INTRODUCTION A LA PHYSIOLOGIE REINAL

Question 1

fonctions du rein

Answer 1

• multiple
• deux grandes catégories (en liens avec la formation d’urine et sans lien avec celle-ci)

Question 2

fonction en rapport avec la formation d’urine

Answer 2

• épuration des déchets
• homéostasie hydro-électrolytique

Question 3

fonction en rapport avec la formation de l’urine

épuration des déchets

Answer 3

• fonction de filtre du rein
• déchets issus du métabolisme endogène (=synthétisées par l’organisme) comme l’urée (= produit terminal du métabolisme des protides chez l’homme). Molécules toxiques; élimination nécessaire en raison des capacité de l’urée à dénaturer les protéine. l’Homme est incapable de dégrader l’urée car il ne possède pas d’uréase, à la différence d’autre espèces animales.

Question 4

fonction en rapport avec la formation de l’urine

homéostasie hydroélectrolytique

Answer 4

• capacité du rein à assurer un bilan hydroélectrolytique nul: par adaptation des sortie aux entrées (ex: bilan de l’eau et du sodium)
• permet de maintenir constant le milieu intérieur, en terme de: volume liquidiens (volume extracellulaire maintenue constant par le bilan du sodium, volume intracellulaire maintenu constant par le bilan de l’eau) et de concentration électrolytique (ex: maintien de la natrémie)

Question 5

fonction sans lien avec la formation de l’urine

fonctions de synthèse et fonctions métaboliques

Answer 5

• fonctions “endocrines”
• synthèse du glucose en temps réel

Question 6

fonction de synthèse et fonction métaboliques

fonctions “endocrines”

Answer 6

• apparentées à celles d’une glande endocrine: synthèse de facteur humoraux déversés dans la circulation sanguine et agissant à distance.
• ex: synthèse d’érythropoïétine (EPO) en réponse à l’hypoxie; facteur de croissance hématopoïétique (favorise l’engagement différencié des précurseurs érythroïdes en GB dans la moelle osseuse).
• ex: synthèse de calcitriol par le métabolisme de la vitamine D; calcitriol (=forme doublement hydroxylé de la vitamine D= 1,25 OH vit D), hydroxylation en position 25 par le foie, hydroxylation en position 1 par le rein, forme de la vitamine D active sur la minéralisation osseuse.
• ex: synthèse de la rénine; intervient dans le contrôle du volume extracellulaire et de la pression artérielle (mécanisme: activation de la synthèse d’aldostérose par la surrénale).

Question 7

fonction de synthèse et fonction métaboliques

synthèse de glucose en temps réel

Answer 7

• par la néoglucogenèse: permet d’assurer les besoins de l’organisme en cas de jeûne prolongé (après épuisement de stock hépatique 72h environ)
• pas de synthèse ni de stockage de glycogène par le rein

Question 8

position anatomique

Answer 8

• organe double: dans l’abdomen, en arrière du péritoine (rétro-péritonéal), en forme de haricot
• dimensions: 12 cm de grand axe, 6 cm de largueur
• situation au regard des vertèbres: D11 à L2 pour le rein gauche, D12 à L3 pour le rein droite (légèrement plus bas que le gauche à cause du foie)
• environnement: entouré d’une capsule fibreuse, elle-même entouré d’une grand quantité de tissu adipeux (= graisse), surmonté de la glande surrénale
• vascularisation par système aortico-cave: artères rénale issues de l’aorte abdominale (vascularise chaque rein), les veines rénales se jetant dans la veine cave inférieur (assure le retour veineux)

Question 9

structure interne macroscopie en coupe frontal

Answer 9

En coupe longitudinale, on peut distinguer deux grandes zones :
➢ Une zone périphérique, de couleur claire, appelée « cortex » ou zone corticale.
➢ Une zone centrale, organisée en pyramides, appelée la médullaire :
Chaque pyramide rénale se termine dans une papille, qui fait saillie : la papille déverse l’urine dans les calices. Le calice est le premier élément anatomique des voies excrétrices urinaires : en effet, c’est par les calices que l’urine est acheminée vers la vessie.

Question 10

néphron

Answer 10

• unité fonctionnelle du rein: plus petite structure capable de fabriquer de l’urine, urine excrétée (=somme des urines formées par chaque néphron)
• nombre: environ 1 à 2 millions; soit 500 000 à 1 million de néphrons par rein (en parallèle=juxtaposés), fixé à la naissance, variable d’un individu à l’autre (capital néphrotique corrélé à la taille des parents, à l’alimentation de la mère pendant la grossesse), pas de possibilité de régénération (un néphron détruit est un néphron perdue: différent du foie notamment)

Question 11

organisation: deux parties successives

Answer 11

• glomérules: début du néphron (avec pelote capillaire), structure filtrante ( interface entre le plasma et la chambre urinaire, bordée de cellules et qui recueille l’urine primitive
• tubules: permettent la aturation et le transite de l’urine vers le système excréteur, plusieurs parties

Question 12

La vascularisation rénale

Answer 12

Pour remplir son rôle d’épuration, le rein doit aller chercher quelque part les substances qui sont en excès. Or, ces substances seront retrouvées dans le secteur vasculaire, et c’est pour cette raison que les néphrons sont en très étroite relation avec le secteur vasculaire : cela permet au néphron de retirer le liquide en excès dans le plasma (et les substances qu’il contient), mais de façon très fine : ni trop, ni pas assez.

Ainsi, on retrouve le plus souvent une seule artère rénale par rein, mais ce n’est pas systématique : on peut retrouver jusqu’à 4 artères rénales chez certaines personnes.
L’important, c’est de retenir que cette artère rénale naît de l’aorte abdominale (de l’ostium), puis elle se subdivise successivement en artères de diamètre de plus en plus petit (on a une arborisation). Le nombre de vaisseaux est de 2n
(avec n le nombre de division).
Finalement, après de nombreuses divisions, chaque néphron sera alimenté par une seule artériole : on a donc une vascularisation de type terminale. En effet, il n’y a pas de collatéralité : si une artériole est endommagée, les autres ne pourront pas venir prendre le relais, et on aura une nécrose du territoire rénal qui en dépendait.
On a donc une artériole afférente par néphron, qui va donner naissance à deux réseaux capillaires en série : c’est ce qu’on appelle un système porte.
On a : artère afférente → 1er lit de capillaires → artère efférente (≈ de sortie) → 2ème lit de capillaires → veinule et réseau veineux. Une telle circulation permet d’avoir différents lieux d’échanges entre le néphron et le système vasculaire:

Question 13

1er réseau capillaire

Answer 13

Le 1er réseau capillaire, dans le glomérule, est le capillaire glomérulaire : c’est le lieu de la filtration glomérulaire, qui donne l’urine primitive = c’est un ultrafiltrat du plasma : une partie du liquide plasmatique et des métabolites passent dans le glomérule à partir de ce réseau de capillaires.

Question 14

2e réseau capillaire

Answer 14

Le 2e réseau capillaire, autour du tubule, est appelé capillaire péritubulaire : c’est le 2e lieu d’échanges entre le néphron et le plasma. À ce niveau, une partie du liquide de l’urine primitiveva repasser dans les vaisseaux (c’est la réabsorption), et une
partie des métabolites du compartiment vasculaire va, une nouvelle fois, passer dans le tubule (c’est la sécrétion). Le tubule est donc le lieu de la maturation de l’urine primitive.

Question 15

Formation de l’urine : principe général

Données qualitatives

Answer 15

Le fonctionnement du rein en 2 grandes étapes :
➢ Le processus initiateur : c’est la filtration glomérulaire. Elle aboutit à la formation de l’urine primitive dans le glomérule. C’est un ultrafiltrat du plasma par transfert du système circulatoire vers la chambre urinaire.
➢ Les processus modificateurs, ou fonction tubulaire : va permettre soit de réabsorber l’eau (solvant) pour concentrer l’urine primitive, soit d’ajouter ou de soustraire des solutés dans l’urine primitive, pour obtenir une urine définitive
«optimale », avec juste la quantité de liquide et de métabolites « en trop » qu’on a ingérés.

Question 16

Excrété = Filtré – Réabsorbé + Sécrété.

résistances

Answer 16

La vascularisation du rein permet les phénomènes de filtration – réabsorption. Il existe 2 sites de résistances :
- La résistance pré-glomérulaire : elle est située en amont du glomérule, elle est liée à l’artériole afférente.
- La résistance post-glomérulaire qui est située en aval et est liée à l’artériole efférente.
Ces deux résistances permettent d’ajuster les pressions dans les différentes régions du rein.
Ainsi, la pression artérielle moyenne qui jusqu’à l’artériole afférente est proche de celle régnant dans l’aorte, diminue en aval de la résistance préglomérulaire pour s’établir à environ
50/60mmHg dans le glomérule. La présence d’une résistance à la sortie du glomérule permet le maintien de pressions stables et relativement élevées dans le capillaire glomérulaire, ce
qui est favorable au phénomène de filtration, qui dépend des lois de Starling.
Mais le capillaire péri tubulaire se situe en aval de deux résistances, la pression y est donc particulièrement basse. Ceci est favorable au phénomène de réabsorption.

Question 17

Données quantitatives

Answer 17

La diurèse / débit urinaire est l’urine excrétée : elle représente 1 à 2 L/j, et c’est 1 % à 2 % de l’urine primitive.
En dehors de la différence de quantité qu’il existe entre l’urine primitive et la diurèse, il y a également une grande différence de composition.
DFG = 120 mL/min ou 175 L/j (grossièrement 180), c’est le débit de la formation de l’urine primitive. Le débit de filtration glomérulaire (DFG) est une grandeur régulée (elle doit être constante). Mais lors de situations pathologiques, on peut avoir une baisse du DFG.
C’est par exemple le cas lors d’une insuffisance rénale, causée par un défaut quelconque devascularisation des néphrons, qui vont alors nécroser. Le DFG reflète alors l’activité des néphrons.

Question 18

Filtration glomérulaire

Structure anatomique du glomérule

Answer 18

Dans le lobule glomérulaire, on a en périphérie la chambre urinaire, où sera récoltée l’urine primitive. Cette chambre sera séparée du système vasculaire par une barrière complexe, composée de trois couches (de la plus médiale à la plus latérale) :
➢ Une couche de cellules endothéliales, qui forme la paroi des capillaires,
➢ Une membrane basale chargée négativement,
➢ Des podocytes, qui forment la limite de la chambre urinaire. Ce sont des cellules qui possèdent des « pieds » (d’où leur nom) qui vont s’accoler à la membrane basale qui entourent les capillaires. Les pieds des podocytes s’entrelacent pour délimiter une fente dite de filtration.
Entre les capillaires, on a des cellules mésangiales, qui jouent un rôle structural, de soutien.
Le débit de Plasma entrant dans les glomérules est de 600 mL/min, on l’a vu. Avec 120 mL qui sont filtrés toutes les minutes, le débit de Plasma sortant des glomérules est donc de 480mL/min.

Question 19

Mécanismes physiques de la formation de l’urine primitive

Convection = solvant drag

Answer 19

Malgré la complexité de la barrière de filtration, les lois physiques régissant la filtration sont globalement les mêmes que chez les capillaires périphériques.
La convection est majoritaire. Elle concerne l’eau et les molécules de petite taille (<5KDa). Ce phénomène dépend des forces de pression aboutissant à la création de l’ultrafiltrat plasmatique, ayant une composition proche de celle de l’eau plasmatique pour les molécules < 5KDa (électrolytes,glucose, urée…).

Question 20

Mécanismes physiques de la formation de l’urine primitive

Diffusion

Answer 20

Mécanisme minoritaire qui concerne les molécules non librement filtrées > 5KDa, caractérisé parune perméabilité sélective : en fonction de la taille et de la charge : les
cations diffusent mieuxque les anions car la membrane basale est chargée négativement (-> attire +).
Ainsi en fonction du Poids Moléculaire PM, on a :
➢ < 5 KDa Coefficient Diffusion = 1
➢ > 60 KDa Coefficient Diffusion = 0, <0
➢ 5 < PM < 60 KDa = f(charge) Coefficient Diffusion < 1

Question 21

Déterminants physiques de la filtration : Loi de Starling

Answer 21

Les mouvements du capillaire vers la chambre urinaire obéissent à la loi de Starling. Ils mettent donc en jeu deux forces en contradiction :
➢ La pression hydrostatique, qui aura tendance à faire sortir l’eau du capillaire vers la chambre urinaire.
➢ La pression oncotique, exercée par les protéines (qui ne diffusent pas +++), qui auratendance à retenir l’eau dans le capillaire.
Le bilan net des mouvements est la différence entre ces deux forces opposées :
QH20 = k.[ΔP- ΔΠ]
Avec k, le coefficient de perméabilité.
Physiologiquement, au niveau de la chambre urinaire, on a ΔP > ΔΠ : le bilan net est en faveur dela formation d’urine.

Question 22

Petit mot sur Kf

Answer 22

C’est le coefficient de filtration. Il intervient dans l’équation suivante :
DFG = Kf x PUF = K x S x (ΔP- ΔΠ) avec PUF la pression d’ultrafiltration.
Kf dépend de deux composantes :
➢ K, le coefficient de perméabilité : il est inhérent à l’espèce et non modulable ;
➢ S, la surface de filtration, qui est modulable : en effet, en plus de leur rôle de soutien, les cellules mésangiales peuvent plus ou moins se contracter, ce qui aura un impact sur la surface de filtration.
Tout au long du capillaire, on aura une pression oncotique globalement constante, et une pressionhydrostatique qui diminue au fur et à mesure qu’on s’éloigne du pôle artériel, de
sorte à faire passer les déchets vers la chambre urinaire dans un premier temps (filtration, ΔPΔΠ > 0), puis à réabsorber le surplus de liquide (ou de métabolites) de l’urine primitive
vers le capillaire dans unsecond temps (réabsorption, ΔΠ-ΔP>0)

Question 23

Modulation des résistances pré-glomérulaires

Answer 23

Moduler la filtration revient à modifier le DFG. Il est essentiel de comprendre que seule lamodulation des résistances artériolaires afférentes (= AA) modifie la valeur du DFG.
En effet, les artérioles sont bordées de léiomyocytes, qui peuvent moduler le diamètre de l’artère par contraction/relaxation. On peut faire une analogie avec un robinet : si on le ferme progressivement, le débit va diminuer.
De même, si on diminue le rayon de l’artère → la résistance R augmente → Le débit des capillaires glomérulaires diminue (R est inversement proportionnel au débit, cf physio cardio) →La pression hydrostatique diminue elle aussi, donc le DFG baisse.
L’inverse est aussi vrai.
L’intérêt de ce mécanisme, c’est de pouvoir maintenir constant le DFG, malgré les variations de pression artérielle.

Question 24

Principe d’autorégulation

Limites de l’autorégulation

Answer 24

Au cours de la journée, mais aussi en fonction des événements, la pression artérielle varie:
le rein essaie de s’affranchir de ces variations, et met donc en place son système d’autorégulation du Débit de Filtration Glomérulaire et du Débit Plasmatique Rénal (=DPR).
Pour une PAM (PA moyenne) qui est comprise dans un certain intervalle, le rein peut réguler le DFG : lorsqu’on a une augmentation de la PAM, le rein augmente les résistances artériolaires, pour maintenir constant le DFG, et vice versa.
Cependant, quand on atteint les valeurs limites de 80 et 160 mmHg, le système de régulation est dépassé : si on n’a pas assez ou trop de liquide qui arrive d’un coup, la modulation des
résistances vasculaires n’aura plus d’effet. Ainsi :
o Pour une PAM < 80 mmHg (état de choc), le DFG baisse avec
la pression, jusqu’à l’anurie (car une diminution brusque du
DFG implique une diminution de la quantité d’urine primitive).
Ce qui mène à une insuffisance rénale très sévère.
o Pour une PAM > 160 mmHg (hypertension sévère), le DFG
augmente avec les pressions.

Question 25

Maturation de l’urine primitive = fonction tubulaire

Answer 25

On sait à présent que le DFG est constant : il induit la production de 180 L/j d’urine primitive (ultrafiltrat qui comporte beaucoup d’éléments différents). De ce fait, si on boit plus ou moins d’eau, ou si on mange plus ou moins salé, l’adaptation rénale ne se fera pas au niveau du glomérule (car peu importe nos apports alimentaires, la quantité d’urine primitive est constante !!!!). Mais au niveau du tubule, ce dernier va avoir pour rôle de transformer l’urine primitive en urine définitive en la travaillant de manière très fine, car on ne doit excréter « que » 0,5 à 1,5 L/j d’urine.

Le tubule va donc essentiellement concentrer les urines par :
- Réabsorption d’eau
- Ajout de solutés (sécrétion tubulaire)
- Soustraction de solutés (réabsorption tubulaire).

Tout ceci en fonction des apports : la quantité d’urine excrétée en 24h est alors variable, afin de rendre égales les entrées (alimentation) aux sorties. La fonction tubulaire joue alors un rôle essentiel dans le maintien du bilan nul par le rein, qui assurel’homéostasie du milieu intérieur.

Question 26

Structure du tubule

Answer 26

Le tubule est une structure tubulaire, qui est en continuité anatomique avec la chambre urinaire duglomérule. Il se draine jusqu’au système excréteur urinaire. Il est important de
noter que le tubule est tapissé d’un épithélium, qui est composé de cellules polarisées (accompagné d’un système jonctionnel qui rend l’épithélium plus ou moins serré). Cecia un
rôle majeur dans la fonction du tubule, car la polarité des cellules épithéliales implique qu’on trouve destransporteursspécifiques aux membranes apicale et basolatérale : cestransports ont unrôle clé dans la réabsorption (de la lumière tubulaire vers le capillaire) et la sécrétion (du
capillaire vers la lumière tubulaire) et permettent un transport transépithélial.

Question 27

les différentes propriétés du segment tubulaire

Answer 27

On remarquera que, plus on s’éloigne du glomérule, plus la réabsorption est finement régulée : d’abord on réabsorbe énormément, puis de moins en moins.Les sites de régulation sont donc les plus distaux.

Question 28

Données quantitatives

Answer 28

Le transport tubulaire d’eau et de solutés varie quantitativement en fonction des apports alimentaires (il n’y a pas de normes) :
➢ Il est propre à chaque soluté.
➢ Il varie d’un jour à l’autre.
C’est ce qui le rend différent de la filtration, qui est un phénomène global de composition fixe, et qui ne varie pas d’un jour à l’autre physiologiquement (DFG = 120 mL/min en toutes
circonstances). Le transport est une régulation qui adapte les sorties aux entrées. Pour une substance qui sera librement filtrée, on calcule d’après la formule :
Charge filtrée (X) = Débit de X = DFG×[X]P
Ainsi, pour chaque substance :
Quantité excrétée dans l’urine définitive = Quantité filtrée + Quantité sécrétée – Quantité réabsorbée
Et Quantité excrétée dans l’urine = Quantité ingérée (homéostasie)

Question 29

urine composition

Answer 29

L’urine définitive se compose d’éléments constants et d’éléments variables. Les éléments aux quantités constantes sont majoritairement absents de l’urine définitive :
➢ Éléments non filtrés par le glomérule :
o Pas de globules rouges,
o Pas de globules blancs,
o Pas de protéines de haut poids moléculaire (Albumine).

➢ Éléments filtrés par le glomérule mais totalement réabsorbé par le tubule :
o Pas de glucose,
o Pas (ou peu) de protéines de bas poids moléculaire.

➢ L’urine est stérile et ne contient pas de cristaux.
Les éléments aux quantités variables (qui dépendent des apports journaliers) :
o Volume urinaire (volume moyen de 1 à 2L),
o Natriurèse,
o Kaliurèse,
o Calciurie,
o Phosphaturie

Question 30

Homéostasie et bilan hysdrosodé

Rappels

Answer 30

50 à 60% du corps est composé d’eau avec 2/3 de liquide intracellulaire et 1/3 de liquide extracellulaire (composé de ¼ de plasma et de ¾ d’interstitium).
Les entrées d’eau et de sel sont d’origine alimentaire etdigestive. Les compartiments liquidiens sont en série les uns derrière les autres. Le secteur IC est enéquilibre osmotique avec le secteur EC. Il existe des sorties hydro-osmotiques digestives, respiratoires, cutanées et rénales.
Seules les sorties rénales sont modulées.
Le rôle du rein est de maintenir stable les volumes liquidiens de l’organisme en assurant une homéostasie du Na+ (maintien du VEC) et de l’eau (maintien du VIC).

Question 31

Le bilan du Na contrôle le secteur EC

Answer 31

Bilan sodé nul: VEC stable et les Entrées = sorties.
Bilan sodé positif: augmentation du VEC et les Entrées > Sorties.
.Bilan sodé négati: : baisse du VEC et les Entrées < Sorties.

Exemple :
Un individu mange 6 g de sel le premier jour, le rein va éliminer
6 g de sel (autant qu’on fait entrer).Le deuxième jour, il en mange 7 g, le rein élimine à nouveau 7 g. Le rein s’adapte. Si on donne un traitement natriurétique, le rein va éliminer plus de sel qu’il en ingère. Un bilan sodé négatif a été induit pendant 48h. Il y a eu une diminution du VEC transitoire. Des systèmes anti-natriurétiques sont activés pour y palier pour forcer le rein à réabsorber le NaCl.

Question 32

Le bilan de l’Eau contrôle le secteur IC

Answer 32

Bilan hydrique nul => VIC stable et les Entrées = sorties, osmolarité inchangée.
Bilan hydrique positif => augmentation du VIC et les Entrées
> Sorties, hypo-osmolarité.
Bilan hydrique négatif => baisse du VIC et les Entrées < Sorties, hyper-osmolarité.

Exemple :
Le rein a des limites dans les conditions normales.
Au quatrième jour, l’individu boit 14 L d’eau qui ne seront
pas régulés. Le bilan hydrique est positif, avec une hypo-osmolarité et une augmentation du VIC