BILAN RENAL DE L EAU

BILAN RENAL DE L EAU Pr Christine CLERICI Département de Physiologie UFR de Médecine Université Paris Diderot Paris 7 2008-2009

Eau corporelle 60% du poids su corps (36L) Répartition 2/3 dans le secteur intracellulaire 1/3 dans le secteur extracellulaire Plasmatique Interstitium Mouvements d eau entre les secteurs Dans le secteur extracellulaire: échange entre plasma et liquide interstitiel Entre le secteur extracellulaire et intracellulaire: mouvements d eau générés par les différences osmolalité entre les secteurs

Perturbations - Nb d osmoles - Volume solvant Plasmatique = OSMOLALITE EXTRACELLULAIRE Interstitielle Essentiellement due à Na +, Cl -, HCO 3 - Tonicité H 2 O = mosm / kg H 2 O mosm / kg H 2 O OSMOLALITE INTRACELLULAIRE H 2 O NOMBRE DES OSMOLES CONSTANT (7200 mosmoles pour sujet de 60 kg)

ROLE DU REIN DANS LE BILAN DE L EAU Bilan de l eau : entrées et sorties Bilan des sorties rénales d eau Filtration glomérulaire Réabsorption tubulaire proximale de l eau Mouvements d eau au niveau de l anse de Henlé- TD-TC Mécanismes de concentration dilution des urines -gradient osmotique CP Réabsorption de l eau dans le tube distal et tube collecteur Régulation du bilan de d eau: variable régulée osmolalité plasmatique +++ Soif ADH Clairance osmolaire Clairance de l eau libre Diurèse osmotique

BILAN DE L EAU : ENTREES Apports endogènes : Apports exogènes : Eau d oxydation lors du métabolisme des protides, glucides et lipides (~ 500 ml/j) Eau de boisson Eau contenue dans les aliments (1-3 L/j) Dépend de l accès à l eau REGULATION PAR LA SENSATION DE SOIF Habitus

BILAN DE L EAU : SORTIES Sorties extrarénales : Cutanées (sueur) Respiratoires Fécales Sorties rénales : ~ 1% des 180 L/j d eau filtrée (~ 1.8 L/j) (faibles en situation normale ~ 500 ml/j) REGULATION PAR LE REIN DU VOLUME D EAU EXCRETE Bilan nul d'eau et d'osmoles

Entrées ~ 2 L/J BILAN DE L EAU S. Extra rénales ~0.5 L/J 0.5 L/J EC 12L IC 24L ~0.2 L/J Diurèse Sorties rénales ~1,8 L/J

Débit urinaire L/24h 15 10 Excrétion urinaire de NaCl en mmoles/24h 200 5 100 1 5 10 Apports hydriques (L/24h)

Bilan rénal de l eau: perméabilité à l eau des segments du néphron Perméable à l eau (PC + AQP1) Cortex NaCl Médullaire interne Perméable à l eau (AQP1) Impermeable aux solutés Imperméable à l eau Perméable à l eau +/- AQP2 (AQP3 AQP4)

REABSORPTION RENALE D EAU NaCl H 2 O 66% Filtration : 180 L/j NaCl 150 100 [osm.] mosm/kgh 2 O ~ 15-20 % 600 ADH 900 H 2 O H 2 O 1200 1200

CONCENTRATION / DILUTION DE L URINE Le rein adapte le volume d urine aux entrées d eau de façon à maintenir l osmolalité plasmatique constante. Le rein peut éliminer le même nombre d osmoles dans un volume d urine très variable : 60 U osm 1200 mosm/kg H 2 O Excrétion quotidienne obligatoire d urée sulfates et phosphates : 600 mosm/j Débit urinaire minimum : 0.5 L/j

LE GRADIENT CORTICO PAPILLAIRE Concentration des urines: le système a contre courant multiplicateur La branche descendante de l anse de Henlé est perméable à l eau mais imperméable au Na et au Cl. la branche ascendante de l anse de Henlé réabsorbe a la fois le Na Cl mais est imperméable a l eau 2. Création du gradient cortico papillaire (interstitiel): Na,K-2Cl de la branche large ascendante de l anse de Henlé 3. Maintien du gradient cortico papillaire : les vasa recta

Le Gradient Cortico Papillaire R Na: 66% R H 2 O: 66% 290 100 R Na: 95 % R H 2 O: 80 % NaCl 200 400 400 400 400 600 800 600 800 H 2 O 600 800 400 600 600 800 1200 1200 R Na: 66 % R H 2 O: 80%

Au départ : iso-osmolarité de tous les segments et du milieu interstitiel proximal Branche descendante interstitium distal Branche ascendante

Ajout de Na depuis la branche ascendante vers le milieu interstitiel grâce aux pompe Na Na 400 200 Na Équilibre entre sortie de Na et fuite de Na limitant le gradient

Branche ascendante large et tubule distal initial Furosémide Interstitium Lumière tubulaire K + Na + 2 Cl - K + K + K + ATP Na + Amiloride (10-3 M) Na + H + + Na + _

Transfert de H 2 O et équilibration des osmolarités Équilibration des osmolarités H 2 O 400 150 Na 400 200 Etc...etc

Concentration des urines et gradient médullaire

Étape finale : formation du gradient cortico-médullaire concentration 125 325 325 225 325 325 425 425 325 500 500 400 600 600 600 600 600 600 Dilution

GRADIENT OSMOTIQUE CORTICO-PAPILLAIRE Le gradient CP est d autant plus important que les anses de Henle sont longues C L urée participe à l hyper osmolalité de l interstitium dans la médullaire interne et la papille Urée P

(70-80% des néphrons) Rôle dans la concentration de l urine

MAINTIEN DU GRADIENT CORTICO-PAPILLAIRE VASA RECTA : - trajet parallèle aux anses de Henle - débit faible (shunt) : 1% du débit total Cortex H 2 O 50L/24h Osmoles 325 80L/24h 600 600 600 900 900 900 Papille 1200 1200 1200

Importance des vasa-recta pour le maintien du gradient = échanges à contre courant concentration 125 325 225 325 425 325 500 400 600 Vasa Recta Na H2O 600 Dilution concentration TC 1400 mosm/l

Osmolalité urinaire mosm/l 1200 900 600 50 100 150 200 Débit sanguin médullaire (L/24h)

ALTERATION DU POUVOIR DE CONCENTRATION DE L'URINE Furosemide Inhibe le cotransport Na,K,2Cl supprime le gradient cortico papillaire Regime sans protides absence d'urée dans l'urine diminue le gradient cortico papillaire Diurèse osmotique Augmentation du débit dans les vasa recta diminution du gradient cortico papillaire

ROLE DU GRADIENT CORTICO PAPILLAIRE concentration 325 425 500 600 800 1000 425 500 600 800 1000 125 225 325 500 900 Dilution 425 500 600 800 1000 concentration 1000

REABSORPTION RENALE D EAU NaCl H 2 O Filtration : 180 L/j NaCl 150 100 [osm.] mosm/ kg H 2 O ~ 15-20 % 600 900 H 2 O ADH H 2 O 1200 1200

EFFET DE L ADMINISTRATION D ADH 150 100 600 290 600 Uosm 1200 mosm/l Urée: 600 mosm/l NaCl: 600 mosm/l Débit urinaire 0.75L/24h 900 H 2 O 600 900 Urée 900 mosm/24h (urée 450 NaCl 450) 1200 1200 1200 1200

EFFET DE L ABSENCE D ADH 150 100 600 60 600 Uosm: 60 mosm/l Urée: 30 mosm/l NaCl: 30 mosm/l Débit urinaire 15L/24h 900 H 2 O 60 900 Urée 900 mosm/24h 1200 1200 60 1200

HORMONE ANTIDIURETIQUE Effet sur l organe cible Lumière tubulaire Interstitium H 2 O H 2 O AQP2 AQP Ca 2+ ATP Phospho- -kinase ATP AMPc Adénylate AMP cyclase + phosphoprotéine Récepteurs V2 ADH AQP3 Papille COLLECTEUR MEDULLAIRE

CONCENTRATION / DILUTION DE L URINE La capacité du rein à concentrer l urine dépend de 3 facteurs : Capacité de constituer et de maintenir un gradient osmotique cortico-papillaire Dépend du Na,K,2Cl indépendant de l ADH Sécrétion adaptée d hormone anti-diurétique ou arginine-vasopressine (ADH ou AVP) Réponse adéquate de l organe cible = perméabilité à l eau de la membrane apicale du canal collecteur

Régulation physiologique du bilan de l eau La variable régulée - le contenu en eau de l organisme - l osmolalité plasmatique efficace donc la concentration plasmatique de Na 280 mosm/kg H 2 O ou 140 mmol/l

VARIABLE REGULEE : OSMOLALITE L OSMOLALITE Osmolalité plasmatique mesurée : P osm = 295 ± 5 mosm/kg d H 2 O Osmolalité plasmatique calculée 2 x [Na + ] + [glucose] + [urée] 285-290 mosm/kg H 2 0 - Osmolalité efficace (concentration de Na plasmatique) 2 x (Na+) = osmolalité plasmatique - urée- glucose

OSMOLALITÉ PLASMATIQUE SOIF OSMORECEPTEURS HYPOTHALAMIQUES ADH Ingestion eau Excrétion rénale eau

MISE EN ŒUVRE DE LA SOIF VOLEMIE Posm _ (en 30 min) App. juxtaglomérulaire Rénine Barorecepteurs centraux Centres Σ bulbaires Système Σ + Angiotensine II OSMORECEPTEURS hypothalamus) + Centres de la SOIF _ OSMORECEPTEURS (Portion haute du tractus digestif) Conscience de la soif PRISE D EAU Habitus

SOIF Modulation par des facteurs pharmacologiques augmentation de la soif : - agonistes cholinergiques (muscariniques) - agonistes adrénergiques beta (isoproterenol diminution de la soif : - amphétamines - glycosides cardiaques Le seuil de stimulation par les variations de Posm sont proches de celles qui déclenche la libération d'adh environ 295 mosm/kg H20 plasmatique

HORMONE ANTIDIURETIQUE Lieu de synthèse

STIMULI A L ORIGINE DE LA LIBERATION PLASMATIQUE D HORMONE ANTIDIURETIQUE SOIF

Régulation de la sécrétion d'adh Stimulus hémodynamique: de plus de 7% du volume sanguin Quelle que soit l osmolalité plasmatique

Clairance osmolaire Clairance de l eau libre Clairance osmolaire : C osm = U osm x V / P osm. = volume de plasma qui peut être entièrement débarrassé de ses osmoles par minute par le rein.. Clairance de l eau libre : C H2O = V C osm = V (1 U osm / P osm ) = volume d eau par minute qu il faut ajouter ou retrancher au volume d urine émis par minute pour que l osmolalité urinaire devienne égale à celle du plasma Si U osm > P osm (urine plus concentrée que plasma) C H20 négative Si U osm < P osm (urine moins concentrée que plasma) C H20 positive

LES MODIFICATIONS DE LA DIURESE Conditions physiologiques Diurèse et antidiurèse en fonction des entrées Conditions non physiologiques - diurèse aqueuse pas d ADH insensibilité à l ADH abolition du gradient cortico papillaire - diurèse osmotique

Antidiurèse (Privation d eau) Distal ADH Diurèse aqueuse (Diabète insipide) Distal Urine Urine [osm] mosm/l Débit L/j [osm] mosm/l Débit L/j Distal 100 15 Distal 100 15 Urine 1200 0.75. U osm x V = 900 mosm/j Urine 60 15. U osm x V = 900 mosm/j

Transport maximum du glucose Débit massique Glucose/24h Filtré (g/24h) 460 (mmoles/24h) 2 Réabsorbé Tm Excrété 2 g/l 10 mmoles/l [glucose] plasm Glycémie

R Na: 85% R H 2 O: 50% Filtration : 350 150 100 180 L/j NaCl [osm.] mosm/ kg H 2 O DIURESE OSMOTIQUE R Na: 60% R H 2 O: 50% H 2 O H 2 O 350 350 350 mosm/l

Diurèse osmotique Uosm: 350 mosm/l NaCl: (70 mmol/l)140 mosm/l Débit urinaire/ 36L/24h débit urinaire osmoles 350 x 36 12600 mosm/24h Débit urinaire de NaCl 70 x 36 ~2500 mmoles/24h (10%)

Diurèse osmotique = Présence anormale dans le plasma d une substance filtrée mais peu réabsorbée Substance exogène : mannitol, produit de contraste radiologique Substance endogène à une concentration plasm. anormalement élevée: glucose (diabète), urée Réabsorption insuffisante de Na + et d eau dans le proximal Abolition du gradient cortico-papillaire : interstitium à mosm/l du cortex à la papille vitesse d écoulement du fluide tubulaire flux dans les vasa recta P osm ADH Collecteur perméable à l eau U osm = P osm (polyurie isotonique) avec C osm

LE GRADIENT CORTICO PAPILLAIRE : SYSTEME A CONTRE COURANT MULTIPLICATEUR 100 400 400 200 400 400 200 400 400 200 600 600 400 400 400 200 800 800 600 400 400 200 1000 1000 800 400 400 200 1200 1200 1000 Flux d eau Flux de NaCl Multiplication par contre courant