Excrétion et adaptation aux stress hydrique Lotfi ACHOUR Licence Fondamentale 2012-2013

Variations selon l’âge et le sexe % d’eau dans l’organisme enfant : 80% homme : 60% femme : 50%

Composition ionique des différents compartiments hydriques LYMPHE (LEC) LIC Na+ Cl- K+ Mg++ Ca++ HCO3- HPO42- HPO42- et autres acides SO42- protéines 136 10 108 29 acides org. 140 à 160 130 5-6 8-10 20 30 à 40 55 Na+ et Cl- très abondants dans le LEC, ont une faible concentration intracellulaire. Le principal cation intracellulaire est K+. Origine de l’inégale répartition de Na+ et K+ (pompe Na/K et canaux de fuite de la membrane plasmique). Il existe également dans la membrane une pompe au calcium et un échangeur Na/Ca responsables du gradient de Ca++ entre LEC et LIC ( [Ca++] est environ 10 000 fois plus élevé dans le LEC que dans le cytoplasme ).

Milieu intérieur = plasma + lymphe Le milieu intérieur comprend le liquide interstitiel ou lymphe et un liquide circulant, le plasma sanguin (sang moins les globules). Le liquide céphalo-rachidien (LCR), proche de la lymphe, fait également partie du MI. Les liquides digestifs n’en font pas partie. Le plasma et l’environnement échangent des substances au niveau des appareils digestif, respiratoire et excréteur. La lymphe sert d’intermédiaire entre le plasma et les cellules.

Vacuoles pulsatiles (Protozoaires) Noter à l’extrémité de la paramécie (en haut) une sphérule claire : Il s'agit d’une vacuole pulsatile. Dans le cytoplasme les "petits points grisâtres" correspondent aux vacuoles digestives. La tache plus claire vers le centre du cytoplasme correspond au noyau de la paramécie. 

Organes néphridiens (invertébrés) Protonéphridies Métanéphridies

Tube de malpighi (Insectes) Système excréteur de la Punaise Rhodnius

Les branchies

Glande à sels chez les oiseaux marins

Les reins des Mammifères Veine cave inférieure Artère et veine rénales Aorte abdominale Uretère Vessie Urètre Médulla Cortex Bassinet Uretère

Rein humain (coupe transversale) Cortex Médullaire Artère rénale Veine rénale Uretère Bassinet Rein humain (coupe transversale)

Tubule contourné proximal L'unité fonctionnelle : le néphron 2 composantes: Composante VASCULAIRE Composante TUBULAIRE Tubule contourné proximal Capsule de Bowman Artériole glomérulaire efférente Capillaires péritubulaires Artériole glomérulaire afférente Tubule contourné distal Glomérule Veine rénale Tubule collecteur Vasa recta Branche descendante Branche ascendante Anse de Henlé

Le glomérule . Le glomérule assure une filtration sélective du plasma en retenant dans le compartiment vasculaire les éléments figurés (plaquettes, globules) et les protéines de haut poids moléculaire (PM > 40 kDa). . Le glomérule fonctionne comme un filtre mécanique et électrostatique. . Le taux de filtration glomérulaire chez l’adulte est en moyenne de 125 ml/min (environ 180 litres par jour). . Des lésions glomérulaires entraînent une protéinurie c.à.d. urine riche en protéines de haut PM (protéinurie glomérulaire)

Le tubule . Le tubule est le siège de nombreux mécanismes de transport destinés à récupérer les éléments vitaux présents dans l’ultrafiltrat glomérulaire (protéines de faible poids moléculaire - PM < 40 kDa-, acides aminés, ions, sucres) et plus de 99% de l’eau filtrée. . Les mécanismes de transport sont pour la plupart localisés dans le TCP. . Certains mécanismes de transport permettent une sécrétion tubulaire. . Des lésions tubulaires entraînent une protéinurie c.à.d. urine riche en protéines de faible PM (protéinurie tubulaire)

Rein

Concentration des urines Qu'est-ce qui cause la concentration du milieu interstitiel de la médullaire et donc la concentration de l'urine du TC ? Iso-osm Iso-osm Système de multiplication à contre-courant Hypo-osm Hypo-osm Hyper-osm Hyper-osmol

Au départ : iso-osmolarité de tous les segments et du milieu interstitiel proximal distal interstitium descendante Branche 300 300 300 ascendante Branche 300

Ajout de Na depuis la branche ascendante vers le milieu interstitiel grâce aux pompe Na Équilibre entre sortie de Na et fuite de Na limitant le gradient 300 400 200 Na

Transfert de H2O et équilibration des osmolarités 300 300 150 Équilibration des osmolarités H2O Na 400 400 200 Etc....etc

Concentration des urines et gradient médullaire

Étape finale : formation du gradient cortico-médullaire 300 300 125 Dilution concentration 325 325 225 325 325 300 425 425 325 500 500 400 600 600 600 600 600 600

Importance des vasa-recta pour le maintien du gradient = échanges à contre courant 300 125 Dilution concentration concentration 325 225 325 300 425 325 TC 500 400 Na H2O 600 600 1400 mOsm/L

Echange passive de l’urée Echange active de CL- Echange passive de l’urée Echange passive Figure 17-32 Vasa recta L I A H L I T C L I A H L I T C

En résumé: Transferts actifs de Na et Cl Transferts passif d'H2O Rôle de l'urée H2O Na Cl 100 Na Cl corticale H2O 300 100 Na Cl ADH H2O médullaire 1400 1400 mOsm/L

La longueur des anses détermine la grandeur du gradient Homme : 15% des néphron ont de longues anses (1 cm) – 1400 mOsm Varie selon le milieu de vie: Castor : < 1000 mOsm Rat kangourou: 9400 mOsm

Régulation de la concentration et du volume urinaire

Maintien de l’équilibre hydro-électrolytique

L’eau, le sodium et le potassium sont les facteurs principaux régulant l’équilibre hydro-électrique Pour cette raison, la balance hydro-sodée du milieu sanguin est contrôlée par plusieurs hormones aux actions complémentaires. ADH, Aldostérone surtout.

Le bilan hydrique normale Très grandes variations alimentaires  Régulation très précise

Régulation de l'apport et de la déperdition hydrique H2O

Régulation du bilan hydrique

Conséquences d’une hypovolémie plasmatique Hypotension hyperosmolarité Syst. Sympathique rénal activé par les barorécepteurs rénine  Angiotensine II  VC artérioles Aff et Eff  DFG Toute variation de DFG  un changement proportionnel de réabsorption de Na dans le TCP

Déficit en eau ADH soif osmolarité réabsorption d’eau  excrétion d’eau 

Déficits en eau Déshydratations extra ¢ = déficits égaux en eau et en sodium Pertes soit: Digestives: vomissements, diarrhées, aspirations digestives. Sudorales: sueurs en cas de coup de chaleur. Rénale: en cas d'insuffisance rénale.   Déshydratations intra ¢ = déficits en eau qui peut être dus à: pertes respiratoires: intubation, état comateux impossibilité de satisfaire, d'exprimer, de ressentir sa soif pertes rénales: diabète insipide.

Déficits en eau Déshydratations globales = déficits en eau associés à un léger déficit en sodium. Pertes soit: Cutanées: mucoviscidose. Digestives: gastro-entérite du nourrisson. Rénales: diabète sucré.

Excès d’eau osmolarité ADH réabsorption d’eau  excrétion d’eau 

Les hyper hydratations Les hyper hydratations intra cellulaires = chute de l'osmolarité plasmatique par:  de sodium du liquide extra ¢ - perte de sodium: hyponatrémie de déplétion - dilution du sodium: hyponatrémie de dilution.  taux d'urée  Les hyper hydratations extra cellulaires ou œdèmes =  sodium du liquide extra ¢ en cas de  de l'excrétion rénale du sodium Les hyper hydratations globales = les 2

Détection et correction d’une hypovolémie par le rein et le système rénine-angiotensine hypovolémie flux sang. Rénal Rénine angiotensinogène angiotensine I angiotensine II Rétention de Na+ Aldostérone Rein appétit pour le sel Sécrétion d’ADH Rétention d’eau vaso- constriction  PA 41 boisson

Bilan normal du Na dans l'organisme Entrées Sorties Alimentation: 10,5 g/j Sueur: 0,25 g/j Féces: 0,25 g/j Urines: 10 g/j Très grandes variations alimentaires Régulation très précise

Excrétion de sodium La charge filtrée de sodium = Débit de Filtration Glomérulaire x [Na+] plasma 180 litres/24 h x 140 mmol/l = 2520 mmol/24 h Le débit de Na+ excrété en situation d’équilibre = apport alimentaire = 150 mmol/24 h. La fraction de Na+ excrétée dans l’urine est donc très basse = 150/2520  largement < la charge filtrée

Déficit en sel osmolarité ADH  soif diurèse aqueuse aldostérone vol. plasma. pression sang.  Réabsorption de Na+  Angiotensine II rénine Excrétion de sel et d’eau  44

Les hyponatrémies • Pertes de Sel • Augmentation de l ’eau totale • Augmentation d’eau totale > augmentation du Na • grandes déplétions potassiques (baisse en nombre)

Hyponatrémies par pertes extra rénales - Pertes Hydro-sodées : • Digestives : Vomissements, diarrhées, fistules, aspirations. • Cutanées : Brûlures, coup de chaleur, mucoviscidose. - Troisième Secteur : Occlusions, pancréatites, péritonites

Pertes de sodium par voie rénale • Concentration urinaire de sodium > 5 mmol/L • Avec néphropathie : pertes de sels d ’origine tubulaire • Sans néphropathie : Diurétiques osmotiques ou autres

Hyponatrémie par dilution  Augmentation de l ’eau extracellulaire > Augmentation du sodium  Hypo-osmolalité E¢ : transfert d ’eau E ¢ vers le secteur intra- ¢  Forme aigue : Hypervolémie, OAP.  Oedèmes déclives : chevilles, dos, paupières….  Prise de Poids.  Hémodilution : Protidémie, Hématocrite..

Conséquences neurologiques des hyponatrémies • 130 mmol/L : Aucun signe • 130 à 120 mmol/L : - Fatigue - Faiblesse musculaire • 120 à 110 mmol/L : - Asthénie plus marquée - Céphalées - Nausées, vomissements - Anorexie • < 110 mmol/L : - Agitation, agressivité - Somnolence, coma, convulsions

Régulation de la calcémie Cellules parafolliculaires Le Calcium (Ca++) 60% filtré (40% lié aux protéines non filtrées) réabsorbé TCP : 60%, passif, lié au Na Branche ascendante, TCD et TC : 37-39%, actif [Ca++] plasmatique parathyroïdes Cellules parafolliculaires PTH Synthèse de 1-25 (OH) D3 (vitD) calcitonine  Résorption osseuse Réabsorption rénale Absorption intestinale