Dr R.Milongo AGDUC – CHU de Grenoble Physiologie Rénale Dr R.Milongo AGDUC – CHU de Grenoble

Anatomie descriptive Les reins sont au nombre de 2 de part et d'autre de la colonne vertébrale (D12 à L3) dans l'espace rétro-péritonéal Ils ont la forme d'un haricot la partie concave constitue le hile, zone de passage du bassinet et du pédicule rénal (artères, veines, lymphatiques, nerfs) Sur coupe sagittale, on distingue 2 zones la corticale d'environ 1cm épaisseur, avec des prolongements entre les pyramides de Malpighi : les colonnes de Bertin la médullaire formée par les pyramides de Malpighi dont le sommet constitue la papille Les papilles se jettent dans les calices dont la jonction constitue le bassinet

Situation anatomique des reins

Coupe transversale du rein

Unité fonctionnelle du rein: le néphron Il se divise en plusieurs segments le glomérule le tube proximal l'anse de Henlé le tube distal le tube collecteur On compte environ 1 million de néphrons par rein

Classification des segments du Néphron L’unité fonctionnelle du rein est le néphron constitué d’un glomérule, lieu de la filtration du plasma, puis d’un tubule, lieu des mécanismes de réabsorption, sécrétion, diffusion, concentration, dilution des urines. Le diamètre de la sphère glomérulaire est environ 200 m. La surface de filtration peut atteindre 7 m2. La longueur des tubules peut atteindre 50mm pour un diamètre de 10 à 50 m. Chaque segment possède des types cellulaires et des fonctions différentes. Les tubes collecteurs qui concentrent l’urine définitive, drainent chacun une dizaine de néphrons et se jettent dans la papille. Schéma de deux néphrons : à droite, néphron superficiel à anse courte à gauche, néphron profond à anse longue

Vascularisation du rein les artères intra-rénales les branches de division de l'artère rénale donnent naissance aux artères interlobaires d'où partent les artères arquées puis, les artères interlobulaires desquelles partent les artérioles afférentes puis les artérioles efférentes qui donnent naissance aux capillaires péri tubulaires les veines suivent sensiblement la même disposition que les artères

Coupe schématique cortico-médullaire (d’après Netter) Les reins drainent 20 à 25 % du débit sanguin cardiaque. Ce qui représente 600 ml de plasma/minute, dont 120 ml sont filtrés. Sur 24 heures, 180 litres d’urine primitive sont ainsi constitués par les glomérules, puis concentrés à 99 % dans les tubules (urine définitive = 1,8 l/24h). Dans l’insuffisance rénale, si 1 % des glomérules filtrent sans concentration ultérieure, on peut avoir une diurèse conservée de 1,8 l, sans fonction d’épuration efficace. Par comparaison, 140 g de rein filtrent 120 ml/mn de plasma(= clairance normale de la créatinine) ; une machine de dialyse de 100 Kg filtre environ 60 ml/mn.

Principales fonctions du rein Fonction exocrine du rein   Maintien du volume et de la composition ionique des liquides de l'organisme (homéostasie)   Excrétion des déchets métaboliques terminaux (urée, créatinine, acide urique, oxalate) Détoxification et élimination des toxines, médicaments et de leurs métabolites 2. Fonction endocrine du rein Régulation de la pression artérielle (système rénine-angiotensine)   Contrôle de l’érythropoïèse (érythropoïétine)   Contrôle du métabolisme phospho calcique (calcitriol)    

Fonction exocrine du rein

Caractères généraux de l’urine solution aqueuse contenant des substances minérales et organiques Propriétés physiques couleur jaune plus ou moins foncé débit urinaire: environ 1,5l / 24h chez l'adulte variant en fonction des apports et de l'importance des pertes extra-rénales (transpiration, respiration, eau des selles) pH acide compris entre 5 et 6 Propriétés chimiques l'eau :constituant le plus important de l'urine nombreuses substances en solution dans l'urine : pigments, constituants minéraux et organiques normalement, protéines dans l'urine < 0,15g /24h

Transferts néphroniques Filtration Glomérulaire Transferts Tubulaires

Filtration Glomérulaire

Eléments du filtre glomérulaire Le filtre glomérulaire est composé de 3 structures l'endothélium : constitué par les cellules endothéliales avec de larges fenêtres perméables aux molécules la membrane basale glomérulaire : de 100 à 200 nanomètres d’épaisseur structure composée de trois couches successives l'épithélium : Composé par les cellules épithéliales : les podocytes qui sont en contact avec la membrane basale par les pédicelles IL peut être assimilé à une membrane semi-perméable

Structure du filtre glomérulaire

Mécanismes de formation de l’urine primitive la filtration glomérulaire phénomène passif qui dépend de la pression efficace de filtration elle résulte de l'équilibre des pressions de part et d'autre de la paroi capillaire glomérulaire Pf = Pc – ( Pu + Po ) Pf PCg Pu Po Pc Pression efficace de filtration Pression hydrostatique dans les capillaires glomérulaires Pression oncotique des protéines dans la capsule de Bowman 25 mm Hg 70 mm Hg 30 mm Hg 15 mm Hg

Filtration glomérulaire Pf = Pc – ( Pu + Po ) Po Pu Pc AE AA Pf La filtration glomérulaire est de 120 ml/mn ou 180 l/j

Mesure de la filtration glomérulaire Concept de clairance La fonction globale du rein est évaluée par la filtration glomérulaire La clairance d’une substance librement filtrée et complètement éliminée par le rein, est égale au débit de filtration glomérulaire DFG = U x V / P Clairance: volume de plasma épuré d’une substance par unité de temps Elle est exprimée en ml/min ou en ml/sec.

Mesure de la filtration glomérulaire Clairance de la créatinine La créatinine: déchet du catabolisme musculaire production de créatinine, stable et fonction de la masse musculaire La clairance de la créatinine chez le sujet normal = 120 ml / mn Elle est obtenue par la mesure de la créatinine sanguine et urinaire et du débit urinaire sur 24 heures La clairance de la créatinine diminue de 1 ml / mn / an après 40 ans

Recueil des urines de 24 heures Vider la vessie à 8 h le matin du 1er jour et jeter les urines Recueillir ensuite toutes les urines dans un bocal jusqu'au lendemain matin à 8 h Pendant la période de recueil, penser à bien vider la vessie avant d'aller à la selle Vider la vessie Le lendemain à 8 h, en conservant les urines avec l'ensemble du recueil   Apporter: la totalité des urines ou un échantillon, après avoir noté le volume total des urines émises

Intérêts et limites de la créatinine dans la filtration glomérulaire Valeurs normales de la créatinine plasmatique 80 à 110 µmol/l chez l'homme (9 à 13 mg/l) 60 à 90 µmol/l chez la femme (7 à 10 mg/l) Marqueur peu sensible quand l'insuffisance rénale est débutante, mais très sensible en cas d'insuffisance rénale avancée Pour tenir compte de la masse musculaire et éviter les erreurs liées au recueil urinaire, on estime la clairance de la créatinine par des formules Les plus utilisées sont celle de Cockcroft et celle du MDRD Elles ont l'avantage de ne pas nécessiter de recueil urinaire

Formule de COCKCROFT Clairance (ml / mn / 1,73 m2) = [140 - âge (années)] x Poids (kg) x 0,85 --------------------------------------------------- 7,2 x créatinine (mg/l)

Transferts Tubulaires Réabsorption Diffusion Excrétion Sécrétion

Mécanismes des transferts tubulaires Réabsorption L'eau et les solutés sont réabsorbés depuis la lumière tubulaire vers le capillaire Elle est passive ou active nécessite de l’énergie pour alimenter les pompes membranaires certaines pompes sont spécifiques d’une molécule d’autres assurent une réabsorption couplée (sodium + glucose, K+ / Na+ , H + / Na+ , Co3H- /Cl-...) Certaines substances (glucose, acides aminés et bicarbonate) sont totalement réabsorbées et n'apparaissent normalement pas dans l'urine.

Mécanismes des transferts tubulaires Excrétion - Sécrétion active solutés sécrétés dans la lumière tubulaire depuis le capillaire permet l’élimination des substances (ions H+, médicaments, toxiques...) Diffusion passive dans les deux sens l’urée, diffuse de façon passive Certaines substances subissent les 2 processus (réabsorption et sécrétion) l’acide urique par exemple, est successivement filtré, réabsorbé puis sécrété dans les urines.

Pompe de transport des ions

Notion de transport maximum

Mécanismes des transferts tubulaires

Rôle du rein Régulation de l'excrétion de l'eau et de l’équilibre du Na Le rein régulation de la balance sodée et du volume des liquides extracellulaires Par le système rénine-angiotensine-aldostérone Maintien de la balance potassique Le potassium excrété dans l'urine est ajouté par sécrétion dans le tube collecteur L'aldostérone est la principale hormone kaliurétique Régulation l’équilibre acido-basique Le rein joue un rôle essentiel dans le maintien du pH réabsorption des bicarbonates élimination des ions H+

Fonction endocrine du rein

Système Rénine-Angiotensine-Aldostérone Comporte plusieurs éléments la rénine l’angiotensinogène l’angiotensine 1 l’enzyme de conversion l’angiotensine 2 l’aldostérone Sites de sécrétion de la rénine site principal: le rein au niveau de l’appareil juxta glomérulaire sécrétion extra rénale: dans des nombreux tissus

Appareil juxta glomérulaire Formation triangulaire située au pôle vasculaire du glomérule Les 3 côtés du triangle sont formés par l’artériole afférente, l’artériole efférente et la macula densa (partie initiale du TCD) Le centre du triangle est occupé par le lacis L’artériole afférente présente des cellules de type sécrétoire contenant des granulations: les cellules épithélioïdes Elles constituent le lieu de synthèse et de stockage de la rénine

Appareil juxta glomérulaire

Système Rénine-Angiotensine-Aldostérone La rénine enzyme synthétisée dans les cellules épithélioïdes de l'appareil juxtaglomérulaire. synthèse et libération de rénine sont augmentées quand la pression de perfusion rénale ou le débit de Na à la macula densa diminuent L'angiotensine vasoconstriction et élévation de la pression artérielle stimulation de la réabsorption sodée et de la sécrétion d'aldostérone L'aldostérone minéralocorticoïde surrénalien essentiel dans l'homéostasie du sodium et du potassium contrôle la réabsorption du sodium dans le tube collecteur

Rôle du rein dans le métabolisme phospho calcique Synthèse du dérivé actif de la vitamine D La vitamine D provenant de l’alimentation ou du soleil est hydroxylée dans le foie en 25 OH D3 (25-hydroxycholécalciférol) le 25 OH D3 circulant est métabolisé dans le rein en 1- 25-(OH)2 D3; 1-25 dihydroxycholécalciférol (calcitriol) Le calcitriol augmente l'absorption intestinale de calcium et de phosphate leur mobilisation osseuse Le calcitriol freine la sécrétion de parathormone

Rôle du rein dans l’hématopoïèse Le rein est le principal site de production et de sécrétion d’érythropoïétine (EPO) Au niveau du cortex rénal L’hypoxie tissulaire est le principal stimulus EPO stimule la maturation des cellules souches de la mœlle en érythrocytes Au cours de l’IRC, anémie de causes multiples, parmi lesquelles, un défaut de sécrétion d’EPO par le rein