Physiologie Chapitre 2 : Débit Sanguin Rénal et Filtration Glomérulaire Professeur Patrick LEVY MED@TICE PCEM1 - Année 2006/2007 Faculté de Médecine de Grenoble - Tous droits réservés.
Anatomie fonctionnelle
Anatomie fonctionnelle : vaisseaux rénaux, voies urinaires
Anatomie fonctionnelle : néphron
Anatomie fonctionnelle Tubule
Anatomie fonctionnelle du néphron : vascularisation
Anatomie fonctionnelle : appareil juxta-glomérulaire
Méthode d investigation en physiologie rénale 1) Méthodes à l échelon du rein entier 2) Méthodes à l échelon du néphron - Micro-ponctions tubulaires - Néphron perfusée in vitro - Cellules isolées
Vascularisation rénale, débit sanguin rénal. 1) Généralités 20% du débit cardiaque, 1000 ml/min Hématocrite 40%, débit plasmatique rénal = 600 ml/min Métabolisme rénal : moins de 15% de l apport en O 2 Participation modérée à la régulation de la PA Rôle essentiel : protection de la filtration glomérulaire 2) Résistances et pressions circulation rénale Les résistances vasculaires ajustables sont sur les artérioles afférentes et efférentes du glomérule
Vascularisation rénale, débit sanguin rénal. 1) Résistances et pressions circulation rénale
Vascularisation rénale, débit sanguin rénal. 2) Déterminants immédiats du débit sanguin rénal Pression = débit sanguin X résistances artériolaires Résistances +++ Pression car autorégulation des résistances artériolaires rénales entre 80 et 160 mm Hg.
Filtration glomérulaire, débit de filtration glomérulaire Généralités 1/5 ème du débit plasmatique rénal est filtré Fraction filtrée = débit de filtration glomérulaire débit plasmatique rénal = 20% 1) Composition du filtrat glomérulaire Ultrafiltrat * Très pauvre en protéines (10-20 mg/l vs 60-70 g/l plasma) * Substances non ionisées en concentrations identiques (Glucose, urée)
Filtration glomérulaire, débit de filtration glomérulaire 2) Nature de la barrière glomérulaire aux macromolécules
Filtration glomérulaire, débit de filtration glomérulaire 2) Nature de la barrière glomérulaire aux macromolécules
Filtration glomérulaire, débit de filtration glomérulaire 2) Nature de la barrière glomérulaire aux macromolécules Sujet normal : excrétion urinaire des protéines nulle (réabsorption au niveau du tubule proximal) Protéinurie > 0,15 g/24 heures a) diminution du débit sanguin rénal : augmentation du temps de contact et de la fraction filtrée, augmentant la concentration de protéines dans le capillaire glomérulaire (albumine ++, < 2-3 g/ 24 heures) b) altération pathologique de la perméabilité de la membrane : albumine ++, > 3g/ 24 heures du fait de l augmentation de perméabilité et de la perte des charges électriques négatives de la membrane c) diminution de la réabsorption tubulaire d) Immunoglobulines monoclonales
Filtration glomérulaire, débit de filtration glomérulaire 3) Détermination immédiats de la filtration glomérulaire
Filtration glomérulaire, débit de filtration glomérulaire 3) Détermination immédiats de la filtration glomérulaire P uf = pression moyenne d ultrafiltration P uf = (Pc - Pt) - (Πc -Πt)
Filtration glomérulaire, débit de filtration glomérulaire 3) Détermination immédiats de la filtration glomérulaire DFG = P uf x K f Kf = coefficient d ultrafiltration = S x K S : surface K : perméabilité hydraulique
Filtration glomérulaire, débit de filtration glomérulaire 4) Facteurs physiologiques influençant la filtration glomérulaire a) Débit plasmatique rénal Augmentation du débit plasmatique rénal Augmentation du DFG, Fraction Filtrée constante Augmentation ++ du débit plasmatique rénal Augmentation du DFG n est plus proportionnelle au débit plasmatique et Fraction Filtrée diminue
Filtration glomérulaire, débit de filtration glomérulaire 4) Facteurs physiologiques influençant la filtration glomérulaire b) Résistances artériolaires rénales
Filtration glomérulaire, débit de filtration glomérulaire 4) Facteurs physiologiques influençant la filtration glomérulaire c) Coefficient d ultrafiltration d) Pression artérielle systémique e) Autres déterminants
Régulation du débit sanguin rénal et du débit de filtration glomérulaire 1) Facteurs neuro-hormonaux influençant le DSR et le DFG a) Système rénine angiotensine
Régulation du débit sanguin rénal et du débit de filtration glomérulaire 1) Facteurs neuro-hormonaux influençant le DSR et le DFG a) Système rénine angiotensine Production intra-rénale d angiotensine II Circulation rénale soumise à angiotensine II locale et circulante Vasoconstriction artériolaire rénale pour des concentrations d angiotensine II 10-12 M Effet physiologique : augmentation des résistances, diminution du DSR, DFG maintenu, FF augmente Elévation prédominante des résistances artériolaires efférentes permettant une élévation de Pression Hydrostatique Capillaire maintenant le DFG malgré la baisse de DSR.
Régulation du débit sanguin rénal et du débit de filtration glomérulaire 1) Facteurs neuro-hormonaux influençant le DSR et le DFG a) Système rénine angiotensine Concentrations plus élevées ou «pressives» : augmentation de la résistance artériolaire afférente, correspondant à l effet spécifique de l AT ou aux mécanismes d auto-régulation secondaires à l élévation de la pression artérielle Rôle physiologique. Pas de rôle spécifique chez un sujet normal, avec des apports normaux en sodium : inhibiteur de l enzyme de conversion (captopril) n entraîne aucune modification du DSR et du DFG. Régime sans sodium, hémorragie : angiotensine circulante élevée, participe au maintien du DFG
Régulation du débit sanguin rénal et du débit de filtration glomérulaire 1) Facteurs neuro-hormonaux influençant le DSR et le DFG b) Système nerveux sympathique Vaisseaux rénaux riches en innervation sympathique
Régulation du débit sanguin rénal et du débit de filtration glomérulaire 1) Facteurs neuro-hormonaux influençant le DSR et le DFG b) Système nerveux sympathique Effet physiologique : augmentation des résistances, diminution du DSR, DFG maintenu, FF augmente Augmentation prédominante des résistances artériolaires efférentes permettant une élévation de Pression Hydrostatique Capillaire maintenant le DFG malgré la baisse de DSR Deux mécanismes : * mécanisme direct via les récepteurs α-adrénergiques * effet indirect via les récepteurs β-adrénergiques qui stimulent la production rénale de rénine et donc la synthèse d AT II
Régulation du débit sanguin rénal et du débit de filtration glomérulaire 1) Facteurs neuro-hormonaux influençant le DSR et le DFG c) Prostaglandines Substances dérivées de l acide arachidonique, par la voie en particulier de la cyclooxygénase. Vasodilatatrices, entraînant une augmentation du débit sanguin rénal et du débit de filtration glomérulaire. Vasodilatation des résistances artériolaires afférentes et efférentes Rôle physiologique : * Aucun effet chez le sujet normal du blocage de la cyclo-oxygénase par de l indométhacine * Rôle en cas d hypovolémie (hémorragie, pertes massives en sodium) pour limiter les effets vasoconstricteurs de l AT II et du système sympathique. Protection du DSR et du DFG.
Régulation du débit sanguin rénal et du débit de filtration glomérulaire 1) Facteurs neuro-hormonaux influençant le DSR et le DFG d) Kinines Peptides vasodilatateurs, entraînant une augmentation du débit sanguin rénal mais pas de modification du débit de filtration glomérulaire. Vasodilatation des résistances artériolaires afférentes et efférentes MAIS diminution importante concomitante du coefficient d ultra-filtration (Kf). Rôle physiologique : probablement un rôle local de régulation hémodynamique intrarénal
Régulation du débit sanguin rénal et du débit de filtration glomérulaire 1) Facteurs neuro-hormonaux influençant le DSR et le DFG e) Facteur Atrial Natriurétique Peptides synthétisés par les cellules des oreillettes cardiaques Augmentation du débit de filtration glomérulaire sans variation du DSR, augmentation de la FF Mécanismes : dilatation de l artériole afférente et constriction de l artériole efférente avec augmentation de la pression hydrostatique capillaire
Régulation du débit sanguin rénal et du débit de filtration glomérulaire 1) Facteurs neuro-hormonaux influençant le DSR et le DFG f) Autres facteurs Glucagon, glucocorticoïdes Endothéline Monoxyde d azote
Régulation du débit sanguin rénal et du débit de filtration glomérulaire 2) Auto-régulation du débit sanguin rénal et du débit de filtration glomérulaire Le rein étant isolé et perfusé, donc non soumis à l action du système nerveux et des hormones circulantes, des variations de perfusion entre 80 et 160 mm Hg, n entraînent pas de variation du débit sanguin rénal et du débit de filtration glomérulaire Mise en jeu en moins d une minute Mécanisme commun au DSR et au DFG : auto-régulation commune dépendant des résistances vasculaires pré-glomérulaires
Régulation du débit sanguin rénal et du débit de filtration glomérulaire 2) Auto-régulation du débit sanguin rénal et du débit de filtration glomérulaire
Régulation du débit sanguin rénal et du débit de filtration glomérulaire 2) Auto-régulation du débit sanguin rénal et du débit de filtration glomérulaire Débit sanguin glomérulaire maintenu essentiellement par adaptation de la résistance artériolaire afférente. Au-dessous de 80 mm Hg, l auto-régulation devient inefficace Mécanisme myogénique Augmentation de la pression de perfusion entraîne un étirement de la paroi vasculaire de l artériole afférente Vasoconstriction immédiate, réduisant le calibre et maintenant le DSR malgré l augmentation de la pression de perfusion Abolition par inhibition de la contraction des muscles lisses et par inhibition de l ouverture des canaux calciques
Régulation du débit sanguin rénal et du débit de filtration glomérulaire 2) Auto-régulation du débit sanguin rénal et du débit de filtration glomérulaire Rétrocontrôle tubulo-glomérulaire Proximité anatomique entre la macula densa et le glomérule. Augmentation du débit de fluide tubulaire au niveau de la macula densa entraîne une diminution progressive du débit de filtration. Signal au niveau de la macula densa : composition du fluide tubulaire, concentration en NaCl. Ceci est directement lié à la réabsorption de NaCl sans eau dans la branche ascendante large de l anse de Henlé. Si cette réabsorption est inhibée, une augmentation du débit de perfusion au niveau de la macula densa n entraîne plus de réduction de la filtration glomérulaire.
Régulation du débit sanguin rénal et du débit de filtration glomérulaire 2) Auto-régulation du débit sanguin rénal et du débit de filtration glomérulaire Rétrocontrôle tubulo-glomérulaire Mécanisme initiateur serait une augmentation de la réabsorption de NaCl à travers de la macula densa, du fait de l augmentation de NaCl dans la lumière tubulaire Augmentation de la résistance artériolaire afférente, baisse du DSR et de la pression hydrostatique capillaire. Médiateur entre macula densa et artériole afférente?
Régulation du débit sanguin rénal et du débit de filtration glomérulaire 2) Auto-régulation du débit sanguin rénal et du débit de filtration glomérulaire Rétrocontrôle tubulo-glomérulaire Rôle physiologique : augmentation de la pression de perfusion artère rénale, augmentation immédiate DSR et DFG. La balance glomérulo-tubulaire permet du fait de l augmentation du débit d eau et de NaCl au niveau de la macula densa, de ramener DSR et DFG à leurs valeurs initiales. DSR et DFG autour d un point d équilibre.
3) Adaptations aux variations de la volémie Hypovolémie Déplétion hydrosodée +++, hypovolémie entraîne diminution du retour veineux, réduction du débit cardiaque et de la pression artérielle. Stimulation des barorécepteurs artériels (crosse aorte et carotides) : stimulation sympathique Stimulation des barorécepteurs de l artériole afférente, stimulant la production de rénine et d AT II Vasoconstriction artériolaire diffuse sauf circulation cérébrale et coronaire, maintien de la pression artérielle Rein : maintien du DFG * limitation de l action de la noradrénaline et de l AT II par les prostaglandines * phénomène d autorégulation de la résistance de l artériole afférente * effet prédominant sur l artériole efférente, augmentant la P hydrostatique
3) Adaptations aux variations de la volémie Hypovolémie α-bloquant saralasine Noradrénaline Angiotensine I II + - - Vasoconstriction artériole efférente rénale Vasodilatation artérioles afférente et efférente DSR modérément DFG normal captopril Enzyme de conversion - Synthèse rénale de prostaglandines - Indométacine
3) Adaptations aux variations de la volémie Hypervolémie Augmentation modérée du débit de filtration glomérulaire, permettant d excréter plus de sodium Augmentation de la sécrétion d ANF Adaptation à une sténose de l artère rénale Sténose de plus de 75% entraîne une diminution de la perfusion en aval (< 80 mm Hg). Limitations de la baisse du DFG * stimulation de la production de rénine et donc d AT II, vasoconstriction artériolaire généralisée et HTA limitant la baisse de la pression de perfusion après la sténose, contraction artériole efférente, limitant baisse DFG * Inhibiteur ECAT pour traiter HTA = chute du DFG du rein considéré Compensation éventuelle par le rein controlatéral
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