Physiologie rénale

 Généralités
Anatomie fonctionnelle du rein
Le rein
Le néphron
Les voies urinaires
La vascularisation rénale
La filtration glomérulaire
La régulation du Débit Sanguin Rénal
Système Rénine Angiotensine
Prostaglandine
Autorégulation
Réabsorption et sécrétion tubulaire
Différents types de transport
Tubule proximale
Anse de Henlé
Tube contourné distal
Canal collecteur
Appareil juxta glomérulaire
Intérèt de la physiologie rénale
Évaluation du Débit de Filtration Glomérulaire
Généralités
Rôle du rein
Élaboration de l ’urine :
équilibre hydro-électrolytique et acido-basique respectés
déchets et toxiques éliminés
fonctions endocrines:
régulations de le pression artérielle
érythropoïèse
métabolisme osseux
2 Unités physiologiques
Néphron:
fonctions de filtration et réabsorption impliquées dans
l ’homéostasie
Appareil juxta-glomérulaire:
régulation de la pression artérielle (rénine)
érythropoïèse (érythropoïétine)
Anatomie fonctionnelle du
rein
Anatomie fonctionnelle
2 reins
position:
rétro-péritonéale
vertébro-latérale
poids: environ 150
grammes
Coupe anatomique
Anatomie fonctionnelle
Parenchyme rénal: Cortex externe (corpuscules rénaux et
tubes contournés) et médulla interne (anses de Henlé et
canaux collecteurs) organisée en pyramides rénales
Innervation sympathique (artérioles du glomérule,
appareil juxta glomérulaire et tubule rénal)
Formation de l’urine dans les néphrons (≈106). 2 types de
néphrons corticaux à anse de Henlé courte (plus
nombreux) et néphrons juxta-glomérulaires à anse de
Henlé longue (rôle de concentration de l’urine)
Anatomie fonctionnelle
composé de deux grandes parties:
cortex (partie externe):
glomérules
tubes contournés proximaux et distaux
partie initiale des canaux collecteurs
médullaire (partie interne) :
segments droits des tubes proximaux,
anses de Henlé
tubes collecteurs
Le néphron
Unité fonctionnelle
1 200 000 néphrons
différentes parties:
glomérule
tubule
Le glomérule
structure d’ultrafiltration, situé dans le cortex du rein
partie initiale du néphron
lieu de formation de l’urine primitive
Peloton capillaire invaginé dans l’extrémité borgne du
tubule.
entouré par la Capsule de Bowman qui s’ouvre dans la
lumière du tubule proximal
Le glomérule
Entre lumière capillaire et lumière urinaire: membrane de
filtration
endothelium vasculaire
membrane basale
épithelium (podocyte)
Corpuscule rénal
Glomérule
Perfusé par a. afférente
Fraction non filtrée recueillie
par a. efférente
Capsule de Bowman
1 portion recouvre le
glomérule (podocytes)
1 portion recueille
l’ultrafiltrat et le déverse
dans tubule proximal
Les tubules
Tubule : lieu de modification de l’ultrafiltrat par
réabsorption et sécrétion.
tubule contourné proximal
anse de Henlé : Branche descendantes et ascendantes
macula densa
tubule contourné distal
canaux collecteurs
Une seule couche de cellules épithéliales
vascularisation tubulaire à partir de l ’artériole efférente
Topographie du néphron
Néphron cortical
vs. néphron
juxtamédullaire
Le néphron
Appareil juxta-glomérulaire
Composition
artériole afférente
(cellules granulaires à
rénine)
tissu interstitiel
macula densa (cellules
spécialisées de
l ’extrémité de la
branche ascendante de
l ’anse de Henlé)
Appareil juxta-glomérulaire
Double fonction endocrine:
sécrétion de rénine
prostaglandine rénale
sécrétion d ’érythropoïétine: stimulation production
médullaire érythrocytes, Sous la dépendance de pression
partielle d ’oxygène intrarénale
calcitriol
Voies urinaires
Partie terminale du néphron: canal collecteur
calices
bassinet
uretères
vessie
urètre
Vascularisation
2 Artères rénales
point de départ aortique
en regard de chaque rein
division :
artères segmentaires
artères interlobaires
artères arquées
artères lobulaires
artèrioles afférentes
Vascularisation de type terminale
Vascularisation. Débit sanguin rénal
débit sanguin rénal = 20 % Dc
Soit 1000 ml/min pour les 2 reins
pression de perfusion rénale: 100 mmHg
résistances artérielles ajustables pour conserver le DSR:
autorégulation (P=QxR)
Vascularisation. Débit sanguin rénal
DSR stable quand 80<PAM<160mmHg
PAM<80mmHg ==>diminution de DSR
proportionnellement à la PA
Filtration glomérulaire
Filtration glomérulaire
1/5 du débit plasmatique rénal traverse la membrane
capillaire: fraction filtrée de 20%
filtrat glomérulaire: 120 ml/min (180 l/j)
ultrafiltrat du plasma pauvre en protéïnes
évacuation des canaux collecteurs dans les calices,
bassinet, uretères et vessie
Filtration glomérulaire
composition de l ’ultrafiltrat:
pauvre en protéine
substances dissoutes non ionisées (PM<15000Da): même
concentration que dans le plasma
substances ionisées: transport libre
Filtration glomérulaire
Déterminants de la filtration glomérulaire:
différence de pression hydrostatique entre capillaire et
capsule de Bowman
pression oncotique capillaire et glomérulaire
surface de filtration
coefficient de perméabilité à l ’eau
Filtration glomérulaire
des forces de Starling
Osmotique
(π)
(P)
πc=20
Pc=45
Pu=10
Coefficient
Surface
P
Hydrostatique
P
Interaction
πc±0
de filtration (KF)
et porosité du filtre
DFG=KF x ((Pc-Pu) – (πc- πu))
Filtration glomérulaire
Facteurs influençant le débit de filtration glomérulaire:
débit plasmatique rénal: élévation entraîne une
augmentation du débit de filtration
résistances artériolaires rénales
pression artérielle systémique (si Pam<80mmHg)
coefficient d ’ultrafiltration (pyélonéphrite)
concentration en protéine plasmatique
Filtration glomérulaire
Variations des résistances artériolaires rénales
Physiologie humaine, H.Guénard, éd. Pardel 2001
Régulation
du débit sanguin rénal
Régulation
du débit sanguin rénal
Système nerveux:
stimulation sympathique (ά+)
diminution du débit sanguin rénal
débit de filtration stable (art. efférente)
contrôle hormonal
système rénine angiotensine
prostaglandines (vasodilatation)
hormone antidiurétique: diminution de Kf
facteur atrial natriurétique: augmentation filtration
Système rénine angiotensine
rénine sécrétée par appareil juxta-glomérulaire
permet la transformation:
angiotensinogène (foie) en angiotensine I
angiotensine I en angiotensine II (grâce à
l ’enzyme de conversion)
Système rénine angiotensine
rôle de l ’angiotensine II:
vasoconstriction prédominante A.efférente: maintien du
débit de filtration glomérulaire
production intra-rénale de PG vasodilatatrices
stimulation production aldostérone
Système rénine-angiotensine
Appareil
juxtaglomérulaire
Rénine
si volémie
Hémorragie
soluté
solutés dans
t. contourné
contourné distal
SN sympathique Angiotensinogène
Angiotensine II
vasoconstricteur
Rénine
Angiotensine I
ECA
Angiotensine II
Aldostérone
Régulation
du débit sanguin rénal
• Prostaglandines PGE2 et PGI2:
– synthèse par COX à partir de l’acide
arachidonique
– vasodilatation des artérioles rénales
– synthèse inhibée par les antiinflammatoires
Auto-Régulation
du débit sanguin rénal
Maintien du débit sanguin rénal et filtration glomérulaire
pour des PAM de 80 à 160 mmHg
mécanisme myogénique: augmentation de pression de
perfusion entraîne une vasoconstriction A.afférente
rétrocontrôle tubuloglomérulaire (rôle d ’un signal
perçu au niveau macula densa)
Auto-Régulation
du débit sanguin rénal
DSR
L/min
Zone autorégulée
Ajustement des
résistances des
artérioles aff et eff
85
Limite sup
Limite inf
1
200
PAM (mmHg)
Situation d’hypovolémie
Vasoconstriction
Artériole efférente
↑ noradré
↑ angiot I→II
+
Enzyme de
conversion
-
Vasodilatation
Artériole afférente
Synthèse
prostaglandines
IEC
AINS
DSR peu
diminué et
DFG normal
Réabsorption et
sécrétion tubulaire
Réabsorption et sécrétion
tubulaire
Arrivée de l ’ultrafiltrat au niveau du tubule rénal:
même composition que dans le plasma
débit de 180 l/j
rôle du tubule:
maintenir homéostasie
Le néphron
Différents types de transport
utilisés
transport passif:
en fonction des gradients de concentration
transport facilité:
intervention d ’un transporteur
transport actif:
consommation d ’énergie
Tubule proximal
Principale structure de
réabsorption
situé dans la corticale
Tubule proximal
Principal rôle:
réabsorption d ’eau et électrolytes
réabsorption par endocytose des protéines
élimination des produits finals de
dégradation du métabolisme
début de l ’acidification des urines
(NH4+)
Réabsorption de bicarbonates
sécrétion de certains médicaments
Tubule proximal
Génération de bicarbonate par la cellule tubulaire
Physiologie humaine, H.Guénard, éd. Pardel 2001
Tubule proximal
Réabsorption de sodium avec réabsorption iso-osmotique
d ’eau: pas de modification de concentration en sodium
diminution des concentrations en glucose, acide aminé,
phosphate
sécrétion de substances organiques endogènes ou
exogènes
Tubule proximal
Sortie du tubule proximal:
réabsorption de 60 à 70% d ’eau, de sodium, de potassium
et calcium
réabsorption de 50% de chlore
réabsorption de 75% de phosphate
Anse de Henlé
Etablissement d ’un gradient
cortico-papillaire
réabsorption d ’eau le long
de la branche descendante:
urine hyper osmolaire à
l ’extrémité de la branche
descendante
branche ascendante fine
imperméable à l ’eau: siège
d ’une absorption de NaCl
==> gradient corticopapillaire
branche ascendante large:
imperméable à l ’eau
Physiologie humaine, H.Guénard, éd. Pardel 2001
Anse de Henlé
Sortie de l ’anse de Henlé: urine hypo-osmotique (100
mosm/l)
réabsorption de
20% d ’eau,
30% de sodium,
25% de potassium,
30% de calcium
Tubule contourné distal
Responsable de l ’ajustement de la réabsorption sodée et
de l ’excrétion acide
Composé :
tube contourné distal
tube connecteur
canal collecteur cortical
Tubule contourné distal
réabsorption de sodium
et de calcium
action de l ’ADH et de
l ’aldostérone
sortie: urine isoosmotique
Canal collecteur
Responsable de
l ’ajustement de la
réabsorption hydrique.
Canal collecteur
Action maximale de l ’ADH:
Synthèse: hypothalamus antérieur
Sécrétion hypophyse postérieure
Sécrétion sous stimuli:
Tension sur la paroi de l’OG
Osmolalité plasmatique efficace (c.plasmatique Na+)
Action:
Réabsorption de l’eau
Vasoconstriction
Contraction des cellules mésangiales (diminution du Kf)
dans les calices: urines acides avec pH à 5
En résumé:
Réabsorption du Sodium:
Tube proximal: 70%
Branche ascendante de l’anse de Henlé: 30%
Tube distal et canal collecteur: qq %
Réabsorption de l’eau
Tube proximal: réabsorption iso-osmotique
Canal collecteur sous l’action de l’ADH
Exemple de l’intérêt de la
physiologie rénale = mode
d’action des diurétiques
Furosémide: inhibiteurs du coco-transporteur Na+/K+/2⋅
/2⋅Cl action au niveau de la branche ascendante de l'anse de Henlé
Inhibition de la réabsorption du chlore et, par suite, du sodium.
Diminution du gradient cortico-papillaire
Augmentation du flux sanguin rénal au profit de la zone corticale.
Action natriurétique
Quelle évaluation pratique du DFG ?
1 / Mesure de la clairance de la créatinine (ClCr):
Nécessité d ’un recueil urinaire sur 24 heures.
Cr u (µmol/l) x Volume u de 24h (ml)
1440 (min)
ClCr (ml/min) =
Cr pl (µmol/l)
Valeurs normales :
H : 140 +/- 15 ml/mn
F : 125 +/- 15 ml/mn
Quelle évaluation pratique du DFG ?
Deux formules simples permettent d'estimer le DFG (eDFG) à partir de
la créatininémie :
La formule de Cockcroft et Gault
La formule issue de l'étude MDRD (Modification of Diet Renal
Disease)
Quelle évaluation pratique du DFG ?
2 / Calcul par la formule de Cockroft et Gault
Évite le recueil urinaire des 24 heures.
Pour une créatininémie exprimée en µmol/l
prend en compte le poids, le sexe et l'âge
eDFG = Clairance créatinine (ml / min) =
[(140 - âge (années)) x Poids (kg) x A ]/ créatininémie (µmol/l)
A = 1,23 chez l'homme et 1,04 chez la femme.
Quelle évaluation pratique du DFG ?
3 / Calcul par la formule MDRD
(Modification of Diet Renal Disease)
prend en compte l'âge, le sexe et l'origine ethnique
(caucasienne ou noire)
eDFG =186 x créatininémie -1.154 x âge -0.203
corriger par 0.742 pour les femmes, 1.21 pour les noirs
Quelle formule choisir ?
La figure ci-dessous illustre parfaitement
le fait qu'une même créatininémie (60
µmol/l) puisse conduire chez une femme
pesant 60 kg pour 160 cm à 2
estimations différentes du DFG en
fonction de son âge qui est le seul
paramètre à varier sur la courbe (de 20 à
85 ans).
• Pour savoir si une formule est meilleure qu'une
autre pour évaluer le DFG, il faut la comparer à
une technique de référence de mesure du DFG:
la clairance de l'inuline.
• Le tableau ci-dessous compare le biais (différence
entre eDFG et le DFG mesuré par la clairance
de l'inuline) pour les 2 formules (3). Celle qui
donne le plus faible biais est soulignée.
- MDRD estime mieux le DFG chez l'homme et CG
chez la femme.
- Quel que soit l'âge et notamment chez les plus de
60 ans, MDRD estime mieux le DFG. CG
estime mieux le DFG chez les sujets minces et
MDRD chez les sujets en surpoids ou obèse.
- Enfin, si la fonction rénale est altérée, le DFG est
toujours mieux estimé par la formule du
MDRD.
La formule du MDRD donne une estimation, en
général, plus précise du débit de filtration
glomérulaire que celle de Cockcroft et Gault.
Donc éviter formule de CG chez :
Enfant
Patient obèse
Femme enceinte
Cirrhotique avec ascite.
Âge supérieur à 65 ans
Et pendant toute pathologie aiguë en général.
L'estimation du DFG permet de classer les sujets en :
fonction rénale normale (eDFG > 90 ml/min/1.73 m2 et
décroissance physiologique de 1 ml/min/an à partir de
40 ans),
insuffisance rénale légère (eDFG entre 60 et 90
ml/min/1.73 m2),
modérée (eDFG entre 30 et 60 ml/min/1.73 m2) et
sévère (eDFG < 30 ml/min/1.73 m2).
FIN