Chapitre V : Fonctions rénales Introduction Le rein est un organe le plus souvent pair situé dans l'abdomen, en arrière du péritoine. Les deux reins sont disposés suivant une symétrie plus ou moins bilatérale. Chez l'homme, ces deux organes se situent entre la 11e vertèbre dorsale et la 3e lombaire (pour le rein gauche) et la 12e et l'espace entre la 3e et la 4e lombaire (pour le rein droit). Il assure, par filtration et excrétion d'urine, l'équilibre hydro électrolytique (homéostasie) du sang et de l'organisme en général. Chez l'homme, un seul rein (5% des individus) est nécessaire pour vivre et dans ce cas il s'agit le plus souvent du rein droit, mieux vascularisé contrairement au gauche. I) Organisation générale de l appareil urinaire : A Schéma de l appareil urinaire L appareil urinaire est constitué de : - 2 reins - 2 uretères - 1 vessie - 1 urètre - 1 méat ou orifice urinaire Chez l homme, contrairement à celui de la femme, l appareil urinaire est couplé à l appareil génital. B Schéma d une coupe de rein Les 2 reins dont nous disposons ont la forme d un haricot et mesurent environ 10 cm de long, 5 cm de large et 2,5 cm d épaisseur. Ils sont irrigués par des artères rénales (3) et des veines rénales (4). Chaque rein est constitué de 3 zones : - la zone corticale (2 : cortex) qui contient des pelotons de vaisseaux filtrant le sang. - la zone médullaire (1) ou pyramides de Malpighi, qui contient des millions de petits tubes, qui produisent l urine. - le bassinet (6), en forme de tunnel récupère et canalise l urine dans l uretère (5). 1
C Schéma d un néphron Chaque organe possède des structures anatomiques qui assurent le fonctionnement de ce dernier : on appelle ces structures les unités anatomiques et fonctionnelles. Ainsi, dans les poumons, nous avons étudié les alvéoles pulmonaires qui participent activement aux échanges gazeux et dans l'intestin grêle, nous avons étudié les villosités qui participent activement au processus d'absorption des nutriments. De la même façon, les reins sont composés de plusieurs unités anatomiques et fonctionnelles : ce sont les néphrons (jusqu à deux millions par rein) qui participent activement au processus de fabrication de l'urine. Chaque néphron est en fait composé de deux parties: - une capsule de Bowman qui entoure un amas sphérique de capillaires (appelé glomérule). - Un tubule de 2 à 6 cm de longueur, qui se décompose en un tube contourné proximal, suivi de la ansé de Henlé puis du tube contourné distal et qui se termine par le tube collecteur, débouchant dans le bassinet. Contrairement à celle des autres organes, la vascularisation du néphron présente deux réseaux de capillaires disposés en série : - un premier réseau, formant le glomérule qui est enveloppé par la capsule de Bowman. - un second réseau très dense, entoure le tubule sur toute sa longueur. La paroi de tous ces capillaires accolée à celle du néphron constitue une très vaste surface d échange. (Ed Bordas) 2
II) Fonctionnement du néphron : A Identification des fonctions fondamentales présidant à l élaboration de l urine La fabrication de l'urine par les reins se fait par étape et nécessite l'intervention de près d'un million de ces petites unités fonctionnelles. En fait, ce sont les néphrons qui remplissent les fonctions d'excrétion des déchets, du maintien du volume hydrique, du maintien de l'équilibre électrolytique et acido-basique notamment. Le néphron est donc l unité fonctionnelle du rein et l urine s y forme à partir du plasma sanguin en 3 étapes : - la filtration glomérulaire du plasma qui produit l urine primitive, dont la composition est identique à celle du plasma. Seuls manquent les protéines et les lipides, dont la taille empêche le passage. - la réabsorption tubulaire qui peut être partielle ou totale en fonction des molécules concernées (eau, sels minéraux, glucose.), renvoie donc dans le sang une partie des molécules de l urine primitive et permet l obtention de l urine définitive qui se déverse dans le bassinet. Le taux de réabsorption des molécules est variable, car sous le contrôle d hormones chargées de réguler l équilibre hydrominéral de l organisme. - la sécrétion qui consiste en le passage de molécules (comme l ammoniac) du sang des capillaires vers le filtrat en traversant les cellules tubulaires B Localisation de ces fonctions au niveau du néphron 3
C Caractéristiques de la filtration glomérulaire et de la réabsorption FILTRATION : Ce passage du plasma vers la capsule est rendu possible par la forte pression sanguine des capillaires glomérulaires (55 mm de mercure au lieu de 20 habituellement). Il s ensuit un passage permanent d eau et de petites molécules contenues dans le plasma depuis les capillaires vers la capsule. REABSORPTION: La réabsorption tubulaire peut être active, c'est-à-dire nécessitant de l énergie pour certains ions (Na+, H+), le glucose, les vitamines, les acides aminés, l acide lactique. Il existe un taux maximal de réabsorption lié au nombre de transporteurs disponibles (Exemple : glucose) La réabsorption tubulaire peut être également passive pour certains anions comme HCO3- ou Cl-.et l eau (qui suit le Na+ réabsorption obligatoire) 4
D Exemple de la réabsorption du glucose Le glucose est l exemple type d une substance qui est enlevée de l urine par transport actif ; il est filtré à un taux de 100 mg/min. Sa réabsorption est totale tant que la glycémie ne dépasse pas 1,8 g/l (valeur seuil). L urine en contient à peine quelques milligrammes par 24 h. III) Influences hormonales sur le fonctionnement du néphron : A Intervention de l ADH - 80 % de l eau de l urine primitive est réabsorbée surtout au niveau du tube contourné proximal. C est la conséquence de la réabsorption par transport actif du Na+ au niveau du tube contourné proximal, car le milieu autour du tubule devient hypertonique à cause de la réabsorption du Na+, donc l eau suit le sodium par osmose. - L eau restante est éventuellement réabsorbée au niveau du tube contourné distal et du tube collecteur sous l influence de l hormone antidiurétique notée ADH (appelée encore vasopressine). Des récepteurs (osmorecepteurs et volorécepteurs) sensibles à la variation de la pression osmotique du milieu intérieur ou du volume sanguin, quand ils sont stimulés, vont transmettre un message nerveux à l hypothalamus, ce qui induira une sécrétion d ADH au niveau de la posthypophyse. Libérée dans le sang, cette hormone est transportée jusqu aux reins et agit sur les cellules des tubes collecteurs notamment.en présence d ADH, la membrane plasmique de ces cellules devient plus perméable à l eau. Par conséquent, l urine éliminée sera plus concentrée. L absence d ADH produit le contraire. Si taux ADH réabsorption urine moins abondante et plus concentrée Si taux ADH réabsorption urine abondante et diluée 5
B Intervention de l aldostérone Toute variation de la teneur en sodium est décelée directement par les cellules de la paroi des vaisseaux glomérulaires. Si la teneur en sodium baisse, ces cellules produisent une hormone, la rénine qui agit de la façon suivante : L angiotensine a deux effets : - au niveau des corticosurrénales, elle déclenche la sécrétion d aldostérone, qui est une hormone favorisant la réabsorption tubulaire du sodium par transport actif. - au niveau des centres nerveux, elle détermine la sensation de soif et agit indirectement sur la teneur en eau de l organisme, si cette sensation est suivie d une ingestion d eau. Conclusion : Les reins qui sont les organes effecteurs de la régulation de l équilibre hydrominéral comprennent des unités fonctionnelles, les néphrons au niveau desquels l urine se forme à partir du plasma sanguin en 3 étapes ( filtration / réabsorption et sécrétion). Grâce à des capteurs sensibles aux variations du volume d eau ou des taux de certaines substances dans le plasma, des hormones comme l ADH ou l aldostérone permettent de maintenir constantes des caractéristiques essentielles du milieu intérieur (pression osmotique, volémie). 6
Planche exercices : Exercice 1 : Exercice 2 : Corriger les phrases suivantes : 1) L urine primitive a la même composition que l urine définitive. 2) La sécrétion d ADH baisse en cas d hémorragie. 3) La sécrétion d aldostérone augmente en cas de consommation de sel. 4) La rénine est une hormone produite par les corticosurrénales. 5) La filtration glomérulaire produit l urine définitive, déversée dans le bassinet. Exercice 3 : 7
Des expériences sont réalisées sur un chien chez lequel une sonde a été introduite dans la vessie de manière à recueillir l urine et en évaluer la production (c est-à-dire la diurèse). Expérience A : On fait ingérer 250 ml d eau à l animal (ce qui le place en surcharge hydrique) et on mesure l évolution de sa diurèse. Les expériences suivantes B, C et D sont pratiquées à un jour d intervalle, sur l animal en surcharge hydrique, c'est-à-dire 1 heure après l ingestion de 250 ml d eau. Expérience B : On injecte à l animal 20 ml d une solution de Na Cl à 20%o dans une artère carotide. Expérience C : On injecte à l animal 20 ml d une solution de Na Cl à 8 %o dans une artère carotide. Une injection de Na Cl à 20%o pratiquée dans l artère fémorale donne le même résultat que celle d une solution de Na Cl à 20%o dans une artère carotide. Expérience D : On pratique dans n importe quelle artère de l animal une injection d extraits de la posthypophyse. Questions : 1) Commenter les résultats de chaque expérience. 2) Interpréter les résultats de chaque expérience. 3) Identifier les facteurs qui modulent le volume urinaire. 4) Formuler une hypothèse à partir de la comparaison des résultats des expériences B et D. 8