Filtration glomérulaire Anne Tsampalieros, MD, FRCP(C) atsampalieros@cheo.on.ca Avril 2014

Objectifs Définir les termes suivants : filtration glomérulaire, fraction filtrée, clairance d’une substance par le rein. Énumérer les substances qui peuvent être filtrées par le glomérule dans des conditions normales et dans le cas d’affections. Décrire le processus de filtration glomérulaire à l’échelle des capillaires, en mentionnant les facteurs hémodynamiques, hormonaux et nerveux qui modulent ce processus.

Objectifs Décrire les mécanismes d’autorégulation du débit de filtration glomérulaire (DFG) et du débit sanguin rénal. Expliquer le rôle des prostaglandines et l’effet des AINS en ce qui concerne la filtration glomérulaire. Énoncer plusieurs méthodes d’estimation du débit de filtration glomérulaire

Anatomie générale du système urinaire

Les reins Chaque rein contient de 400,000 à 2 millions de néphrons Les néphrons ont 2 parties: Glomérule - Tubul Les néphrons - Filtration - Réabsorption - Sécrétion

Objectif Énumérer les substances qui peuvent être filtrées par le glomérule dans des conditions normales et dans le cas d’affections

Eau « au quotidien » ml par jour Entrées Boisson 1200 Alimentation 1000 Métabolisme 350 Total 2550 Sortie Pertes insensibles (peau, poumons) 900 Sueur 50 Fèces 100 Urines 1500 2500

Filtration vs réabsorption Substance Q.filtrée par jour Q.excrétée par jour % réabsorbé Eau (l) 180 1.8 99 Sodium (g) 630 3.2 99.5 Glucose (g) 100 Urée (g) 54 30 56

La barrière de filtration La membrane basale Discrimination/filtration est basée sur la taille et charge de molécules Les molécules >10000 MW ne sont pas filtrés La membrane basale et les podocytes ont une charge négative La charge d’albumine est négative Albumine n’est pas filtrée normalement!!!

La barrière de filtration Normalement il n’y a pas de glucose,protéines ou sang dans l’urine. Juste l’urée, créatinine, électrolytes et l’eau est filtrée.

Cas d’affections Albumin Problème structurel de la MB Perte de la charge négative de la MB Albumin

Objectif Décrire le processus de filtration glomérulaire à l’échelle des capillaires, en mentionnant les facteurs hémodynamiques, hormonaux et nerveux qui modulent ce processus.

Section sagitale du rein et circulation sanguine rénale

Situation et structure du rein, du néphron et des cellules

Taux de Filtration glomérulaire (TFG) Quantité de fluide qui est filtrée au travers les capillaires glomérulaires envers le capsule de Bowman par unité de temps (ml/min/1.73m2) TFG Normale: > 90/ml/min/1.73m2

Calcul de la pression nette de filtration à l’aide des forces de Starling dans le capillaire glomérulaire

La pression nette de filtration est régularisée par les diverses pressions au niveau du glomérule

Filtration glomérulaire Forces mmHg Favorisant la filtration: Pression capillaire glomérulaire sanguine 50 S’opposant a la filtration: Pression liquide dans la capsule de Bowman -10 Gradient osmotique -30 Pression nette de filtration 10

Facteurs qui déterminent le TFG GFR = Kf (PGC - (PT + COPGC)) Kf = ultrafiltration coefficient (la perméabilité de la paroi des capillaires la surface de filtration) les schémas de Starling dans les capillaires glomérulaires et l’espace de Bowman

Les Forces de Starling Ce qui determine le mouvement de l’eau et “solute” au travers les capillaires Low Hydrostatic Pressure High Hydrostatic Pressure High Oncotic Pressure Low Oncotic Pressure

Objectif Décrire les mécanismes d’autorégulation du débit de filtration glomérulaire (DFG) et du débit sanguin rénal. Expliquer le rôle des prostaglandines et l’effet des AINS en ce qui concerne la filtration glomérulaire.

Suite à une augmentation de la pression artérielle les mécanismes autorégulateurs du rein empêchent de grandes variations du TFG et du DSR

Reflex myogénique (50% d’autorégulation) Autorégulation de TFG Reflex myogénique (50% d’autorégulation)  Pression artérielle

2. Rétroaction tubulo-glomérulaire (50% d’autorégulation) Autorégulation de TFG 2. Rétroaction tubulo-glomérulaire (50% d’autorégulation)  Pression artérielle

L’appareil Juxtaglomérulaire est composé de la jonction de la fin de l’anse épaisse de Henle et de l’artériole afférente

Appareil juxta-glomérulaire

Le mécanisme de rétroaction tubulo-glomérulaire est régularisé par la libération de l’adénosine qui agit au niveau de l’appareil juxta-glomérulaire Na 2Cl K Macula Densa Cells ATP Adenosine Na K Na-K-ATPase Adenosine constricts the afferent arteriole Created by Dr. Linda Peterson

Facteurs Hormonaux En cas de diminution significative de pression artérielle systémique on observe: une activation de système nerveux sympatique constriction de artérioles afférentes et efférentes augmentation de production de angiotensine II constriction des artérioles efférentes plus que afférentes

Facteurs Hormonaux Afferent efférentes TFG SNS Constrict ↓ Adenosine ------- NO vasodilation vasodilatation ↑ Prostaglandin Ang II Mild constriction constriction No change

Objectif Définir les termes suivants : filtration glomérulaire, fraction filtrée, clairance d’une substance par le rein. Énoncer plusieurs méthodes d’estimation du débit de filtration glomérulaire

Taux de Filtration glomérulaire (TFG) Quantité de fluide qui est filtrée au travers les capillaires glomérulaires envers le capsule de Bowman par unité de temps (ml/min/1.73m2) TFG Normale: > 90/ml/min/1.73m2

Une substance idéale pour mesurer le TFG Traverse librement a travers la barrière de filtration glomérulaire N’est pas réabsorbée, ni secrétée par les tubules rénales Ni produite ou métabolisé par les cellules épithéliales du rein Est présente dans le plasma a une concentration stable N’influe pas sur le TFG

Clairance d’une substance par le rein Le volume (quantité) de plasma qui est complètement épuré de la substance par les reins et qui est excrété par unité de temps Example : Clairance de creatinine (ml/min) TFG = (créatinine)u* volume d’urine (ml/min) ------------------------------------------------ (créatinine)p

Taux de filtration glomérulaire (TFG) Inuline est un polyfructose (MW 5,000) utilisée pour mesurer le TFG. L’inuline n’est pas une substance endogène, une infusion continu est requise pour maintenir constante sa concentration dans le plasma. La clairance de l’inuline nous permet d`estimer de façon précise le TFG. Donc, 125 ml/min de plasma est complètement épuré de l'inuline. On peut ainsi dire que ce volume est égal au Taux de Filtration Glomérulaire (TFG).

La quantité d’inuline filtrée = La quantité d’inuline excrétée

TFG (inuline) Donc, on peut dire que le volume de plasma qui a été complètement épuré de l'inuline = TFG Comment calculer le TFG? TFG = (U x V) / P Volume = 66 ml d'urine en une heure (1.1 ml/min) concentration urinaire d’inuline est de 22.7 mg/ml concentration plasmatique de l'inuline est de 0.2 mg/ml TFG = (1.1 ml/min x 22.7 mg/ml)/0.2 mg/ml = 125 mL/min Dans le cas de l'inuline, la clairance d’inuline et le TFG sont égaux. Pourquoi ? Parce que la quantité filtrée = la quantité excrétée

TFG en clinique L‘organisme ne produit pas d'inuline La créatinine est produit par les muscles(déphosphorylation enzymatique de la phospho-créatinine) La créatinine est présente dans le plasma et est filtrée librement, non réabsorbée, mais légèrement sécrétée par le tubule proximal TFG (créatinine) = ? (VU x Ucrea ) / Screa

TFG = 11.05x1000 [µM/L] x 1.04 [mL/min]/85 [µM/L] TFG = 135 mL/min Calcul de TFG: La concentration de la créat dans le plasma = 85 µMol/L La concentration de la créat dans l'urine = 11.05 mMol/L La vitesse d'excrétion urinaire = 1.04 mL/min TFG = 11.05x1000 [µM/L] x 1.04 [mL/min]/85 [µM/L] TFG = 135 mL/min Une légère sécrétion de la créatinine au niveau du tubule proximal Conséquences cliniques?

Relation entre DFG et créatinine

TFG en pratique Pour mesurer la clairance de créatinine, il faut une collection d’urine pendant 12/24h: N’est pas toujours précise Difficile a faire correctement (enfants) N’est pas très pratique Autre méthode? Estimer le DFG a partir de créatinine sérique! Comment?

TFG - équation Il faut un état stable! Cockcroft and Gault Formula: TFG = (140-âge) x kg x 1.2 (x 0.85 pour les femmes) S-Créatinine Il faut un état stable!

TFG - équation N’est pas sur l’examen.. MDRD GFR (in mL/min per 1.73 m2)  = 170 x (PCr [mg/dL])-0.999 x Age-0.176 x (Surea [mg/dL])-0.170 x (Albumin [g/dL])+0.318 The value obtained must be multiplied by 0.762 if the patient is female or by 1.180 if the patient is black N’est pas sur l’examen..

Autres substances pour DFG? L'urée = une substance qui provient du métabolisme des protéines Peut-on se servir de la clairance de l'urée pour déterminer le TFG? OUI ou NON et POURQUOI? Non, parce qu'environ 50% de l'urée filtrée par le glomérule est excrétée par le rein. Aussi, l’urée est réabsorbée en partie par le tubule proximal et sécrétée en partie dans le tubule distal. L’urée plasmatique est ainsi influencé par le TFG, l’ingestion de protéines et aussi l’excrétion urinaire. Pour ces diverses raisons, l’urée ne peut être utilisé pour mesurer le TFG

Fraction de Filtration La portion du débit sanguin rénal qui est filtrée (en pourcentage) FF = Taux de Filtration Glomérulaire ----------------------------------------------- Débit Plasmatique Rénal FF normale 20% Si <20% = hypofiltration (insuffisance rénale) Si >20% = hyperfiltration! Le reins sont intelligents, essayent de garder la filtration « a tout prix »

Insuffisance rénale aigue Conclusion TFG se maintien assez stable dans la situation normale (variations de la pression artérielle qui sont pas énormes) TFG ne se maintien pas bien dans la situation de chute soudaine et majeure de pression artérielle => Insuffisance rénale aigue