Généralités Laurent LEFEVRE SAR 2 Hôpital Saint André 3 octobre 2012 Anatomie fonctionnelle du rein Le rein Le néphron Les voies urinaires La vascularisation rénale La filtration glomérulaire La régulation du Débit Sanguin Rénal Système Rénine Angiotensine Prostaglandine Autorégulation Réabsorption et sécrétion tubulaire Différents types de transport Tubule proximale Anse de Henlé Tube contourné distal Canal collecteur Appareil juxta glomérulaire Intérèt de la physiologie rénale Évaluation du Débit de Filtration Glomérulaire Rôle du rein Généralités Élaboration de l urine : équilibre hydro-électrolytique et acido-basique respectés déchets et toxiques éliminés fonctions endocrines: régulations de le pression artérielle => S.R.A Érythropoïèse => E.P.O métabolisme osseux => 1α-25(OH)2 D 3
2 Unités physiologiques Néphron: fonctions de filtration et réabsorption impliquées dans l homéostasie Appareil juxta-glomérulaire: régulation de la pression artérielle (rénine) érythropoïèse (érythropoïétine) Anatomie fonctionnelle du rein 2 reins position: Anatomie fonctionnelle rétro-péritonéale vertébro-latérale fosses lombaires à la hauteur des premières vertèbres lombaires et des deux dernières côtes sous le foie pour le rein droit, contre la rate pour le rein gauche poids: environ 150 grammes (± 12cm) Coupe anatomique Anatomie fonctionnelle Parenchyme rénal = 2 parties distinctes - Cortex externe (corpuscules rénaux et tubes contournés) et - Médulla interne (anses de Henlé et canaux collecteurs) organisée en pyramides rénales Innervation sympathique (artérioles du glomérule, appareil juxta glomérulaire et tubule rénal) Formation de l urine dans les néphrons ( 10 6 ). 2 types de néphrons corticaux à anse de Henlé courte (plus nombreux) et néphrons juxta-glomérulaires à anse de Henlé longue (rôle de concentration de l urine)
Le néphron Unité fonctionnelle 1 200 000 néphrons différentes parties: glomérule tubule Le glomérule Corpuscule rénal Glomérule Perfusé par a. afférente Fraction non filtrée recueillie par a. efférente Capsule de Bowman 1 portion recouvre le glomérule (podocytes) 1 portion recueille l ultrafiltrat et le déverse dans tubule proximal structure d ultrafiltration, situé dans le cortex du rein partie initiale du néphron lieu de formation de l urine primitive Peloton capillaire invaginé dans l extrémité borgne du tubule. entouré par la Capsule de Bowman qui s ouvre dans la lumière du tubule proximal Les tubules Le glomérule Entre lumière capillaire et lumière urinaire : La membrane de filtration endothelium vasculaire membrane basale épithelium (podocyte) Tubule : lieu de modification de l ultra filtrat par réabsorption et sécrétion. tubule contourné proximal anse de Henlé : Branche descendantes et ascendantes macula densa tubule contourné distal canaux collecteurs Une seule couche de cellules épithéliales vascularisation tubulaire à partir de l artériole efférente
Topographie du néphron Appareil juxta-glomérulaire Composition Néphron cortical vs. néphron juxtamédullaire artériole afférente (cellules granulaires à rénine) tissu interstitiel macula densa (cellules spécialisées de l extrémité de la branche ascendante de l anse de Henlé) Appareil juxta-glomérulaire Double fonction endocrine: sécrétion de rénine prostaglandine rénale sécrétion d érythropoïétine: stimulation production médullaire érythrocytes, Sous la dépendance de pression partielle d oxygène intra rénale calcitriol Voies urinaires Partie terminale du néphron: canal collecteur calices bassinet uretères vessie urètre Vascularisation 2 Artères rénales point de départ aortique en regard de chaque rein division : artères segmentaires artères interlobaires artères arquées artères lobulaires artèrioles afférentes Vascularisation de type terminale
Vascularisation. Débit sanguin rénal débit sanguin rénal = 20 % Dc Soit 1000 ml/min pour les 2 reins pression de perfusion rénale: 100 mmhg résistances artérielles ajustables pour conserver le DSR: autorégulation (P = Q x R) Vascularisation. Débit sanguin rénal DSR stable quand 80 < PAM < 160mmHg Filtration glomérulaire PAM < 80mmHg ==> diminution de DSR proportionnellement à la PA Filtration glomérulaire Filtration glomérulaire Facteurs influençant le débit de filtration glomérulaire: débit plasmatique rénal: élévation entraîne une augmentation du débit de filtration pression artérielle systémique (si Pam<80mmHg) coefficient d ultrafiltration (pyélonéphrite) concentration en protéine plasmatique résistances artériolaires rénales 1/5 du débit plasmatique rénal traverse la membrane capillaire: fraction filtrée de 20% filtrat glomérulaire: 120 ml/min (180 l/j) Urine primitive = ultra filtrat du plasma pauvre en protéines évacuation des canaux collecteurs dans les calices, bassinet, uretères et vessie
Filtration glomérulaire Filtration glomérulaire composition de l ultra filtrat: pauvre en protéine substances dissoutes non ionisées (PM < 15000Da): même concentration que dans le plasma substances ionisées: transport libre Déterminants de la filtration glomérulaire: Gradient de pression hydrostatique entre capillaire et capsule de Bowman Gradient de pression oncotique capillaire et glomérulaire surface de filtration coefficient de perméabilité à l eau Filtration glomérulaire Filtration glomérulaire Variations des résistances artériolaires rénales Interaction des forces de Starling Hydrostatique (P) Osmotique (π) Pc=45 Pu=10 P P πc=20 πu±0 Coefficient de filtration (K F ) Surface et porosité du filtre DFG=K F x ((Pc-Pu) (πc- πu)) Physiologie humaine, H.Guénard, éd. Pardel 2001 Régulation du débit sanguin rénal Régulation du débit sanguin rénal Système nerveux: stimulation sympathique (α +) diminution du débit sanguin rénal débit de filtration stable (art. efférente) contrôle hormonal système rénine angiotensine prostaglandines (vasodilatation) hormone antidiurétique: diminution de Kf facteur atrial natriurétique: augmentation filtration
Système rénine angiotensine Système rénine angiotensine rénine sécrétée par appareil juxta-glomérulaire permet la transformation: angiotensinogène (foie) en angiotensine I angiotensine I en angiotensine II (grâce à l enzyme de conversion) rôle de l angiotensine II: vasoconstriction prédominante A. efférente: maintien du débit de filtration glomérulaire production intra-rénale de PG vasodilatatrices stimulation production aldostérone Système rénine-angiotensine Appareil juxtaglomérulaire volémie => Rénine Hémorragie solutés dans t. contourné distal SN sympathique Angiotensine II Angiotensinogène vasoconstricteur Rénine Angiotensine I Régulation du débit sanguin rénal Prostaglandines PGE2 et PGI2: synthèse par COX à partir de l acide arachidonique vasodilatation des artérioles rénales synthèse inhibée par les antiinflammatoires ECA Angiotensine II Aldostérone Auto-Régulation du débit sanguin rénal Auto-Régulation du débit sanguin rénal Maintien du débit sanguin rénal et filtration glomérulaire pour des PAM de 80 à 160 mmhg DSR L/min 1 Zone autorégulée Ajustement des résistances des artérioles aff et eff mécanisme myogénique: augmentation de pression de perfusion entraîne une vasoconstriction A. afférente rétrocontrôle tubulo-glomérulaire (rôle d un signal perçu au niveau macula densa) Limite inf Limite sup 85 200 PAM (mmhg)
Situation d hypovolémie Situation d hypovolémie hypovolémie noradré angiot I II Synthèse prostaglandines Vasoconstriction Artériole efférente Vasodilatation Artériole afférente DSR peu diminué et DFG normal noradré angiot I II Enzyme de conversion - IEC Vasoconstriction Artériole efférente Vasodilatation Artériole afférente Synthèse prostaglandines - AINS Diminution DSR et DFG Réabsorption et sécrétion tubulaire Réabsorption et sécrétion tubulaire Arrivée de l ultra filtrat au niveau du tubule rénal: même composition que dans le plasma débit de 180 l/j rôle du tubule: maintenir homéostasie Le néphron Différents types de transport utilisés transport passif: en fonction des gradients de concentration transport facilité: intervention d un transporteur transport actif: consommation d énergie
Tubule proximal Principale structure de réabsorption situé dans la corticale Principal rôle: Tubule proximal réabsorption d eau et électrolytes réabsorption par endocytose des protéines élimination des produits finals de dégradation du métabolisme début de l acidification des urines (NH4+) Réabsorption de bicarbonates sécrétion de certains médicaments Tubule proximal Tubule proximal Réabsorption de sodium avec réabsorption iso-osmotique d eau: pas de modification de concentration en sodium diminution des concentrations en glucose, acide aminé, phosphate sécrétion de substances organiques endogènes ou exogènes Génération de bicarbonate par la cellule tubulaire Physiologie humaine, H.Guénard, éd. Pardel 2001 Tubule proximal Sortie du tubule proximal: réabsorption de 60 à 70% d eau, de sodium, de potassium et calcium réabsorption de 50% de chlore réabsorption de 75% de phosphate Etablissement d un gradient cortico-papillaire réabsorption d eau le long de la branche descendante: urine hyper osmolaire à l extrémité de la branche descendante branche ascendante fine imperméable à l eau: siège d une absorption de NaCl ==> gradient corticopapillaire branche ascendante large: imperméable à l eau Anse de Henlé
Anse de Henlé Tubule contourné distal Sortie de l anse de Henlé: urine hypo-osmotique (100 mosm/l) réabsorption de 20% d eau, 30% de sodium, 25% de potassium, 30% de calcium Responsable de l ajustement de la réabsorption sodée et de l excrétion acide Composé : tube contourné distal tube connecteur canal collecteur cortical Tubule contourné distal réabsorption de sodium et de calcium Responsable de l ajustement de la réabsorption hydrique. Canal collecteur action de l ADH et de l aldostérone sortie: urine isoosmotique Canal collecteur En résumé: Action maximale de l ADH: Synthèse: hypothalamus antérieur Sécrétion hypophyse postérieure Sécrétion sous stimuli: Tension sur la paroi de l OG Osmolalité plasmatique efficace (c.plasmatique Na+) Action: Réabsorption de l eau Vasoconstriction Contraction des cellules mésangiales (diminution du Kf) dans les calices: urines acides avec ph à 5 Réabsorption du Sodium: Tube proximal: 70% Branche ascendante de l anse de Henlé: 30% Tube distal et canal collecteur: qq % Réabsorption de l eau Tube proximal: réabsorption iso-osmotique Canal collecteur sous l action de l ADH
Mode d action des diurétiques Quel est l intérêt de la physiologie rénale? On distingue trois catégories principales de diurétiques en fonction des sites d action au niveau du tubule rénal : Ceux qui inhibent la réabsorption du sodium au niveau de la branche ascendante de l anse de Henlé (diurétiques de l anse) : ils inhibent le co-transport Na+, K+ et Cl-. La natriurèse induite est très importante, puisque la réabsorption à ce niveau l est aussi. Ils sont principalement représentés par le furosémide (Lasilix*) et le bumétanide (Burinex*). Ceux qui inhibent la réabsorption de sodium au niveau du tube contourné distal : les thiazides et apparentés. Exemple : l hydrochlorothiazide Ceux qui inhibent la réabsorption de sodium au niveau du tube contourné distal et surtout du tube collecteur (diurétiques distaux). Certains de ceux-ci sont des inhibiteurs compétitifs de l aldostérone. L amplitude de leur effet dépendra donc du niveau de concentration plasmatique de l aldostérone. Quelle évaluation pratique du DFG? 1 / Mesure de la clairance de la créatinine (ClCr): Nécessité d un recueil urinaire sur 24 heures. ClCr (ml/min) = Cr u (µmol/l) x Volume u de 24h (ml) 1440 (min) Cr pl (µmol/l) Valeurs normales : H : 140 +/- 15 ml/mn F : 125 +/- 15 ml/mn Quelle évaluation pratique du DFG? Quelle évaluation pratique du DFG? Deux formules simples permettent d'estimer le DFG (edfg) à partir de la créatininémie : La formule de Cockcroft et Gault La formule issue de l'étude MDRD (Modification of Diet Renal Disease) 2 / Calcul par la formule de Cockroft et Gault Évite le recueil urinaire des 24 heures. Pour une créatininémie exprimée en µmol/l prend en compte le poids, le sexe et l'âge edfg = Clairance créatinine (ml / min) = [(140 - âge (années)) x Poids (kg) x A ]/ créatininémie (µmol/l) A = 1,23 chez l'homme et 1,04 chez la femme.
Quelle évaluation pratique du DFG? Quelle formule choisir? 3 / Calcul par la formule MDRD (Modification of Diet Renal Disease) prend en compte l'âge, le sexe et l'origine ethnique (caucasienne ou noire) edfg =186 x créatininémie -1.154 x âge -0.203 La figure ci-dessous illustre parfaitement le fait qu'une même créatininémie (60 μmol/l) puisse conduire chez une femme pesant 60 kg pour 160 cm à 2 estimations différentes du DFG en fonction de son âge qui est le seul paramètre à varier sur la courbe (de 20 à 85 ans). corriger par 0.742 pour les femmes, 1.21 pour les noirs Pour savoir si une formule est meilleure qu'une autre pour évaluer le DFG, il faut la comparer à une technique de référence de mesure du DFG: la clairance de l'inuline. Le tableau ci-dessous compare le biais (différence entre edfg et le DFG mesuré par la clairance de l'inuline) pour les 2 formules (3). Celle qui donne le plus faible biais est soulignée. - MDRD estime mieux le DFG chez l'homme et CG chez la femme. - Quel que soit l'âge et notamment chez les plus de 60 ans, MDRD estime mieux le DFG. CG estime mieux le DFG chez les sujets minces et MDRD chez les sujets en surpoids ou obèse. - Enfin, si la fonction rénale est altérée, le DFG est toujours mieux estimé par la formule du MDRD. DONC La formule du MDRD donne une estimation, en général, plus précise du débit de filtration glomérulaire que celle de Cockcroft et Gault. Donc éviter formule de CG chez : Enfant Patient obèse Femme enceinte Cirrhotique avec ascite. Âge supérieur à 65 ans Et pendant toute pathologie aiguë en général. Classification des différents stades de la maladie rénale Autres marqueurs L'estimation du DFG permet de classer les sujets en : Stade 1 : Maladie rénale chronique DFG > 60 ml / mn et clairance 60-89 Stade 2 : IRC modérée DFG entre 30 et 59 ml / mn, clairance 30-59 Stade 3 : IRC sévère DFG entre 15 et 29 ml / mn, clairance 15-29 Stade 4 : IRC terminale (dialyse ou transplantation) DFG < 15 ml / mn, clairance <15 (le DFG est le débit de filtration glomérulaire, la clairance de la créatinine est exprimée en ml/min/1.73m2) Réanimation 2008, vol. 17, no 8 pp. 775-782
l'interleukine-18 (Il-18), la neutrophil gelatinaseassociated lipocalin (NGAL) et la cystatine C laissent entrevoir des perspectives encourageantes pour l'avenir. FIN