PHYSIOLOGIE du REIN. Quelques chiffres PHYSIOLOGIE DU REIN SYSTÈME URINAIRE ET RÉNAL. UE2.2 Cycle de la vie et grandes fonctions

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1 Béatrice L Azou, année 2010 SYSTÈME URINAIRE ET RÉNAL PHYSIOLOGIE DU REIN UE2.2 Cycle de la vie et grandes fonctions p1 PHYSIOLOGIE du REIN I / Fonctions essentielles du rein Filtre, épure le sang Maintient et régule la composition du sang Filtration Glomérulaire Réabsorption et sécrétion tubulaire par réajustement en fonction des besoins Synthétise des hormones Evacue les déchets via urines II / Régulation de ces fonctions III/ Evaluation de ces fonctions p2 Quelques chiffres 2 reins 2 uretères 1 vessie 1 urètre 20 à 25 % du débit cardiaque 1200 ml de sang/min l/jour p3 1

2 Fonctions du rein participe au maintien de l hémostasie = Ensemble des mécanismes qui permettent la stabilité des paramètres physicochimiques du milieu intérieur ici.cegepstefoy.qc.ca G. Bourbonnais p4 Fonctions essentielles du rein Règle la composition, le volume et le ph du sang Régulation de la composition ionique du sang Régulation du volume d eau Régulation de la concentration en H + (HCO3 ) Règle la pression artérielle Système rénine angiotensine Synthétise des hormones (rôle endocrine) Calcitriol (vitamine D) Erythropoïétine Evacue les déchets p5 4 Mécanismes fondamentaux Filtration glomérulaire [eau, glucose, ions, déchets azotés] Réabsorption tubulaire [eau, glucose, ions, urée, Acides aminés] Sécrétion tubulaire [ammoniac, certains médicaments] + Excrétion Artère Capsule de Bowman Tubule rénal Artériole afférente Glomérule Artériole efférente Capillaires péritubulaires Vers les veines URINE Pour aboutir à la formation de l urine ici.cegepstefoy.qc.ca G. Bourbonnais p6 2

3 Ces fonctions participe au maintien de l hémostasie maintien de la composition Valeurs courantes de filtration et réabsorption Substance Unité Filtration Excrétion Réabsorption (taux) (%) Eau L 180 1,5 > 99 mmol > 99 K + mmol Cl mmol > 99 HCO3 mmol Glucose g Acides aminés g Acide urique mmol Urée g Solutés totaux mosm p7 Etape 1 de la formation de l urine : la filtration glomérulaire Au niveau du glomérule Au travers une membrane Formation d un ultrafiltrat Sous l effet de pressions p8 Etape 1 de la formation de l urine : la filtration glomérulaire Au niveau du glomérule Passage de l eau et des solutés du plasma vers les tubules rénaux pour former Podocyte l urine primitive Pédicelle Endothélium fenestré Lames basales Capillaire Fenestrations Substance anionique Fentes de filtration Espace de Bowman Lame basale Pédicelles ici.cegepstefoy.qc.ca G. Bourbonnais p9 3

4 Etape 1 de la formation de l urine : la filtration glomérulaire Au travers d une membrane lumière de la capsule de Bowman pédicelle fente de filtration M B Les molécules du plasma diffusent vers la capsule de Bowman en passant par les "fenêtres" des capillaires, puis en traversant la membrane basale (MB) et les fentes de filtration reliant la base des pédicelles des podocytes. capillaire fenestré hématie A. Hamon Univ angers.fr p10 Etape 1 de la formation de l urine : la filtration glomérulaire Formation d un ultrafiltrat Eau Solutés Électrolytes (ions) Glucose Acides amines Créatinine peptides, Ig, hémoglobine passent Ne passe pas Les cellules sanguines (trop grosses) Molécules de PM élevées protéines Da = Albumine (<10 mg/l) Molécules chargées () Charge électrique Molécules fixées aux protéines plasmatiques (acides gras, calcium, ) p11 Etape 1 de la formation de l urine : la filtration glomérulaire Sous l effet de pressions Artériole efférente P CG= P hydrostatique capillaire(p sanguine) p osm= p dû aux protéines plasmatiques P T = P créée par le fluide dans la capsule Glomérule 15 mmhg p osm 30 mmhg P T P CG 55 mmhg P nette de filtration = 10 mmhg Liquide tubulaire Artériole afférente Capsule de Bowman p12 4

5 Sang Urine primitive Pression hydrostatique glomérulaire 55 mmhg 30 mmhg Pression hydrostatique capsulaire Pression oncotique 15 mmhg Pression nette de filtration (P nf ) ici.cegepstefoy.qc.ca G. Bourbonnais P nf = (55 mmhg) (30 mmhg + 15 mmhg) = 10 mmhgp13 Etape 1 de la formation de l urine : la filtration glomérulaire FG = k f [ (P CG P T Po )] k f = coefficient d ultrafiltration glomérulaire P CG = pression hydrostatique glomérulaire P T = pression hydrostatique de la capsule p o = pression oncotique Perméabilité élevée à l eau Taille Charge ionique p14 Modification du débit la filtration glomérulaire DFG =environ 125 ml/min Doit rester constant (régulation) Trop élevé passage très rapide dans le tubule, les substances essentielles n auront pas le temps d être réabsorbées Trop faible beaucoup de filtrat réabsorbé les déchets ne seront pas éliminés correctement p15 5

6 Modification de pression la filtration glomérulaire Baisse de la pression sanguine (hémorragie) chute de la pression glomérulaire chute de la pression nette de filtration Baisse de la filtration constriction de l artériole afférente réduit le débit oligurie (baisse du volume urinaire) anurie (volume < 50 ml) p16 En résumé : Filtration glomérulaire Première étape de formation de l'urine Mécanisme de différence de pressions permettant le passage de substances du secteur sanguin vers le secteur glomérulaire l Composition très proche de celle du plasma moins les grosses molécules Présence de glucose dépend de la pression artérielle 180 l de plasma filtré par jour (soit 125ml/min) p17 En résumé : Filtration glomérulaire et régulation vasculaire Régulation du débit Pression Nette de Filtration (PNF = Pcap (Ponc+Phyd) Débit de Filtration Glomérulaire (DFG= Kf x PNF) Kf = coefficient c de filtration de la membrane m glomérulaire r En relation avec la surface de filtration et la contraction des cellules mésangiales ANF facteur natriurétique auriculaire régulation au niveau de l oreillette du cœur ex : du volume sanguin libération ANF dilatation des cellules de surface de filtration DFG volume sanguin Système nerveux autonome (système autonome) p18 6

7 Au niveau du tubule : après le glomérule Ces fonctions de réabsorption ou de sécrétion dépendent des cellulaires tubulaires Relation entre structure et fonction p19 Etape 2 de la formation de l urine : la réabsorption tubulaire Tube rénal : différents segments Retour de substances de la lumière du tube rénal vers le sang des capillaires péri tubulaires Structures et rôles variables 99 % de l eau La plupart des solutés utiles Réabsorption de par un transport actif p20 Au niveau du tubule : après le glomérule Répartition des fonctions selon les segments des tubules Tube contourné proximal Réabsorption "de masse" de 50% à 100% des substances filtrées Anse de Henlé Différences de perméabilité selon le segment Réabsorption des ions et de l'eau (15 à 35% restant) Tube contourné distal et tube collecteur Ajustements fins urine finale (ou terminale) Participe au contrôle homéostatique de la volémie p21 7

8 Etape 2 de la formation de l urine : la réabsorption tubulaire Réabsorption tubulaire active (cotransport avec au niveau du TCP + anse de Henlé) : certainsions(,h + ) glucose acides aminés acide lactique vitamines Réabsorption tubulaire passive : capillaire péritubulaire anions(hco 3,Cl ) eau(suit le par osmose = réabsorption obligatoire) lumière tubulaire Glu Na+ H + ATP ADP K+ A. Hamon Univ angers.fr p22 Etape 2 de la formation de l urine : au niveau du tube contourné proximal Réabsorption tubulaire L eau est fortement réabsorbée Les électrolytes (ions) sont fortement réabsorbés Les substances précieuses (comme le glucose) sont totalement réabsorbées pompe Na/K Les acides aminés Réabsorption de bicarbonate de sodium ( et HCO 3) pôle apical avec microvillosités Le pôle basal est riche en mitochondries qui fournissent l ATP nécessaire à la Excrétion tubulaire Production et excrétion de NH 4 + Substances liées aux protéines, médicaments p23 Etape 2 de la formation de l urine : au niveau du tube contourné proximal Acides aminés, glucose, urée, acide urique,, K +, Ca 2+, Mg 2+, SO 2 4, PO 2 4, Cl, HCO 3 H 2O,, Cl,urée H + NH4 + acide urique (K + ), H +, PAH, NH 3 etc, Cl, H 2O, H 2O K + urée Cl Ca 2+ (K + ), H +, Mg 2+ NH 3 p24 8

9 Etape 3 de la formation de l urine : Anse de Henlé Réabsorption active de 15 à 20 % filtré Cette réabsorption peut être supérieure à la réabsorption de A ce niveau, on assiste à un phénomène possible de concentration des urines Ce processus dépend De la perméabilité élevée à l Du transport actif de et Cl Du flux intratubulaire p25 Etape 3 de la formation de l urine : Anse de Henlé Anse de HENLE réabsorbe plus de Na que d'eau = segment de dilution différences régionales de perméabilité à l'eau et le Na branche descendante : Na non réabsorbé perméable à Branche ascendante : Na réabsorbé imperméable à Le Na réabsorbé entraine la réabsorption de dans la branche descendante Transport actif Cotransport de, K +, Cl, et contre transport de H + L'urine qui quitte l'anse de Henlé est hypotonique au plasma p26 Etape 3 de la formation de l urine : au niveau de la anse de Henlé Na+,Cl, HCO3 Iso TCD TCP iso +hypo Cortex Iso H + K + Na+ + H + K + hypo Cl TC Médullaire Na+,Cl iso Cl hyper Urine hyper AH p27 9

10 Étape 3 de la formation de l urine : au niveau de la anse de Henlé Échange à contre courant 300 Tube collecteur Cortex H 2O Médullaire externe Médullaire interne H 2O H 2O H 2O H 2O Anse Urée Urée p28 Étape 3 de la formation de l urine : au niveau de la anse de Henlé Échange à contre courant Possible par un contre courant avec vasa recta Branche descendante de l anse Vasa recta Ascendant Descendant Branche ascendante de l anse p29 Etape 3 de la formation de l urine : Concentration au niveau de la anse Régulation Système rénine angiotensine Stimulus = natrémie et la pression artérielle Hormone antidiurétique ADH (vasopressine) Liée à des récepteurs cardiovasculaires i s Sécrétée par hypophyse p30 10

11 Etape 4 de la formation de l urine : Tube contourné distal Réabsorption et Cl sont activement réabsorbés Cette réabsorption est augmentée par l aldostérone Sécrétion (produite) H + et K + Par échange par l absorption Excrétion (éliminé) Production et excrétion de NH 4 + p31 Etape 4 de la formation de l urine : Tube contourné distal Na+,Cl, HCO3 Iso TCD TCP iso +hypo Cortex Iso H + K + H hypo Cl + K + TC Médullaire Na+,Cl iso Cl hyper Urine hyper AH p32 Etape 5 de la formation de l urine : Tube collecteur En lien direct avec la perméabilité à l eau ADH Rôle du système rénineangiotensinealdostérone Influence de la charge en H +, K + Réabsorption, Cl et modeste mais essentielle pour ajustement et maintien du volume et de la composition des fluides Sécrétion H + et K + p33 11

12 Etape 5 de la formation de l urine : Tube collecteur Na+,Cl, HCO3 Iso TCD TCP iso +hypo Cortex Iso H + K + H hypo Cl + K + TC Médullaire Na+,Cl iso Cl hyper Urine hyper AH p34 En résumé : Sodium et de l Eau dans le Tube contourné proximal: Approximativement 65% de, Cl et sont réabsorbés dans le TCP = urine isoosmotique réabsorption obligatoire Dans l'anse: Urine hypoosmotique car plus réabsorbé que Tube contourné distal pas de réabsorption de segment de dilution Tube collecteur régulation de la réabsorption de par ADH réabsorption non obligatoire p35 En plus Élimination du sang de autres déchets Médicaments Ions excédentaires Un grand nombre de substances naturelles ou médicamenteuses éliminées par le rein, sont des acides ou des bases faibles. p36 12

13 Régulation l équilibre acidebase Mécanismes différents dans le Tube contourné proximal: Tube contourné distal Réabsorption de HCO 3 Formation d une acidité titrable Production et excrétion de NH + 4 Interstitium HCO 3 Anhydrase carbonique HCO 3 H + H+ CO 2 + HCO 3 + HCO 3 + H 2O Liquide tubulaire Tube proximal HCO 3 HCO 3 H + HPO H + Tubes distal/ collecteur HCO 3 Glutamine H 2PO 4 Glutamine HCO H + H+ 3 NH 3 A NH 3 NH 4+ + A Tubes proximal/ distal p37 Voies d excrétion de l urine Calices Bassinet Uretère Vessie urètre p38 Elimination de l urine Excrétion Miction ici.cegepstefoy.qc.ca G. Bourbonnais p39 13

14 [Rappels] :Fonctions essentielles du rein Règle le volume, la composition et le ph du sang Régulation de la composition ionique du sang Régulation du volume d eau Régulation de la concentration en H + (HCO3 ) Règle la pression artérielle Evacue les déchets Synthétise des substances et hormones Calcitriol (vitamine D) Erythropoïétine Rénine p40 Autres Fonctions : Fonctions endocriniennes 1,25 dihydroxyvitamine D forme active de la vitamine D rôle dans le métabolisme du Ca 2+ p41 Autres Fonctions : Fonctions endocriniennes 1,25 dihydroxyvitamine D Erytropoïétine Contrôle de la production des érythrocytes Source principale i (foie) Stimulée par la réduction de O 2 rénal p42 14

15 Autres Fonctions : Fonctions endocriniennes 1,25 dihydroxyvitamine D Erytropoïétine Rénine Enzyme produite par le rein enzyme impliquée dans le système RénineAngiotensine transforme l angiotensinogène en angiotensine I p43 Autres Fonctions : Fonctions endocriniennes Rénine Appareil juxtaglomérulaire Les cellules juxtaglomérulaires réagissent à ces facteurs en sécrétant une hormone : la rénine Ces cellules sont sensibles à 3 facteurs : Baisse de pression sanguine dans l'artériole afférente Baisse du taux de dans le TCD (signe d une diminution du débit de filtration) Influx du système nerveux végétatif ici.cegepstefoy.qc.ca G. Bourbonnais p44 Fonction endocrine du rein Rénine Rénine Angiotensinogène Angiotensine I Au niveau des poumons : Facteur de conversion de l'angiotensine Angiotensine I Angiotensine II p45 15

16 Autres facteurs: Autres substances régulatrices produites par le rein = Paracrine = autacoïdes Kinines Bradykinine Dopamine terminaisons nerveuses rénales Endothéline endothélium vasculaire vasoconstricteur Facteur de croissance ILGF1 rôle dans la croissance du rein Adénosine régulation de la filtration et sécrétion de rénine Facteurs dérivés de l'endothélium (EDRF) NO Vasodilatateur Cytokines ILK1,... Fonction immunitaire influence la circulation rénale/tubules p46 PHYSIOLOGIE du REIN I Partie/ Fonctions essentielles du rein Filtre, épure le sang Maintient et régule la composition du sang par réajustement en fonction des besoins Filtration Glomérulaire Réabsorption et sécrétion tubulaire Synthétise des hormones Evacue les déchets via urines II Partie/ Régulation de la fonction rénale III Partie/ Evaluation de la fonction rénale p47 Interaction entre les systèmes RÉGULATION DE LA FONCTION RÉNALE p48 16