Jean Marie TRAWALE INSERM Unité U773 CRB3 Directeur de Recherche Docteur Richard MOREAU Hôpital BEAUJON CLICHY FRANCE 1 Le rein est composé d environ 1 000 000 d unités fonctionnant d une façon intégrée pour maintenir constante la composition du milieu intérieur. Outre sa fonction excrétrice, le rein a d importantes fonctions métaboliques. Le rein peut être considéré comme l association d un filtre peu sélectif et d un système de réabsorption ayant deux capacités, l une de réabsorption massive, l autre d ajustement de la composition de l urine. 2 La clairance est un concept important en physiologie rénale, car elle permet de déterminer la fraction et le mécanisme d'épuration d'une substance. La clairance d une substance reflète son épuration globale mais ne renseigne d aucune façon sur les mécanismes intra rénaux. Définition La clairance d une substance est le volume virtuel de sang ou de plasma complètement épuré de cette substance par unité de temps. C est un volume théorique. 3 4 Calcul Pour calculer la clairance d'une substance, il suffit de diviser la quantité excrétée (par unité de temps) par la concentration plasmatique (par unité de volume) C = UV/P C = Clairance de la substance (ml/mn ou ml/s) P = Concentration de la substance dans le plasma (mmol/ml) U = Concentration de la substance dans l'urine (mmol/ml) V = Volume d'urine par unité de temps (ml/min ou ml/s) Principales clairances Clairance de l inuline Permet l appréciation de la filtration glomérulaire. C est la technique de référence utilisée en laboratoire. Sa valeur normale est d environ 120ml/min. Clairance de la créatinine Permet l appréciation de la filtration glomérulaire en pratique clinique (Valeur normale 120 ml/min.) Clairance du paraaminohippurate Permet l appréciation du débit plasmatique rénal. Sa valeur est de 600 ml/min. 5 6 1
Principales clairances Clairance osmolaire La clairance osmolaire s adresse à l ensemble des molécules osmotiquement actives. Si le plasma et l urine ont la même osmolalité, la clairance osmolaire est égale au débit urinaire. L eau n est ni retenue ni excrétée. Si les urines ont une osmolalité inférieure à celle du plasma, de l eau est éliminée en excès. Si les urines ont une osmolalité supérieure à celle du plasma, de l eau est réabsorbée. Principales clairances Clairance de l eau libre La clairance de l eau libre n est pas une clairance au sens classique et n est pas calculée par la formule UV/P habituelle. Elle représente la quantité d eau qu il faudrait ajouter à l urine (dans le cas d une urine concentrée) ou soustraire de l urine (dans le cas d une urine diluée) pour obtenir une osmolalité urinaire égale à l osmolalité plasmatique. 7 8 Circulation rénale Le débit sanguin rénal au repos est de 1 200 ml/mn, soit 20 % du débit cardiaque, il s adapte aux besoins des autres organes. Lorsque la pression artérielle subit des variations aiguës, le débit sanguin rénal reste constant jusqu aux environs de 80 mmhg. La circulation rénale est sous la dépendance du système nerveux sympathique. Le rôle le plus important dans le contrôle du débit sanguin rénal est joué par le système rénine angiotensine. Le glomérule Quand le plasma traverse le glomérule, environ 20 % de l eau plasmatique sont soustraits. Ce chiffre correspond à la fraction de filtration. La membrane glomérulaire est relativement non sélective et se laisse facilement traverser par des particules sphériques de petite taille. Le filtrat glomérulaire est un ultrafiltrat plasmatique. Sa composition en molécules de petite taille est identique à celle du plasma. 9 10 La filtration glomérulaire Le tube proximal Dans le tube proximal, une grande partie du liquide glomérulaire est réabsorbée. Cette réabsorption est associée à : la réabsorption active du chlorure de sodium (ions Na + et Cl ) La réabsorption active du chlorure de potassium (ions K + et Cl ), La réabsorption active du bicarbonate de sodium (ions CO 3 H et Na + ). 11 12 2
13 14 Mécanisme de réabsorption de HCO 3 via sécrétion de l'ion H + (cellules intercalaire de type A) Na/H contre transport H,K ATPase NaHCO 3 NaHCO 3 HCO 3 H + Na + HCO 3 Vasa recta Interstitium H 2 CO 3 H+HCO 3 anhydrase carbonique H 2 O + CO 2 CO 2 H 2 O lumière tubule 15 cellule tubulaire 16 Le tube proximal Le tube proximal possède des voies spécifiques de réabsorption et de sécrétion. Le glucose et les acides aminés sont activement réabsorbés. Les acides faibles, les bases faibles, les substances liées aux protéines et de nombreux médicaments sont activement sécrétés. 17 18 3
Le tube proximal A la sortie du tube proximal, le volume du liquide est réduit à 30% du volume initial, les bicarbonates ont été presque totalement soustraits la concentration de sodium et l'osmolalité du liquide tubulaire sont identiques à celles du plasma (environ 300mOsm/l). Il n y a eu ni concentration ni dilution de l urine primitive Anse de Henlé Le fluide tubulaire pénètre dans la branche descendante de l anse qui descend dans un milieu hyperosmolaire. Son contenu atteint un équilibre osmotique avec le liquide interstitiel environnant par perte d eau (H2O) et/ou entrée de soluté (Na Cl). Dans la branche ascendante de l anse, le gradient est inversé, le chlorure de sodium (Na Cl) est soustrait et de l eau pénètre dans le tubule. 19 20 Anse de Henlé concentration 300 Vasa Recta 200 Dilution TC concentration Le tube distal La réabsorption du sodium (Na + ) est augmentée par l aldostérone. Cette réabsorption se fait par échange avec un ion potassium (K + ) ou hydrogène (H + ). Les ions hydrogène (H + ) proviennent de l hydratation du gaz carbonique (CO 2 ). [CO 2 + H 2 O > CO 3 H + H + ] 1200 mosm/l 21 22 Le tube distal Deux mécanismes évitent la baisse brutale du ph urinaire lors de l échange d un ion hydrogène (H + ) avec un ion sodium (Na + ): la transformation de l ammoniac (NH 3 ), produit du catabolisme de la glutamine, qui fixe un ion hydrogène (H + ) pour donner dans les urines du chlorure d ammonium (NH 4 Cl) La transformation des phosphates disodiques (PO 4 HNa 2 ) en phosphates mono sodiques (PO 4 H 2 Na). Mécanisme de réabsorption des HCO 3+ (2) Combinaison des H + à d'autres bases = permet la "production" de nouveaux HCO 3 Phosphate (HPO 4 ) Catabolisme du glutamine : ion ammonium (NH 4+ ) glutamine TUBULE Na + NH 4 + glutamine NH 4 + HCO 3 glutamine HCO 3 INTERSTIUM 23 24 4
Le tube collecteur A son niveau, l'hormone antidiurétique (ADH) augmente la perméabilité à l'eau. La variation de la perméabilité à l'eau permet à l'urine d'être diluée ou concentrée. En l'absence d'adh, le tube collecteur est imperméable à l'eau, une urine diluée est émise (minimum 50mOsm/l). En présence d'adh, de l'eau est soustraite, une urine concentrée est émise (maximum 1200mOsm/l). 25 26 27 28 Glucose Le glucose est librement filtré par le glomérule et totalement réabsorbé dans le tube proximal. Si la concentration plasmatique du glucose est élevée, tout le glucose n'est plus réabsorbé et une partie apparaît dans les urines. Acides aminés Les acides aminés filtrent à travers le glomérule à la même concentration que dans le plasma. Le site de réabsorption est le tube proximal. 29 30 5
Lipides Lipides Le rein n intervient pas dans le métabolisme des lipides. Toute présence de lipides dans les urines (lipurie) est pathologique. Acides et bases faibles Il existe plusieurs voies de sécrétion et de réabsorption active le long du néphron dépendant du transport actif des ions hydrogène (H + ) donc du ph 31 32 Urée L urée est librement filtrée au niveau du glomérule. Au début du tube proximal, sa concentration est identique à celle du plasma. Comme tout au long du tube proximal du sodium et de l'eau sont réabsorbés, la concentration d'urée augmente. La branche descendante de l'anse de Henlé traverse une zone hypertonique où les concentrations d'urée et de sodium sont élevées. La concentration d'urée dans le liquide tubulaire augmente par addition d'urée et par soustraction d'eau. Dans la branche ascendante grêle de l'anse de Henlé, un peu d'urée passe dans l'interstitium. Le tube distal et le tube collecteur n'ont pas de perméabilité à l'urée. Dans le tube collecteur, en présence d'hormone antidiurétique, de l'eau est soustraite, la concentration d'urée augmente. Créatinine La créatinine est filtrée au niveau du glomérule. Elle n'est ni réabsorbée, ni sécrétée de façon significative par le tubule. 33 34 Phosphates Les phosphates sont filtrés au niveau du glomérule et réabsorbés au niveau du tubule proximal. Au niveau du tubule distal, les phosphates sont sécrétés et captent un ion H+. L'hormone parathyroïdienne et la calcitonine ont un effet phosphaturique. Protéines Les protéines de PM élevé ne sont pas filtrées par le glomérule. Dans les cellules tubulaires, certaines protéines sont détruites. 35 36 6
Autres substances Un grand nombre de substances naturelles ou médicamenteuses éliminées par le rein sont des acides ou des bases faibles. Toute modification du ph dans la lumière tubulaire proximale va modifier le devenir de la substance en passant d'une réabsorption à une sécrétion Système rénine angiotensine La rénine : est une enzyme produite par le rein, elle réagit avec l angiotensinogène, formé par le foie, pour produire l angiotensine I. 37 38 Système rénine angiotensine L angiotensine I est transformée en angiotensine II par l enzyme de conversion. Système rénine angiotensine L angiotensine II : augmente le taux de production d aldostérone, produit une vasoconstriction, inhibe la sécrétion de rénine. 39 40 Système rénine angiotensine La synthèse de rénine est stimulée par : la réduction de la pression de perfusion artérielle rénale, la stimulation ßadrénergique, la diminution de la concentration sodée tubulaire distale détectée par la macula densa. Erythropoïétine L érythropoïétine est une glycoprotéine riche en acide sialique libérée par le rein dans la région corticale profonde. L érythropoïétine est un facteur de croissance qui stimule l érythropoïèse médullaire. 41 42 7
Vitamine D Le rein intervient dans le processus d hydroxylation de la forme inactive de la vitamine D donnant ainsi le métabolite biologiquement actif. La vitamine D active permet : l absorption digestive du calcium alimentaire, l accrétion osseuse du calcium, la résorption osseuse du calcium en présence de parathormone. Autres Le rein intervient également dans le métabolisme d'agents vasoactifs (prostaglandines, kinines, Peptide Atrial Natriurétique, etc...) 43 44 Hormones et fonction rénaler Aldostérone Hormone provenant de la corticosurrénale, elle agît au niveau du tube distal en favorisant la réabsorption du sodium (Na + ) en échange d'un ion potassium (K + ) ou hydrogène (H + ). Hormones et fonction rénaler Hormone antidiurétique (ADH) Hormone formée dans l'hypothalamus, accumulée et libérée par la posthypophyse, elle augmente la perméabilité à l'eau des portions corticale et médullaire du système collecteur 45 46 Hormones et fonction rénaler Glucocorticoïdes En l'absence de glucocorticoïdes : le débit de filtration glomérulaire diminue, le néphron distal (tube distal et tube collecteur) devient plus perméable à l'eau, il existe des difficultés à excréter une charge hydrique (opsiurie). Hormones et fonction rénaler Hormone Parathyroïdienne et Calcitonine Ces hormones augmentent l'élimination urinaire du calcium et du phosphore. 47 48 8
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