Faculté de Médecine Département de Pharmacie
Mme SENOUCI S
Physiologie rénale I-Introduction La principale fonction des reins est de filtrer l'eau, les impuretés et les déchets du sang. Le sang entre dans les reins par les artères rénales. Une fois dans les reins, le sang passe à travers les néphrons, là où les déchets et l'excès d'eau sont évacués. Le sang purifié retourne dans le corps par les veines rénales. Les déchets filtrés du sang sont ensuite concentrés pour former l'urine. L'urine est recueillie par le bassinet du rein. Les uretères amènent l'urine dans la vessie, où elle est emmagasinée. L'urine est ensuite évacuée de la vessie par l'urètre. Les reins agissent également comme glandes endocrines et produisent certains types d'hormones soit : · l'érythropoïétine (EPO), qui incite la moelle osseuse à fabriquer des globules rouges · le calcitriol, une forme de vitamine D, qui aide le côlon à absorber le ··calcium alimentaire · la rénine, qui aide à régulariser la pression artérielle
II-Rappel anatomique L’appareil urinaire est constitué de deux organes excréteurs, les reins, de deux conduits excréteurs internes, les uretères, d’un réservoir, la vessie et d’un conduit excréteur externe, l’urètre.
Fig: appareil urinaire
a-Rein Les reins sont deux organes en forme de haricot situés dans la partie postérieure de l'abdomen, de part et d'autre de la colonne vertébrale, approximativement entre la douzième vertèbre dorsale et la troisième vertèbre lombaire. Le rein gauche est situé jusqu'à 2,5 centimètres plus haut que le rein droit. Le rein mesure 10 à 12,5 centimètres de long et 5 centimètres d'épaisseur environ, pour un poids de 100 à 150 grammes en moyenne chez l'adulte Le rein comporte un bord latéral concave sur lequel s'implantent l'artère rénale, la veine rénale, des 1
fibres nerveuses, et l'uretère au niveau d'une ouverture appelée le hile. Le rein contient une cavité, le sinus rénal, qui renferme les unités fonctionnelles de la filtration, les néphrons. Disposition générale Le rein est formé de 3 zones distinctes : - la médullaire intermédiaire - le cortex périphérique -Le pelvis rénal ou bassinet (= zone la plus interne) -La médullaire est formée par 8 cônes (4 à 18) appelés les pyramides de Malpighi dont l’extrémité interne dénommée papille la base des pyramides est orientée vers le cortex; la pointe des pyramides (= papille rénale) est orientée vers l'intérieur du rein.
-Le pelvis rénal ou bassinet (= zone la plus interne) : Tube plat en forme d'entonnoir. il communique avec l'uretère (= extérieur de chaque rein). À l'intérieur du rein, le bassinet se prolonge par : les calices rénaux majeurs (= 2 ou 3), les calices rénaux mineurs : ramifications des précédents → cavités où débouchent les papilles des pyramides. Les calices : reçoivent continuellement l'urine en provenance des orifices papillaires, se déversent dans le bassinet b-Les uretères Ce sont des conduits musculo-membraneux qui conduisent l’urine des pelvis rénaux à la vessie c-La vessie La vessie est le réservoir de l’urine entre les mictions. Lorsqu’elle est vide, elle a une forme pyramidale dont seule la face supérieure (dôme ou calotte) est mobile et permet la continence. Lorsqu’elle est pleine, elle a une forme globuleuse et se projette au dessus du pubis. Elle peut contenir 350 à 500 millilitres chez l’adulte 2
Elle est composée d’un muscle (le détrusor) recouvert d’une muqueuse (l’urothélium) qui recouvre la paroi de tout le système urinaire. Les uretères s’abouchent dans la vessie par des orifices (méat urétéraux) au niveau d’une zône appelée trigone. Il existe un système de clapet anti-reflux empêchant les urines de remonter dans les reins d-L’urètre L’urètre est le conduit musculo-membraneux qui fait communiquer la vessie et l’extérieur. Chez l’homme, il est uro-génital et long Chez la femme, il est uniquement urinaire et court. Il est alors vertical, traverse le périnée pour s’aboucher à la vulve e-Néphron Le néphron est l’unité fonctionnelle du rein. Chaque rein comprend environ 1 ,2 millions de néphrons Le néphron est constitué : · D’une capsule rénale composée d’un glomérule constitué d’un peloton de capillaires coiffé par l’invagination de la capsule de bowman. le réseau vasculaire est formé d’une artériole afférente et d’une artériole efférente. D’un tubule rénal formé successivement d’un tube proximal, une anse de Henlé, un tube distal qui se jette dans le canal collecteur D’un appareil juxta-glomérulaire : composé de l’appui d’une artériole afférente sur le tube contourné distal Localisation des différents segments du néphron dans le parenchyme - le cortex contient des glomérules, le tube contourné proximal, le tube contourné distal - le tube droit proximal, le tube intermédiaire et le tube droit distal formant l’anse de Henle, sont dans la médullaire ainsi que les tubes collecteurs de Bellini
f-Vascularisation intra rénale Les artères intra rénales Les branches de division de l’artère rénale donnent naissance aux artères inter lobaires qui cheminent entre les pyramides de Malpighi. Elles se prolongent par les artères arquées Elles donnent les artères inter lobulaires qui cheminent dans le cortex vers la périphérie. Elles donnent en chemin les artérioles afférentes des glomérules qui se divisent dans le glomérule 3
pour donner un réseau capillaire auquel fait suite l’artériole efférente. Les artérioles efférentes donnent naissance : - Aux capillaires péri tubulaires - Aux artères droites Le réseau veineux a même disposition. Le sang artériel qui pénètre les reins par l'artère rénale, passe par l'artère interlobulaire, l'artériole afférente pour finir par rejoindre l'unité élémentaire de la machinerie rénale : le glomérule, situé à l'intérieur du néphron. Un rein contient environ un million de néphrons. Chaque jour, les reins filtrent environ 180 litres de sang et produisent en moyenne 1 500 ml d'urine définitive. Dans le glomérule rénal, le sang est filtré par un phénomène osmotique : il se décharge en eau et en substances minérales et biologiques. Cette urine primitive chemine dans un système de tubules (tubule contourné proximal, anse de Henle, tubule contourné distal) où elle est successivement enrichie en divers composés et débarrassée de certaines autres substances récupérées par l'organisme (eau, glucose, sels minéraux en particulier)
III--FONCTION EXOCRINE DU REIN production d’urine Sa production se fait en 3 étapes : - La filtration glomérulaire - La réabsorption tubulaire - La sécrétion tubulaire La première étape de l’élaboration de l’urine est la formation de l’ultrafiltrat glomérulaire (ou urine primitive) par la diff usion de l’eau et des constituants du plasma à travers la barrière de filtration glomérulaire, séparant le plasma dans le capillaire glomérulaire de la chambre urinaire. La barrière de filtration glomérulaire Les deux déterminants physiques de la filtration glomérulaire sont la perméabilité de la barrière glomérulaire et la force motrice de pression de part et d’autre de la barrière A-Formation de l’urine primitive -Le glomérule Le glomérule, forme de pelotte capillaire couvert par la capsule de Bowman, se trouve dans le cortex rénal. Chez le sujet normal, environ 1,2 litres de sang par minute traversent les glomérules, d'où ressort un filtrat plasmatique c'est un ultrafiltrat sans protéines (poids moléculaire élevé). qui contient des solutés méme cocentration avec le plasma. Par jour, 150 à 180 l d'urine primaire sont ainsi sécrétés dont 99 % seront réabsorbés à différents niveaux le long du tubule rénal Le tubule Dans les cellules épithéliales du tubule rénal, la réabsorption du sodium par la face luminale est assurée par différents systèmes de transport qui varient selon le segment du tubule considéré L’expulsion active du sodium par la face baso-latérale vers le liquide péritubulaire s’effectue à tous les niveaux du tubule contre un gradient électro-chimique. Ce transport actif est réalisé par une pompe sodium et potassium dépendante, il nécessite de l’énergie qui provient de l’hydrolyse de l’ATP par une ATPase couplée à la pompe sodium potassium (ATPase Na et K dépendante). 2
Fig : Les 2 segments du nephron
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-Le tubule proximal La fonction dominante du tube proximal est de réabsorber massivement le sodium par un mécanisme de transport actif non saturable : - par un co-transport avec le glucose, des acides aminés, des phosphates et des sulfates dans le segment initial du tube proximal 1
Les deux tiers (65 %) du filtrat glomérulaire sont réabsorbés à ce niveau, Le sodium y est réabsorbé en association avec d’autres ions : chlorure, phosphates, bicarbonates mais aussi avec le glucose et des acides aminés. L’eau suit passivement les mouvements du sodium. Il s’agit d’une réabsorption isoosmotique : à la sortie du tubule proximal, le liquide tubulaire est isoosmotique au plasma. Le tubule proximal est un lieu de régulation important car il adapte la réabsorption à la charge filtrée ; ainsi toute déshydratation entraîne une augmentation de la réabsorption -Sécrétion d’ammoniaque totale (NH3+ + NH4+) composée à 95 % de NH4+ est synthétisé et sécrété par les cellules tubulaires proximales Toutes les cellules tubulaires synthétisent de l’ammoniaque NH4+ grâce à leur glutamine mitochondriale et cytoplasmique qui dégradent la glutamine en a cétoglutarate et NH4+ -Anse de Henlé Segment important dans les phénomènes de concentration-dilution. C’est le seul endroit de l’organisme où la réabsorption de l’eau et du sodium est dissociée. (réabsorption d’H20 sans Na+ dans la branche descendante et réabsorption active de Na+ sans H20 dans la branche ascendante). Ainsi, à la fi n de l’anse de Henle 25 % supplémentaires de la charge fi ltrée en Na et en H20 ont été réabsorbés -Le tubule distal au niveau du tubule contourné distal est en contact avec les artérioles afférente et efférente; cette zone est l'appareil juxta-glomérulaire. À ce niveau, on trouve : Des cellules juxta-glomérulaires : sont des cellules musculaires lisses situées dans les parois des artérioles ; rôles : 1 mécanorécepteurs qui détectent directement la pression artérielle, 2 synthétisent la rénine. la totalité du potassium filtré est réabsorbé le potassium urinaire provient exclusivement de la sécrétion distale. 2 à 5 % du sodium sont réabsorbés au niveau du tube distal en particulier en échange avec des ions K et des protons sous l’influence de l’aldostérone (et donc du système rénineangiotensinealdostérone). La sécrétion d’aldostérone est déclenchée par l’angiotensine II elle-même mise en jeu par une diminution de la volémie détectée par les barorécepteurs de l’artériole afférente . Ceci conduit à une augmentation de la réabsorption du Na et une majoration de l’excrétion 1
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du potassium -Canal collecteur C’est dans cette partie du néphron que se fait l’ajustement fi nal de l’excrétat urinaire aux entrées (fonction d’homéostasie), sous la dépendance de diverses infl uences hormonales. Ceci concerne la concentration de l’urine (bilan de l’eau), la sécrétion de potassium (bilan du K+), l’acidifi cation de l’urine (bilan des H+), et la réabsorption de sodium (bilan du Na+) En cas d'hypovolémie et/ou d'hypotension, le système rénine angiotensine SRA est stimulé ⇒ libération d'aldostérone L' aldostérone ⇒ l' ↑ de la réabsorption d'ions Na+ et de H2O au niveau du TCD et du tubule rénal collecteur ; ⇒ l' ↑ de la volémie et donc restauration d'une pression artérielle normale.
IV-Fonction régulatrice Régulation hydrique, hydro-électrolytique, acido-basique 1/ Régulation hydrique Le rein maintient le capital hydrique de l’organisme Elimination de l’eau sous le contrôle de l’hormone anti-diuréique ADH Toute restriction hydrique > sécrétion d’ADH > réabsorption tubulaire accrue de l’eau > diminution de la diurèse… 2/ Régulation de l’équilibre hydro-électrolytique Le rein maintient constante la composition ionique du plasma
L’aldostérone (hormone sécrétée par la corticosurrénale) augmente la réabsorption du sodium en augmentant en même temps l’élimination du potassium ou de l’hydrogène (échange d’1 K+ ou d’1H+) 3/ Régulation de l’équilibre acido-basique Le rein maintient un pH normal avec : - La sécrétion des ions H+ échangés contre des ions sodium (alcalins) - La réabsorption des bicarbonates alcalins - La sécrétion d’ammoniac (élimination des acides forts en fixant les H+ dans du chlorure d’ammonium) 4/ Composition de l’urine Eau = 95% Urée (catabolisme des protéines) Acide urique (catabolisme des acides nucléiques) Créatinine (catabolisme de la crétine musculaire) Pigment = urobiline (catabolisme de l’hémoglobine) Ions et minéraux = K, Na, Cl, Ca, ions ammonium… Contient en fait plus de 3000 substances !! Éventuellement Toxiques à élimination rénale (médicaments) Produits dopants, drogues... Composants anormaux de l’urine : Hb (hémoglobinurie), hématies (hématurie), protéines (protéinurie), glucose (glycosurie), albumine 6
(albuminurie), corps cétoniques…
V-Clairance rénale Permet d’évaluer la fonction rénale : mesure du débit de filtration glomérulaire Le débit de filtration glomérulaire =DFG Le DFG est le volume de liquide filtré par unité de temps Estimation du débit de filtration glomérulaire DFG on peut estimer le DFG en mesurant la concentration plasmatique d'une molécule dont la sécrétion dans le sang est connue et stable. C'est le cas de la créatinine, produit de dégradation des protéines musculaires dont on peut estimer la clairance. Sa sécrétion dépend à la fois de la masse musculaire et de l'âge du sujet. Son excrétion se fait par l'urine, par filtration et sécrétion. La sécrétion étant assez stable, seule le DFG fait en fait varier la concentration plasmatique de cette protéine dans le sang. La clairance se déduit de ce taux, du taux urinaire de la créatinine et de la diurèse des 24 heures. Cela nécessite donc deux dosages (urinaire et sanguin) ainsi que le recueil des urines sur 24 heures, En fait il existe une corrélation entre la créatinine sanguine, l'âge, le poids du patient et la clairance de la créatinine permettant d'estimer cette dernière avec un simple dosage sanguin La fonction rénale est décrite en plusieurs niveaux selon le DFG : Niveau 1 : ≥ 90mL/min/1.73m2 , DFG normal ou augmenté ; Niveau 2 : 60-89mL/min/1.73m2, DFG légèrement diminué ; Niveau 3 : 30-59mL/min/1.73m2, insuffisance rénale chronique modérée ; Niveau 4 : 15-29mL/min/1.73m2, insuffisance rénale chronique sévère ; Niveau 5 : < 15mL/min/1.73m2, insuffisance rénale chronique terminale. On définit en général l'insuffisance rénale chronique pour un débit de filtration glomérulaire inférieur à 60 mL/min. On effectuera une dialyse ou, si possible, une transplantation rénale, si le DFG est inférieur à 10 ou 15 mL/min VI--MICTION La miction est l'émission d'urine.
Elle repose sur trois systèmes neurologiques précis : - Le système parasympathique, représenté par les nerfs érecteurs, connecte la vessie et les racines et les centres sacrés S2, S3,et S4. - Le système sympathique, par les nerfs hypogastriques et les centres situés de D10 à L2 sur la moelle, innerve le trigone et le col vésical. - Le système somatique, par les nerfs honteux internes, innerve le sphincter strié urétral L'accumulation d'urine étire la paroi de la vessie ⇒ activation de mécanorécepteurs, ⇒ déclenchement du réflexe de miction. Ce réflexe provoque : la contraction de la musculeuse (utresor)de la vessie, le relâchement du sphincter lisse interne de l'urètre.
Des influx sensoriels afférents parviennent aussi à l'encéphale ⇒ perception consciente du besoin d'uriner. 7
Comme le muscle sphincter externe de l'urètre est volontaire ⇒ possibilité de retarder la miction. VII-FONCTION ENDOCRINE DU REIN Le rein représente le site de formation de plusieurs hormones : - l’érythropoïétine - la forme active de la vitamine D - la rénine et le SRA - la prostaglandine et le système kinine kallicréine. -L’érythropoïétine est une glycoprotéine synthétisée par les cellules endothéliales des est sécrétée par les cellules de la medulla rénale
. Elle agit sur la différenciation, la prolifération et la maturation des précurseurs des hématies (erythrocytes) -La transformation de la vitamine D en sa forme active 1.25 (OH)2 D3 s’effectue sous l’action d’une a hydroxylase localisée dans les mitochondries du tube proximal -Système rénine angiotensine intra rénal le système rénine angiotensine. contrôle la capacitance du lit vasculaire artériolaire. La rénine est synthétisée au niveau de l’appareil juxtaglomérulaire. Son excrétion est favorisée par : la diminution du flux au niveau de l’artère afférente rénale permettant la formation d’angiotensine I convertie en angiotensine II en présence de l’enzyme de conversion. L’angiotensine II est un vasoconstricteur puissant
-Système des prostaglandines Les prostaglandines sont synthétisées dans le cortex et la médullaire à partir de l’acide arachidonique
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