physiologie rénale
Le rein est l'organe qui permet l'élaboration et l'excrétion de l'urine. La néphrologie est la discipline médicale ou spécialité médicale qui se consacre à l'étude des reins et à celle de leur fonctionnement (physiologie) ainsi que de leur pathologie (maladie).
Anatomie des reins
La structure du rein est complexe : il est constitué par la juxtaposition de millions de "petits reins" en miniature. Chacune de ces structures microscopiques posséde la fonction de filtration et constitue une unité anatomique appelée néphron.
Les néphrons, dont le nombre est supérieur au million pour un rein, comportent chacun un petit tube appelé le tube urinifère. Autour de lui s'organise un réseau de capillaires (vaisseaux de très petit diamètre), au niveau desquels les échanges entre le sang et l'urine vont se faire.
La première partie du néphron est constituée par une structure appelée le glomérule ou corpuscule de Bowman. Il s'agit d'une sorte de poche composée d'une double paroi extrêmement fine où vient se loger un enchevêtrement de toutes petites artérioles appelé le peloton capillaire du glomérule ou glomérule de Malpighi.
Ce petit amas de glandes et de vaisseaux est l'élément qui assure la filtration du sang. Les glomérules de Bowman constituent la partie externe du rein appelée également zone corticale.
La deuxième partie du néphron est constituée par le tube contourné. Il fait suite à la capsule de Bowman, et l'on distingue trois segments en forme d'épingle à cheveux : le tubule proximal.
A la suite de la capsule de Bowman se trouvent l'anse de Henle puis le tubule distal. Chaque tube débouche dans un canal commun à plusieurs néphrons, le canal collecteur, qui s'ouvre dans le bassinet au départ de l'uretère. Les tubules profonds constituent la médulla.
Ses rôles principaux sont:Les néphrons, dont le nombre est supérieur au million pour un rein, comportent chacun un petit tube appelé le tube urinifère. Autour de lui s'organise un réseau de capillaires (vaisseaux de très petit diamètre), au niveau desquels les échanges entre le sang et l'urine vont se faire.
La première partie du néphron est constituée par une structure appelée le glomérule ou corpuscule de Bowman. Il s'agit d'une sorte de poche composée d'une double paroi extrêmement fine où vient se loger un enchevêtrement de toutes petites artérioles appelé le peloton capillaire du glomérule ou glomérule de Malpighi.
Ce petit amas de glandes et de vaisseaux est l'élément qui assure la filtration du sang. Les glomérules de Bowman constituent la partie externe du rein appelée également zone corticale.
La deuxième partie du néphron est constituée par le tube contourné. Il fait suite à la capsule de Bowman, et l'on distingue trois segments en forme d'épingle à cheveux : le tubule proximal.
A la suite de la capsule de Bowman se trouvent l'anse de Henle puis le tubule distal. Chaque tube débouche dans un canal commun à plusieurs néphrons, le canal collecteur, qui s'ouvre dans le bassinet au départ de l'uretère. Les tubules profonds constituent la médulla.
- La filtration sélective du sang, afin d'y éliminer les déchets résultants du fonctionnement de l'organisme.
Cette filtration se fait essentiellement par des mécanismes de diffusion passive (en suivant les gradients de concentration des solutés).
Cette phase est suivi d'une réabsorption des molécules ou ions utiles au fonctionnement de l'organisme.
Parmi les déchets évacués citons notamment l 'urée, dont les molécules à base d'azote proviennent essentiellement du catabolisme des acides aminés.
L'évacuation des déchets se fait par l'urine.
Cette filtration se fait essentiellement par des mécanismes de diffusion passive (en suivant les gradients de concentration des solutés).
Cette phase est suivi d'une réabsorption des molécules ou ions utiles au fonctionnement de l'organisme.
Parmi les déchets évacués citons notamment l 'urée, dont les molécules à base d'azote proviennent essentiellement du catabolisme des acides aminés.
L'évacuation des déchets se fait par l'urine.
- la régulation de la quantité d'eau de l'organisme.
- le maintient de la concentration de certaines molécules et ions à des valeurs compatible avec l'homéostasie de l'organisme.•
le tubule contourné proximal
le tubule droit proximal
la partie descendante du tubule intermédiaire
la partie ascendante du tubule intermédiaire
le tubule droit distal
le tubule contourné distal Le tube contourné distal se jette dans le tube collecteur.
Le floculus, boule de capillaires sanguins issus de l'artériole afférente. Le floculus permet la filtration du sang et la formation de l'urine primitive. Les capillaires se rassemblent ensuite pour former l'artériole efférente.
La capsule de Bowman, sac borgne formé de deux feuillets de cellules, entourant le floculus, recueillant l'urine primitive et débouchant à son autre extrémité dans le tubule contourné proximal.
Le mésangium, tissu interstitiel composé de cellules dites mésangiales et d'une matrice intercellulaire. Les cellules mésangiales sont des fibroblastes spécialisés. Elles ont des propriétés contractiles, macrophagiques et peuvent synthétiser de la matrice extracellulaire et du collagène. Elles sécrètent en outre des prostaglandines, des endothélines et des cytokines. En se contractant, sous l'influence des endothélines, les cellules mésangiales contrôlent le flux sanguin dans les capillaires et influencent ainsi la filtration glomérulaire.
Les podocytes, cellules formant le feuillet interne de la capsule de Bowman. Elles entourent les cellules des capillaires glomérulaires, notamment grâce à des prolongements cytoplasmiques ou pieds. Le réseau dense formé par ces prolongements représente une structure importante du filtre glomérulaire.
des substances dissoutes non ionisées
ex : glucose, urée
des substances ionisées de petite taille (ions)
poids moléculaire inférieur à 10 kDa : les molécules traversent
ex : hormones polypeptidiques
poids moléculaire supérieur à 70 kDa : les molécules ne traversent pas
ex : immunoglobulines
poids intermédiaire : le passage dépend de la charge de la molécule L'ultrafiltrat ressemble beaucoup au sang (sans les cellules sanguines et les grosses protéines).
L'osmolarité de l'ultrafiltrat est égale à celle du sang : 300 mosm.
Même remarque concernant le pH de l'ultrafiltrat.
Les deux reins produisent 180 L d'ultrafiltrat par jour (!!!!!!).
Anomalie des pédicelles : fusion des pédicelles donc disparition des fentes de filtration.
Anomalie de la lame basale (diabète sucré) : changement de la composition et de la charge de la lame basale ce qui induit une rigidification.
Anomalies des cellules endothéliales ou des cellules mésangiales (anomalies les plus fréquentes).
Pour determiner une anomalie, on pratique une analyse d'urine par électrophorèse.
La pression hydrostatique glomérulaire est de 55 mmHg.
Elle permet le passage des substances du sang vers le glomérule.
Le diamètre de l'artériole afférente est supérieur au diamètre de l'artériole efferente ce qui explique le sens de la filtration.
La pression oncotique est de 30 mmHg.
Elle est due à la présence de protéines dans le sang en quantité beaucoup plus importante que dans l'ultrafiltrat.
La pression hydrostatique capsulaire est de 15 mmHg.
Elle est liée à la quantité d'ultrafiltrat.
Ces 3 forces s'opposent.
La résultante de ces forces est la pression nette de filtration (Pnf) qui correspond à 10 mmHg.
Le coefficent d'ultrafiltration (KF) d'un glomérule est : KF = perméabilité x surface de filtration d'un glomérule
Le débit (D) de filtration d'un néphron est : D = KF x Pnf
le débit plasmatique rénal(entraîne des modifications de la pression hydrostatique glomérulaire)
la vasoconstriction afférente (entraîne des modifications de la pression hydrostatique glomérulaire)
la vasoconstriction efférente (entraîne des modifications de la pression hydrostatique glomérulaire)
la surface de filtration
des modifications des cellules mésangiales Pathologie : une obstruction des voies urinaires provoque une augmentation de la pression hydrostatique capsulaire.
Il intervient pour de petites perturbations de courte durée.
Les artérioles afférentes contiennent des cellules musculaires lisses.
Ces cellules se contractent en réponse à un stimulus lié à une variation de pression artérielle entre 80 et 150 mmHG.
Une augmentation de la pression artérielle entraîne un étirement de la paroi de l'artériole : les canaux ioniques sont activés par un stimulus mécanique ce qui entraîne une entrée de Ca2+ qui provoque une réponse cellulaire.
Une dizaine de cellules du tube se transforment et prennent le nom de cellules de la macula densa.
A l'entrée de l'artériole afférente dans le glomérule, quelques cellules musculaires lisses perdent leurs caractéristiques musculaires et deviennent des cellules sécrétrices de rénine.
Ce phénomène se produit aussi au niveau de l'artériole efférente mais il est moins important.
L'innervation sympathique va réguler l'activité du glomérule.
Une augmentation (même légère) du taux de Na+ et/ou Cl- dans le tube distal est appelée charge distale.
Elle va provoquer la production d'un médiateur qui est l'adénosine.
Cette adénosine va à son tour entraîner la contraction de l'artériole afférente et des cellules mésangiales pour diminuer la filtration et faire baisser le taux de Na+ et/ou Cl- trop élevé.
Les cellules de la macula densa envoient leur propre signal au glomérule.
Une stimulation trop importante ou de trop longue durée inhibe la rénine.
Néphron :
Le néphron est l'unité structurale et fonctionnelle du rein. Il permet la formation d'urine. Un rein humain adulte en compte entre 500 000 et 1 million.
il est composé de plusieurs parties :
le corpuscule de Malpighi ou glomérulele tubule contourné proximal
le tubule droit proximal
la partie descendante du tubule intermédiaire
la partie ascendante du tubule intermédiaire
le tubule droit distal
le tubule contourné distal Le tube contourné distal se jette dans le tube collecteur.
Structure du glomérule
Il mesure entre 200 et 300 μm (micromètres) et est formé des structures suivantes :Le floculus, boule de capillaires sanguins issus de l'artériole afférente. Le floculus permet la filtration du sang et la formation de l'urine primitive. Les capillaires se rassemblent ensuite pour former l'artériole efférente.
La capsule de Bowman, sac borgne formé de deux feuillets de cellules, entourant le floculus, recueillant l'urine primitive et débouchant à son autre extrémité dans le tubule contourné proximal.
Le mésangium, tissu interstitiel composé de cellules dites mésangiales et d'une matrice intercellulaire. Les cellules mésangiales sont des fibroblastes spécialisés. Elles ont des propriétés contractiles, macrophagiques et peuvent synthétiser de la matrice extracellulaire et du collagène. Elles sécrètent en outre des prostaglandines, des endothélines et des cytokines. En se contractant, sous l'influence des endothélines, les cellules mésangiales contrôlent le flux sanguin dans les capillaires et influencent ainsi la filtration glomérulaire.
Les podocytes, cellules formant le feuillet interne de la capsule de Bowman. Elles entourent les cellules des capillaires glomérulaires, notamment grâce à des prolongements cytoplasmiques ou pieds. Le réseau dense formé par ces prolongements représente une structure importante du filtre glomérulaire.
La filtration glomérulaire
Composition de l'ultrafiltrat glomérulaire
des substances dissoutes non ioniséesex : glucose, urée
des substances ionisées de petite taille (ions)
poids moléculaire inférieur à 10 kDa : les molécules traversent
ex : hormones polypeptidiques
poids moléculaire supérieur à 70 kDa : les molécules ne traversent pas
ex : immunoglobulines
poids intermédiaire : le passage dépend de la charge de la molécule L'ultrafiltrat ressemble beaucoup au sang (sans les cellules sanguines et les grosses protéines).
L'osmolarité de l'ultrafiltrat est égale à celle du sang : 300 mosm.
Même remarque concernant le pH de l'ultrafiltrat.
Les deux reins produisent 180 L d'ultrafiltrat par jour (!!!!!!).
Pathologies
Syndrôme nephrotique : protéinurie (présence de protéines dans l'urine), hypoprotéinémie (moins de protéines dans le sang, puisque passées dans l'urine), oèdeme (les tubules se gonflent d'eau).Anomalie des pédicelles : fusion des pédicelles donc disparition des fentes de filtration.
Anomalie de la lame basale (diabète sucré) : changement de la composition et de la charge de la lame basale ce qui induit une rigidification.
Anomalies des cellules endothéliales ou des cellules mésangiales (anomalies les plus fréquentes).
Pour determiner une anomalie, on pratique une analyse d'urine par électrophorèse.
Les déterminants de la filtration
La pression hydrostatique glomérulaire est de 55 mmHg.Elle permet le passage des substances du sang vers le glomérule.
Le diamètre de l'artériole afférente est supérieur au diamètre de l'artériole efferente ce qui explique le sens de la filtration.
La pression oncotique est de 30 mmHg.
Elle est due à la présence de protéines dans le sang en quantité beaucoup plus importante que dans l'ultrafiltrat.
La pression hydrostatique capsulaire est de 15 mmHg.
Elle est liée à la quantité d'ultrafiltrat.
Ces 3 forces s'opposent.
La résultante de ces forces est la pression nette de filtration (Pnf) qui correspond à 10 mmHg.
Le coefficent d'ultrafiltration (KF) d'un glomérule est : KF = perméabilité x surface de filtration d'un glomérule
Le débit (D) de filtration d'un néphron est : D = KF x Pnf
le débit plasmatique rénal(entraîne des modifications de la pression hydrostatique glomérulaire)
la vasoconstriction afférente (entraîne des modifications de la pression hydrostatique glomérulaire)
la vasoconstriction efférente (entraîne des modifications de la pression hydrostatique glomérulaire)
la surface de filtration
des modifications des cellules mésangiales Pathologie : une obstruction des voies urinaires provoque une augmentation de la pression hydrostatique capsulaire.
Les mécanismes de régulation
1) Le réflexe myogénique
C'est un mécanisme intrinsèque d'autorégulation.Il intervient pour de petites perturbations de courte durée.
Les artérioles afférentes contiennent des cellules musculaires lisses.
Ces cellules se contractent en réponse à un stimulus lié à une variation de pression artérielle entre 80 et 150 mmHG.
Une augmentation de la pression artérielle entraîne un étirement de la paroi de l'artériole : les canaux ioniques sont activés par un stimulus mécanique ce qui entraîne une entrée de Ca2+ qui provoque une réponse cellulaire.
2) Le rétrocontrôle tubuloglomérulaire
Le tube distal revient s'accoler au glomérule d'origine.Une dizaine de cellules du tube se transforment et prennent le nom de cellules de la macula densa.
A l'entrée de l'artériole afférente dans le glomérule, quelques cellules musculaires lisses perdent leurs caractéristiques musculaires et deviennent des cellules sécrétrices de rénine.
Ce phénomène se produit aussi au niveau de l'artériole efférente mais il est moins important.
L'innervation sympathique va réguler l'activité du glomérule.
Une augmentation (même légère) du taux de Na+ et/ou Cl- dans le tube distal est appelée charge distale.
Elle va provoquer la production d'un médiateur qui est l'adénosine.
Cette adénosine va à son tour entraîner la contraction de l'artériole afférente et des cellules mésangiales pour diminuer la filtration et faire baisser le taux de Na+ et/ou Cl- trop élevé.
Les cellules de la macula densa envoient leur propre signal au glomérule.
Une stimulation trop importante ou de trop longue durée inhibe la rénine.
