Fiche de révision : Filtration et transferts rénaux

Plan du Cours

  1. Fonctions générales du rein
  2. Anatomie externe et interne du rein
  3. Néphron et hétérogénéité néphronique
  4. Appareil juxtaglomérulaire
  5. Vascularisation et débit rénal
  6. Formation de l’urine et filtration glomérulaire
  7. Clairance rénale et traceurs du DFG
  8. Mesure du débit plasmatique rénal
  9. Régulation hémodynamique rénale
  10. Mécanismes de réabsorption tubulaire
  11. Réabsorption du sodium et de l’eau
  12. Réabsorption du glucose et des acides aminés
  13. Sécrétion tubulaire et régulation du pH
  14. Excrétion rénale du PAH
  15. Fonctions tubulaires et gradient médullaire à contre-courant
  16. Concentration et dilution des urines
  17. Diurétiques et leurs mécanismes
  18. Transport et anatomie des voies urinaires
  19. Miction et contrôle nerveux

1. Fonctions générales du rein

★ À maîtriser

  • Chaque jour, les reins filtrent près de 200 L de plasma et excrètent notamment l’urée, les ions en excès, les toxines et les déchets métaboliques.

  • Les reins régulent le volume d’eau, l’osmolalité, la concentration des ions extracellulaires, l’équilibre acido-basique et la pression artérielle par l’excrétion d’eau et de sodium.

  • Les reins produisent la rénine et l’érythropoïétine, activent la vitamine D en calcitriol et contribuent à la néoglucogenèse lors d’un jeûne prolongé.

Compléments

  • La fonction exocrine rénale forme l’urine définitive par filtration glomérulaire, puis par réabsorption et sécrétion tubulaires qui modifient le volume et la composition de l’urine primitive.

  • La rénine stimule le système rénine-angiotensine et la production d’angiotensine II, qui favorise la vasoconstriction et la réabsorption tubulaire de sodium.

  • Sous l’action de la PTH, l’1-α-hydroxylase rénale transforme la 25OH-vitamine D3 en 1,25-dihydroxyvitamine D3, ou calcitriol, qui favorise l’absorption intestinale du calcium et du phosphate.

Astuce mémo

Une usine filtre le plasma, récupère l’utile et élimine les déchets.

2. Anatomie externe et interne du rein

Notions clés & Définitions

  • Hile rénal : Le hile rénal est une fente verticale sur la face médiale concave du rein qui mène au sinus rénal et laisse passer les uretères, les vaisseaux, les lymphatiques et les nerfs.

★ À maîtriser

  • Les reins, en forme de haricot, sont rétropéritonéaux dans la région lombaire supérieure et s’étendent approximativement de T12 à L3.

  • Chaque rein comprend un cortex périphérique, une médulla centrale formée notamment de pyramides rénales, et un bassinet qui communique avec l’uretère.

Compléments

  • Le rein droit, comprimé par le foie, est légèrement plus bas que le rein gauche; un rein adulte pèse environ 150 g.

  • L’urine s’écoule des papilles rénales dans les calices mineurs, puis dans les calices majeurs et le pelvis rénal avant de rejoindre l’uretère.

3. Néphron et hétérogénéité néphronique

Notions clés & Définitions

  • Néphron : Le néphron est l’unité fonctionnelle du rein, constituée d’un corpuscule rénal qui filtre le plasma et d’un tubule rénal qui modifie le filtrat.

★ À maîtriser

  • Le corpuscule rénal comprend :
    • Le glomérule
    • L’artériole afférente
    • L’artériole efférente
    • La capsule de Bowman
  • Le tubule rénal comprend :
    • Le tube contourné proximal
    • L’anse de Henle
    • Le tube contourné distal
    • Le tube collecteur

📌 Les néphrons corticaux ont leur glomérule dans la partie externe du cortex et une anse courte, tandis que les néphrons juxtamédullaires ont leur glomérule près de la médulla et une anse longue.

Compléments

  • Chaque rein contient environ 1 à 1,2 million de néphrons, et la destruction de plus des deux tiers des néphrons est associée à l’apparition d’une pathologie rénale.

  • Les néphrons juxtamédullaires représentent environ 20 à 30 % des néphrons et possèdent des vasa recta associés à la concentration de l’urine.

  • Les cellules principales du tube collecteur réabsorbent le sodium et l’eau, tandis que les cellules intercalaires sécrètent des ions H+ et transportent des ions HCO3-.

Astuce mémo

L’anse courte du néphron cortical s’oppose à l’anse longue du juxtamédullaire.

4. Appareil juxtaglomérulaire

★ À maîtriser

  • L’appareil juxtaglomérulaire comprend trois types cellulaires :

    • Les cellules juxtaglomérulaires
    • Les cellules de la macula densa
    • Les cellules mésangiales ou cellules en lacis
  • Les cellules juxtaglomérulaires de la média de l’artériole afférente synthétisent, stockent et libèrent la rénine; leur stimulation sympathique adrénergique favorise cette libération.

📌 Une diminution de la concentration de sodium détectée par la macula densa stimule la libération de rénine par les cellules juxtaglomérulaires.

Compléments

  • L’appareil juxtaglomérulaire se trouve au point où le tubule distal, ou la partie terminale de la branche ascendante de l’anse de Henle, passe entre les artérioles afférente et efférente.
  • Les cellules juxtaglomérulaires détectent les changements de tension de l’artériole afférente et répondent à une hypovolémie ou à une baisse de la pression de perfusion rénale.

  • Les cellules mésangiales de l’appareil juxtaglomérulaire modulent les signaux transmis par la macula densa aux cellules granulaires; une diminution luminale du sodium, du chlore ou des deux favorise la sécrétion de rénine.

5. Vascularisation et débit rénal

★ À maîtriser

  • 🔄 Le trajet du sang rénal suit cet ordre :

    1. Artères rénales, segmentaires, interlobaires, arquées et interlobulaires
    2. Artérioles afférentes et glomérules
    3. Artérioles efférentes et capillaires péritubulaires
    4. Veines interlobulaires, arquées et interlobaires
    5. Veine rénale puis veine cave inférieure
  • Au repos, le débit sanguin rénal est d’environ 1 à 1,2 L/min, soit près de 20 % du débit cardiaque, et environ 90 % de ce débit irrigue le cortex rénal.

📌 La pression des capillaires glomérulaires est d’environ 60 mmHg et favorise la filtration, tandis que celle des capillaires péritubulaires est d’environ 13 mmHg et favorise la réabsorption.

Compléments

  • Les reins reçoivent environ 25 % du débit cardiaque, soit près de 1 250 ml/min lorsque le débit cardiaque est de 5 L/min.

  • Les capillaires péritubulaires reçoivent environ 85 % du débit sanguin rénal, tandis que les vasa recta en reçoivent environ 15 % et irriguent la médulla le long des anses de Henle des néphrons juxtamédullaires.

  • Les artérioles rénales, d’environ 30 μm de diamètre et dotées d’une paroi musculaire d’environ 20 μm, sont innervées par le système sympathique et constituent un site majeur de résistance au débit sanguin.

Astuce mémo

Aorte → artères rénales → glomérule → capillaires péritubulaires ou vasa recta → veine rénale.

6. Formation de l’urine et filtration glomérulaire

★ À maîtriser

  • La formation de l’urine repose sur trois processus :

    • La filtration glomérulaire
    • La réabsorption tubulaire
    • La sécrétion tubulaire
  • La filtration glomérulaire, dans le corpuscule rénal, produit un filtrat dépourvu de cellules et de protéines, à partir du plasma.

  • La réabsorption tubulaire fait passer sélectivement des substances du filtrat vers le sang et récupère la totalité du glucose et des acides aminés ainsi qu’environ 99 % de l’eau, du sel et d’autres éléments filtrés.

  • La filtration glomérulaire est un processus passif, unidirectionnel et non sélectif dans lequel la pression hydrostatique pousse liquides et solutés à travers la membrane de filtration.

  • Le débit de filtration glomérulaire moyen est d’environ 125 ml/min chez l’homme et 105 ml/min chez la femme, soit respectivement environ 180 L/jour et 150 L/jour.

📐 Formule - Le débit de filtration glomérulaire est égal au coefficient de filtration glomérulaire multiplié par la pression nette de filtration : DFG=Kf×PNFDFG = K_f \times PNF.

  • La membrane de filtration comprend trois couches :
    • L’endothélium fenestré des capillaires glomérulaires
    • La membrane basale
    • Les pédicelles des podocytes

📌 Les fenestrations endothéliales laissent passer les composants plasmatiques tout en retenant les cellules sanguines, tandis que la membrane basale bloque les protéines sauf les plus petites et laisse passer les autres solutés.

Compléments

  • La sécrétion tubulaire fait passer sélectivement des substances du sang vers le filtrat le long des tubules rénaux.

  • La fraction de filtration correspond à la fraction du débit plasmatique rénal filtrée dans les capillaires glomérulaires et vaut environ 0,2, soit 20 %.

  • La perméabilité de la membrane de filtration dépend de la taille et de la charge : elle est maximale pour les molécules de moins de 10 kDa, nulle au-delà de 70 kDa, et favorise les molécules cationiques par rapport aux anioniques de même masse moléculaire.

  • Le filtrat glomérulaire a une osmolarité d’environ 300 mosmoles/L et une composition proche du plasma, sauf pour les substances liées aux protéines plasmatiques, dont le calcium, les acides gras, les hormones stéroïdiennes et certains médicaments.

  • La pression oncotique capillaire augmente le long des capillaires glomérulaires parce que les protéines non filtrées se concentrent dans le plasma restant, ce qui fait décroître la pression de filtration.

📌 Une obstruction des voies urinaires, telle qu’un calcul rénal, augmente la pression hydrostatique capsulaire, diminue la pression nette de filtration et réduit le débit de filtration glomérulaire.

  • La contraction des cellules mésangiales réduit la surface capillaire active et le coefficient de filtration Kf, ce qui diminue le débit de filtration glomérulaire.

Astuce mémo

La pression hydrostatique pousse le filtrat, tandis que la pression oncotique capillaire s’y oppose.

7. Clairance rénale et traceurs du DFG

Notions clés & Définitions

  • Clairance : Volume de plasma totalement épuré d’une substance par unité de temps.

★ À maîtriser

  • La clairance rénale permet d’estimer le débit de filtration glomérulaire et de déterminer la manipulation rénale d’une substance.

📐 Formule - La clairance d’une substance s vérifie Cs=Us×VPsC_s = \frac{U_s \times V}{P_s}, où U_s est sa concentration urinaire, V le débit urinaire et P_s sa concentration plasmatique.

  • Un traceur de filtration glomérulaire doit : ne pas se lier aux protéines plasmatiques, ne subir ni réabsorption ni sécrétion tubulaire, ne subir ni métabolisme ni synthèse tubulaire, ne pas modifier la filtration glomérulaire, ne pas être toxique, avoir un faible poids moléculaire

  • L’inuline est librement filtrée et ne subit ni réabsorption ni sécrétion tubulaire ; sa quantité excrétée est donc égale à sa quantité filtrée.

📐 Formule - La clairance de l’inuline, qui estime précisément le DFG, vérifie Cin=Uin×VPinC_{in} = \frac{U_{in} \times V}{P_{in}}.

  • La créatinine est librement filtrée et n’est ni réabsorbée, ni synthétisée, ni métabolisée dans le rein.

  • En insuffisance rénale chronique, la créatininémie augmente lorsque le DFG diminue, si la production de créatinine reste relativement constante et que son excrétion urinaire égale la quantité filtrée.

📌 Si la clairance d’une substance dépasse celle de l’inuline, la substance est filtrée et sécrétée ; si elle est inférieure, une petite molécule facilement filtrée est réabsorbée, tandis qu’une grosse molécule ou une molécule chargée négativement peut être incomplètement filtrée.

Compléments

  • La disparition d’une substance peut se produire par excrétion ou métabolisme dans :

    • le rein
    • le foie
    • les poumons
    • la salive
    • la sueur
    • les cheveux
  • L’inuline est un polymère du fructose de poids moléculaire 5 000 daltons qui répond aux critères d’un indicateur glomérulaire.

  • La créatinine endogène provient du métabolisme de la créatine du muscle squelettique et sa concentration plasmatique est relativement stable.

  • La formule de Cockcroft estime la clairance de la créatinine à partir de la créatininémie et de paramètres liés à la production musculaire, notamment l’âge, le poids corporel et le sexe.

  • Dans la formule de Cockcroft, K vaut 1,23 chez l’homme et 1,04 chez la femme.

📌 L’estimation Cockcroft n’est pas fiable chez l’enfant, la femme enceinte, les sujets obèses ou les sujets âgés.

  • Les valeurs normales de créatininémie sont de 80 à 110 μmol/L chez l’homme et de 60 à 90 μmol/L chez la femme.

Astuce mémo

L’inuline mesure le DFG sans transfert tubulaire ; la créatinine l’estime en pratique clinique.

8. Mesure du débit plasmatique rénal

★ À maîtriser

  • Le PAH est le traceur de référence pour estimer le débit plasmatique rénal par clairance urinaire.

📐 Formule - La clairance du PAH estime le débit plasmatique rénal selon CPAH=UPAH×VPPAHC_{PAH} = \frac{U_{PAH} \times V}{P_{PAH}}.

📐 Formule - Le débit sanguin rénal se calcule à partir du débit plasmatique rénal et de l’hématocrite selon DSR=DPR1−HtDSR = \frac{DPR}{1-Ht}.

Compléments

  • Le PAH est facilement filtré, n’est pas réabsorbé et est presque entièrement sécrété ; il n’est pas métabolisé dans le rein et ne modifie pas l’hémodynamique rénale.

  • Environ 80 à 90 % du PAH administré sont extraits du plasma lors de son passage dans le rein, par filtration glomérulaire et surtout par sécrétion tubulaire.

  • La clairance du PAH est d’environ 600 ml/min et mesure un débit plasmatique rénal fonctionnel, car l’extraction plasmatique du PAH est incomplète.

📐 Formule - Le débit plasmatique rénal réel se calcule par DPRreˊel=CPAHEPAHDPR_{réel} = \frac{C_{PAH}}{E_{PAH}}, avec un taux d’extraction rénale du PAH d’environ 90 %.

9. Régulation hémodynamique rénale

★ À maîtriser

📌 La vasoconstriction artériolaire réduit le diamètre, augmente la pression en amont et diminue le débit ainsi que la pression en aval, tandis que la vasodilatation produit les effets opposés.

📌 La vasoconstriction de l’artériole efférente diminue le débit sanguin rénal mais augmente la pression hydrostatique glomérulaire et le DFG.

  • La régulation du débit sanguin rénal et du DFG comporte un niveau intrinsèque d’autorégulation et un niveau extrinsèque nerveux et hormonal.

  • L’autorégulation rénale se fait au niveau de l’artériole afférente par un mécanisme myogène et par le rétrocontrôle tubuloglomérulaire.

  • La rénine transforme l’angiotensinogène en angiotensine I, puis l’enzyme de conversion endothéliale transforme l’angiotensine I en angiotensine II.

Compléments

  • Chaque jour, environ 180 L de plasma traversent le filtre glomérulaire, soit une filtration du volume plasmatique d’environ 3 L plus de 50 fois.

  • Chez un adulte de 70 kg, les 180 L d’eau filtrés représentent environ quatre fois l’eau corporelle totale et dix fois le liquide extracellulaire.

  • La filtration quotidienne de 180 L correspond à environ 25 000 mosmoles de Na⁺, 19 000 mosmoles de Cl⁻ et 700 mosmoles de K⁺.

  • Les effets des artérioles afférente et efférente sont similaires sur le débit sanguin rénal, mais opposés sur la pression hydrostatique glomérulaire et le DFG.

  • Lors d’une hausse de pression artérielle, l’étirement de l’artériole afférente entraîne une entrée de Ca²⁺, la contraction du muscle lisse, une vasoconstriction et une baisse du débit sanguin rénal et du DFG.

  • 🔄 Lors d’une baisse de pression artérielle :

    1. la paroi de l’artériole afférente se relâche
    2. le muscle lisse se détend
    3. l’artériole se vasodilate
    4. le débit sanguin rénal et le DFG augmentent

📌 L’autorégulation rénale maintient efficacement le débit sanguin rénal et le DFG lorsque la pression artérielle moyenne est comprise entre 80 et 180 mmHg.

  • L’autorégulation devient inopérante lorsque la pression artérielle chute sous 80 mmHg, notamment lors d’une hémorragie ou d’une déshydratation sévère.

📌 Lorsque la pression artérielle chute sous 45 mmHg, la pression nette de filtration devient nulle et la filtration s’arrête.

  • L’innervation rénale postganglionnaire est exclusivement sympathique noradrénergique et il n’existe pas d’innervation rénale cholinergique.

  • Une activation sympathique entraîne la libération de noradrénaline par les terminaisons nerveuses rénales, la vasoconstriction des artérioles afférentes et une diminution du DFG ; en situation de stress extrême, cette réponse peut dépasser l’autorégulation.

Astuce mémo

Chute de pression → activation sympathique et rénine → vasoconstriction et maintien de la pression artérielle.

10. Mécanismes de réabsorption tubulaire

Notions clés & Définitions

  • Réabsorption tubulaire : Transport sélectif par lequel l’épithélium tubulaire fait passer des molécules du fluide tubulaire vers les capillaires péritubulaires.
  • Taux maximal de réabsorption : Limite de transport transcellulaire d’un soluté, déterminée notamment par le nombre de transporteurs protéiques disponibles.

★ À maîtriser

  • Environ 99 % du filtrat glomérulaire est réabsorbé, surtout dans le premier segment du tubule, tandis que la régulation hormonale intervient dans le dernier segment.
  • La voie transcellulaire fait traverser aux substances les membranes apicale et basolatérale et le cytoplasme des cellules tubulaires, tandis que la voie paracellulaire les fait passer entre les cellules.

  • Le transport passif suit un gradient et ne consomme pas d’énergie, tandis que le transport actif s’effectue contre un gradient, consomme de l’énergie et est saturable.

  • Lorsque les transporteurs tubulaires sont saturés, la quantité de substance excédentaire est excrétée dans l’urine.

Compléments

  • Les ions pouvant passer par voie paracellulaire dans le néphron proximal comprennent :

    • Ca²⁺
    • Mg²⁺
    • K⁺
    • une petite quantité de Na⁺
  • Le transport actif primaire utilise directement l’énergie, comme la pompe Na⁺/K⁺-ATPase, tandis que le transport actif secondaire utilise indirectement un gradient, comme le cotransport du glucose.

  • Le Tm du glucose est de 2 mmol/min dans l’exemple présenté et de 350 mg/min dans les valeurs données pour le tubule contourné proximal.

  • Les Tm indiqués dans le tubule contourné proximal sont de 4 à 5 mg/min pour les phosphates et de 15 mg/min pour l’acide urique ; chaque acide aminé a un Tm spécifique.

  • L’urée est réabsorbée passivement et environ 50 % de l’urée filtrée est réabsorbé.

  • La diffusion piégée est le passage facilité d’une substance après sa transformation d’une forme ionisée non diffusible en une forme non ionisée diffusible, comme NH₄⁺ transformé en NH₃.

  • La réabsorption active du Na⁺ crée un gradient électrique transépithélial qui attire les anions ; l’eau suit les solutés par osmose, puis l’augmentation de la concentration tubulaire favorise la diffusion simple de certains solutés.

Astuce mémo

Na⁺ sort côté basolatéral → entre côté apical → attire les anions et l’eau.

11. Réabsorption du sodium et de l’eau

★ À maîtriser

  • Le transport actif du Na⁺ est la principale force motrice de la réabsorption dans tous les segments du tubule rénal.

  • La réabsorption du sodium filtré se répartit ainsi :

    • 67 % dans le tube proximal
    • 20 % dans l’anse de Henle, principalement dans la branche ascendante large
    • 7 % dans le tube distal
    • 5 % dans le tube collecteur
  • Environ 85 % de l’eau filtrée sont réabsorbés obligatoirement, indépendamment de la balance hydrique corporelle, principalement par osmose en réponse au gradient osmotique transtubulaire.

📌 La réabsorption obligatoire de l’eau est indépendante de la balance hydrique, tandis que la réabsorption facultative se déroule dans le tube collecteur sous le contrôle de l’ADH et dépend de la balance hydrique.

Compléments

  • Le Na⁺ entre du côté apical par des canaux, des symports ou des antiports et est transporté du côté basolatéral par la pompe Na⁺/K⁺-ATPase.

  • Dans le tubule contourné proximal, la réabsorption du sodium est iso-osmotique : la réabsorption de l’eau est proportionnelle à celle du sodium.

  • Le Na⁺ est cotransporté avec :

    • H⁺
    • le glucose
    • les acides aminés
    • le phosphate
    • le lactate
  • La réabsorption du Na⁺ se déroule en deux étapes : la pompe Na⁺/K⁺-ATPase basolatérale expulse le Na⁺ et diminue sa concentration intracellulaire, puis le Na⁺ entre par la membrane apicale selon son gradient électrochimique via des symports ou des antiports spécifiques.

  • La rénine est une enzyme de masse moléculaire 40 000, sécrétée par l’appareil juxtaglomérulaire ; une partie est libérée dans le plasma et le reste est stocké.

  • La rénine : augmente la production d’aldostérone, redistribue le flux sanguin rénal au profit du cortex profond, contribue au maintien d’une pression artérielle suffisante par son action vasculaire

  • L’aldostérone est synthétisée par la zone glomérulée du cortex surrénalien et agit sur la partie la plus distale du TCD et la partie initiale du tube collecteur.

  • Dans le rein, l’aldostérone favorise la réabsorption du sodium en échange de potassium ou d’ions H⁺.

  • Le facteur atrial natriurétique réduit la réabsorption du sodium dans le TCP et dans le TCD et exerce une action hypotensive par vasodilatation.

  • Environ 67 % de l’eau filtrée sont réabsorbés dans les tubules proximaux et 15 à 18 % dans le segment fin de la branche descendante de l’anse de Henle.

  • La réabsorption de l’eau dans le tubule proximal est d’environ 67 % et celle du segment fin de la branche descendante de l’anse de Henle d’environ 15 % ; les branches ascendantes de l’anse de Henle sont imperméables à l’eau.

  • Les 15 à 18 % d’eau filtrée restants peuvent être réabsorbés ou non selon la balance hydrique corporelle.

12. Réabsorption du glucose et des acides aminés

Notions clés & Définitions

  • Seuil rénal : Concentration plasmatique d’une substance à partir de laquelle elle apparaît dans les urines.

★ À maîtriser

  • Le glucose est totalement ultrafiltré puis complètement réabsorbé en situation normale, de sorte que la glucosurie est nulle.

📌 Quand la glycémie dépasse le seuil rénal, la réabsorption du glucose augmente jusqu’à son Tm ; l’excès est alors éliminé dans les urines.

Compléments

  • La glycémie normale est d’environ 1 g/L, avec une plage indiquée de 0,7 à 1,1 g/L.

  • Le glucose commence à apparaître dans les urines lorsque la glycémie atteint environ 1,80 g/L.

  • Le Tm du glucose est indiqué à 375 mg/min, et la glycémie de 3 g/L correspond à la valeur maximale mentionnée.

  • Les acides aminés sont réabsorbés dans le tubule proximal par cotransport actif secondaire avec Na⁺ et sont presque totalement absents des urines terminales.

Astuce mémo

Sous le seuil, le glucose est réabsorbé ; au-delà du Tm, l’excès est excrété.

13. Sécrétion tubulaire et régulation du pH

★ À maîtriser

  • La sécrétion tubulaire transfère des substances des capillaires péritubulaires vers le filtrat, à travers les cellules tubulaires, ou résulte de leur synthèse dans ces cellules.

  • La sécrétion tubulaire élimine certains médicaments et métabolites liés aux protéines plasmatiques, qui ne sont généralement pas filtrés.

  • La sécrétion tubulaire contribue à éliminer l’excès d’ions K⁺ de l’organisme.

  • Sous l’influence de l’aldostérone, presque tous les ions K⁺ présents dans l’urine sont activement sécrétés dans la dernière partie du TCD et le tubule collecteur, après réabsorption dans le TCP et la partie ascendante de l’anse de Henlé des ions K⁺ filtrés.

  • Quand le pH sanguin baisse, les cellules intercalaires du TCD et du tubule collecteur sécrètent activement des ions H⁺ dans le filtrat et retiennent ou produisent davantage d’ions HCO₃⁻, ce qui élève le pH sanguin et augmente l’excrétion urinaire de H⁺.

Compléments

  • L’urine contient des substances filtrées et des substances sécrétées ; à l’exception importante du K⁺, la sécrétion se déroule dans le TCP, avec une contribution de la partie corticale du tube collecteur.

  • Les substances sécrétées comprennent : H⁺, K⁺, NH₄⁺, la créatinine, certains acides organiques, certaines bases organiques, le HCO₃⁻ synthétisé dans les cellules tubulaires

  • La sécrétion tubulaire élimine aussi des substances nuisibles et des déchets métaboliques réabsorbés passivement, notamment l’urée et l’acide urique.

  • Quand le pH sanguin s’élève, les cellules tubulaires réabsorbent des ions Cl⁻ plutôt que des ions HCO₃⁻, qui sont alors excrétés dans l’urine.

  • La sécrétion tubulaire repose sur des transporteurs spécifiques et constitue un mécanisme actif contre le gradient de concentration, qui augmente l’excrétion par rapport à la filtration sans réabsorption.

  • La sécrétion tubulaire contribue à l’homéostasie des ions H⁺ et K⁺ et à l’élimination de déchets métaboliques réabsorbés passivement, comme l’acide urique, ainsi que de xénobiotiques.

Astuce mémo

pH bas : H⁺ sécrété et HCO₃⁻ retenu ; pH élevé : HCO₃⁻ excrété

14. Excrétion rénale du PAH

★ À maîtriser

  • Le PAH est une substance exogène totalement éliminée par le rein grâce à sa filtration et à son excrétion dans le TCP.

  • La concentration plasmatique de PAH correspondant à son Tm est de 200 mg/L et le Tm du PAH est de 75 mg/min.

Compléments

  • Environ 20 % du PAH plasmatique sont éliminés par filtration.

📌 Lorsque le Tm du PAH est atteint, la quantité en excès reste dans le sang.

15. Fonctions tubulaires et gradient médullaire à contre-courant

★ À maîtriser

  • Le TCP réabsorbe rapidement environ 65 % du sodium et de l’eau filtrés.

  • Le TCP réabsorbe les fractions suivantes :

    • 65 % du sodium, de l’eau et du potassium
    • 50 % du chlorure
    • 100 % du glucose, des acides aminés, des lactates et des vitamines
    • 90 % des bicarbonates en échange d’ions H⁺
  • Dans l’anse de Henlé, la branche descendante réabsorbe de l’eau tandis que les solutés restent dans le filtrat, alors que la branche ascendante extrait les solutés tandis que l’eau reste dans le filtrat.

  • Les cellules principales réabsorbent Na⁺ et eau et sécrètent K⁺, tandis que les cellules intercalaires participent à l’équilibre acidobasique par la réabsorption de bicarbonates et de K⁺ et la sécrétion de protons.

  • Le transport asymétrique de NaCl et d’eau dans les deux branches de l’anse de Henlé crée un gradient osmotique médullaire : la branche descendante, perméable à l’eau mais imperméable au NaCl, concentre le filtrat, tandis que la branche ascendante, imperméable à l’eau et perméable au NaCl, le dilue.

  • Le gradient médullaire favorise la réabsorption d’eau sous le contrôle de l’ADH dans le TCD et le tubule collecteur, permettant l’excrétion d’une urine plus concentrée.

Compléments

  • À la fin du TCP, il reste 40 mL/min sur les 125 mL/min de liquide filtrés.

  • Dans l’anse de Henlé, environ 15 % de l’eau et 25 % du sodium, du chlorure et du potassium sont réabsorbés.

  • La première partie du TCD réabsorbe Na⁺ et Cl⁻, est imperméable à l’eau et poursuit la diminution de l’osmolarité du liquide tubulaire.

  • La branche large ascendante de l’anse de Henlé contribue au gradient cortico-papillaire grâce à la pompe Na⁺-K⁺-2Cl⁻.

  • L’urée contribue à environ 40 % de l’hyperosmolarité de l’interstitium médullaire, soit environ 500 mOsm/L dans l’urine concentrée.

  • En cas de déficit hydrique et de forte concentration sanguine d’ADH, une grande quantité d’urée est passivement réabsorbée dans la partie terminale du tubule collecteur de la médullaire interne, avec sortie concomitante d’eau.

  • Normalement, 40 à 60 % de l’urée filtrée sont excrétés et, en cas d’excès, 30 à 40 % de l’urée filtrée sont réabsorbés dans le TCP.

  • Le TCD et la partie initiale du tubule collecteur sont imperméables à l’urée, tandis que la partie terminale du tubule collecteur devient perméable sous l’action de l’ADH, permettant à l’urée de rétrodiffuser vers le TCD puis de recirculer vers la partie terminale du tubule collecteur.

  • Les vasa recta suivent un trajet parallèle aux anses de Henlé et leur débit représente environ 1 % du débit total.

  • Dans la branche descendante des vasa recta, l’eau diffuse vers l’interstitium et des substances dissoutes y entrent, tandis que dans la branche ascendante les substances dissoutes retournent vers l’interstitium médullaire et l’eau y entre, ce qui contribue au maintien du gradient médullaire.

Astuce mémo

Réabsorption asymétrique de NaCl et d’eau → gradient osmotique médullaire

16. Concentration et dilution des urines

★ À maîtriser

📌 Un bilan hydrique négatif entraîne la concentration de l’urine par le rein, tandis qu’un bilan hydrique positif entraîne sa dilution.

📌 La concentration ou la dilution de l’urine dépend de la variation de la réabsorption d’eau dans le TCD et le tubule collecteur, de la présence d’une médullaire concentrée grâce au contre-courant multiplicateur, de la perméabilité tubulaire à l’eau assurée par l’ADH et de la recirculation de l’urée favorisée par l’ADH.

  • L’absence d’effet de l’ADH et une légère réabsorption de NaCl dans le tubule distal favorisent une diurèse aqueuse.

📌 Une urine concentrée vérifie Uosm>PosmU_{osm}>P_{osm} et présente une clairance d’eau libre négative associée à l’ADH, tandis qu’une urine diluée vérifie Uosm<PosmU_{osm}<P_{osm} et présente une clairance d’eau libre positive associée à l’absence d’ADH.

  • L’ADH agit sur la partie distale du TCD et le tubule collecteur en augmentant leur perméabilité à l’eau et en diminuant l’excrétion d’eau libre.

Compléments

  • Les urines aqueuses ont une osmolarité d’environ 60 mOsm/L, dont 30 mOsm/L d’urée et 30 mOsm/L de NaCl, et un débit urinaire pouvant atteindre 15 L/24 h.

📌 La capacité du rein à concentrer l’urine dépend de la création et du maintien indépendants de l’ADH du gradient cortico-papillaire par la pompe Na⁺-K⁺-2Cl⁻, d’une sécrétion adaptée d’ADH et d’une réponse adéquate du tubule à l’ADH par augmentation de sa perméabilité à l’eau.

📐 Formule - La clairance osmotique est définie par Cosm=Uosm×VPosmC_{osm}=\frac{U_{osm}\times V}{P_{osm}} et la clairance d’eau libre par CH2O=V−CosmC_{H_2O}=V-C_{osm}.

  • Un taux élevé d’ADH favorise la formation d’une urine concentrée en augmentant le gradient médullaire et le recyclage de l’urée entre la médullaire interne des tubules collecteurs et l’interstitium médullaire.

📌 Le diabète insipide peut être d’origine périphérique par résistance des récepteurs à l’ADH ou d’origine centrale par déficit hypothalamique.

Astuce mémo

ADH présente : urine concentrée ; effets de l’ADH absents : urine diluée

17. Diurétiques et leurs mécanismes

Notions clés & Définitions

  • Diurétique : Substance utilisée notamment pour traiter les maladies œdémateuses avec expansion du volume du liquide extracellulaire et l’hypertension artérielle, en augmentant l’excrétion rénale de sodium ou d’eau.

★ À maîtriser

  • Les diurétiques de l’anse inhibent le cotransporteur Na⁺-K⁺-2Cl⁻ dans l’anse de Henlé, où environ 25 % du sodium filtré est réabsorbé, et figurent parmi les diurétiques les plus puissants.

  • Les diurétiques thiazidiques sont des dérivés de la benzothiadiazine qui inhibent le cotransporteur Na⁺-Cl⁻ dans le premier segment du tubule contourné distal et sont moins puissants que les diurétiques de l’anse.

  • Les diurétiques d’épargne du potassium agissent dans le TCD et le tubule collecteur sur les cellules principales et diminuent la sécrétion de potassium, ce qui peut provoquer une hyperkaliémie.

Compléments

  • Les diurétiques de l’anse interfèrent avec le mécanisme de concentration à contre-courant et peuvent provoquer une hypokaliémie.

  • Le furosémide est un exemple de diurétique de l’anse.

  • 🔄 Les thiazidiques peuvent entraîner la séquence suivante :

    1. Augmentation de la concentration de Na⁺ dans le liquide tubulaire arrivant à la macula densa
    2. Libération de rénine
    3. Production d’aldostérone
    4. Augmentation de la sécrétion et de l’excrétion urinaire de potassium

📌 L’amiloride bloque les canaux Na⁺ apicaux, tandis que la spironolactone bloque les récepteurs cytoplasmiques de l’aldostérone.

18. Transport et anatomie des voies urinaires

★ À maîtriser

  • Les reins élaborent continuellement l’urine, que les uretères acheminent vers la vessie pour son stockage avant son élimination par l’urètre, lors de la miction.

📌 Le sphincter externe est un muscle strié volontaire contrôlé par le système nerveux central, contrairement au sphincter interne, qui est constitué de muscle lisse involontaire.

  • Chez la femme, l’urètre mesure 3 à 4 cm et ne transporte que l’urine, tandis que chez l’homme il mesure environ 20 cm et transporte l’urine ou le sperme.

Compléments

  • À partir de son entrée dans les uretères, la composition de l’urine n’est plus modifiée.

  • Les uretères sont des conduits rétropéritonéaux qui transportent l’urine des bassinets rénaux à la vessie par péristaltisme.

  • Le parasympathique augmente les contractions péristaltiques des uretères, tandis que le sympathique les réduit.

  • Le tonus normal du détrusor comprime l’uretère dans la paroi vésicale et s’oppose au reflux d’urine lorsque la pression vésicale augmente pendant la miction.

  • La vessie est rétropéritonéale sur le plancher pelvien, derrière la symphyse pubienne ; chez l’homme, la prostate se trouve sous son col et, chez la femme, la vessie est devant le vagin et l’utérus.

📌 Le corps de la vessie constitue sa plus grande partie et stocke l’urine, tandis que le col est un prolongement inférieur et antérieur continu avec l’urètre.

  • Le détrusor est le muscle lisse de la vessie et sa contraction peut porter la pression intravésicale à 40–60 mmHg.

  • Le trigone vésical est la base lisse triangulaire délimitée par les orifices des deux uretères et de l’urètre.

  • Le sphincter interne lisse et involontaire maintient normalement le col de l’urètre postérieur vide d’urine jusqu’à ce que la pression dans le corps de la vessie atteigne un seuil critique.

  • Vide, la vessie est contractée et pyramidale, tandis qu’en se remplissant elle se dilate, prend une forme de poire et s’élève dans la cavité abdominale.

  • Partiellement remplie, la vessie mesure environ 12 cm et a une capacité d’environ 500 mL ; sa capacité maximale est de 800 à 1 000 mL, et une distension extrême peut la rompre.

  • L’innervation de la vessie provient surtout des segments sacrés S2 et S3 par les nerfs pelviens, qui contiennent des fibres sensitives afférentes et des fibres motrices parasympathiques.

  • Le sphincter urétral interne est involontaire et constitué de muscle lisse, tandis que le sphincter externe est volontaire et constitué de muscle squelettique.

19. Miction et contrôle nerveux

Notions clés & Définitions

  • Miction : Ensemble des événements qui assurent l’évacuation de la vessie pleine et l’écoulement de l’urine vers l’extérieur.

★ À maîtriser

  • La miction comprend le remplissage de la vessie jusqu’au seuil de tension pariétale, puis le réflexe de miction, qui vide la vessie ou provoque le besoin d’uriner ; ce réflexe spinal peut être inhibé ou facilité par des centres du tronc cérébral et du cortex.

  • 🔄 Le réflexe spinal de miction suit ce trajet :

    1. Le remplissage et la hausse de pression stimulent les récepteurs à l’étirement, surtout ceux de l’urètre postérieur
    2. Les afférences cheminent par les nerfs pelviens vers les segments sacrés de la moelle
    3. Les efférences parasympathiques reviennent par les nerfs pelviens vers la vessie
  • Quand le réflexe atteint une intensité suffisante, un réflexe secondaire passant par les nerfs honteux inhibe la contraction du sphincter externe ; la miction a lieu si cette inhibition l’emporte sur la commande volontaire de contraction.

📌 Les centres supérieurs inhibent le réflexe de miction tant que l’évacuation n’est pas voulue, permettent de la différer par contraction tonique du sphincter externe et facilitent la miction voulue en activant les centres sacrés et en inhibant le sphincter externe.

Compléments

  • Lorsque le remplissage est partiel, les contractions réflexes du détrusor cessent spontanément en moins d’une minute et la pression revient à sa valeur basale ; avec l’augmentation du remplissage, les contractions deviennent plus rapprochées et plus fortes.

  • Une fois amorcé, le réflexe de miction s’auto-entretient jusqu’à une contraction vésicale vigoureuse, puis s’inhibe et laisse la vessie se relâcher si l’évacuation n’a pas lieu.

  • Des centres facilitateurs et inhibiteurs de la miction se trouvent essentiellement dans la protubérance, tandis que des centres corticaux sont essentiellement inhibiteurs mais peuvent aussi être excitateurs.

  • La miction volontaire peut être déclenchée par la contraction des muscles abdominaux, qui augmente la pression vésicale et l’étirement du col et de l’urètre postérieur, stimule les récepteurs à l’étirement et renforce le réflexe pendant que le sphincter externe est inhibé.

📌 La vessie atone résulte de la destruction des fibres sensorielles afférentes vers la moelle : le contrôle vésical est perdu et la vessie se remplit au maximum avant de se vider goutte à goutte, même si les voies efférentes sont intactes.

📌 La vessie automatique résulte d’une lésion médullaire au-dessus de la moelle sacrée qui abolit le contrôle cérébral et provoque des réflexes de miction fréquents, involontaires et déclenchés par de faibles volumes urinaires.

Astuce mémo

Remplissage → étirement → réflexe spinal → contrôle des sphincters

Tableaux de synthèse

Principaux diurétiques

ClasseSite et cibleEffet sur K⁺
Diurétiques de l’anseAnse de Henlé ; cotransporteur Na⁺-K⁺-2Cl⁻Hypokaliémiants
ThiazidiquesPremier segment du TCD ; cotransporteur Na⁺-Cl⁻Hypokaliémiants
Épargneurs du potassiumTCD et tubule collecteur ; cellules principalesHyperkaliémiants

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1. Quel volume de plasma les reins filtrent-ils approximativement chaque jour, tout en éliminant notamment l’urée, les toxines et les ions en excès ?

2. Une personne présente une perturbation du volume d’eau corporel, de l’osmolalité et de la pression artérielle. Quelle fonction rénale relie directement la régulation de ces paramètres à l’excrétion d’eau et de sodium ?

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Quel volume de plasma les reins filtrent-ils chaque jour ?

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