Physiopathologie de l’Insuffisance Rénale DCEM1 07/03/06

Insuffisance Rénale Syndrome qui exprime l’adaptation de l’organisme à la suppression plus ou moins totale du fonctionnement rénal Insuffisance rénale aiguë si l’agression rénale est : Brutale, Quelques heures Insuffisance rénale chronique si l’agression rénale est : Progressive Mois, années

Sécrétion d’hormones EPO, Calcitriol, Rénine-Angiotensine

Rôles essentiels Sous l’influence d’hormones: ADH, aldostérone, Facteur atrial natriurétique , PTH, calcitriol régulation des équilibres par adaptation de l’excrétion aux besoins: Hydrique et Électrolytique  pression artérielle (NaCl) Minéral (Calcium/Phosphore) Acido-basique (H+/HCO3-) Formation d’hormones: Calcitriol Rénine/angiotensine Erythropoïétine Fonctions métaboliques: Formation d’ammoniaque à partir de la glutamine Néoglucogenèse Inactivation des hormones

Rein et équilibre hydrominéral

Insuffisance rénale aiguë

IRA obstructive: mécanisme de la diminution du DFG = Augmentation de la pression hydrostatique intra tubulaire normalement il existe un gradient de pression hydrostatique à travers le capillaire glomérulaire pression hydrostatique (πH) capillaire (45 mmHg) > πH capsule de Bowman (10 mmHg) en cas d'obstruction, πH Bowman augmente et vient annuler πH capillaire.

Dans les IRA parenchymateuses, avec atteinte des glom屍ules et des vaisseaux intrar始aux, les l市ions anatomiques des capillaires fournissent l'explication de l'insuffisance r始ale.

IRA par nécrose tubulaire aigue post-ischémique 1-macroscopie Cortex pale/médullaire congestionnée

IRA par nécrose tubulaire aigue post-ischémique 2-microscopie

IRA par nécrose tubulaire aigue post-ischémique 2-microscopie

IRA par nécrose tubulaire aigue post-ischémique HYPOXIE Médiateurs des lésions des cellules tubulaires épithéliales: ATP, Adénosine, Calcium, H+, Radicaux libres Altérations du cytosquelette Neutrophiles Apoptose Médiateurs de la vasoconstriction : Système rénine-angiotensine Prostaglandines Facteurs vaso-actifs dérivés de l’endothélium: endothéline et NO VASOCONSTRICTION INTRARENALE DYSFONCTIONNEMENT TUBULAIRE Conséquences des lésions des cellules tubulaires épithéliales: Desquamation cellulaire Rétrodiffusion de l’ultra-filtrat glomérulaire Conséquences de la vasoconstriction Diminution du coefficient d’ultrafiltration Diminution du flux sanguin rénal Chute du débit de filtration glomérulaire

IRA par nécrose tubulaire aigue post-ischémique HYPOXIE Médiateurs des lésions des cellules tubulaires épithéliales: ATP, Adénosine, Calcium, H+, Radicaux libres Altérations du cytosquelette Neutrophiles Apoptose Médiateurs de la vasoconstriction : Système rénine-angiotensine Prostaglandines Facteurs vaso-actifs dérivés de l’endothélium: endothéline et NO VASOCONSTRICTION INTRARENALE DYSFONCTIONNEMENT TUBULAIRE Les conséquences des lésions des cellules tubulaires épithéliales: Desquamation cellulaire Rétrodiffusion de l’ultra-filtrat glomérulaire Les conséquences de la vasoconstriction Diminution du coefficient d’ultrafiltration Diminution du flux sanguin rénal Chute du débit de filtration glomérulaire

Médiateurs de la vasoconstriction Système rénine-angiotensine? Angiotensine induit: une constriction des artérioles afférentes et efférentes du glomérule une libération locale de prostaglandine vasodilatatrice agissant sur l'artériole afférente la persistance de la constriction de l'artériole efférente empêchant la chute de la filtration glomérulaire malgré la diminution du flux sanguin rénal. Un déséquilibre entre angiotensine et prostaglandine a donc été incriminé pour expliquer le maintien de la vasoconstriction de certaines IRA expérimentales il est actuellement impossible d'affirmer le rôle de l'angiotensine II dans la pathogénie de l'IRA humaine.

Médiateurs de la vasoconstriction Prostaglandines Participent au maintien de l'autorégulation de la filtration glomérulaire et du flux sanguin rénal Modulation de l'effet vasoconstricteur de l'angiotensine II, de la vasopressine et des catécholamines PGE2, vasodilatatrice, ne semble pas intervenir chez l'homme Thromboxane TXA2 oui puissant constricteur de l'artériole afférente glomérulaire synthèse stimulée par les radicaux libres

Médiateurs de la vasoconstriction Facteurs vaso-actifs dérivés de l'endothélium L’altération de la cellule endothéliale est un facteur important dans la perte de l'autorégulation locale induite par l'ischémie. L'endothélium des vaisseaux rénaux synthétise des facteurs: Vasoconstricteurs: endothéline (ET-1)  constriction pré et post-glomérulaire contraction des cellules mésangiales qui réduit le Kf. Vasodilatateur: monoxyde d'azote (NO) dans la médullaire régule le flux sanguin médullaire et participe au contrôle de l'hémodynamique glomérulaire.

IRA par nécrose tubulaire aigue post-ischémique HYPOXIE Médiateurs des lésions des cellules tubulaires épithéliales: ATP, Adénosine, Calcium, H+, Radicaux libres Altérations du cytosquelette Neutrophiles Apoptose Médiateurs de la vasoconstriction : Système rénine-angiotensine Prostaglandines Facteurs vaso-actifs dérivés de l’endothélium: endothéline et NO VASOCONSTRICTION INTRARENALE DYSFONCTIONNEMENT TUBULAIRE Les conséquences des lésions des cellules tubulaires épithéliales: Desquamation cellulaire Rétrodiffusion de l’ultra-filtrat glomérulaire Les conséquences de la vasoconstriction Diminution du coefficient d’ultrafiltration Diminution du flux sanguin rénal Chute du débit de filtration glomérulaire

Vasoconstriction intrarénale Diminution du coefficient d'ultrafiltration (Kf): surface de filtration du glomérule x perméabilité hydraulique de la paroi capillaire. Cette surface de filtration est régulée par les cellules mésangiales glomérulaires qui contiennent des myofilaments contractiles. Les produits vasoconstricteurs comme l'angiotensine II entraînent une contraction des cellules mésangiales, diminuant le Kf.

Vasoconstriction intrarénale Diminution du flux sanguin rénal : de 25 à 50 %: joue un rôle essentiel à la phase initiale.  augmentation de la résistance vasculaire. topographie hétérogène : cortex pâle, médullaire hypertrophique, congestionnée les capillaires sont obstrués par des hématies, des plaquettes et des leucocytes, du fait de: la vasoconstriction prédominante dans cette région du fait d'une réaction inflammatoire engendrée par l'ischémie

IRA par nécrose tubulaire aigue post-ischémique HYPOXIE Médiateurs des lésions des cellules tubulaires épithéliales: ATP, Adénosine, Calcium, H+, Radicaux libres Altérations du cytosquelette Neutrophiles Apoptose Médiateurs de la vasoconstriction : Système rénine-angiotensine Prostaglandines Facteurs vaso-actifs dérivés de l’endothélium: endothéline et NO VASOCONSTRICTION INTRARENALE DYSFONCTIONNEMENT TUBULAIRE Les conséquences des lésions des cellules tubulaires épithéliales: Desquamation cellulaire Rétrodiffusion de l’ultra-filtrat glomérulaire Les conséquences de la vasoconstriction Diminution du coefficient d’ultrafiltration Diminution du flux sanguin rénal Chute du débit de filtration glomérulaire

Les médiateurs des lésions des cellules tubulaires épithéliales ATP : l'ATP du cortex rénal diminue par hydrolyse de 60 à 90%, quelques minutes après l'ischémie inhibition des transports actifs (Na/K ATPase et Ca2 ATPase), modifications du potentiel de membrane et du volume cellulaire : la cellule gonfle, le contenu cellulaire en Na+, Cl- et Ca2+ augmente, le K+ sort de la cellule Adénosine : produit de l'hydrolyse de l’ATP augmente les résistances vasculaires,diminue le Kf glomérulaire

Les médiateurs des lésions des cellules tubulaires épithéliales Calcium : la déplétion anoxique en ATP entraîne une augmentation de la concentration du calcium intracellulaire responsable d'une activation de diverses protéases et des phospholipases altérant la perméabilité membranaire cette accumulation est à l'origine de lésions cellulaires intéressant: le cytoplasme, la chromatine, les mitochondries réseau du cytosquelette.

Les médiateurs des lésions des cellules tubulaires épithéliales Acidose : l'accumulation de protons dans les tissus ischémiques entraîne une acidose : modérée, peut avoir un effet protecteur : effet stabilisateur de membrane, maintien de la composition électrolytique intracellulaire diminution de l'activité des phospholipases Inversement, la correction rapide du pH intracellulaire qui suit la restauration de l'apport d'oxygène (reperfusion) contribue aux lésions cellulaires de cette reperfusion.

Les médiateurs des lésions des cellules tubulaires épithéliales Radicaux libres : produits lors de la reperfusion d'un organe ischémique Origine: intracellulaire (voie de la xanthine oydase) ou extracellulaire (polynucléaires neutrophiles). Principales formes actives de l'oxygène: anion superoxyde (O2), le peroxyde d'hydrogène (H202), et le radical hydroxyle (OH-). Effets: peroxydation des phopholipides de la membrane plasmique dont la perméabilité augmente, perturbations des systèmes de transport membranaire lésions des organelles subcellulaires favorisent la synthèse de thromboxane vasoconstricteur

Les médiateurs des lésions des cellules tubulaires épithéliales Altérations du cytosquelette : L'ischémie altère ce cytosquelette: redistribution des Na et K-ATPase basolatérales qui viennent en situation apicale: anomalies dans le transport du sodium. Les intégrines, qui sont des protéines transmembranaires assurant l'adhésion des cellules aux membranes basales, sont altérées par l'ischémie: détachement des cellules épithéliales

Les médiateurs des lésions des cellules tubulaires épithéliales Rôle des neutrophiles : source de radicaux libres peuvent créer des lésions de l'endothélium directement ou par la production de cytokines. Apoptose : observée dans certains protocoles expérimentaux de reperfusion après hypoxie : Ces données introduisent le concept que le travail des cellules en éyat d'hypoxie active certains gènes régulant l'apoptose.

IRA par nécrose tubulaire aigue post-ischémique HYPOXIE Médiateurs des lésions des cellules tubulaires épithéliales: ATP, Adénosine, Calcium, H+, Radicaux libres Altérations du cytosquelette Neutrophiles Apoptose Médiateurs de la vasoconstriction : Système rénine-angiotensine Prostaglandines Facteurs vaso-actifs dérivés de l’endothélium: endothéline et NO VASOCONSTRICTION INTRARENALE DYSFONCTIONNEMENT TUBULAIRE Les conséquences des lésions des cellules tubulaires épithéliales: Desquamation cellulaire Rétrodiffusion de l’ultra-filtrat glomérulaire Les conséquences de la vasoconstriction Diminution du coefficient d’ultrafiltration Diminution du flux sanguin rénal Chute du débit de filtration glomérulaire

Dysfonctionnement tubulaire Desquamation cellulaire: débris dans les lumières tubulaires, pouvant obstruer le tube proximal et l'anse ascendante large de Henle. Cette obstruction entraîne une diminution de la pression d'ultrafiltration par augmentation de la pression hydrostatique dans la capsule de Bowman Modification du rétrocontrôle tubulo-glomérulaire : le tube proximal lésé ne peut plus réabsorber le filtrat glomérulaire: une augmentation de l'apport de sodium au niveau de l'anse ascendante large corticale, d'où une stimulation de la macula densa et une vasoconstriction du glomérule. Rétrodiffusion de l'ultrafiltrat glomérulaire : l'ultrafiltrat peut diffuser à travers la membrane basale mise à nu et être repris par la circulation péritubulaire

Conséquences de l’ischémie rénale Clinique Premiers jours = phase oligurique Élimination urinaire faible ou nulle Urine peu concentrée Créatinine urinaire basse et plasmatique élevée Phase polyurique Augmentation graduelle de la filtration glomérulaire Réabsorption tubulaire encore altérée Guérison totale: restitution ad integrum de la fonction rénale

Phase de récupération L'IRA par nécrose tubulaire aigue post-ischémique est: le plus souvent totalement réversible parfois partiellement si les lésions épithéliales ont été suffisamment importantes pour rendre impossible la régénération de l'unité néphronique: cicatrisation sous forme d'une foyer de fibrose focale, responsable des séquelles possibles après IRA.

Phase de récupération Cette régénération : se fait par hyperplasie - et non hypertrophie compensatrice comme après une néphrectomie unilatérale -, impliquant un accroissement du taux de division des cellules tubulaires : les cellules épithéliales restées intactes aux extrémités d'un segment tubulaire nécrosé prolifèrent, migrent le long de la membrane basale, et vont reconstituer la structure tubulaire. implique l'intervention de facteurs locaux : facteur de croissance épidermique (EGF) dont les segments distaux du néphron sont l'un des principaux lieux de synthèse, et qui possède une puissante activité mitogène insuline like growth factor (IGF-1)

Références: Maladies Rénales, D. Fries et P. Druet Ed. Herman Atlas de poche de Physiopathologie, S. Silbernagl et F. Lang Ed. Flammarion www.nephrohus.org