LA PHYSIOLOGIE RENALE Dr. Kerbi

LE DEBIT SANGUIN RENAL FSR = FPR / ( 1 – Hte ) FSR= 1140 ml/min FPR = 625 ml/min DC = 5000 ml/min FSR = FPR / ( 1 – Hte )

Le débit sanguin rénal déstiné aux deux reins : DSR = 1200 ml/min = 20% du débit cardiaque au repos . Une faible fraction du DSR est impliquée directement dans la formation del`urine .

Methdes de mesure du debit sanguin renal : -la débimétrie éléctromagnétique ou à ultra-sons limités àl`usage expérimental ou en per-opératoire .

FSR = FPR / ( 1 – Hte ) -La mesure du flux plasmatique rénal: par la mesure de la clairance d`une substance qui subit une extraction totale du sang au niveau rénal. -toute substance non métabolisée et totalement éliminée dans les urines peut être employée .

Une partie de cette substance qui échape à la filtration est éxcrétée au niveau des capillaires péritubulaires. L`acide para-amino-hippurique (PAH) subit une extraction totale du sang.

Débit excrété dans les urines FPR = différence arterio-veineuse = (g/min) /(g/l) l/min De concentration rénale

U . Vu FPR = A – V V= 0 puisque l`extraction du PAH est totale

U . V FPR = = Cl PAH P

La clairence urinaire du PAH correspond à la quantité de plasma totalement épuré de PAH par unité de temps . c.à.d: Elle correspond au débit plasmatique rénal ,puisque le plasma est totalement épuré du PAH en un seul passage à travers le rein.

La formation de l`urine (1) La filtration glomérulaire:

La filtration est la première étape de formation de l’urine - Un processus passif -le débit de filtration est de 180 l/24h -la surface de filtration glomérulaire est de 0,27 m2 -L’urine primitive = ultrafiltrat plasmatique

Critères de l’ultra-filtra plasmatique: - absence de grosses molécules -composition hydro-électrolytique sensiblement identique de part et d’autre de la membrane -existence d’un gradient de pression de part et d’autre de la membrane

MECANISME DE LA FILTRATION

La pression efficace de filtration La filtration est un phénomène passif qui s’effectue sous l’action d’une force : La pression efficace de filtration

PEF est la résultante de forces hydrostatiques et oncotiques Au niveau capillaire Au niveau de l’espace urinaire

PNF = (PC + OT) – (PT + OC ) PNF = PC - ( PT + OC) PNF = 75 - (10 + 30) PNF = 35 mmHg

SUPPORTS MORPHOLOGIQUES DE LA FILTRATION

ETUDE DU PASSAGE DES TRACEURS : - exemple de petite molécules : le cytochrome C -exemple de grosses molécules : la ferritine

La conception de Karnovsky : Le filtre glomérulaire comporte deux niveaux de tamisage : 1) la membrane basale ( la lamina densa ) 2) une barrière complexe formée par : -la partie la plus externe de la lamina densa externa -les pieds des podocytes -la membrane des fentes interpodocytaires –la couche du revêtement cellulaire

DGF DEBIT DE FILTRATION DGF =120 -125 ml/min - L’aire totale de filtration - la perméabilité de la membrane de filtration - la PEF DGF DGF =120 -125 ml/min

REGULATION DE LA FILTRATION GLOMERULAIRE

REGULATION DE LA FILTRATION GLOMERULAIRE mécanismes intrinsèques (autorégulation rénale) (1) Autorégulation vasculaire Rétroaction tubulo-glomerulaire myogène

mécanismes extrinsèques (2) Régulation hormonale Régulation nerveuse

MESURE DE LA FILTRATION GLOMERULAIRE

La clairance : est le volume de plasma totalement épuré d’une substance par unité de temps

Une substance servant à mesurer la filtration glomérulaire doit répondre à certaines conditions : 1 -elle ne doit pas être métabolisé par l’organisme 2 -PM faible 3 -non ionisé ,non fixé par les protéines (forme libre ) 4 -entierement ultra filtrable 5 -ni réabsorbée ,ni secrété par le tubule

Q filtré = Cp . Vf = Q éliminé Cu . Ve U . V u V f = P

. U . V Cl = ml / min P U : mg /ml P : mg /ml V : ml /min

Substance employées pour cette mesure : La créatinine L’inuline

Valeurs normales L’inuline: 110 – 130 ml /min /1,73 m2 La créatinine : chez l’homme 130 ml /min / 1,73 m2 chez la femme 120 ml/min / 1,73 m2

TRANSFERTS TUBULAIRES

Mécanismes de transferts tubulaires Transport passif Transport actif Mécanismes particuliers

le transfert actif: -se fait contre un gradient de (concentration ,pression ,éléctrique) -consomme de l`énergie -saturable (Tm)

Exemples : Glucose Tm=350mg/min TCP Phosphates Tm=4-5 mg/min TCP Acide urique TM=15 mg/min TCP (la colchicine est un inhibiteur de réabsorption) Acides aminés , et chaque acide aminé a un Tm.

Le transfert passif: -se fait selon le gradient -ne consomme pas d`énergie Exemple : -l`urée. -la réabsorption de l`eau par osmose tout le long du tubule. -le chlore

Mécanisme particuliers: -la diffusion piégée : Un corps sous la forme ionisée ,non diffusible à travers la membrane (NH4+) se transforme en forme non ionisée (NH3) pour être facilement diffusible.

REABSORPTION TUBULAIRE (1) REABSORPTION TUBULAIRE

Le métabolisme du sodium

Régulation hormonale du métabolisme du sodium : glucocorticoïdes Système R-A Cortisol Hormones mineralo- corticoides Aldostérone

Système R-A Volume circulant Balance sodée

RENINE -une enzyme de PM=40000 -secrété au niveau rénal(l’appareil juxta-glomérulaire) -une partie est libérée dans le plasma , le reste est stocké -elle convertit l’Angiotensinogène circulant en Angiotensine I et II

rénine Angiotensinogène Angiotensine I EC Angiotensine II

Les effets principaux de la rénine: 1- elle augmente la production d’aldostérone(reprise distale du sodium) 2-elle redistribue le flux sanguin rénal au profit du cortex profond 3-par son action vasculaire elle maintient une PA suffisante

Angiotensinogène -une glycoprotéine produite par le foie et libérée dans la circulation -elle subit le 1er clivage au niveau du rein, le 2eme aura lieu par une enzyme de conversion présente au niveau du rein ,poumon et plasma.

Aldostérone -Hormone synthétisée par la zone glomerulée du cortex surrénalien et libérée dans la circulation Action rénale -La réabsorption du sodium contre un ion potassium K+ ou un ion proton H+ -Elle s’effectue au niveau de la partie la plus distale du TCD et la partie initiale du tube collecteur L’aldostérone contribue au maintien de la volémie et du Milieu extracellulaire

Cortisol - Hormone synthétisée par la zone fasciculée du cortex surrénalien -Elle stimule la synthèse des catécholamines par la médullo-surrénale -L’adrenaline stimule la sécrétion de l’aldostérone une épargne de sodium et une kaliurie

Le facteur atrial natriuretique ANF - Il augmente la réabsorption du sodium au niveau du TCP et il la réduit au niveau du TCD (natriurese) - Action hypotensive par vasodilatation en bloquant l’angiotensine II

La réabsorption à flux net du glucose - La glycémie normale est de 1g/l(0,7-1,1) -Le glucose est totalement ultrafiltre et complètement réabsorbé (glucosurie nulle) - Glycémie réabsorption du glucose - Glycémie = 1,80 g/l le glucose commence à apparaitre dans les urines: c’est le seuil rénal

Le seuil rénal Est la concentration d’une substance dans le plasma correspondant à son apparition dans les urines. - lorsque la glycémie > seuil la réabsorption continue à augmenter jusqu’à une valeur maximale de la glycémie = 3g/l qui correspond au Tm. Tm glucose =375 mg /min -lorsque le Tm est atteint tout ce qui en excès est éliminé dans les urines

L’excrétion tubulaire

L’excrétion de l’acide para-amino-hippurique -Le PAH est une substance exogène . -une substance totalement éliminée par le rein. - son élimination se fait par un double mécanisme : Par filtration : Par excrétion au niveau du Extraire jusqu’à 20% du TCP PAH plasmatique

- 200 mg/l est la concentration plasmatique du PAH qui correspond à son Tm Tm PAH =75 mg/min -lorsque le Tm est atteint tout ce qui est en excès reste dans le sang.

Le pouvoir concentration dilution des urines

Le rein joue un rôle important dans la régulation du bilan hydrique - Un bilan hydrique (-) le rein concentre l’urine - Un bilan hydrique (+) le rein dilue l’urine Le rein concentre ou dilue l’urine en augmentant ou en diminuant la réabsorption de l’eau au niveau du TCD et le tube collecteur à deux conditions: 1-une médullaire hyperosmolaire 2-une perméabilité de la paroi tubulaire à l’eau

1)La médullaire concentrée est assurée par le contre courant multiplicateur 2)La perméabilité tubulaire à l’eau est assurée par l’action de l’ADH (vasopressine)

Le mécanisme du contre courant multiplicateur Le gradient osmotique de la médullaire est établit par le rôle des deux branches de l’anse de Henlé. BA: réabsorption active du sodium sans mouvement d’eau interstitium médullaire hyperosmolaire BD: la médullaire hyperosmolaire favorise le retour passif du sodium vers la BD avec sortie d’eau

L’urine se concentre dans la BD jusqu’à une osmolarite maximale au niveau de la pointe et elle se dilue tout au long de la BA le CCM crée un gradient d’osmolarite entre le tubule et l’interstitium médullaire mais qui se perd à la pointe de l’anse

L’intérêt du CCM C’est de créer un gradient de concentration dans la médullaire pour favoriser l’excrétion d’urine plus concentrée par la réabsorption d’eau sous le control de l’ADH au niveau du TCD et le TC .

Ce pouvoir de concentration-dillution des urines est exploré par: La clairance osmolaire:c’est le volume de plasma totalement épuré d’un ion osmotiquement actif par unité de temps La clairance de l’eau libre: c’est le volume d’eau qu’il faut ajouter ou soustraire des urines pour les rendre iso-osmotiques au plasma

C H2O = V - . V =V(1 – U osm/ Posm) Osmolarite U C osm = . V ml/min Osmolarite P Vn : (2-3) ml/min . C H2O = V – C osm . . . Osmolarite U C H2O = V - . V =V(1 – U osm/ Posm) Osmolarite P Vn: (5-15 ) ml/min/1,75 m2

urines concentrées U osm >Posm ( hypertoniques) C H2O libre négative ( ADH + ) Urines diluées U osm < Posm (hypotoniques) C H2O libre positive ( ADH - )

Le déficit en ADH Le diabète insipide D’origine périphérique (résistance des récepteurs à l’action de l’ADH) D’origine central (déficit hypothalamique)

Le rôle du rein dans l’équilibre acido-basique

Le PH est l’un des paramètres les plus stables Le PH est l’un des paramètres les plus stables . Le PH (7,38-7,42) qui correspond à la charge plasmatique en protons H+.

Equation d’ENDERSON Hasselbach HCO3- PH = 6,1 + log CO2

Le PH est maintenu à un taux constant grâce aux: -systèmes tampons chimiques.. -poumon. -rein.

Le rôle du rein: 1-excrétion de protons 2-réabsorption des bicarbonates 3-élimination d’acidité titrable 4-sécrétion piégée d’amoniaque NH3

(1) L’excrétion de protons: La sécrétion de proton au niveau rénal a lieu principalement à deux endroits -TCP -TC

Au niveau du TCP: -transport actif primaire par une pompe H+ ATP asique. -transport actif secondaire par antiport Na+/H+.

Pour chaque ion H+ secrété un ion H+ disparait

filtration CO2+H2O AC HC03- HCO3- + Na+ H H+ Na+ H2O + CO2 sang la lumière La cellule du TCP

Au niveau du tube collecteur Les ions H+sont secrétés grâce à une H+/K+ ATP ase et une H+ ATP ase

(2) La réabsorption des bicarbonates HCO3-: Les ions H+ libérés dans la lumière du TCP réagissent avec 90% des bicart filtrés. H+ +HCO3- CO2 +H2O AC

Au niveau de la cellule les bicart vont se former à nouveau CO2 + H2O H+ +HCO3- Donc: Plus la concentration plasmatique en proton augmente plus la réabsorption des bicart augmente pour tamponner l’excés de H+ dans l’organisme .

(3) Excretion des acides (acidité titrable) C’est l’acidification des urines Pour un volume urinaire de 1,5 L ,une quantité inferieur à 1% seulement de H+ peuvent être excrétés sous forme libre .

l’acidité titrable : est dite titrable parcequ’elle peut être mesurée et déterminée par retitration des urines par du NaOH jusqu’à un PH plasmatique

Le phosphate est présent dans le sang sous forme de HPO4- - Et dans l’urine sous forme de H2PO4- C.à.d: Le H+ secrété est tamponné HPO4- - Filtré ( TCP) Le phosphate non réabsorbé capte les ions H+ dans le TCP et la reste dans le TC.

(4) L’excretion de l’amoniaque NH3: NH4+ est le produit du métabolisme des acides aminés . NH3 diffuse librement à travers les membranes , NH4+ doit être lié pour diffuser .

Au niveau du foie : L’ion d’amonium NH4+ est transporté par la Glutamine . Au niveau rénal: La Glutamine est filtrée et réabsorbée au niveau du TCP par un symport avec le Na+.

Au niveau de la cellule tubulaire proximale : La Glutamine libère au niveau mitochondrial du NH4+ et du Gutamate .

Le NH4+ est secrété dans la lumière tubulaire selon deux voies : 1)Il se dissocie en NH3 et H+et chacun est secrété séparément puis ils se réassocient au niveau de la lumière 2)Secrété sous forme ionique par l’intermédiaire d’un transporteur NHE3

L’amniogénèse assure l’excrétion des 2/3 des protons produits par le métabolisme.

Les troubles de l’équilibre acido-basique:

Acidose métabolique d’origine non rénale: L’éxcretion de NH4+ est trois fois la normale

Alcalose métabolique: -la sécrétion de NH4+ est la sécrétion de H+ -HCO3- filtrés avec une excrétion accrue.

Les troubles d’origine respiratoire : (PCO2) Sont compensés par le rein en augmentant ou en diminuant la sécrétion de H+ ou la réabsorption des HCO3-.

Acidose métabolique d’origine rénale : 2) Acidose rénale tubulaire proximale(H+,HCO3-) 3)Acidose rénale tubulaire distale(NH4+,acides titrables).