Objectifs Définir les termes suivants : filtration glomérulaire, fraction filtrée, clairance d’une substance par le rein. Énumérer les substances qui peuvent.

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1 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.

2 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. (covered in ARF lecture next week) Énoncer plusieurs méthodes d’estimation du débit de filtration glomérulaire

3 Anatomie générale du système urinaire

4 The anatomy of the male & female urinary systems Describe the gross anatomy of the kidneys, including the blood & nerve supplies bean-shaped; retroperitoneal superior lumbar region: from T12 thoracic vertebra to L3 lumbar vertebra some protection from the lower part of the rib cage. The right kidney is crowded by the liver and lies slightly lower than the left. ~150 g; 12 x 6 x 3 cm adrenal glands sit on top of kidneys

5 Situation et structure du rein, du néphron et des cellules

6 Figure 25.3 Internal anatomy of the kidney. Renal hilum Renal cortex Renal medulla Major calyx Papilla of pyramid Renal pelvis Minor calyx Ureter Renal pyramid in renal medulla Renal column Fibrous capsule Photograph of right kidney, frontal section

7 Section sagitale du rein et circulation sanguine rénale

8 © 2013 Pearson Education, Inc. Urinary System Organs Kidneys - major excretory organs Ureters - transport urine from kidneys to urinary bladder Urinary bladder - temporary storage reservoir for urine Urethra transports urine out of body

9 Les reins Chaque rein contient au environ de 1 million de néphrons Les Néphrons ont 2 parties: – Glomérule -Tubule Les Néphrons - Filtration - Réabsorption - Sécrétion - Excrétion

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11 © 2013 Pearson Education, Inc. Classes of Nephrons Cortical nephrons—85% of nephrons; almost entirely in cortex Juxtamedullary nephrons – Long nephron loops deeply invade medulla – Ascending limbs have thick and thin segments – Important in production of concentrated or diluted urine

12 2 types of nephrons: (i) cortical (85%) (ii)juxtamedullary (15%) Roles??

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14 Eau « au quotidien »

15 Filtration vs réabsorption

16 La barrière de filtration La membrane basale Discrimination/filtration est basée sur la taille et charge de molécules – Les molécules >10,000 MW ne sont pas filtrés – La membrane basale et les podocytes ont une charge négative La charge d’albumine est négative Normalement il n’y a pas de glucose, protéines ou sang dans l’urine. L’urée, créatinine, électrolytes et l’eau sont filtrée.

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

20 In summary : 1) Molecules 7 nm are not filtered. 2) BM restricts passage of most larger proteins; aided by negative charges on most BM proteins. 3) Retention of plasma proteins maintains colloid osmotic pressure, blood flow. 4) Presence of proteins or RBCs in urine suggests filtration membrane damage.

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22 Robert Bell MD, University of Ottawa Blood cells Large proteins Electrolytes Toxins

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

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

25 Facteurs qui déterminent le Filtration glomérulaire ForcesmmHg Favorisant la filtration: Pression capillaire glomérulaire sanguine 50 S’opposant a la filtration: Pression liquide dans la capsule de Bowman -10 Gradient osmotique (oncotique des protéines)-30 Pression nette de filtration10

26 Facteurs qui déterminent le TFG GFR = Kf (P GC - (PT + COP GC )) 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

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

29 Objectif Décrire les mécanismes d’autorégulation du débit de filtration glomérulaire (DFG) et du débit sanguin rénal (DSR). Le débit sanguin rénal (DSR) représente 20% du débit cardiaque qui est de 5,600 ml/min.

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

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

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

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

34 Appareil juxta-glomérulaire

35 Macula Densa Cells Na 2Cl K Na K Na-K-ATPase ATP Adenosine Adenosine constricts the afferent arteriole Le mécanisme de rétroaction tubulo-glomérulaire est régularisé par la libération de l’adénosine qui agit au niveau de l’appareil juxtagloméru- laire

36 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

37 © 2013 Pearson Education, Inc. Intrinsic Controls: Myogenic Mechanism Smooth muscle contracts when stretched  BP  muscle stretch  constriction of afferent arterioles  restricts blood flow into glomerulus – Protects glomeruli from damaging high BP  BP  dilation of afferent arterioles Both help maintain normal GFR despite normal fluctuations in blood pressure

38 Facteurs Hormonaux Afferent efférentes TFG SNSConstrict ↓ AdénosineConstrict-------↓ NOvasodilationvasodilatation↑ Prostaglandinesvasodilationvasodilatation↑ Ang IIMild constriction constrictionNo change

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40 © 2013 Pearson Education, Inc. Extrinsic Controls: Sympathetic Nervous System If extracellular fluid volume extremely low (blood pressure low) – Norepinephrine released by sympathetic nervous system; epinephrine released by adrenal medulla Systemic vasoconstriction  increased blood pressure Constriction of afferent arterioles   GFR  increased (restore) blood volume and blood pressure to normal

41 © 2013 Pearson Education, Inc. Extrinsic Controls: Renin - Angiotensin - Aldosterone Mechanism Three pathways for renin release by granular cells – Direct stimulation of granular cells by sympathetic nervous system to release renin – Stimulation by activated macula densa cells when filtrate NaCl concentration is low, they activate the granular cells to release renin – Reduced stretch of granular cells. These cells act as mechanoreceptors. Decrease blood pressure reduces the tension in the granular cells and stimulates the release of renin.

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43 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

44 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/1.73m 2 ) TFG Normale: > 90/ml/min/1.73m 2

45 Une substance idéale pour mesurer le TFG Traverse librement à 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’influence pas le TFG

46 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).

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

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49 TFG (inuline) CLEARANCE is a volume of plasma from which all the substance has been completely removed and excreted into the urine. GFR is the glomerular filtration rate. The units are: plasma inulin (Pin) and urine inulin (Uin) are the plasma and urine concentration of inulin, in mg/ml and V is the urine flow rate in ml/min. 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

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

51 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, mg/ml)u x volume urine (ml/min) (créatinine, mg/ml)p

52 Calcul de TFG: – La concentration de la créat dans le plasma = 85 µMol/L – La concentration de la créat dans l'urine = 11,050 mMol/L – La vitesse d'excrétion urinaire = 1.04 mL/min TFG = 11,050 [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?

53 Relation entre DFG et créatinine

54 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?

55 TFG - équation 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!

56 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

57 Fraction de Filtration La portion du débit plasmatique rénal qui est filtrée (en pourcentage) FF = Taux de Filtration Glomérulaire (125 ml/min) Débit Plasmatique Rénal (650 ml/min) FF normale 20% Si <20% = hypofiltration (insuffisance rénale) Si >20% = hyperfiltration! Le reins sont intelligents, essayent de garder la filtration « a tout prix »

58 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

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60 GFR - equation MDRD GFR (in mL/min per 1.73 m 2 ) = 170 x (P Cr [mg/dL]) -0.999 x Age -0.176 x (S urea [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 Do not memorize…