combler ce déficit, il faut augmenter les apports et diminuer les pertes. (1) Réduire les pertes de sels Le contrôle des pertes en sodium est un mécanisme qui s’exerce au niveau du rein. (a) L'aldostérone La réabsorption facultative du sodium a lieu au niveau du TCD et du TRC sous le contrôle de l'aldostérone. L'aldostérone est une hormone sécrétée par le cortex (la partie périphérique) des glandes surrénales. Lorsque l'aldostérone est libérée, elle est acheminée par la circulation sanguine vers le rein où elle agit sur les cellules du TCD et TRC en augmentant la réabsorption du sodium. Plusieurs facteurs stimulent la sécrétion d'aldostérone. (b) Facteurs électrolytiques Des expériences in vitro montrent que: - si l’on isole une glande surrénale, qu'on la perfuse et que l'on augmente la concentration de sodium du liquide de perfusion, la sécrétion d'aldostérone diminue. - A l'inverse, si dans le liquide de perfusion on diminue la concentration de sodium, la sécrétion d'aldostérone augmente. Cette expérience démontre bien que la sécrétion d'aldostérone est déclenchée directement par l'augmentation de la concentration de sodium. Il existe dans les glandes surrénales des récepteurs sensibles à la variation de la concentration de sodium et dont la stimulation (quand Na ) augmente la sécrétion d'aldostérone. Ce mécanisme de libération de l'aldostérone existe mais il est minime. Il ne produit qu'une petite quantité d'aldostérone. Le mécanisme principal de libération de l'aldostérone est beaucoup plus complexe et implique le système rénine-angiotensine. (c) Le système rénine- Angiotensine La rénine est une enzyme présente dans les cellules de l’artériole afférente (cellules granulaires) au niveau de l’AJG. Les situations de déficit en sels conduisent à libérer dans le sang la rénine des cellules de la paroi de l’artériole afférente (REF 19). Dans le sang, elle agit (REF 20) sur l’angiotensinogène (protéine sécrétée par le foie de manière continue et libérée dans le sang). La rénine scinde cette protéine en 2 conduisant à la formation d’angiotensine I. Détachée de son transporteur, l'angiotensine I peut être convertie en angiotensine II grâce à une enzyme de conversion (enzyme localisée au niveau des cellules endothéliales dans les poumons, la conversion s'effectue donc quand l'angiotensine I passe dans les poumons). Quelles sont les actions de l'angiotensine II (REF 21)? 1- L’angiotensine II favorise la sécrétion d’aldostérone par la glande surrénale. L'angiotensine II agit alors sur la glande surrénale en stimulant au niveau de la partie périphérique la sécrétion de l'aldostérone qui est libérée dans la circulation sanguine et qui agit au niveau des reins pour favoriser la réabsorption de sodium. 2- L’angiotensine II favorise la libération d’ADH par l’hypothalamus favorisant la réabsorption d’eau. 3- L'angiotensine a une action sur le débit de filtration glomérulaire. Elle diminue le débit de filtration glomérulaire. La réabsorption de sodium et d’eau sont favorisées par une diminution du débit de filtration glomérulaire. En passant plus lentement, les ions ont plus de chance d'être réabsorbés. 4- L’angiotensine favorise les mécanismes de la soif et les besoins en sels. 5- L’angiotensine est un puissant vasoconstricteur ce qui élève la pression artérielle. (d) Origine de la sécrétion de rénine et régulation REF 22 Lorqu'il existe un déficit en sels dans l'organisme, l'osmolarité du plasma diminue. La première adaptation de l'organisme lorsqu'il y a un déficit de sels est l'inhibition de la sécrétion d'ADH. En effet, le déficit de sels réduit l'osmolarité du plasma. La diminution de l'osmolarité est détectée par les osmorécepteurs de l'hypothalamus ce qui d’une part inhibe la sensation de soif et d’autre part inhibe la sécrétion d'hormone anti-diurétique. Cela conduit à éliminer l'eau dans les urines. Cette réponse diurétique permet une adaptation rapide de l'osmolarité qui retrouve ainsi une valeur normale. A ce stade de la régulation, on n’a pas ajusté la quantité de sodium dans l'organisme mais, par des ajustements immédiats du volume d'eau, on a maintenu l'osmolarité du plasma. L'augmentation de l'élimination de l'eau a induit une diminution du volume plasmatique (hypovolémie), celle-ci entraînant la diminution de la pression artérielle. Les modifications de la quantité de sodium induisent donc dans un premier temps des modifications du volume sanguin et qui se répercutent sur la pression artérielle. La régulation de la balance électrolytique est donc indissociable de la régulation de la PA et du volume sanguin. L'organisme va mettre en oeuvre des mécanismes consistant à rétablir le volume plasmatique, la pression artérielle et la quantité de sodium. Pression artérielle - La diminution de la pression artérielle inhibe les barorécepteurs du système cardio-vasculaire (récepteurs sensibles aux variations de pressions qui se trouvent dans l'aorte et les sinus carotidiens, et dans presque toutes les grosses artères du cou et du thorax). - L'information captée par les barorécepteurs est transmise par voie nerveuse au SNC (centre cardiaque et centre vasomoteur) qui analysent l'information et qui vont stimuler le SNS en vue de rétablir la PA en agissant au niveau des vaisseaux sanguins et du coeur (vasoconstriction et en augmentant le débit cardiaque). Par ailleurs, L’angiotensine II et l’ADH vont induire une action vasoconstrictrice puissante. Sodium - D'autre part, la diminution de la pression artérielle est détectée au niveau de l'appareil juxta-glomérulaire. La paroi de l'artériole afférente qui s'étire moins stimule la libération de rénine par les cellules granulaires. La libération de rénine déclenche le système rénine-angiotensine et ses conséquences (cf chapitre le système rénine-angiotensine). Dans le sang, la rénine agit sur l’angiotensinogène (protéine sécrétée par le foie de manière continue et libérée dans le sang). La rénine scinde cette protéine en 2 conduisant à la formation d’angiotensine I. Détachée de son transporteur, l'angiotensine I peut être convertie en angiotensine II grâce à une enzyme de conversion (enzyme localisée au niveau des cellules endothéliales dans les poumons, la conversion s'effectue donc quand l'angiotensine I passe dans les poumons). L’angiotensine II favorise la libération d’aldostérone par la glande surrénale. Cette dernière agit au niveau des reins pour favoriser la réabsorption de sodium au niveau du TCD et TRC. A ce niveau de la régulation, on a réajusté l'équilibre électrolytique. Du coup, on a augmenté l'osmolarité du plasma et on n'a toujours pas compensé l’hypovolémie. Volémie (REF 23) L'hypovolémie est compensée par l'apport d'eau stimulé par l'angiotensine II. En effet, cette dernière favorise la libération d’ADH par l’hypothalamus favorisant la réabsorption d’eau au niveau des reins. De plus, l'angiotensine stimule le mécanisme de la soif au niveau des neurones hypothalamiques. D'un autre côté, les volorécepteurs situés au niveau de l'oreillette gauche détectent la diminution du volume et les barorécepteurs (diminution de la fréquence de décharge) détectent la diminution de la pression artérielle et en informent par voie nerveuse l'hypothalamus qui stimule la sécrétion d'ADH favorisant ainsi la réabsorption de l'eau destinée à rétablir le volume plasmatique participant ainsi également à la régulation de la pression artérielle. La réabsorption de sodium et d’eau sont favorisées par une diminution du débit de filtration glomérulaire. En passant plus lentement, les ions ont plus de chance d'être réabsorbé. La diminution du débit de filtration glomérulaire est induite par l’effet vasoconstricteur de l’angiotensine sur l’artériole afférente. La régulation de la quantité de sodium dans l'organisme est très complexe car elle s'accompagne de modifications de l'équilibre hydrique et influe sur la volémie et la pression artérielle. Sa régulation est donc indissociable de celle de la pression artérielle et de la volémie et de l'équilibre hydrique. (2) C'est la 4 ième Augmenter les apports action de l'angiotensine. Elle stimule le besoin en sels. b) Excès de sodium On est dans le cas où les apports de sels sont trop importants par rapport aux pertes de sels obligatoires au cours de la transpiration et des urines. Pour réguler, il faut diminuer les apports et augmenter les pertes au niveau des reins. Lorsque les apports de sels sont supérieurs aux pertes de sels, il se produit une augmentation de l'osmolarité du plasma (REF 24). Cette augmentation de l'osmolarité va être très rapidement compensée par des ajustements immédiats du volume d'eau. L'augmentation de l'osmolarité est détectée par les osmorécepteurs de l'hypothalamus qui vont stimuler le mécanisme de la soif d'une part conduisant à l'apport d'eau (d'où le fait de boire si on mange des anchois!) et d'autre part stimuler la libération de l'hormone anti-diurétique favorisant ainsi la réabsorption d'eau au niveau du TCD et du TRC. Cette réponse anti-diurétique permet une régulation rapide de l'osmolarité. Toutefois, cet ajustement a modifié le volume sanguin et la pression artérielle et a conduit à une augmentation de ces derniers. L'organisme va donc mettre en place des mécanismes de régulation du volume sanguin, de la pression artérielle et de la quantité de sodium dans l'organisme. Pression artérielle - L'augmentation de la pression artérielle active les barorécepteurs du système cardio-vasculaire. L'information captée par les barorécepteurs est transmise par voie nerveuse au SNC qui analyse l'information et qui va induire la vasodilation des vaisseaux sanguins et la diminution du débit cardiaque conduisant à la diminution de la pression artérielle. Sodium D'autre part, l'augmentation de la pression artérielle inhibe, au niveau de l'appareil juxta-glomérulaire, la libération de rénine par les cellules granulaires. Il n'y a pas de libération d'angiotensine et d'aldostérone. Les cellules du TCD et du TRC au niveau des reins sont alors très peu perméables aux ions sodium qui sont excrétés dans l'urine. Cette excrétion permet de retrouver l'équilibre électrolytique, cependant, l'osmolarité du plasma a diminué car le volume d'eau a augmenté. Il faut éliminer l'eau en excès. Volémie Parallèlement à l'inhibition du système rénine-angiotensine, les volorécepteurs, situés au niveau de l'oreillette gauche détectent l'augmentation du volume plasmatique et les barorécepteurs détectent l'augmentation de la pression artérielle et en informent par voie nerveuse l'hypothalamus qui inhibent la sécrétion d'ADH favorisant ainsi l'excrétion de l'eau destinée à rétablir le volume plasmatique et participant également à la régulation de la pression artérielle. L'excrétion de l'eau et du sodium est également favorisée par deux autres facteurs: - L'augmentation du TFG (Le filtrat passe plus vite dans le tubule, il a moins le temps d'être réabsorbé). - D'autre part, la distension des oreillettes cardiaques stimule la sécrétion d'une hormone (le facteur atrial natriurétique) ANF. Cette hormone agit au niveau des cellules du TCD et TRC en inhibant la réabsorption d'eau et de sodium au niveau de ces cellules favorisant ainsi son excrétion dans les urines. Tous ces mécanismes concourent donc à rétablir le volume, la pression artérielle et l'osmolarité du plasma.
