Fonctions Renales

FONCTIONS RENALES

• Plusieurs mécanismes par lesquels le rein régule : - La pression osmotique - Le pH - L’équilibre hydrothermal • Système de transport situé dans les cellules épithéliales. • Quand besoin, apport de cations, anions dans le sang, des transporteurs du rein peuvent être activés. • Tube rénal ( ou néphron ) : Filtration du sang  Donne le plasme (~) ou l’urine primitive.  Contient : - Eléments précieux qui doivent être réabsorbés - Eléments toxiques excrétés - Il y aura par la suite synthèse de substances qui vont dans l’urine  Sont sécrétées ou réabsorbées. • Rein : - 140 g - 1700 L de sang filtré par le rein par jour - 170 L sans les cellules et les protéines  Réabsorbé à ~ 100%. • Transport actif : - Primaire - Secondaire • Rein : filtre de 140m2. • Fonction endocrine du rein : - Rénine : Régule la pression artérielle - Vitamine D devient active  Participe à l’équilibre phosphocalcique. - Prostaglandines - Hormones : érythropoïétine : formation et maturation des globules rouges. • Urine :  - Solution presque stérile. Contient des substances organiques et minérales. - pH acide : 5
I­

 Données morphologiques 

1)  Les reins  • Organes en forme de haricots. • Le rein droit est poussé par le foie  Plus bas que le rein gauche. • Trois couches en partant de l’extérieur : - Fascia rénale - Capsule adipeuse

- Capsule fibreuse • La capsule adipeuse à un rôle de soutient. • Chez l’Homme : 8 – 12 pyramides ( rat : 1 seule pyramide )

2)  Les néphrons  • L’unité fonctionnelle du rein est le néphron : ~ 1 000 000 néphrons par reins chez l’Homme.  cf. fig. 5­6 : différents éléments des néphrons : - Partie vasculaire des néphrons : zone de contact entre le sang et le néphron. - Partie tubulaire : 20 – 50 mm. Une seule couche de cellules épithéliales. a)  Le système de filtration  • Corpuscules de Malpighi ( découverts en 1666 ). A l’époque, on pensait qu’il s’agissait de glandes. α ­ La capsule de Bowmann • Partie dilatée du néphron. • Glommérules fixent le sang  Créent l’urine primitive.  Dans le cortex • Ensemble, forment le corpuscule rénal ou de Malpighi.

β ­ Structure du corpuscule rénal

• 2 feuillets : - Externe : feuillet externe ou pariétal. - Interne ou viscéral.       La cavité enter ces 2 cellules est appelée chambre glommérulaire.       On y trouve le filtrat ou l’urine primitive. • Les cellules de la couche interne se lient au capillaire. • Elles sont séparées des cellules endothéliales par la lame basale.  Correspond à la membrane de filtration.  cf. fig. 9 • Les cellules de la couche interne sont particulières et appelées podocytes : filtration efficace.

 Les cellules ne peuvent pas entrer dans le filtrat. Les protéines de taille plus ou moins importantes       non plus. b)  Le tube rénal  • A son niveau, phénomènes de réabsorption, de sécrétion et d’excrétion. • 4 parties : - Tube proximal - Anse de Henlé - Tube contourné distal - Tube collecteur. •Le tube rénal commence son trajet au niveau du cortex, puis médulla, puis remonte dans le cortex et redescend  dans la médulla.

α ­ Le tube proximal • A une partie contournée et une partie droite. • En continuité avec la chambre glommérulaire. • La partie contournée proximale est formée d’un épithélium spécifique :

 Fonction d’absorption diminue ( simplification )

β ­ L’anse de Henlé

• Localisée au niveau médullaire.

δ ­ Le tube contourné distal

• La réabsorption de soluté devient de plus en plus importante  Sécrétion de K+. • Contact avec la glommérule  Intervention de la partie artérielle dans la régulation.

γ ­ Le tube collecteur • 4 types de cellules différentes ( concentration : dilution des urines).  Régulation très fine. • Topographie du néphron :  Coulisse le long du cortex  Certains vont dans la medullaire ( longs ).  30% de néphrons superficiels ( courts ). • Longs : Dilution de la concentration de l’urine • Courts : Réabsorption. • Le rein est hautement vascularisé  Les reins reçoivent 20 à 25 % du débit cardiaque. 3)  Vascularisation du rein  a)  Organisation artérielle  • Système sophistiqué. • Le sang se draine dans le système des veines. • Néphron long : système sanguin vasa recta.  Les artères à ce niveau suivent le néphron. • Ce système existe dans la zone médullaire. b)  Le système porte artériel 

• Artériole donne naissance à un réseau de capillaires qui irriguent toute la portion du néphron ensuite le système  de néphrons.

• La différence de calibre crée une pression qui facilite la filtration.

 Pression très faible  Facilite la réabsorption.

c)

II­

 Macula dense, appareil extraglommérulaire 

 Modalité fonctionnelle du néphron 

 Filtration  Excrétion, absorption. 1)  Filtration glommérulaire  • Des expériences ont montrées que l’urine glommérulaire de grenouille a la même composition que le plasma  sans protéines. a)  Absence de protéines  • Si on injecte dans le sang des protéines de tailles différentes :

Gélatine Albumine ( d’œuf ) Hémoglobine Albumine plasmatique

Poids moléculaire ( kda ) 35 43 68 69

Urine + + + +

Globuline Caséine

150 180

­ ­

• Les charges négatives empêchent également le passage de la barrière. b)  Pression oncotique  URINE IR

PLASMA        Ions

     Protéines

• Molarité : Nombre de moles dans un litre • Osmolarité : osmose : Nombre d’unités cinétiques ou le nombre de particules pour une unité de liquide :  Molécules non dissociables.  Molécules dissociables. • Concentration en équivalents : Eq/L : nEq/L  Concentration équivalente = molarité * charge

        Compartiment 1    n Eq n Osm Na+           150  157,7 Cl­             135  142,7 Prot­      15

  150  157,7   135  142,7   0,8

       Compartiment 2 n Eq n Osm  150

  150

 150

  150

 301,2 • Albumine : 20 charges négatives  Na+ + Cl­ bougent selon la loi de Gibbs­Donnan : • Le produit des concentrations des ions diffusibles dans le 1er compartiment doit être égal à celui dans le 2eme. [Na1] [Cl1] = [Na2] [Cl2] • La neutralité de chaque compartiment doit être maintenue. cations ( 1 ) = anions ( 1 ) cations ( 2 ) = anions ( 2 ) [Na+1+ XNa+] x [Cl­ + XCl­] = [Na2] [Cl2]  L’urine est volumineuse  On ignore les transferts. (150 + X) (135 + X) = 150 x 150 150 x 135 + 150X + 135X + X2 = 150 x 150

X² + 285X – 2250 = 0  X = 7,68 c)

 Pression efficace de filtration 

• Effectuée sous l’influence d’une certaine force : différence de pression entre le sang et l’urine :  Pression sanguine ~ 70 mm Hg. PLASMA Pression sanguine :

URINE Pression hydrostatique intratubullaire

70 mm Hg

10 mm Hg

Force favorisant la filtration

Pression oncotique ( 25 mm Hg )

• Quand la pression artérielle chute, la filtration au niveau des glommérules s’arrête. d)  Clairance ( détermination quantitative de filtrat glommérulaire ).  • On utilise une méthode dérivée pour déterminer la composition du sang. • Certaines substances sont filtrées et passent dans l’urine finale et sont excrétées. • Créatine, inuline, mannitol : pas sécrété au niveau du tube , pas réabsorbés.  Inuline : 5000 Da : P : Concentration plasmatique de l’inuline en mg.mL­1 U : Concentration urinaire en mg.mL­1 V : Volume urinaire émis par unité de temps : mL.min­1 UV : Débit d’élimination urinaire de l’inuline ( mg. min­1 ) C : Volume de plasma filtré par unité de temps : mL.min­1 UV UV = CP      = C  P UV

Pente = Clairance

P

• La clairance d’une substance quelconque est un volume de plasma qui contient la quantité d’une substance  éliminé par la voie urinaire en 1 minute. • Clairance en volume théorique : on peut faire des estimations de clairance de l’inuline dans des conditions  réelles : P = 4 mg/mL U = 250 mg/mL V = 2 mL/min

 C = 125 mL/min

• Clairance du glucose = 0 • Clairance de la Créatinine = 140  Sécrétion. • Créatinine : Substance de référence car endogène et sécrétion constante. • A quoi servent les valeurs de clairance : si variation : problème dans le système.  Médicaments devant être excrétés ou réabsorbés : contrôle par la clairance. 2)  Réabsorption tubulaire  • Site principal : tube contourné proximal. a)  Réabsorption du glucose 

• Complètement réabsorbé car source principale d’énergie. • La quantité de glucose réabsorbé : Pour 9 mM : reste 0,3 mM.  Autant dire rien en terme de concentration car 80% de l’eau est réabsorbée avec le glucose. α ­ Taux maximal du glucose • Entretient du gradient de concentration par la pompe à sodium dans les cellules du tube contourné proximal :

Glucose réabs. (mg/min)   400 TmG   200

          K0,5

                                  2    4 • Transporteur avec des sites de fixation du glucose.  Saturable  Preuve de l’existence de ce transporteur.      Ressemble à des réactions enzymatiques avec un substrat. Vmax       TmG    [S]         [Glu]   Km    K0,5

     Glucose dans le sang ( g/L )

Vmax [S]  V = Km + [S]

Plus la vitesse augmente plus la saturation  est importante.

TmG : 320  380 mg/min     S :   1,6   1,8

β ­ Glucosurie rénale • Dans le cas ou on trouve du glucose dans les urines  Anomalie.  Diminution de la concentration en transporteur dans les cellules.

TmG constant  Affinité du transporteur.

δ ­ La structure du transporteur

• SGLT­1 : Responsable de la réabsorption du glucose, acides aminés neutres, nucléotides, inositol.

2 Na+

Glucose

Site externe Flip­flop

Site interne

Site externe – 2 Na

   Glucose Site externe – 2 Na

Glu

Flip­flop

Site interne – 2 Na 2 Na    Glucose b)  Réabsorption de l’eau 

• 80% réabsorbés au niveau du tube contourné proximal

Aquaporine : 4 sous unités • Force motrice de l’eau : différence osmotique.  Réabsorption obligatoire  On ne trouve pas de dilution ou d’augmentation de concentration de l’urine. • Glucose : réabsorbé à 100% • Na+, Cl­ : 75% • Réabsorption de l’eau : processus isoosmotique. • Ce n’est pas le cas au niveau du néphron distal : plus d’AQP1, mais AQP 2 et 3.  Peut varier avec la  vasopression.

3)  Réabsorption du sodium  • 80% du Na filtré est réabsorbé au niveau du tube contourné proximal. • Na+ doit être réabsorbé. Mécanisme de cotransport avec : - glucose - bicarbonate       Na+ sert de navette pour le reste.

• Système symport / antiport. • ATPase sodium – potassium très exprimée dans les cellules rénales.  70% de l’ATP est utilisé par la pompe sodium potassium dans les cellules rénales. • Cotransports symports : - Na – glu : éléctrogénique (crée une différence de potentiel entre la cellule et l’extérieur) - Na – Pi  Non­éléctrogénique - Na – acides aminés neutre : éléctrogénique - Na – Cl : Non­éléctrogénique - Na – K – Cl : Non électrogéniques car : Na+ ­ K+ ­ 2 Cl­ - Na – SO42­ : électrogénique : SO42­ ­  3 Na+         Force motrice : gradient éléctrochimique. • Cotransports antiports : - Na+ / H+ :  Tube proximal : cellules :

NHE3

NHE1

 NHE 1­3 : isoformes.  NHE 3 : typique de la cellule rénale. • Acidification de l’urine • Réabsorption de l’ion Na+ • Ces transporteurs sont importants pour le transport actif tertiaire. • Le TAI : Pompes à Na. 4)  Réabsorption des bicarbonates  • Rôle tampon dans le sang et dans les cellules clé.  85 % du bicarbonate est réabsorbé ou niveau du tube proximal  Le reste au niveau du tube distal. • Utilise : - ATPase Na­K - Echangeur Na/H - Isoformes de l’anhydrase carbonique : II et IV

• Anhydrase carbonique : catalyse la réaction : CO2 + H2O  H2CO3  HCO3­ + H+     Efficacité de la réaction faible naturellement.  L’enzyme :  x 10 000 000.

5)  Réabsorption du chlore 

• Lié aux mécanismes Na – dépendants

a)

 Echanges Cl  ­  ­ Formate ( Cl  ­  ­ oxalate ) 

 cf. schéma avant. b)  Diffusion de potentiel transépithélial ( ou transcellulaire ) 

• La ddp négative est liée au transport des acides aminés négatifs.  Facilite le transport d’ions chlore. • La ddp positive est due à la réabsorption des anions type bicarbonate  La réabsorption de Cl s’interrompt, mais le glucose et le bicarbonate sont réabsorbés avec de l’eau.  [ H2O ] chute  [Cl­] augmente.  Force osmotique créée  Force motrice pendant 85% du tube contourné proximal

• ddp ( urine ) tube distal : ­20 mV.