Cours 4 - La concentration et la dilution de l'urine Flashcards
Structures impliquées dans la concentration et la dilution de l’urine
- l’anse de Henle:
- tubule collecteur:
- l’interstitium médullaire:
- les vasa recta (capillaires péritubulaires de la médullaire):
Décrire: les différentes parties de l’anse de Henle
- L’anse de Henle commence à la fin du tubule proximal.
- La première partie s’appelle la branche grêle descendante, puis la branche grêle ascendante, la branche large ascendante médullaire puis la branche large ascendante corticale, le tout se terminant avec cette structure juxta-glomérulaire appelé macula densa, qui est accolé au glomérule.
- C’est grâce à l’anse de Henle que fonctionneront les mécanismes de concentration et de dilution de l’urine.
- En bref : Branche grêle descendante ⇢ Branche grêle ascendante ⇢ Branche large ascendante médullaire ⇢ Branche large ascendante corticale
Structure marquant la fin de l’anse de Henle
Macula densa
Section du néphron permettant le fonctionnement des mécanismes de concentration et dilution de l’urine
C’est grâce à l’anse de Henle que fonctionneront les mécanismes de concentration et de dilution de l’urine.
Expliquer: les différents épithéliums de l’anse de Henle GRÊLE et leur perméabilité
- L’anse grêle descendante est un épithélium avec de petites cellules plates possédant peu de mitochondries, donc pas de transport actif intense.
- Au bout de l’anse de Henle, il y a un changement de direction du tubule de 180°.
- Il n’y a aucune différence morphologique entre l’anse grêle descendante et l’anse grêle ascendante, qui elle aussi est composée de petites cellules plates avec peu de mitochondries.
- Toutefois, comme nous le verrons plus tard, il y a une différence cruciale au niveau de la perméabilité à l’eau : l’anse grêle descendante est librement perméable à l’eau, et à partir de l’anse grêle ascendante, ce segment est totalement imperméable à l’eau.
- L’anse large ascendante est elle aussi imperméable à l’eau.
Que peut-on voir à la jonction entre l’anse grêle ascendante et l’anse large ascendante?
Les cellules changent d’apparence.
Décrire: cellules de l’anse large ascendante
- Sur l’image de droite, les cellules de l’anse large ascendante sont représentées, là où s’effectue le travail de transport actif.
- Ces cellules sont très riches en mitochondries et également en replis basolatéraux
Cellules anse grêle descendant vs ascendant
Il n’y a aucune différence morphologique entre l’anse grêle descendante et l’anse grêle ascendante, qui elle aussi est composée de petites cellules plates avec peu de mitochondries
Particularités cellule de l’anse large ascendante
On peut voir la cellule de l’anse large ascendante reposant sur la membrane basale : remarquer comment la membrane basolatérale se déploie. Elle est ample pour y insérer de nombreuses pompes Na+ -K+ -ATPase.
Moteur / acteur principal de l’anse de Henle
L’acteur principal de l’anse de Henle est la cellule de l’anse large ascendante.
Expliquer : L’acteur principal de l’anse de Henle est la cellule de l’anse large ascendante.
- Cette cellule est métaboliquement très active avec ses nombreuses mitochondries.
- C’est cette cellule qui est responsable du transport actif du NaCl, de la lumière tubulaire vers l’interstitium de la médullaire.
- C’est là que ce sel va s’accumuler et former l’hypertonicité de la médullaire qui est cruciale tant pour la concentration que pour la dilution de l’urine.
- C’est donc cette cellule de l’anse large ascendante qui est le « moteur » de l’anse de Henle.
- Si cette cellule ne fonctionne pas, il n’y aura aucune hypertonicité dans la médullaire et nous ne pourrons ni concentrer, ni diluer l’urine.
Principal moteur du tubule
La Na+ -K+ -ATPase est le principal moteur du tubule.
Expliquer : transport membranaire dans la cellule de l’anse ascendante large
- La cellule de l’anse ascendante large est énergisée par la Na+ -K+ -ATPase, qui fait sortir le sodium de l’intérieur de la cellule.
- Ceci abaisse la concentration de sodium dans le cytoplasme et attire le sodium vers l’intérieur.
- Toutefois, pour entrer, le sodium doit emprunter un quadruple transporteur, la Na+ -K+ -2Cl- . Il y a donc un transport directionnel de sodium.
_________ va fonctionner pour la concentration et la dilution de l’urine de concert avec le ___________, c’est-à-dire le ________ et le __________
L’anse de Henle va fonctionner pour la concentration et la dilution de l’urine de concert avec le néphron distal, c’est-à-dire le tubule distal et le tubule collecteur.
Comment est-ce possible que l’anse de Henle travaille de concert avec le néphron distal à la concentration et à la dilution de l’urine?
- L’anse de Henle va fonctionner pour la concentration et la dilution de l’urine de concert avec le néphron distal, c’est-à-dire le tubule distal et le tubule collecteur.
- Même si ces tubules semblent loin les uns des autres, nous allons voir que le tubule collecteur est juxtaposé de façon très rapprochée de l’anse de Henle. L’image de gauche nous démontre d’ailleurs la proximité entre ces deux structures.
- Au centre se retrouve un tubule distal ; celui-ci est entouré d’au moins trois tubules proximaux qui se distinguent par leur bordure en brosse plus pâle du côté luminale. Remarquez que le tubule distal n’a pas de bordure en brosse.
À quoi ressemblent les cellules du tubule distal?
- En microscopie électronique à faible grossissement, ces cellules du tubule distal sont riches en mitochondries.
- Il y aura donc du transport actif.
Tubule collecteur cortical: types de cellules
- Cellules principales (cellules claires, majorité des cellules)
- Cellules intercalaires (cellules foncées, moins abondantes)
Rôles de l’anse de Henle
- Réabsorption de 15-20 % du NaCl filtré
- Réabsorption de plus de NaCl que d’H2O
Expliquer: rôles de l’anse de Henle
- N’oublions pas que l’anse de Henle est en fait une partie du tubule, et que la fonction prépondérante de n’importe quelle partie du tubule est la réabsorption.
- Conséquemment, l’anse de Henle réabsorbe 15-20 % du NaCl filtré au glomérule (le tubule proximal avait déjà réabsorbé 50-75 % du NaCl filtré).
- Toutefois, la particularité de l’anse de Henle, c’est qu’elle ne réabsorbera pas l’eau et les solutés de façon iso-osmotique : il y aura une réabsorption plus intense de NaCl que d’eau, et c’est ce qui va permettre à la médullaire de devenir hypertonique d’une part, et au liquide tubulaire qui quittera l’anse de Henle de devenir hypoosmotique d’autre par
Expliquer: “problématique” de boire un verre d’eau (pour le corps)
- Le simple fait de boire un verre d’eau pose un problème bien réel à l’organisme.
- Si l’intérieur de notre corps est bien ajusté avec un milieu intérieur constitué avec précision, l’ajout d’eau pure représente un stress hypotonique.
- Il faudra donc que le rein élimine cette eau, sinon c’est l’osmolalité corporelle qui fluctuerait, ce qui serait incompatible avec le bon fonctionnement des cellules du corps entier.
- Le problème, c’est que le rein doit « suivre la bouche », mais l’ingestion d’eau est variable !
- Le rein devra donc être capable de s’ajuster à des circonstances où il doit uriner une urine diluée ou une urine plus concentrée selon les apports et ce, à peu près d’heure en heure.
Expliquer ce que fait le rein + osmolalité urinaire dans les conditions suivantes:
- peu d’eau, bcp d’osmoles
- eau et osmoles proportionnés
- bcp d’eau, peu d’osmoles
- Si la personne ingère beaucoup d’eau et peu d’osmoles, le rein devra excréter cet excès d’eau dans une urine diluée.
- Si l’apport de l’eau et d’osmoles est proportionné, on va avoir une élimination iso-osmolaire.
- Si on ingère peu d’eau et beaucoup d’osmoles, on devra uriner beaucoup d’osmoles dans relativement peu d’eau et ceci va nécessiter une urine concentrée.
- ND. Le rein a la capacité d’uriner un liquide avec une osmolalité aussi faible que 50 mOsm/kg ou aussi élevée que 1200 mOsm/kg.
Le rein a la capacité d’uriner un liquide avec une osmolalité aussi faible que _____ ou aussi élevée que ________.
Le rein a la capacité d’uriner un liquide avec une osmolalité aussi faible que 50 mOsm/kg ou aussi élevée que 1200 mOsm/kg.
Comment se compare l’osmolalité du liquide qui sort du tubule proximal par rapport au plasma?
le liquide qui sort du tubule proximal est iso-osmotique au plasma
Résumez comment le corps s’adapte à une nouvelle charge d’eau et à la déshydratation.
- Comme nous l’avons vu précédemment, le liquide qui sort du tubule proximal est iso-osmotique au plasma.
- On sait cependant que l’excrétion d’une urine iso-osmotique est rarement adéquate pour assurer le maintien de notre osmolalité plasmatique, qui est finement réglé à environ 280-295 mOsm/kg en moyenne.
- Après une charge en eau par exemple, nous devons excréter plus d’eau que de soluté. Ceci nécessite l’excrétion d’une urine hypoosmotique par rapport au plasma.
- Inversement, lorsque nous sommes déshydratés, l’eau doit être retenue et nous devons produire une urine hyperosmotique. La formation d’une urine diluée (hypoosmotique au plasma) ou concentrée (hyperosmotique au plasma) s’accomplit grâce au mécanisme à contre-courant qui inclut l’anse de Henle, le tubule collecteur et les capillaires qui irriguent ces segments.
2 étapes de l’excrétion de l’urine concentrée
- L’interstitium médullaire est rendu hyperosmotique par la réabsorption de NaCl sans eau dans la branche ascendante large médullaire de l’anse de Henle. L’urée, qui entre dans l’interstitium à partir du tubule collecteur médullaire, contribue également à cette hyperosmolalité de la médullaire.
- Lorsque l’urine entre dans le tubule collecteur médullaire, il s’équilibre osmotiquement avec l’interstitium résultant à la formation d’une urine concentrée (en présence d’ADH seulement).
- NOTE: 1ère étape pareille pour concentration et dilution de l’urine
2 étapes de l’excrétion de l’urine diluée
- La réabsorption du NaCl sans eau dans la branche large ascendante de l’anse de Henle diminue l’osmolalité du liquide tubulaire en même temps que l’osmolalité de l’interstitium augmente.
- L’urine reste diluée si la réabsorption d’eau dans le tubule collecteur est minimisée en gardant ses segments très peu perméables à l’eau. Ceci nécessite alors l’absence d’ADH de la circulation sanguine.
- NOTE: 1ère étape pareille pour concentration et dilution de l’urine
Expliquer: multiplicateur à contre-courant
- Connu depuis longtemps en ingénierie, le contre-courant est un principe par lequel on est capable de prendre une petite source d’énergie et de magnifier son effet avec une géométrie à contre-courant.
- C’est d’ailleurs le principe utilisé pour les radiateurs, les réfrigérateurs et les fournaises.
3 caractéristiques du mécanisme à contre courant
- un moteur (les cellules de l’anse large de Henle avec leurs transporteurs) ;
- une différence de perméabilité (l’anse descendante est perméable à l’eau alors que l’anse ascendante est imperméable à l’eau, mais perméable au sel)
- une géométrie (la configuration en épingle à cheveux avec le contre-courant)
Expliquer: multiplicateur à contre-courant - comment les ingénieurs s’y prennent?
- Sur l’image précédente, nous voyons une petite source de chaleur qui réchauffe le liquide que de 10°C. Lorsque le tube est droit, le liquide entre à 30°, se réchauffe un peu et ressort à 40°C.
- Reprenons la même expérience, mais cette fois, plions la tuyauterie pour que le segment qui arrive à la source de chaleur soit juxtaposé à celui qui repart de la source de chaleur. Le liquide entre toujours à 30°C, mais en ayant juxtaposé deux parties du tuyau, il y a un échange de chaleur du tuyau de droite, où le liquide a été réchauffé, vers le tuyau de gauche. Le liquide du tuyau de gauche subit donc un pré-réchauffage alors qu’il approche de la source de chaleur, ce qui fait en sorte qu’il arrive beaucoup plus chaud à cette dernière. De son côté, la source de chaleur peut toujours réchauffer le liquide de 10°C, mais puisque celui-ci arrive plus chaud, il repart également plus chaud.
- En bref, on peut générer des températures beaucoup plus élevées que ce qu’on pouvait générer sans avoir cette configuration géométrique du contre-courant.
Décrivez les segments suivant en mentionnant la perméabilité à l’eau et la présence ou non de transport actif
- anse grêle descendante
- anse grêle ascendante
- anse large ascendante médullaire
- anse large ascendante corticale
- macula densa
- anse grêle descedante
- perméable à l’eau,
- anse grêle ascendante
- imperméable à l’eau,
- anse large ascendante médullaire
- imperméable à l’eau,
- transport actif
- anse large ascendante corticale
- imperméable à l’eau,
- transport actif
- macula densa
- imperméable à l’eau,
- transport actif
Expliquez ce qui se passe au niveau de l’anse grêle descendante
- Dans la figure de gauche, une gouttelette d’eau et du NaCl descendent l’anse grêle descendante de Henle.
- Cette partie du tubule est perméable à l’eau et donc, compte tenu que la médullaire est hypertonique, l’eau va sortir de l’anse grêle descendante vers la médullaire ; le sel restera à l’intérieur du tubule, ce qui augmentera la concentration du liquide tubulaire.
- En résumé, l’eau sort de l’anse descendante et les osmoles restent dans le liquide tubulaire, ce qui augmente la concentration du liquide tubulaire.
- Sur l’image: figure de gauche
Expliquez ce qui se passe au niveau de l’anse grêle ascendante
- De son côté, l’anse grêle ascendante (figure de droite) est imperméable à l’eau, mais perméable au NaCl. Puisque le NaCl est moins concentré du côté médullaire que tubulaire, le NaCl va avoir tendance à sortir du tubule vers la médullaire.
Résumez pour les segments suivants si le transport est actif et passif, et les substances impliquées dans le transport
- branche descendante grêle
- branche ascendante grêle
- branche ascendante large
Expliquez le fonctionnement du multiplicateur à contre-courant à partir de cette image
Image 1 : Pour comprendre comment fonctionne le multiplicateur à contre-courant, on imagine ici un tubule qu’on remplit d’un liquide iso-osmotique avant qu’on fasse fonctionner les pompes ioniques.
Image 2 : Lorsqu’on fait fonctionner les pompes ioniques de l’anse de Henle, on peut générer une différence d’osmolalité de 200 mOsm/kg de l’intérieur à l’extérieur du tubule. Donc, l’interstitium augmente à 385. Compte tenu que l’anse descendante est perméable à l’eau, l’eau sort de cette anse et va s’égaliser, en termes d’osmolalité, à l’interstitium. Voilà pourquoi on est capable de faire disparaître l’interstitium et simplement mettre la descendante qui s’équilibre avec l’interstitiel et l’ascendante.
Image 3 : On fait avancer le liquide. Quatre gouttes de liquide à 285 mOsm/kg (iso-osmolaire par rapport au plasma) peuvent entrer dans l’anse grêle descendante et quatre gouttes de liquide à 185 mOsm/kg que l’on a formé à l’image 2 peuvent sortir.
Image 4 : On fait partir les pompes ioniques. Un gradient transverse de 200 mOsm/kg se crée entre l’anse grêle ascendante et descendante.
Image 5 à 8 : C’est exactement le même phénomène qui s’opère. Si nous poursuivons la séquence jusqu’à l’étape 8, l’osmolalité continue à augmenter, étant à son niveau le plus élevé dans le tubule au « coude en épingle à cheveux » et dans l’interstitium au bout de la papille (la médullaire interne). L’osmolalité à ce site est directement proportionnelle à la longueur des anses et au gradient que la branche ascendante peut établir avec l’interstitium. Chez l’humain, l’osmolalité maximale au bout de la papille se situe entre 900 à 1400 mOsm/kg (à peu près la moitié des osmoles de la papille est du NaCl, l’urée représentant la balance).
Décrire: vasa recta
- Les vasa recta sont des capillaires péritubulaires (entourant les tubules).
- Ils sont présents tout le long de l’anse de Henle et du tubule collecteur.
- Ils sont le prolongement des capillaires glomérulaires, sauf qu’eux, plutôt que de fonctionner en mode filtration, fonctionne en mode réabsorption.
Expliquez de quelle manière les vasa recta réussissent à ne pas dissiper le gradient hyper-osmolaire de la médullaire
- Dans la branche descendante du capillaire, les solutés entrent et l’eau sort pendant l’équilibration osmotique.
- Si les vasa recta quittaient le rein à cet endroit, la combinaison de l’abstraction des solutés et de l’ajout d’eau réduirait l’osmolalité médullaire.
- Toutefois, le gradient médullaire osmotique est maintenu, car les vasa recta se retournent à la papille et remontent au cortex. À ce moment, les solutés ressortent du capillaire, l’eau entre à nouveau et le sang qui retourne au cortex est seulement légèrement hyperosmotique par rapport au plasma (environ 325 mOsm/kg). Il s’agit du processus d’échange à contre-courant qui ne génère pas le gradient hyperosmotique, mais réussit passivement à ne pas le dissiper.
- Un bas débit sanguin de la médullaire contribue également au maintien de l’hyperosmolalité interstitielle. Si le débit sanguin médullaire augmentait, davantage de sang reviendrait au cortex avec une osmolalité à 325 et graduellement la médullaire sera délavée de ses solutés accumulés.
- En guise de conclusion, le multiplicateur à contre-courant est le moteur qui crée le gradient alors que l’échangeur est un système à contre-courant qui ne génère pas de gradient, mais qui permet de ne pas le dissiper.
Expliquer l’objectif de l’échangeur à contre-courant
Il s’agit du processus d’échange à contre-courant qui ne génère pas le gradient hyperosmotique, mais réussit passivement à ne pas le dissiper.
Mode d’action ADH
- joue un rôle central dans la concentration urinaire, en augmentant la perméabilité du tubule collecteur médullaire à l’eau, normalement très basse à l’état basal.
- L’ADH semble agir en insérant des canaux à H2O (appelés « aquaporines ») dans la membrane luminale, permettant ainsi une réabsorption transcellulaire d’eau, depuis le liquide tubulaire hypoosmolaire vers l’interstitium médullaire hyper-osmolaire.
- L’eau réabsorbée retourne à la circulation systémique via le capillaire des vasa recta.
Relation entre la concentration d’ADH plasmatique et l’osmolalité plasmatique
- La concentration d’ADH plasmatique est présentée en « y » et en « x », l’osmolalité plasmatique.
- Nous voyons ici la relation entre l’osmolalité plasmatique et la concentration plasmatique d’ADH.
- La concentration maximale efficace d’ADH est celle où l’on observe une concentration urinaire maximale. Le seuil est celui de la limite de détection d’ADH de la méthode de laboratoire.
- Une charge en eau diminue l’osmolalité plasmatique, la sécrétion d’ADH, la perméabilité du tubule collecteur à l’eau et finalement l’osmolalité urinaire. L’effet net est l’excrétion du surplus d’eau. Ces étapes sont inversées avec une perte en eau puisque l’augmentation de l’osmolalité plasmatique stimule la sécrétion d’ADH, ce qui fait augmenter l’osmolalité urinaire et provoque une réduction importante du volume urinaire. Une augmentation de l’apport en eau grâce à une stimulation concomitante de la soif ramène la balance de l’eau à la normale.
- Une déplétion importante du volume sanguin entraîne une très forte sécrétion d’ADH. La vasopressine (ADH), comme son étymologie laisse présager, peut également avoir un effet sur les vaisseaux sanguins comme vasoconstricteur en plus de son effet sur les cellules du tubule collecteur.
Expliquer: rôle de l’urée dans hyper-osmolalité de la médullaire + comment elle se rend là?
- À l’intérieur du tubule, on remarque que lorsqu’une quantité importante d’ADH agit sur le tubule collecteur, celui-ci devient perméable à l’eau, mais pas à l’urée (du moins au début).
- L’eau sort donc progressivement de ce tubule et la concentration de l’urée augmente par abstraction d’eau.
- Toutefois, dans la médullaire interne et sous l’action de l’ADH, l’épithélium tubulaire se perméabilise à l’eau et à l’urée, et c’est alors que l’urée sort de ce site de haute concentration intratubulaire pour diffuser à l’intérieur de la médullaire.
