MI 4 Milieu intérieur - Physiologie rénale - Massé Année Universitaire MI4: LE REIN

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1 MI4: LE REIN Remarque par rapport à la mesure de la clairance : La méthode de COCKCROFT tient compte de : - l âge - le poids - le taux de créatinine clairance (créatinine) = [140 âge (années)]. taux de créatinine plasmatique. poids (kg). 1,25 homme / 1,08 femme valeur normale > 80 ml/mn Cette formule ne marche pas si le patient est : - obèse - enfant - femme enceinte ou allaitant 3.2. Les mécanismes dans le tubule proximal Lieu de réabsorption important de l eau associé à un mécanisme de sécrétion (d excrétion) et d échange d ions. 3.2.a Réabsorption iso osmotique Mécanisme iso-osmotique : l osmolalité est constante tout le long du TCP, le filtrat est à 300 mosmol tout le long du tubule proximal. De plus le contenu tubulaire reste isotonique par rapport au plasma. La réabsorption d eau dans le tube proximal, concerne 70% du volume filtré. L eau diffuse librement à travers la membrane grâce à des canaux spécifiques : les Aquaporines. Remarques : - Il existe 3 types de canaux aquaporines (1, 2 et 3), mais ce sont principalement des canaux de type Aqp1 que l on trouve au niveau du TCP. - Ces canaux permettent le passage de l eau : - du milieu tubulaire vers la cellule - de la cellule vers le milieu interstitiel - du milieu interstitiel vers le capillaire Le passage de l eau se fait sous la forme d un appel d eau, car la pression osmotique est très élevée dans le capillaire. 1

2 Au niveau du tubule proximal : 2 membranes avec des propriétés différentes : - membrane baso-latérale : 1- Na+/K+ ATPase, primordiale, elle nécessite de l Energie 2- Canaux aquaporines Aqp1 (se trouvent sur les 2 membranes) 3- Pompe consommant de l Energie et faisant sortir le calcium de la cellule. 4- Antiport ou contre-transport : échange 3Na+ contre 1Ca++ - membrane apicale : 5- Pompe à hydrogène pour extraire H+ du milieu intra-cellulaire (produit par la cellule) vers la lumière tubulaire. 6- Co-transport Na + /Cl - (électro-neutre) 7-2- Co-transport Na+/HPO 4 ou Na+/H 2PO Le Ca++ peut traverser la membrane sous le seul effet de sa charge Il existe des transports para-cellulaires : Ca++, Cl-, K+ et parfois Na+. Régulation des transports par la Parathormone (PTH) : Hormone régulatrice du métabolisme phosphocalcique. Elle inhibe le transfert des ions phosphates au niveau de la membrane baso-latérale, donc les phosphates restent dans la cellule. Certaines substances comme le glucose doivent être activées par le Na+ pour être transportées : - Au niveau de la membrane apicale il existe des co-transports (glucose/na+) et (acide aminé/na+). - Au niveau de la membrane baso-latérale on trouve des transporteurs spécifiques au glucose et aux acides aminés consommateurs d Energie, et saturables. Le sodium est impliqué dans pratiquement tous les transports : 70% sont réabsorbés dans le tubule proximal. H2O : réabsorbé à 70% Glucose-AA : réabsorbés à 100% Urée : réabsorbée à 50% (suit H2O au travers des canaux aquaporines) Autres substances filtrées : réabsorbées à un minimum de 50% jusqu à 100% Valables dans les conditions physiologiques. Le rein permet d économiser les bicarbonates : Les bicarbonates filtrés (HCO 3-) ne sont pas réabsorbés en tant que tels. Ils sont combinés (tamponnés) à H+ ; ceux-ci proviennent de la pompe à H+ ou de l échangeur Na+/H+. HCO3 - + H + donne de l acide carbonique H2CO3 qui est déshydraté dans la lumière et qui donne à son tour H2O + CO2. Le CO2 diffuse à l intérieur de la cellule. Il se combine à l eau grâce à l anhydrase carbonique pour donner de l acide carbonique «neuf» qui se dissocie en HCO3- et H+. Le HCO3- natif va regagner le milieu extra-cellulaire au travers : 9- d un échangeur Cl-/HCO3- : dans ce cas il n y a pas de perte de charge lors du transfert. 10- D un co-transport : 3 HCO3- pour 1 Na+, ce cas entraîne une légère négativation du pôle basolatéral L AC est sensible à différentes molécules : des inhibiteurs tels que 11- acétazolamide 12- benzolamide Ils appartiennent à la première famille de substances diurétiques utilisables au niveau du rein. En effet ces substances bloquent la réabsorption de Na+ donc de l eau. Il y a alors augmentation du volume des urines. 70 à 80 % des bicarbonates sont réabsorbés au niveau du tube proximal. 2

3 3.2.b La sécrétion au sens strict Fabrication de l ammoniac : Il provient de la réabsorption des acides aminés notamment celle de la glutamine. Une fois dans la cellule, la glutaminase (enz) va libérer de l ammoniac NH3 très diffusible et de l acide glutamique dégradé par la glutamate déshydrogénase ---- on aboutit à la libération d H+ dans la lumière qui vont se combiner avec l ammoniac NH3 formant l ammonium NH4+ peu diffusible donc séquestré dans le liquide tubulaire. C est un moyen de préservation contre l acidité. La fabrication de l ammoniac appartient au mécanisme de la sécrétion vraie. 3.2.c Sécrétion ou plutôt excrétion dans le TCP Au niveau du TCP, il y a excrétion de substances pouvant être endogènes : AMPc, métabolites de l AMPc, adénosine Il peut aussi y avoir excrétion de substances exogènes telles que l acide para-amino-hippurique PAH, les antibiotiques, les produits de contraste (produits organo-iodés) 3.2.d La régulation : balance glomérulo-tubulaire C est le premier mécanisme régulateur du débit rénal. Il y a modification du débit de filtration par le fait que plus le débit est élevé, plus l appel d eau est important vers la région péri-tubulaire. Si le débit de filtration diminue, le mécanisme de régulation fait que la réabsorption va diminuer avec une limite toutefois. Une diminution du débit > à 40 % va entraîner une anurie car toute l eau filtrée sera utilisée pour la réabsorption des ions et des substances. 3.3 Physiologie de la anse de Henlé WIRZ a constaté qu il existait un gradient de concentration cortico-papillaire. Du cortex vers la région médullaire, on constate que le contenu du milieu interstitiel est de plus en plus concentré, passant ainsi de 300 à mosmol. Ce gradient de concentration va former des couches concentriques du cortex vers la région médullaire. Elles existent au niveau du tubule, du milieu interstitiel et du milieu sanguin. La circulation sanguine autour de la anse de Henlé étant faible (vasa recta), elle maintient le gradient de concentration. Autre constat : au niveau de la anse, le néphron présente une forme en U avec une concentration de l urine le long de la branche descendante (cf absence de réabsorption d ions) et une dilution progressive de l urine dans la branche ascendante. Il existe une différence de concentration entre les 2 branches de 200 mosmol pour un niveau donné. [Expérience : système multiplicateur de concentration par les contre-courants On utilise un récipient tubulaire et partagé en 2 par une membrane perméable à l eau seule. En bas, une étroite canalisation permet de recueillir le liquide concentré à son maximum. Ce rétrécissement de la tubulure crée une hyper-pression à gauche ce qui facilite le passage de l eau vers la droite directement à travers la membrane.] 3

4 3.3.a Branche descendante ou grêle de Henlé (concentration de l urine) Sous l effet du gradient de concentration, quand l urine descend, elle rencontre des tranches de concentration de plus en plus élevée. L eau sort passivement vers le liquide interstitiel au travers de canaux aquaporines, mais il n y a pas de sortie d ions. Le gradient observé est dû à la présence d ions et d urée. L urée participe à l augmentation du gradient. (Il existe une petite sécrétion-excrétion d urée dans le tubule) 20 % de l eau est ainsi réabsorbée. A la base de l anse, c est 90% de l eau qui a été réabsorbé. Sur 180 L d eau filtrée au niveau du glomérule, il ne reste plus que 18 L. Cette réabsorption (au niveau du TCP et de l anse descendante) est dite obligatoire. La régulation de la réabsorption de l eau est réservée à la partie terminale du néphron. 3.3.b Branche ascendante (dilution de l urine) Cette portion est totalement imperméable à l eau mais il existe des mécanismes de réabsorption ionique. Au niveau de la partie étroite, il y a une réabsorption de Na+ et de Cl- sous forme de co-transport. Au niveau de la partie large, il y a : - échange H+/Na+ - présence d un co-transport électroneutre qui constitue un passage de 2 Cl- associés à 1 K+ et 1 Na+ - Le K+ transporté est en partie récupéré par le tubule par diffusion (permet de positiver la lumière tubulaire) - Le Na+ est pris en charge par la pompa Na+/K+ - Le premier Cl- diffuse passivement vers le milieu extra-cellulaire - Le deuxième Cl- utilise un co-transport (électroneutre) avec 1 K+, il est à l origine du gradient de concentration avec l urée. Ce co-transport est inhibé par le furosémide (diurétique le plus utilisé) et le buténamide. Les ions restent dans la lumière tubulaire séquestrant l eau. Inconvénient : à forte dose, il y a accumulation de K+ dans la lumière. Or ce K+ est important pour le potentiel de repos des cellules, la polarisation favorisant la réabsorption de Ca++ et Mg++. Il faut donc surveiller la kaliémie Mécanismes dans le tube contourné distal L urine est diluée à nouveau. La concentration est alors d environ 200 mosmol avec une différence de 100 mosmol par rapport au TCP. On divise le TCD en 3 portions : initiale, intermédiaire, terminale. Remarque : le tube distal terminal fait fonctionnellement partie du canal collecteur. 3.4.a Tube distal initial Il correspond au tube distal proprement dit. On y retrouve : 13- des échangeurs Na+/H+ pour l acidification de l urine 14- des co-transports Na+/Cl- qui permettent la réabsorption de 90 % du Na+ et qui peuvent être inhibés par les thiazidiques (famille de diurétiques) 15- pompe à Ca++ sur la membrane baso-latérale. A son niveau il existe une régulation (modulation) du transfert de Ca++ par la PTH. Celle ci active la réabsorption. Cette hormone appartient au métabolisme phosphocalcique, elle diminue les pertes de Ca++ donc augmente la calcémie. 16- échangeur 1 Ca++/3 Na+ 4

5 3.4.b Tube distal intermédiaire Appareil juxta-glomérulaire : Il est constitué par les artérioles afférente et efférente ainsi que par le glomérule. Après différenciation membranaire, les cellules de la macula densa sont sensibles à la quantité de Na+ passant à leur niveau (osmorécepteurs au Na+). Plus la quantité de sodium passant devant ces cellules augmente, plus ces cellules sont excitées. On assiste à une libération intracellulaire de calcium qui déclenche la production de substances vasoconstrictrices dans le milieu : telles que l adénosine, l endothéline. Le calibre de l artériole afférente diminue, diminuant ainsi le débit de filtration glomérulaire : c est le mécanisme de régulation tubulo-glomérulaire. Le tube distal est imperméable à l eau (absence de canaux aquaporines) c est-à-dire que l urine se dilue encore plus. La concentration est de 150 mosmol, et tend vers les 100 mosmol à la partie terminale du TCD. 3.5 Mécanismes dans le canal collecteur cortical La partie terminale du TCD présente plus ou moins les mêmes caractéristiques fonctionnelles que le canal collecteur. Dans cette région, commencent faiblement les effets de l ADH. 17- pompe H+ 18- canaux indépendants Na+( vers la cellule). Peuvent être inhibés par l amiloride (famille de diurétique) 19- canaux indépendants K+ (vers la lumière). Simple diffusion. Remarque : Au niveau de ces canaux, il existe des récepteurs sensibles à l aldostérone, celle-ci stimulant davantage les canaux Na+. Elle permet d augmenter la volémie, donc la PA. Inconvénient : fuite de K+ or la régulation de l aldostérone est fonction du K+, mais aussi de Na+. Lorsque la kaliémie augmente, l aldostérone est sécrétée et stimule l excrétion de K+ dans le tubule. En parallèle, une simple baisse de la natrémie entraîne via l action de l aldostérone, l élimination de K+, et donc un risque d hypokaliémie (risque d arrêt cardiaque). Chaque fois que le rapport (natrémie)/ (kaliémie) diminue, il y a sécrétion d aldostérone. Remarques : - la spirinolactone, est un inhibiteur des récepteurs à l aldostérone (diurétique). - le PAN (inhibiteur) est une substance produite par l organisme (oreillette droite) qui fait «uriner» le sodium. Il est actif sur les canaux Na+ bloquant leur activité. C est un diurétique naturel. Quand la volémie augmente (quand il y a trop de Na+) la paroi auriculaire droite est distendue, entraînant la sécrétion de PAN. Applications : - lorsqu on immerge un corps, il y a une augmentation de la pression sur l ensemble de l organisme, perçue comme une augmentation de volume production de PAN - en situation de froid : vasoconstriction, augmentation de la tension production de PAN 3.6 Mécanismes dans le canal collecteur médullaire (Aqp 2,3 + rôle de l ADH) 3.6.a Cellules principales L ADH est sécrétée au niveau des neurones hypothalamiques et libérée par l hypophyse. Elle est aussi appelée vasopressine de part ses propriétés vasoconstrictrices. Le canal collecteur isolé est imperméable à l eau, c est sous l effet de l ADH qu il est perméabilisé à l eau au niveau de la membrane apicale. L ADH se fixe sur des récepteurs V2, qui vont activer un ensemble protéique séquestrant des canaux aquaporines dans le milieu intracellulaire. Ces canaux sont ensuite distribués : - canaux Aqp2 membrane apicale - canaux Aqp3 membrane baso-latérale Les échanges d eau (seulement dus à l ADH) sont en relation avec le gradient de concentration : plus la concentration est élevée, plus l appel d eau est important. Rmq : ce n est pas au niveau de la région profonde, que l appel d eau est le plus important. En effet le volume d eau est devenu insuffisant, c est donc dans la région médiale que l appel d eau est le plus important. 5

6 3.6.b Cellules intercalaires Il existe 2 types de cellules intercalaires : 20- type A : elles font sécréter de l H+ dans la lumière du tubule (pompe H+) 21- type B : elles sécrètent du bicarbonate, seulement en cas d excès de bicarbonates plasmatiques (il n y a jamais de perte de bicarbonates) Au niveau du canal collecteur : 22- très faible perte de sodium qui est réabsorbé à 99% (les 1% restants sont retrouvés dans les urines) 23- Réabsorption d eau importante : - en bas de la anse de Henlé 90% - branche ascendante et tube distal : 0 - canal collecteur avec ADH : réabsorption facultative l émission journalière d urine est d environ 1,8L, donc n est perdue que 1% de l eau qui a été filtrée 24- perte de K+ avec sécrétion à la partie terminale du tube distal. 6