Le système rénal. Le rein gauche, est quant à lui en rapport avec la glande surrénale gauche et le diaphragme avec au dessus la rate et le duodénum.

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1 Le système rénal I.Généralités : *Le système urinaire est constitué de : -deux reins, qui fabriquent l urine -deux uretères, qui acheminent cette urine vers la vessie -l urètre, par lequel l urine est éliminée de la vessie vers l extérieur *Nos reins effectuent différentes fonctions comme : -L élimination de déchets du métabolisme et de substances toxiques -La régulation du ph -Le contrôle de la pression artérielle, par la production d une enzyme => la rénine -La production d une hormone => l érythropoïétine, nécessaire à la formation des globules rouges -La production de la forme active de la vitamine D II. Anatomie 1.Les reins Ce sont deux organes pairs, en forme de haricots, de 12 cm de long, pour 6 cm de large, pesant environ 150 g et entourés d une enveloppe fibreuse => la capsule rénale, qui est elle-même entourée d une couche de graisse. Les reins sont localisés à la partie postérieure abdominale et non pas dans la cavité abdominale elle-même. Ils sont en position rétropéritonéale, c'est-à-dire juste en arrière du péritoine, qui entoure cette cavité. De plus, ils s étendent en hauteur de T12 à L3. Dans la partie concave des reins (vers l intérieur) se trouve le hile rénal, lieu de passage des vaisseaux sanguins et lymphatiques, des nerfs, et les uretères. Le rein droit, est en rapport avec la glande surrénale droite et le diaphragme, avec au dessus le duodénum et le foie ; ceci explique que le rein droit est un peu plus bas que le rein gauche car le rein droit est refoulé par le foie. Le rein gauche, est quant à lui en rapport avec la glande surrénale gauche et le diaphragme avec au dessus la rate et le duodénum. *Dans un rein coupé en deux (dans le sens de la hauteur), on distingue de la périphérie vers le centre trois régions : -Le cortex, région la plus externe recouverte par la capsule. -La médulla, qui est faite d une dizaine de masses tissulaires de forme pyramidale, à pointe orientée vers l intérieur, appelées => pyramides rénales. -Le pelvis rénal (ou bassinet) est une structure en forme d entonnoir, recueillant l urine formée par le rein par sa partie évasée et communiquant avec l uretère par sa partie étroite. Sa partie la plus large se prolonge vers la médulla par trois calices rénaux majeurs, qui se prolongent eux-mêmes par trois calices rénaux mineurs. Ces derniers communiquent chacun, par un orifice papillaire, avec le sommet d une pyramide rénale, dont ils recueillent l urine. Les parois des calices, du bassinet et de l uretère contiennent des fibres musculaires lisses, dont la contraction rythmique assure un péristaltisme propulsant l urine vers la vessie.

2 La vascularisation : La vascularisation artérielle est assurée par les artères rénales droites et gauches, provenant directement de l aorte abdominale. Ces grosses artères qui assurent un débit sanguin rénal d environ 1200ml/min (soit 1/5 du débit cardiaque), pénètrent dans les reins par les hiles, puis se subdivisent en artères de calibre décroissant. Les veines rénales, qui véhiculent du sang débarrassé de ses déchets, se jettent dans la veine cave inférieure. L innervation : L innervation des reins est assurée par des neurofibres du système nerveux sympathique. Il s agit des neurofibres vasomotrices, régulant le débit sanguin rénal en influant sur le calibre des artérioles intrarénales. 2. Le néphron Définition : Le néphron est l unité structurale du rein. Chaque rein contient plus d un million de néphrons. Ceux sont de minuscules unités qui permettent la filtration du sang et où se déroulent les processus menant à la formation de l urine. Deux types de néphrons : - Les néphrons corticaux qui constituent 85% des néphrons dans les reins. Ces néphrons sont entièrement situés dans le cortex excepté une petite portion de leur anse qui s enfonce dans la medulla rénale. - Les néphrons juxta-médullaires, ont leur corpuscules rénaux situés très près de la jonction du cortex et de la medulla. Leurs anses s enfoncent profondément dans la medulla rénale. Les néphrons juxta-médullaires jouent un rôle important dans la capacité des reins à produire de l urine concentrée. Les différentes parties du nephron : - Corpuscule rénal sera présenté par Baptiste - Tubule contourné proximal : c est le plus long segment du néphron. Il est situé dans la corticale rénale et mesure 12 à 14 mm. C est aussi le plus large avec un diamètre variant de 50 à 60 microm. Il est bordé par un épithélium cuboïde unistratifié dont la bordure apicale est en brosse (microvillosités). Rôle dans la réabsorption de certaines substances. - Tubule droit proximal : il plonge dans la médulla rénale et à une structure proche de celle du tube contourné proximal avec les microvillosités de la bordure en brosse plus courtes. - Anse de Henlé, en forme de U, elle comprend une partie descendante et une partie ascendante. Le segment proximal de la partie descendante communique avec le tubule proximal et ses cellules sont semblables à celles de cette structure. Le reste de la partie descendante appelé segment grêle, est composé d un épithélium squameux perméables à l eau. L épithélium devient cuboïde ou même prismatique dans la partie ascendante de l anse du néphron qui prend le nom de segment large. - Tubule contourné distal à un diamètre de 40 microm, il est entièrement situé dans la corticale rénale. Ses cellules sont cuboïdes et confinées en cortex. Elles sont entièrement dépourvues de microvillosités. Ce tubule se jette dans le tubule collecteur. Vascularisation

3 - Artère afférente du glomérule, elle naît de l artère interlobulaire qui parcoure le cortex rénal. - Capillaire glomérulaire - Artère efférente - Capillaires péritubullaires, ils sont intimement liés au tubule rénal. Ils se jettent dans les veinules du réseau veineux rénal. Ils sont adoptés à la réabsorption plutôt qu à la filtration, 2 mécanismes que l on verra par la suite. - Vasa recta, seulement pour les néphrons juxta-médullaires. Les artérioles afférentes se prolongent en de longs vaisseaux à paroi mince. Ces vaisseaux en épingles sont parallèles à l anse du néphron qui s enfonce jusque dans la medulla rénale. 3. Le corpuscule de malpighi Le corpuscule de Malpighi est une structure composée de la capsule de bowman et du glomérule. A cet endroit le sang va être filtré et donner l urine primitive qui va cheminer dans les tubules et être modifiée : ces réajustements s effectuent grâce à des échanges avant d arriver au canal collecteur. On distingue deux pôles au corpuscule de Malpighi : - le pôle vasculaire : le tube contourné distal se dispose entre l artériole efférente et l artériole afférente. L afférente se divise en 4 à 6 branches. A partir de ces branches naissent des capillaires glomérulaires qui sont repris par l artériole efférente. Ce système est appelé système admirable. Au sein de la chambre urinaire, les capillaires s enroulent autour d axes conjonctifs : les axes mésangiaux constituant des armatures : on assiste donc à l émanation de l appareil juxtaglomérulaire. Les capillaires glomérulaires sont revêtus par un feuillet : le feuillet viscéral de la capsule de Bowman. - le pôle urinaire : la chambre urinaire contient le produit de la filtration du sang : l urine primitive. - La capsule de Bowman Elle possède deux feuillets qui sont excessivement différents dans leur structure histologique. Le feuillet pariétal est plaqué à la périphérie du corpuscule de Malpighi. Il est constitué d un épithélium pavimenteux simple. Au niveau du pôle urinaire, il va s arrêter ; à côté de lui on va trouver les néphrocytes (cellules épithéliales) qui vont constituer le tubule proximal. En revanche au pôle vasculaire, le feuillet va se retourner et se poursuivre par le deuxième feuillet. Le feuillet viscéral est radicalement différent du feuillet pariétal, il est formé par des cellules particulières correspondant aux podocytes qui sont les cellules les plus volumineuses que l on va pouvoir observer au niveau du corpuscule de Malpighi. Ces podocytes ont un corps cellulaire avec un noyau et des prolongements cytoplasmiques qui deviennent de plus en plus fins en s éloignant du corps cellulaire. RECOUVRE LE FLOCULUS COMME UN GANT RECOUVRE UNE BALLE DE BASE BALL - Le glomérule vasculaire On a ouvert un des feuillets (pariétal, le plus périphérique) de la capsule de Bowman. On observe alors une petite cavité : la chambre urinaire. Cette cavité présente des digitations tapissées par un deuxième feuillet (viscéral, le plus interne). Entre les deux feuillets, on trouve la chambre urinaire. Les digitations représentent le glomérule vasculaire. FLOCULUS

4 Les capillaires s enroulent autour de tigelles mésangiales qui servent de supports. Remarque : Mesangiale : meso (tissu conjonctif et vasculaire) + angio (vaisseaux) - FLOCULUS Les capillaires glomérulaires sont fenêtrés, ont un diamètre de 6 à 8 µm et ont la particularité d avoir un endothélium muni de pores de diamètre compris entre 50 et 100 nm, appelés puits de filtration. Ils sont très nombreux : l ensemble représente 1/3 de la surface totale des cellules endothéliales. La membrane basale est de type continu. Les puits de filtration expliquent une discontinuité dans le film endothélial. Ces capillaires s enroulent autour des axes mésangiaux. Ces formations sont revêtues par un revêtement épithélial très particulier formé par les plus grosses cellules que l on va rencontrer dans le glomérule vasculaire qui sont des cellules qui constituent le feuillet viscéral de la capsule de Bowman et qui portent le nom de podocytes. La membrane basale qui sépare le capillaire sanguin du revêtement épithélial particulier que constitue le feuillet viscéral de la capsule de Bowman est commune au deux structures. C est à travers cette membrane basale que va s effectuer la filtration glomérulaire. La longueur des capillaires glomérulaires pour les deux reins chez l homme est de 50 km environ. Les cellules mésangiales sont des fibroblastes spécialisés. Elles ont des propriétés contractiles, macrophagiques et peuvent synthétiser de la matrice extracellulaire et du collagène. Elles sécrètent en outre des prostaglandines, des endothélines et des cytokines. En se contractant, sous l'influence des endothélines, les cellules mésangiales contrôlent le flux sanguin dans les capillaires et influencent ainsi la filtration glomérulaire. III. Processus fondamentaux 2. La Sécrétion C'est le transfert de molécules du liquide extracellulaire (capillaires) vers la lumière du néphron (tube/anse). Réalisée par un système de transport membranaire (grâce à des transporteurs) c'est un mécanisme actif. Principalement il s'agit du transport des ions H+ (tube contourné proximal) et K+ (tubes collecteurs rénaux), pour intervenir dans la régulation homéostatique de ces ions. Autrement, il peut s'avérer que ce soit le transport de : - Substances organiques - Métabolites produits dans l'organisme - Substances exogènes - Créatinine - Ions ammoniums La sécrétion permet au néphron d'augmenter l'excrétion (---> F ---->R sort----> S rentre----> excrétion) Cette sécrétion se produit : Dans le tube contourné proximal

5 Dans la Partie corticale du tube rénale Aux extrémités contournées distales collecteurs Voici un exemple de cas : 1) Substance filtrée, non réabsorbée ---> Excrétion efficace 2) Substance filtrée, non réabsorbée et sécrétée ---> Excrétion très efficace Ce mécanisme est actif car il s'agit d'un transport contre leur différence de concentration [] NB: Des cellules de l'épithélium tubulaire vers la lumière du tubule, il s'agit d'un transport actif secondaire dans certains cas seulement. La fonction de la sécrétion : Eliminer une substance qui ne se trouve pas déjà dans le filtrat, par exemple les médicaments comme la pénicilline et le phénobarbitol Eliminer des substances nuisibles, réabsorbées passivement (urée et acide urique) Débarrasser l'organisme des ions K+ en excès (mise en jeu de l'aldostérone dans tubes collecteurs rénaux) Régler le ph sanguin NB: K+ dans le filtrat réabsorbé au niveau du tube proximal contourné et dans la partie ascendante de l Anse du néphron Réglage du ph sanguin : Quand le ph diminue, les cellules du tube sécrètent de l'h+ et retiennent plus d'hco3- et de K+ qu'à la normale. Alors le ph augmente. Quand le ph augmente, les cellules du tube réabsorbes les ions Cl- et H+ et excrètent de l'hco3-. Alors le ph diminue. Au niveau du tube proximal, il y a sécrétion d'ions H+. Il y a aussi sécrétion de nombreux médicaments à fonction acide: acide paraamino-hippurique, diurétiques thiazidiques, pénicilline, indométacine, acide salicylique - et à fonction basique: histamine, thiamine, choline, quinine, morphine, amiloride. 3. La réabsorption Le volume sanguin total passe dans les tubules rénaux toutes les 45 minutes. Le plasma serait complètement éliminé sous forme d urine en moins d une heure si le gros du filtrat glomérulaire n était pas récupéré et renvoyé dans le sang par les tubules rénaux. Cette récupération s appelle réabsorption tubulaire, c est un mécanisme de transport transépithélial qui débute aussitôt que le filtrat pénètre dans les tubules contournés proximaux. Les cellules des tubules sont reliées par des jonctions serrées, le mouvement des substances entre ces cellules est limité mais quelques ions (K+ et Na+) utilisent la voie paracellulaire. Les substances qui empruntent la voie transcellulaire doivent franchir trois barrières avant d atteindre le sang. 1. La membrane plasmique de la face apicale 2. La membrane plasmique de la face baso latérale 3. L endothélium des capillaires péritubullaires Suivant les substances transportées la réabsorption est passive (sans ATP) ou active (avec ATP). Actif nécessité d un travail cellulaire (ex Na+) Actif secondaire, le transport de glucose, aa, lactate, vitamines est lié au transport du Na+.

6 Passif, diffusion les substances diffusent du milieu où elles sont le plus concentrées vers le milieu où elles sont le moins concentrées sans utiliser l ATP. Osmose la réabsorption du sodium détermine un fort gradient osmotique et l eau passe par osmose dans les capillaires péritubulaires. Comme l eau suit le sel cet écoulement est appelé réabsorption obligatoire de l eau. Nous allons voir la réabsorption dans les différentes parties des tubules : Tubule contourné proximal. Il possède les cellules les plus actives. 65 à 70% du Na+ est réabsorbé par co-transport avec d autres solutés ou par échange Na+H+. Les nutriments tels que le glucose, le lactate et les aa sont entièrement réabsorbé dans le TCP par transport actif secondaire couplé au transport actif du Na+. 90% du bicarbonate (HCO3-) 50% du Cl- sont réabsorbées dans le TCP par transport passif, c est une diffusion paracellulaire. L eau est réabsorbée par diffusion obligatoire à la suite de la réabsorption du Na+. Les molécules d acide urique sont presque toutes réabsorbées par transport passif mais elles sont ultérieurement renvoyées dans le filtrat. L anse. La réabsorption de l eau n est pas couplée à la réabsorption de Na+. L eau peut sortir uniquement de la partie descendante du néphron par osmose. Dans la partie ascendante de l anse, 20 à 25% du Na+ est réabsorbé par transport actif. 35% du Cl- et 40% du K+ sont réabsorbés par transport actif secondaire. Tubule contourné distal. Le gros de la réabsorption est lié aux besoins ponctuels de l organisme et régi par des hormones. La réabsorption d eau repose sur la présence de l hormone anti diurétique (ADH). La réabsorption des ions Na+ est assujettie à l aldostérone. Tubule rénal collecteur. Le transport actif primaire des ions Na+ stimulé par l aldostérone créent les conditions du transport passif de quelques ions HCO3- et Cl-. L eau est réabsorbée facultativement grâce à l hormone ADH. L urée diffuse dans la partie profonde de la medulla. IV Régulation 2. Régulation du NA -réabsorption primaire active du sodium Principal mécanisme : transport actif primaire (hors de la cellule vers le liquide interstitiel) pompes NA+/K+-ATPases de la membrane basolatérale des cellules formation d'un gradient de Na, diffusion simple de la lumière tubulaire vers les cellules épithéliales tubulaires. Varie selon le segment du tubule, le type de canal et/ou de protéine de transport présent sur la membrane luminale. -dans le canal collecteur cortical, pénétration luminale par des canaux sodiques (voir schéma) -dans le tubule proximal, pénétration luminale par cotransport avec molécule organiques (glucose par ex) ou par contre-transport avec H+ l'autre partie est la même quelque soit le segment du tubule -régulation du taux de réabsorption couplage avec celle de l'eau Na excrété = Na filtré - Na réabsorbé barorécepteurs (sinus carotidiens) qui régulent la pression tout en régulant le sodium corporel total. principal soluté extracellulaire (90%) -> variation de sodium entraine variation du volume extracellulaire (plasmatique et interstitiel) schéma

7 -contrôle hormonal -aldostérone : sécrétée parle cortex surrénal et favorise réabsorption du Na schéma : système rénine angiotensine rénine (sécrétée par l'appareil juxtaglomérulaire) scinde l'angiotensinogène angiotensine I clivée par ECA (enzyme de conversion de l'angiotensine) en forte [c] à la face luminale des cellules endothéliales capillaires Angiotensine II stimule la sécrétion de l'aldostérone angiotensinogène et ECA en excès / rénine limitant 3type d'influx parvenant aux cellules juxtaglomérulaires : 1-les nerfs parasympathiques rénaux innervent directement ces cellules : augmentation de l'activité des nerfs stimule la sécrétion de rénine schéma 18 prof : nerfs activés par voie réflexe via des barorécepteurs (sensible aux changement de pression) quand une baisse de Na corporel diminue les pressions cardiovasculaires 2-les barorécepteurs intrarénaux cellules juxtaglomérulaires dans les parois des artérioles afférentes et sont sensibles aux variations de pression = barorécepteurs intrarénaux. pression diminue -> cellules moins étirées -> sécrétion rénine augmente 3-la macula densa sensible a [Na] du liquide tubulaire qui la traverse. [na] diminue -> sécrétion rénine augmente schéma 19 prof -PAN (peptide atrial natriurétique) / FAN (facteur...) / HAN (hormone...) sécrété par des cellules atriales cardiaques, agit sur les tubule -> inhibe réabsorption du Na -> augmente excrétion Na agit sur les artérioles -> augmente DFG -> " " schéma 21 prof 3. Régulation du taux de filtration glomérulaire : Le volume de liquide filtré par unité de temps par les deux reins, constitue le taux de filtration glomérulaire (TFG). Afin d éviter que le TFG ne varie au moindre changement d un ou plusieurs de ses déterminants, il existe un système efficace de régulation. Il repose essentiellement sur une modification de pression dans le capillaire glomérulaire (PG) mettant en jeu des modifications des résistances des artérioles afférentes et efférentes : Autorégulation. L autorégulation permet la stabilité du TFG alors même qu il existe de grandes variations de Pa. Ex : -Passage brusque de la position assise à la position debout -Durant le sommeil. Le rein est très sensible à tous ces à-coups. Si elle n existait pas, partant d un TFG normal de 170 l/j, une faible augmentation de 20% de la Pa conduirait à une augmentation parallèle du TFG avec une perte de 40l d eau. Or le TFG est stable pour 60< Pa< 160mmHg. C est la résistance sur l artériole afférente qui a bougé = compensation. *Les modifications des résistances au cours de l autorégulation proviennent de : Autorégulation myogénique = C est une propriété de tous les vaisseaux de l organisme. Quand la pression augmente dans un vaisseau, cela étire les parois du vaisseau, et cet étirement induit l ouverture des canaux calciques sensibles à

8 l étirement. Ces canaux se trouvent dans la paroi des cellules musculaires lisses de l artériole. Ils provoquent la contraction par entrée de calcium dans les cellules musculaires lisses. -Ainsi une augmentation du TFG due à une augmentation de la Pa par une vasoconstriction réflexe des artérioles afférentes et efférentes. Retro-actions tubulo-glomérulaires = qui ajustent la résistance artériolaire à la concentration dans la macala densa : - Si la pression P augmente, le taux de filtration augmente (phénomène passif). La quantité de fluide qui arrive aux parties distales du néphron augmente. Les cellules de la macula densa, par leurs capteurs, vont sentir que le débit de fluide a augmenté ; alors, elles envoient un signal, de manière paracrine, à l artériole afférente pour qu elle se contracte. Le DFG revient alors à une valeur normale. La sensibilité de ce rétro contrôle peut varier en fonctions des conditions dans lesquelles se trouve l organisme : HYPOVOLEMIE Baisse de volume plasmatique. La sensibilité du réflexe augmente, il faut éviter les pertes. Une faible augmentation de débit provoque une baisse du TFG. HYPERVOLEMIE La sensibilité du rétro contrôle diminue. Il ne faut pas garder du volume : il est préférable d augmenter le TFG. Ce rétro contrôle est un phénomène physiologique important, son rôle est d éviter les à-coups. NB : La vasoconstriction est la diminution du calibre d'un vaisseau par contraction de ses fibres musculaires. La figure résume les principaux mécanismes par lesquels une baisse du sodium corporel total, par diarrhées par exemple, induit une baisse du TFG. La principale cause directe de la baisse du TFG est une diminution nette de la pression de filtration glomérulaire, qui est une conséquence d une chute de la pression artérielle dans les reins et, facteur plus important, de mécanismes réflexes agissant sur les artérioles rénales. Noter que ces réflexes sont les baroréflexes de base décrits ds ch 12 : une baisse des pressions cardiovasculaires induit une vasoconstriction réflexe, à médiation nerveuse, en de nombreux sites de l organisme. Comme nous le verrons plus loin, les hormones angiotensine II et vasopressine participent également à la réponse vasoconstrictrice rénale. Inversement, une élévation du sodium corporel total majorat le volume plasmatique élève le TFG par une stimulation neuroendocrinienne. Cette élévation du TFG contribue à la fuite urinaire de sodium permettant de faire revenir le volume extracellulaire vers la normale. 4. Soif et goût du sel Pour conserver l hydratation de l organisme, l apport d eau doit être égal à la déperdition d eau. Schéma 27.5 Cet apport hydrique ce chiffre à environ 2500mL par jour chez l adulte. Il provient à 60% des liquides ingérés à 30% des aliments et les 10% restants est produit par le métabolisme cellulaire.

9 La déperdition hydrique est du à 28% à l évaporation dans l air expiré ou diffuse directement à travers la peau. 8% à la transpiration 4% par les matières fécales et les 60% restants est excrétés par les reins dans l urine. Schéma fait par moi L osmolarité des liquides de l organisme se maintient à l intérieur de limites très étroites. L augmentation de l osmolarité du plasma déclenche : 1. La soif, qui incite à l ingestion d eau 2. La libération de l hormone anti-diurétique (ADH) qui provoque la réabsorption d eau au niveau des reins et l excrétion d urine concentrée. La diminution de l osmolarité du plasma déclenche : 1. Une inhibition de la soif 2. Une inhibition de la libération d hormone anti-diurétique, ce qui entraîne l excrétion de grande quantité d urine diluée. Schéma 27.6 Régulation de l apport hydrique Une diminution du volume plasmatique et une augmentation de l osmolarité du plasma causent l état de sécheresse de la cavité orale et stimulent le centre de la soif localisé dans l hypothalamus. L assèchement de la cavité orale est dû à la diminution de la sécrétion de salive par les cellules des glandes salivaires. En effet les cellules des glandes salivaires tirent l eau dont elles ont besoin du liquide interstitiel. Or quand la pression osmotique du plasma augmente, l eau ne passe plus de la circulation sanguine vers le liquide interstitiel. Le centre de la soif est stimulé lorsque ses osmorécepteurs perdent de l eau par osmose au profit du liquide extracellulaire, un phénomène qui les rend excitables et provoque leur dépolarisation. La soif s atténue dès que la muqueuse de la bouche et de la gorge est humectée. Elle se calme à mesure que les mécanorécepteurs de l estomac et de l intestin sont activés et émettent des signaux de rétro-inhibition vers le centre de la soif. V. Conclusion composition du rein filtration : capsule de bowman / sang filtré de ses déchets

10 réabsorption (tubule -> capilaire) : tube contourné proximal et distal / réabsorption des électrolyte (et molécule organique) sécrétion (capilaire -> tubule) : " " " / déchets non filtrés système contre-courant : création hyperosmolarité qui eau attirée hors des canaux collecteurs et concentre les urines réabsorption : équilibre ph / osmolarité schéma soif et gout du sel : récepteur spécifique entrainant une réponse