L'excrétion rénale

7/23/2019 L'excrétion rénale

http://slidepdf.com/reader/full/lexcretion-renale 1/27

L'excrétion rénaleSommaire

Introduction !

2 I - Format ion de l'urine ! 2

I.1 — N éphron fonctionnel (néphron + sa vascularisation)! 2

I.2 — Filtration glomérulaire et ultrafiltrat ! 4

I.2.a — La membrane glomérulaire et l’ultrafiltrat 4

I.2.b — Dynamique de la filtration 6

I.2.c — Débit de filtration glomérulaire (DFG) 7

I.2.d — Les facteurs modifiant le débit de filtration glomérulaire 7

I.3 — C oncept de clairance plasmatique ! 7

I.3.a — Clairance de l’inuline 7

I.3.b — Clairance de l’acide paraaminohippurique (PAH) 8

I.3.c — Notion transport maximale 9

I.4 — R éabsorption et sécrétion tubulaire ! 10

I.4.a — Les cellules épithéliales du tubule rénal 11

I.4.b — Mécanismes de réabsorption et de sécrétion 13

II - Mécan isme de concentration et de dilution de l'urine !16

II.1 — M écanisme rénal de concentration et de dilution ! 16

II.1.a — Hyperosmolarité des liquides médullaires 16

II.1.b — Échange par contre courant dans l'anse de Henley 18

II.2 — Débit urinaire ! 21

II.2.a — Balance glomérulo-tubulaire 21

II.2.b — Les facteurs qui modifient le débit urinaire 23

III - Le système rénine-angiotensine et l'aldostérone = SRAA! 23

III.1 — Libération de la rénine et rôle de l’aldostérone ! 24

III.2 — Rôle du système SRA dans le rein ! 27

Homéostasie et régulation des fonctions physiologiques

1 sur 27



Introduction

Il s’agit d’un organe vital. Lors d'un accident brutal, arrêt des reins (anurie), on meurt enquelques jours (les problèmes respiratoires ou de coeur sont mortels immédiatement). Commesoins palliatifs, on utilise la dialyse

3 fonctions principales :

Excrétion :- Régulation de l'équilibre hydrominéral- Régulation du pH sanguin- Déchets azotés (urée, acide urique, créatinine + autres déchets non azotés)

Sécrétion hormonale : "rénine" (enzyme), la calcitriol (vitamine Dactive) et l'EPO (érythropoïétine)

Fonction métabolique : synthèse de protéines, il dégrade un

certain nombre d'hormones. Synthèse de glucose (à jeun), synthèsed'ammoniaque

La quantité d'urine émise chez l'homme par jour est de 1,5 litre élaborée à partir du plasma. Onen dispose de 3 litres (plasma). 3L x 60 = 180L de filtrat

I - Formation de l'urine

! ! I.1 — Néphron fonctionnel (néphron + sa vascularisation)

Le néphron est l’unité anatomique du filtrage, il y en a quelques millions. On développe uneinsuffisance rénale si 3/4 des néphrons ne fonctionne plus, ils sont donc très performants etcette performance peut-être gênante au niveau médical, car on découvre la maladie que trèstard

Ce qui est important c'est l'irrigation (artère rénaleet la veine rénale)


2 sur 27



Le néphron cortical est un néphron à hansecourte (le premier)

Le néphron juxtamédullaire à hanselongue, participe aux mécanismes de

concentration et de dilution (ce qui nousintéresse)

Corpuscule de Malpighi = glomérule (30 à

50 capillaires) + Capsule de Bowman

Artériole afférente et artériole efférente =haute pression

Capillaire péritubulaire = basse pression

Les vasa recta irriguent l’anse de Henlé

Les fonctions rénales :1 — filtration glomérulaire2 — sécrétion tubulaire3 — réabsorption tubulaire4 — excrétion (urine)


3 sur 27



! ! I.2 — Filtration glomérulaire et ultrafiltrat

! ! ! ! I.2.a — La membrane glomérulaire et l’ultrafiltrat

Capsule de Bowman :

- Feuillet externe (cellulesépithéliales)

- Feuillet interne (podocytes) :ces cellules englobent lescapillaires qui sont fenestrés,c'est-à-dire qu'ils possèdentdes perforations

La membrane glomérulaire : podocytes + lame basale + endothélium des capillaires


4 sur 27



Les pores des capillaires (image 6) sont de l'ordre du nanomètre (10-9) les globules rouges sontde l'ordre du micromètre (7 micromètres)

Le sang va gicler sous pression etil passera vers les fentes (flèche 2)que forme les podocytes enentourant les capillaires, on obtientde cette manière le filtrat


5 sur 27



Sur l’image 7 :" " F = filtration" " R = coefficient de tamisage = [x] dans filtrat / [x] dans plasma

L'ultrafiltrat : plasma sans les protéines plasmatiques qui est dues aux diamètres de pores

Les charges négatives au niveau des membranes sont aussi importantes pour la filtration :

— Quand les molécules sont neutres : elles passent— Quand les molécules sont chargées négativement, elles ne passent pas

! ! ! ! I.2.b — Dynamique de la filtration


6 sur 27



Pnette de filtration = 60 — (18+32) =10 ➠ La filtration peut alors sefaire du glomérule à la capsule

La filtration est différente de ladiffusion :

La diffusion = transfert desolutés à travers une membranecellulaire, mais sans passage dusolvant et se fait selon legradient de concentration ou legradient électriqueLa fi l t ra t ion = t rans fe r tsimultané du solvant + unepartie des solutés contenuedans le solvant selon un

gradient de pression

! ! I.2.c — Débit de filtration glomérulaire (DFG)

DFG = kF x Pnette de filtration = 125 mL/min = 180 L/jourk : coefficient de filtration, il dépend de la surface de la membrane glomérulaire et de sa perméabilité

! ! I.2.d — Les facteurs modifiant le débit de filtration glomérulaire

Pnette de filtration = 60 — (18+32) = 10 ➠ La valeur (60) diminue s’il y a une vasoconstriction desartères afférentes donc le DFG diminuera aussi

Pnette de filtration = 60 — (18+32) = 10 ➠ La valeur (18) augmente s’il y a une obstruction urinairedonc le DFG diminuera

Pnette de filtration = 60 — (18+32) = 10 ➠ La valeur (32) diminue s’il y a une pathologie hépatiquedonc le DFG augmentera

! ! I.3 — Concept de clairance plasmatique

«Clearance» du verbe «to clear» = épurer. On a francisé le mot anglais

Définition de la clairance : volume virtuel de plasma complètement débarrassé d'unesubstance par le rein en une unité de temps (par min, par heure, par jour...)

! ! ! ! I.3.a — Clairance de l’inuline

Inuline : polymère de fructose présent chez les végétaux (substance exogène). Elle a un poidsmoléculaire de 5400 (elle est petite). Elle est facilement filtrée, mais pas réabsorbée, nisécrétée, ni fixée sur les protéines plasmatiques. Donc on en déduit que le débit filtré = au débitexcrété

CP = UV avec : C (clairance de l’inuline) = volume filtré en ml/min


7 sur 27



P = concentration d’inuline dans le plasma en mg/ml U = concentration d’inuline dans l’urine en mg/ml V = Débit urinaire en ml/min

Donc : C (clairance de l'inuline) = UV/P = 125 ml/min = DFG

! ! ! ! I.3.b — Clairance de l’acide paraaminohippurique (PAH)

PAH (acide paraaminohippurique) : substance totalement éliminée du plasma en un seulpassage au niveau des 2 reins. C'est une substance filtrée + sécrétée

Clairance du PAH = 650 ml/min, on n’a pas trouvé une substance plus rapide à filtrer, on endéduit que ce débit = au débit plasmatique rénal

Dans l’hématocrite, on retrouve 55 % de plasma et 45 % d’éléments figurés. Donc le débitsanguin rénal (DSR) = 55 % x 650 = 1,2 l/min

À partir des 2 clairances (PAH et l’inuline), on peut calculer la fraction filtrée = Cinuline/CPAH =125/650 = 20 % donc 20 % du plasma qui traverse les reins est filtré

Intérêt de la clairance :

Si Csubstance < Cinuline ➠ La substance est filtrée + réabsorbée

" " " UV (débit sécrété) = CgP (débit filtré) — T (débit réabsorbé)

Si C substance > C inuline ➠ La substance est filtrée + sécrétée


8 sur 27



" " " UV (débit sécrété) = CgP (débit filtré) + T (débit sécrété)

! ! ! ! I.3.c — Notion transport maximale

Le transport est maximal lorsque tousles transporteurs sont saturés

Le débit filtré est proportionnel à lasubstance qu'on veut filtrer. Si lasubstance est réabsorbée à 100 %, ledébit réabsorbé et le débit filtré ont unedroite confondue. Des l'instant ou lestransporteurs sont saturés, donc à partird'une valeur seuil, on obtient une droiteparallèle au débit filtrée

La va leu r seu i l ou l estransporteurs sont saturé =1,8 g/L. Dans le cas d'undiabète, on sécrète du glucosedans les urines


9 sur 27



! !! ! I.4 — Réabsorption et sécrétion tubulaire

100 % de réabsorption pour le glucose dans les conditions physiologiques

✤ Les végétariens ont un pH basique pour

leur urine✤ Les carnassiers ont un pH acide pour

leur urine

! ! ! !


10 sur 27



! ! ! ! I.4.a — Les cellules épithéliales du tubule rénal

Les cellules épithéliales qui bordent letubule n'ont pas le même aspect. Celadonne une information de leur capacitéd'absorption

✤ Cellules épithéliales du tube contournép r o x i m a l : c e l l u l e s é p a i s s e s ,microvillositées, repli aussi vers lamembrane basa le , beaucoup demitochondrie. Elles assurent 65 % de laréabsorption

✤ Cellules du tube distal

✤ Cellules de la branche ascendante

large

✤ Cellules de la hanse de Henley :aplatie, peu de mitochondries, peu dereplies

✤ Cellules du tube collecteur : presqueidentique que celles du tube de Henley


11 sur 27



Technique d'étude sur le néphron lui-même :

➡ Prélèvement de l'urine directement dans le tubecontourné proximal ou la capsule de Bowman

➡ In vivo, micropipette, on enregistre la différencede potentielle

➡ On peut prélever des fragments de néphronqu'on garde dans un liquide physiologique pour

l'étudier

Absorption et réabsorption se font auniveau des cellules épithéliales. Entrechaque cellule, on trouve des jonctionsserrées pour limiter le passage dessubstances entre 2 cel lu les quipermettent d'orienter le passage

✓ Voie paracellulaire : passage desubstance très petite au niveau des jonctions serrées

✓ Voie transcellulaire : passage desubstance qui rentre dans la celluleépithéliale


12 sur 27



! ! ! ! I.4.b — Mécanismes de réabsorption et de sécrétion

Réabsorption

✓ Réabsorption passive :

- Eau (selon les lois de l'osmose)- Urée (car substance liposoluble) → elle se fait selon le gradient de concentration ouélectrique et selon la perméabilité de la membrane

Substances non réabsorbées : inuline, mannitol, créatinine (car la membrane n’est pas perméable à ces substances)

✓ Réabsorption active :

Réabsorption du sodium

C'est une réabsorption liée aux pompes Na/K, ellessont situées sur les membranes basales etlatérales qui font activement ressortir le sodium. Auniveau de la membrane apicale, il diffusefacilement à cause du gradient (140 mM dans lefiltrat et 60 mM dans la cellule)


13 sur 27



Réabsorption du glucose

Membrane apicale : On trouve un

transporteur → SGLT1 (symport coupléNa et glucose), il fait entré du glucose enmême temps que le sodium (autre façonde faire entrer du sodium) transport actifsecondaire au fonctionnement despompes Na/K

Membranes basales et latérales :GLUT2, t ransporteur saturab le ,indépendant du sodium, c'est untransport facilité

Réabsorption du bicarbonate dans les transports actifs

Les bicarbonates filtrés sont réabsorber sousforme de CO2. À l'intérieur de la celluleépithéliale, on trouve une enzyme (anhydrase

carbonique) qui catalyse la réaction CO2 +H2O → H2CO3 qui se dégrade spontanémenten HCO3

- → c'est lui qui sera absorbé. Lacellule se débarrasse des protons grâce à unantiport. Une fois dans la lumière, le protonse couple à l'acide carbonique pour redonnerdu H2CO3

-. Le CO2 est soit est réutilisé pourrefaire de l’acide carbonique ou diffuse dansla membrane pour être utilisé pour d'autreschoses


14 sur 27



Sécrétion! ! ! ! ! ! ! !

✓ Sécrétion passive : Glutamine ou acide glutamique ➝ NH3 (ammoniac)

✓ Sécrétion active

Les transporteurs du PAH se trouvent au niveau desmembranes basales et latérales qui font entrer duPAH dans la cellule. Il y a ensuite diffusion passivepour atteindre la lumière et ensuite sécrétion dans lesurines


15 sur 27



Au niveau du tube collecteur

Cellules principales : que des pompes Na/K,elles font ressortir le sodium et font entrer lepotassium qui va quitter la cellule au niveau

apical (sécrétion de potassium). Ces pompesNa/K sont régulées par l'aldostérone

Cellules intercalaires : sécrétion de protons(transport actif primaire), réabsorption desbicarbonates et sécrétion des protons grâceà une ATPase (pompe à proton)

II - Mécanisme de concentration et de dilution de l'urine

Quand on élimine une urine de faible volume (0,5 l/jour)→ osmolarité de 1200 mosm/lQuand on élimine une urine de grande quantité (20l/jour)→ osmolarité de 50 mosm/l

! ! II.1 — Mécanisme rénal de concentration et de dilution

! ! ! ! II.1.a — Hyperosmolarité des liquides médullaires

Expérience qui met en évidence l'hyperosmolarité

On part d'un animal déshydraté dans lequel on

injecte 2 substances radioactives (sodium et eautritiée). On fait des coupes qu'on pose sur un filmautoradioactif

Coupe 1 : témoinCoupe 2 : répartition de l'eau dans le cortexCoupe 3 : répartition du Na dans la médullaire

Donc l’osmolarité plus élevé dans la médullaireque dans le cortex


16 sur 27



On est situé globalement au centrede la médullaire et on observe toutun néphron

Dans la médullaire :- Tube de Henley- Tube collecteur- Vasa recta

La figure présente les valeursd'osmolarité. Dans le cortex,l ’ o s m o l a r i t é d e s l i q u i d e sextracellulaires = à celle du plasma(300 mOsm/litre). Dans les liquides

médullaires, l'osmolarité augmentde manière graduelle → cela formeun gradient d'osmolarité = gradientcorticopapillaire d'osmolarité (mosm/l). À la naissance cegradient se fait de manièreprogressive

Ces 2 structures ont en commun :- Un tube en U- Une membrane semi-perméable- Un échange à contre-courant

Devient perméable à l'eau en présence d'ADH =vasopressine = AVP

๏ Anse de Henlé๏ Vasa recta

๏ Tube collecteur


17 sur 27



! ! ! !! ! ! ! II.1.b — Échange par contre courant dans l'anse de Henley

✴ Branche descendante de la hanse de Henley :

Perméable à l'eau et aux solutés (Na+)

L'urine préformé qui s'écoule dans l’anse de Henley :✓ eau→ sortie par osmolarité✓ Na→ entrée par soustraction d'eau

✴ Branche ascendante grêle :

Imperméable à l'eau, mais perméable aux solutés (Na+)

✓ Sortie passive de Na+→ diminution de l'osmolarité de l'urine✓ L’eau ne sort pas, car la membrane est imperméable

✴ Branche ascendante large :

Imperméable à l'eau et perméable aux solutés (Na+)Sortie active de Na+, diminution de l'osmolarité jusqu'à 100 mosm/l

On est passé de 300 mosm à 100 mosm → différence de 200 mosm à chaque niveau de labranche entre la branche ascendante et descendante→ c'est l'effet élémentaire


18 sur 27



Cellule épithéliale de la branche ascendante large

La cellule fait entrer du sodium avec entré deCl- et K+

Elle se débarrasse des protons par uneentrée de sodium

Les échanges en contre-courant s'établissent à tout les niveaux

! ! ! ! II.1.c — Échanges par contre-courant dans les vasa-recta

La lenteur de la circulation sanguine permet d’équilibrer l'ormolarité du plasma avec le liquide

extracellulaire (les échanges ont le temps de se faire). L'osmolarité s'équilibre avec celui duliquide médullaire selon les lois de l'osmolarité. À la fin de la vasa recta, l'osmolarité estlégèrement supérieur à celle de départ (elles ont absorbé un peu de sodium)


19 sur 27



Si on accélère la vitesse du sang, le sang emporte beaucoup de sodium et supprime le gradientcorticopapillaire

Le rôle des vasa recta→ maintient du gradient corticopapillaire

! ! ! ! II.1.d — Dilution de l’urine

À la sortie de la branche ascendante de l’anse de Henley → 100 mosm/L. L'urine continue dansle tube contourné distal → absorption de sodium → baisse de l'osmolarité à 7 mosm/l puis elletraverse le tube collecteur (imperméable à l'eau) → 70 mosm/l. Elle est enfin excrétée dans lavessie

La capacité du rein et de diluer l'urine d'unfacteur 4

Le mécanisme de dilution est réalisé lorsque letube collecteur est imperméable .L'urine s'écouledans le tube collecteur et est dilué par lesmécanismes précédemment cités

! ! ! ! II.2.e — Concentration de l’urine

Il va falloir faire un changement de perméabilitédans le tube collecteur. Ce changement se fait àl’aide de l'ADH qui va agir sur le gradientcorticopapillaire d'osmolarité. Une fois sécrétédans le sang, l'ADH va venir imperméabiliser lestubes distaux et les tubes collecteurs


20 sur 27



Mise en place de canaux a eau(aquaporine) sur la membrane apicale

grâce au protéines kinase A. Cela n'estpas suffisant pour que l'eau traverse, ilfaut une différence d'osmolaritée.Réaborbption de l'eau en fonction dugradient de l'osmolarité

! ! II.2 — Débit urinaire

! ! ! ! II.2.a — Balance glomérulo-tubulaire

Différence entre filtration et réabsorption = balance glomérulo-tubulaire (au niveau du tubecontourné proximal)

Glomérulo☞ filtration

Tubulaire ☞ réabsorption

Débit de filtration glomérulaire (DFG)

Débit de réabsorption tubulaire (DRT)

Débit urinaire

50 ml/min 49,5 ml/min 0,2 ml/min

100 ml/min 99,5 ml/min 0,5 ml/min

150 ml/min 145 ml/min 5 ml/min

Il y a un équilibre dynamique entre DFG et DRTLorsque le DFG est multiplié par 1,5, le débit urinaire est multiplié par 5


21 sur 27



Le reste du néphron n'est pas capable de traiterde gros volume. Seul le tube contourné proximalpeut filtrer autant

La filtration va concentrer les protéinesplasmatiques. Elles font augmenter lapression oncotique (en attirant l'eau).C'est elles qui jouent un rôle dans la

réabsorption


22 sur 27



! ! ! ! II.2.b — Les facteurs qui modifient le débit urinaire

La pression nette de filtrationElle dépend essentiellement de la pression oncotique des protéines

Présence de substances osmotiquement actives dans l'urineSubstances filtrées et non réabsorbées → l'inuline qui va attirer l'eau en fonction de sa

concentration dans l'urine → augmente le débit urinaire. Ex : glucose dans l'urine → attire une grande quantité d'eau → polyurie

Vasoconstriction de l'artériole afférenteActivation du système nerveux orthosympathique → baisse de P H 2 O → diminution du débit

urinaire → anurie

ADHPlus l'ADH est sécrété → plus le débit urinaire diminue

Rôle de la pression artérielle systémique

Lorsque la pression artérielle estaugmentée de 100 % :

➡ Le débit sanguin rénal est augmentéde 7 % (autorégulation du débitsanguin rénal)

➡ Débit de filtration glomérulaire estaugmenté de 15 %

➡ Débit urinaire : x6

III - Le système rénine-angiotensine et l'aldostérone =

SRAA

Chaque néphron possède un mécanisme qui lui permet d'excréter les déchets du métabolismetout en réabsorbant les substances nécessaires à l'homéostasie (H2O, glucose, électrolytes...)☞ 2 actions opposées

! !


23 sur 27



! ! III.1 — Libération de la rénine et rôle de l’aldostérone

๏ Mise en évidence expérimentale

Extrait de rein → broyat → filtration → injectée par voie intraveineuse dans l'animal → onconstate une hypertension artérielle chez l'animal → il existe un facteur synthétisé par le reinqui cause l'augmentation de la pression artérielle

Facteur = rénine = enzyme protéolytique (dans les livres → on parle d'hormone)

๏ Origine de la rénine = appareil juxtaglomérulaire

Une partie du tube distale passe entre 2 artérioles (en contact intime). C’est au niveau de cerapprochement qu’on trouve l'appareil juxtaglomérulaire qui est constitué de 2 types cellulaires

✓ Cellules juxtaglomérulaires

(myoépithéliales) :Cellules spécialisées de l'artérioleafférente en contact du tubedistal. Elles possèdent des grainsde sécrétion → stockent etsécrètent de la rénine

✴ Elles sont sensibles à ladiminution de la pression artérielle✴ Elles sont activées par le

système nerveux sympathique( c e l l u l e s p o s s è d e n t d e srécepteurs β adrénergiques)

✓ Cellules de la macula densa :

Cellules dans le tube contournédistal

✴ Elles sont sensibles à la diminution de la concentration en NaCl dans le tube contourné distal

Ces 2 types de cellules forment l'appareil juxtaglomérulaire

๏ Les stimuli de la sécrétion de rénine

✓ Lorsqu'il y a diminution de la pression artérielle✓ Activation du système nerveux sympathique✓ Diminution de la concentration en NaCl dans le tube contourné distale

Les 2 premiers activent les cellules de la juxtaglomérulaire → sécrétion de rénineLe 3e active les cellules de la macula densa + les cellules juxtaglomérulaires

๏ Rôle de la rénine dans le plasma


24 sur 27



Angiotensinogène = β globuline synthétisée par le foie. Sous l'action de la rénine,l'angiotensinogène va être transformé en angiotensine de type I (10 acides aminés ➝ inactive) .Sous l'action de l'enzyme ACE (= enzyme de conversion), on obtient l'angiotensine de type II(8 acides aminés ➝ active)

L'angiotensine II :➡ Vasoconstriction ➝ augmentation de la pression artérielle

➡ Sécrétion d'aldostérone par les corticosurrénales→ agit sur le rein

L'aldostérone est une hormone stéroïde qui agit sur le métabolisme minéral


25 sur 27



Parallèle entre l’activité rénine et l’aldostérone

Activité de la rénine élevée→ peu ou pas de sodium excrété → sodium réabsorbéActivité de la rénine diminuée→ sodium peut réabsorbé→ sodium pas réabsorbéOn constate la même chose pour l’aldostérone → le rôle de l'aldostérone c'est de réabsorber lesodium au niveau du rein

L'aldostérone agit au niveau du tube distal et du tube collecteur. L'aldostérone pénètrefacilement dans les cellules épithéliales, une fois dans le cytosol, elle se fixe sur son récepteur

qui forme un complexe qui migre dans le noyau → activation de certains gènes → ARNm → traduit pour synthétiser des protéines :

➡ Protéines qui forment les canaux sodiques de la membrane apicale → ce qui permetune entrée du sodium par diffusion selon le gradient de concentration


26 sur 27



➡ Protéines qui forment les sous-unités des pompes Na/K➡ Enzymes des mitochondries → augmentation de la synthèse d'ATP → permet un bon

fonctionnement des pompes Na/K

Au final le sodium rentre facilement dans la cellule grâce aux pompes Na/K et aux canauxsodiquesAldostérone → augmentation de la réabsorption du Na+ (TCD + T collecteur) + eau lors de

l'osmose

! ! III.2 — Rôle du système SRA dans le rein

La rénine est libérée dans l’artériole afférente alors qu'il y a déjà une synthèse d’angiotensinede type II dans l'artériole efférente. L'angiotensine II produit une vasoconstriction qui provoquela diminution du débit sanguin rénal dans cette artériole efférente :

Cas pathologiques Ischémie rénale (diminution d'apports en O2) : Les néphrons détectent une diminution de lapression artérielle→ activation SRA→ rénine→ angiotensine II + aldostérone→ augmentationde la pression artérielle et réabsorption du Na et de l’eau

Sténose de l'artère rénale : corresponds à un rétrécissement de l’artère → conduit au mêmemécanisme qu’au-dessus

☞ Dans les 2 cas, on déclenche une hypertension artérielle

Autre cas : excès rénine par rapport aux besoins → l'excès de rénine peut être traité par des β bloquants. On peut mettre un inhibiteur d'enzyme de conversion


Documents

L'excrétion rénale