FICHE 4 / MECANISMES ELEMENTAIRES DE L ADAPTATION DE L ORGANISME AUX VARIATIONS D APPORTS ALIMENTAIRES DE SODIUM

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1 FICHE 4 / MECANISMES ELEMENTAIRES DE L ADAPTATION DE L ORGANISME AU VARIATIONS D APPORTS ALIMENTAIRES DE SODIUM Introduction Répartition du sodium dans l organisme Le sodium de l organisme représente environ 60 mmol/kg de poids corporel, dont la majorité est localisée dans le compartiment extracellulaire (près de 90%). Le sodium dit échangeable, représente 40 mmol/kg de poids corporel, le Na non échangeable étant restant étant inclus dans le cristal osseux. La majeure partie du sodium échangeable (90%) est situé dans le compartiment extracellulaire (plasma et interstitiel). Le sodium est le principal cation du liquide extra cellulaire, avec une concentration plasmatique normale comprise entre 135 et 145 mmol/l maintenue constante par des systèmes de régulation. Dans les cellules, la concentration du sodium est faible de l ordre de 10 à 20 mmol/l. Variables régulées La natrémie est une variable régulée (finement régulée, processus sensible, rapidement mis en oeuvre, faisant intervenir à la fois l hypothalamus et les reins) déterminant le bilan hydrique de l organisme, elle ne détermine pas le contenu en sodium (la quantité de sodium) de l organisme. Le contenu en Na de l organisme est une grandeur régulée de façon indirecte (il tient sous sa dépendance le volume extracellulaire (VEC), le volume plasmatique, et constitue un déterminant majeur de la pression artérielle). La variable directement régulée est le volume sanguin circulant (volémie) ou le volume plasmatique. Des récepteurs sensibles à l étirement (i.e barorécepteurs ou tensorécepteurs) situés dans la paroi des vaisseaux des systèmes artériels et veineux détectent les variations de la volémie et constituent les points de départ de boucles de régulation dont la finalité est de maintenir constante la volémie (via une modification du débit cardiaque, des résistances périphériques artérielles et du contenu en sodium de l organisme). Conclusion : le volume extracellulaire varie proportionnellement à la quantité de sodium extracellulaire. Pour que les volumes plasmatique et extracellulaire restent constants, il est nécessaire que le bilan du sodium soit nul, c'est à dire que les sorties de sodium compensent les entrées. Entrées de sodium dans l organisme Apports alimentaires Les apports alimentaires sont variables d un sujet à l autre et même d un jour à l autre en fonction du régime alimentaire avec un apport habituel en Europe situé entre 100 et 200 mmol/j et des valeurs extrêmes entre 50 et 400 mmol/j. Par comparaison, les peuplades primitives consommaient environ 10 à 20 mmol/j. La moitié de l apport alimentaire provient du sel de cuisine rajouté aux aliments. La quasi-totalité du sodium ingéré est absorbée par l intestin. Ainsi 10 grammes de chlorure de sodium équivalent à 170 mmoles de sodium et 170 mmoles de chlore. Un régime est considéré comme restreint en sodium en dessous de 8 grammes /j (soit environ 130 mmol/j).

2 Ions transportés Propriétés Localisation Pompe Sortie 3 Na + Entrée 2 K + Électrogénique (moteur de l absorption Basolatérale Partout intestinale) Co-transport Na/glc Entrée Na + Électrogénique Jéjunum Iléon NHE3 Entrée Na + Électroneutre Partout Sortie H + Echangeur HCO - 3 /Cl - Entrée Cl - - Sortie HCO 3 Électroneutre Iléon Colon Entrée Na + Électrogénique Colon Jéjunum Iléon Colon Na + /glc/aa NHE3 Echangeur HCO - 3 /Cl - Pompe Sorties de sodium dans l organisme Extra rénales La peau La voie digestive Les sorties extrarénales sont négligeables à l état normal. La quantité de sodium perdue par voie cutanée dépend du débit sudoral qui dépend de la régulation thermique : faible, de l ordre de 10 mmol/l à l état normal et jusqu à 60 mmol/l si le débit sudoral est important. Cependant dans les situations extrêmes, le débit sudoral peut atteindre 10 L/j et la perte de sodium de l ordre de 600 mmol/j. La quantité de sodium perdue par voie digestive est négligeable chez le sujet normal, le sodium ingéré étant absorbé dans sa quasi-totalité. Cependant lors de diarrhées hydroélectrolytiques les pertes peuvent être considérables, jusqu à 100 mmol/l de sodium dans «l eau fécale». Rénales Les reins sont les seules organes qui assurent une excrétion de sodium ajustée aux entrées alimentaires et permet ainsi le maintien d un bilan nul de sodium. Les reins sont situés en position rétropéritonéale, symétriquement par rapport au rachis dorsolombaire. Chaque rein est constitué de à néphrons, qui sont des unités anatomiques fonctionnelles. Le néphron est schématiquement constitué d une partie initiale : le glomérule, structure à travers laquelle une partie du sang provenant des artérioles afférentes est filtrée dans la chambre urinaire. Les capillaires glomérulaires sont raccordés à des artérioles efférentes, elles-mêmes en série avec un deuxième réseau capillaire : les capillaires péri-tubulaires. La chambre glomérulaire se poursuit par un tubule qui chemine à travers le cortex et la médullaire rénale où des processus de réabsorption et de sécrétion contribueront à élaborer l urine définitive qui sera évacuée dans les voies urinaires (bassinets). Une diminution du débit de filtration glomérulaire (donc de la quantité d urine filtrée) caractérise l insuffisance rénale.

3 Qc DSR FPR DFG Charge Na + filtrée Réabsorption Na + Formules 20 % Qc DSR (1 Ht) FF x FPR DFG x [Na + ] (FF = 20 %) Valeurs 5 à 6 L/min 1 L/min 600 ml/min 150 à 180 l/j mmol/j > 99 % Caractéristiques P élevée Débit sanguin rénal Flux plasmatique rénal Quantité de plasma dans les urines Quantité de Na + dans les urines TCP : 65 % BALH : 20 % TCD : 10% CC : 5% Néphron TCP BALH TCD CC Cortical Transporteurs Na + Propriétés Autres transporteurs Ech Na / Glc Electrogénique NHE3 Electrogénique NKCC2 (1 Na, 1 K, 2 Cl) NCC (1 Na, 1 Cl) Electroneutre Médulaire réabsorption : SNΣ + rénine / angiotensine / aldostérone réabsorption : ANP ROMK Clc Régulation A II, SN (noradrénaline) Electroneutre Clc A II, SN, Electrogénique Effet ROMK Aquaporines Aquaporines ANP (BNP)

4 TCP BALH TCD CC Na / Glc / aa NHE3 A II : + NKCC2 ROMK (cortical) NCC A II : + ANP : - Na / K ATPase CLC Régulation SNΣ A II SNΣ A II ANP Régulation des sorties de sodium Au niveau rénal, régulation de la réabsorption de Na : à tous les niveaux sauf la BALH ; l essentiel de la régulation du bilan du sodium en fonction des apports s effectue dans le tubule collecteur SNΣ noradrénergique A II Peptides natriurétiques Récepteur α adrénergique membranaire RAT1 membranaire Minéralo intracellulaire R à activité guanylate cyclase, membranaire Cellules cibles TCP TCD CTP TCD TCD CC CC médullaire cortical densité NHE3 NCC NHE3 NCC NCC Stimulation NaKATPase Inhibition Expression apicale Effet sur la réabsorption de Na Stimulation : rétention de sodium Système rénine angiotensine aldostérone Inhibition : excrétion de sodium

5 La rénine (enzyme appartenant à la classe des aspartylprotéases) est le facteur limitant d une voie métabolique qui produit deux hormones ayant des effets biologiques puissants : l angiotensine II et l aldostérone. Système sympathique Peptides natriurétiques Certaines cellules présentes dans la paroi des oreillettes cardiaques synthétisent et sécrètent un «peptide natriurétique auriculaire» appelé ANP, hormone de 28 acides aminés en réponse à une élévation de la tension pariétale des oreillettes (situation rencontrée en cas d'hypervolémie). Cette hormone circulante active agit sur de nombreux tissus cibles dont les reins où elle diminue l expression de à la membrane apicale des cellules du tubule collecteur médullaire. L effet est donc de diminuer la réabsorption de sodium. Les effets de l ANP sont schématiquement opposés à ceux de l angiotensine II avec notamment : - Action sur les cellules musculaires lisses artériolaires induisant une vasodilatation - Action sur les cellules de la surrénale (corticosurrénale) inhibant la sécrétion d aldostérone Les myocytes des ventricules cardiaques synthétisent et sécrètent le «brain natriuretic peptide» ou BNP en réponse à une augmentation de la pression ventriculaire diastolique (situation rencontrée au cours de l insuffisance cardiaque). Les effets effets rénaux et vasculaires du BNP sont identiques à ceux de l'anp. Intégration des mécanismes de régulation en jeu dans l excrétion de sodium La régulation de la réabsorption tubulaire du Na+ est essentiellement hormonale et joue sur 1 à 2% du Na filtré. Les signaux hormonaux adressés au rein varient en fonction des modifications de la volémie et donc du volume plasmatique (lorsque le volume globulaire est constant) et vont contribuer à moduler l excrétion rénale du Na+ afin d assurer un bilan sodé nul (entrées = sorties). Cet ajustement rénal nécessite cependant un temps de latence pour la mise en jeu des différents systèmes de régulation avec schématique une réponse rapide neurologique et «vasculaire» et une réponse retardée caractérisée par les effets biologiques de l aldostérone. Réponse rapide (hypovolémie liée à une diminution du contenu en sodium) Stimulation SNΣ : Directement Qc et vasoconstriction rapide de la PA TCP et TCD : réabsorption sodium (effets tubulaires directs) Persiste jusqu à la disparition de l hypovolémie Sécrétion de rénine : En léger décalé Entrainée par la perfusion rénale Amplifiée par le SNΣ (R) et par quantité de NaCl présente dans la lumière du TCD délivrée aux cellules de la macula densa Permet la synthèse d A II Agit en synergie avec SNΣ et stimule la réabsorption de sodium au niveau du TCP et TCD Inhibition sécrétion basale ANP et BNP Facteurs déterminants à court terme pour la régulation du bilan sodé Réponse retardée (hypovolémie liée à une diminution du contenu en sodium) : temps de latence Sécrétion d aldostérone par la corticosurrénale ; cette hormone favorise au niveau des CC la réabsorption de sodium (par et NaKATPase) Régulation déterminante à long terme Explique le retard d adaptation de 3-4 jours lors d un changement de régime alimentaire sodé : Si apport sorties mais restent > entrées pendant une phase de transition le contenu en sodium de l organisme + légère perte d eau extracellulaire (car natrémie régulée et V intracellulaire constant) PA (avec perte de poids)

6 Résumé