Fiche de révision : Fonctionnement et régulation rénale

📋 Plan du Cours

1. Appareil urinaire et fonctions rénales
2. Filtration glomérulaire et ultrafiltration
3. Réabsorption tubulaire du glucose et de l’eau
4. Sécrétion tubulaire et transport tubulaire maximum
5. Composition de l’urine et mécanismes à contre-courant
6. Équilibre hydro-électrolytique et régulation hormonale

📖 1. Appareil urinaire et fonctions rénales

🔑 Notions clés & Définitions

• Appareil urinaire : Ensemble d’organes et de voies excrétrices qui produit l’urine et l’achemine vers l’extérieur.
• Reins : Deux organes rétropéritonéaux en forme de haricot qui assurent la purification du sang et la formation de l’urine.
• Néphron : Unité fonctionnelle du rein composée d’un corpuscule de filtration et d’un tubule assurant les échanges.
• Voies excrétrices : Trajet anatomique de l’urine comprenant uretères, vessie et urètre, sans modification de sa composition.

📝 Points essentiels

• L’appareil urinaire régule les équilibres hydrique, électrolytique et acidobasique.
• Il élimine des déchets métaboliques (urée, acide urique, créatinine) et des substances exogènes (médicaments, pesticides, additifs).
• Il participe à la néoglucogenèse et assure une fonction endocrine via production d’hormones/enzymes.
• Les reins sont situés de T12 à L3, en position rétropéritonéale, et comprennent cortex, médulla et bassinet.
• Le néphron : 80 % dans le cortex et 20 % juxtaglomérulaire, avec corpuscule rénal (capsule de Bowman + glomérule) et tubule (proximal, anse de Henlé, distal, collecteur).
• La diurèse normale est ~1 ml/kg/h, avec une fourchette habituelle 0,5 à 2 ml/kg/h ; <0,5 = oligurie et >2 = polyurie, et chez l’adulte ~800 à 1500 ml/jour.

💡 Astuce mémo

Reins = Filtre + Ajuste ; Voies excrétrices = Transport (pas de modification de la composition).

📖 2. Filtration glomérulaire et ultrafiltration

🔑 Notions clés & Définitions

• Urine primitive : L’urine primitive est un ultrafiltrat issu du glomérule, dont la composition ressemble à celle du plasma sauf pour les grosses molécules et les cellules sanguines.
• Membrane de filtration glomérulaire : La membrane de filtration glomérulaire est la barrière qui laisse passer certaines molécules selon leur taille, leur charge et leur fixation à des protéines.
• Loi de Starling : La loi de Starling décrit le mouvement d’eau et d’électrolytes à travers une membrane comme la résultante de pressions hydrostatiques et oncotique opposées.
• Pression efficace de filtration : La pression efficace de filtration correspond à la force nette qui pousse l’eau à travers la membrane, calculée à partir des pressions hydrostatiques et oncotique.

📝 Points essentiels

• L’ultrafiltration exclut les molécules de grande taille et les cellules sanguines, tout en laissant passer les petites molécules et ions.
• Les molécules de diamètre > 5 nm (ex. protides > 70 kDa comme l’albumine) ne traversent pas la membrane de filtration.
• À taille égale, les molécules chargées négativement passent moins facilement que les molécules chargées positivement, car la membrane basale est chargée négativement.
• La pression efficace de filtration suit : $Pf = Pc - (Pu + Po)$, où $Pc$ est la pression hydrostatique capillaire, $Pu$ celle de la capsule de Bowman et $Po$ la pression oncotique.
• Le DFG est d’environ 125 mL/min (≈ 180 L/j), et il doit rester relativement constant pour préserver l’homéostasie extracellulaire.
• Le DFG dépend de $Pf$, des variations du débit sanguin rénal et du coefficient de filtration de la paroi glomérulaire.

💡 Astuce mémo

Pf = Pc − (Pu + Po) : la filtration gagne contre la somme des pressions qui s’y opposent.

📖 3. Réabsorption tubulaire du glucose et de l’eau

🔑 Notions clés & Définitions

• SGLT 1/2 : Transporteur sodium-glucose de la membrane apicale qui réabsorbe le glucose avec le Na+ dans le tubule.
• NHE 3 : Échangeur Na+/H+ apical qui fait entrer le Na+ dans la cellule en échange de la sortie de H+ vers la lumière tubulaire.
• NBCe 1 : Cotransporteur électrogène sodium-bicarbonate basolatéral qui fait entrer HCO3− avec le Na+ depuis la cellule vers le sang.
• Anse de Henlé : Segment du néphron où se met en place la réabsorption dissociée d’eau et de Na+ pour créer un gradient corticopapillaire.

📝 Points essentiels

• Environ 65 % du Na+ revient vers les capillaires péritubulaires via des transporteurs apicaux (NHE 3, SGLT 1/2) puis la pompe Na+/K+ ATPase basolatérale.
• La réabsorption paracellulaire concerne environ 60 à 80 % du K+ et environ 70 % du Ca2+.
• Les HCO3− sont régénérés à partir de H+ et HCO3− via H2CO3, puis CO2 diffuse et est reconverti en HCO3−, qui sort par NBCe 1 tandis que H+ ressort apicalement (NHE 3 ou ATPase H+).
• Dans l’anse de Henlé, la branche descendante est perméable à l’eau (réabsorption d’eau sans Na+) et la branche ascendante est imperméable à l’eau (réabsorption de Na+ sans eau) grâce au cotransport Na+/K+/2Cl− apical.
• Le mécanisme à contre-courant de l’anse de Henlé permet la dilution puis la concentration de l’urine en construisant un gradient osmotique corticopapillaire.

💡 Astuce mémo

SGLT = Glucose + Na+ (apical) ; Henlé = Descend eau seule / Ascend Na+ seule (contre-courant).

📖 4. Sécrétion tubulaire et transport tubulaire maximum

🔑 Notions clés & Définitions

• Osmolalité : L’osmolalité est la quantité de particules osmotiquement actives dissoutes dans 1 kg de solvant, exprimée en osm∙kg−1.
• Osmolarité : L’osmolarité mesure le nombre d’osmoles de soluté par litre de solution, exprimé en osm∙L−1.
• Multiplicateur à contre-courant : Le multiplicateur à contre-courant est un mécanisme qui amplifie le gradient médullaire en exploitant la différence de perméabilité des segments de l’anse de Henlé.
• Échangeur à contre-courant : L’échangeur à contre-courant est un système de vasa recta qui maintient le gradient médullaire en limitant la perte du milieu hyperosmolaire.

📝 Points essentiels

• L’osmolalité urinaire varie typiquement entre 250 et 800 mosm∙kg−1, avec concentration possible jusqu’à ~1 200 mosm∙kg−1 à la pointe de l’anse de Henlé.
• Le gradient médullaire dépend d’un contre-courant anatomique entre l’anse de Henlé et les vasa recta, avec circulation en parallèle des liquides.
• Dans la branche descendante de l’anse de Henlé, l’eau sort par osmose (ions non perméants), ce qui concentre le filtrat.
• Dans la branche ascendante, l’eau ne sort pas mais les ions sont réabsorbés activement via le cotransporteur Na+/K+/2Cl−, ce qui rend l’interstitium médullaire hyperosmolaire.
• Les vasa recta sont perméables à l’eau et aux ions : le sang devient hypertonique en profondeur (perd eau, gagne ions) puis redevient moins concentré en remontant (gagne eau, perd ions).
• La dilution urinaire (diurèse) nécessite une membrane imperméable à l’eau et perméable aux solutés, avec réabsorption active d’ions sans réabsorption d’eau dans les segments concernés.

💡 Astuce mémo

Contre-courant = Descend : Eau sort (concentre) ; Ascend : Ions entrent (hyperosmolaire) ; Vasa recta = Éponge qui échange sans effacer le gradient.

📖 5. Composition de l’urine et mécanismes à contre-courant

🔑 Notions clés & Définitions

• Miction : La miction est l’acte d’évacuation de l’urine, déclenché par un contrôle nerveux coordonnant vessie et sphincters.
• Sphincter externe : Le sphincter externe est un muscle contrôlé volontairement par le système nerveux somatique.
• Détrusor : Le muscle détrusor est la paroi vésicale qui se contracte pour expulser l’urine.
• Contre-courant : Le mécanisme à contre-courant est un principe de fonctionnement rénal qui permet de créer un gradient favorisant la concentration de l’urine.

📝 Points essentiels

• Le cortex préfrontal envoie un signal à l’hypothalamus, qui agit sur le centre pontique et déclenche la miction.
• La contraction du détrusor empêche le reflux vers les reins en comprimant les extrémités des uretères.
• La miction dure plusieurs secondes, puis sphincters et détrusor reviennent à leur rôle de continence.
• Quand les deux sphincters sont ouverts, l’urine passe par l’urètre puis sort par le méat urinaire.
• Le contrôle volontaire de la continence dépend du sphincter externe, tandis que le détrusor participe à l’expulsion.

💡 Astuce mémo

Détrusor = “détruit le reflux” : sa contraction comprime les uretères pour empêcher le retour vers les reins.

📖 6. Équilibre hydro-électrolytique et régulation hormonale

🔑 Notions clés & Définitions

• Système rénine-angiotensine-aldostérone : Le système rénine-angiotensine-aldostérone est une cascade hormonale qui augmente la pression artérielle via l’angiotensine II et stimule l’aldostérone.
• Vitamine D active : La vitamine D active correspond à la forme 1,25-dihydroxy-vitamine D3 produite par le rein, qui favorise l’absorption intestinale du calcium et sa fixation osseuse.
• ADH ou vasopressine : L’ADH (vasopressine) est une hormone libérée en réponse à l’augmentation de l’osmolarité sanguine, qui augmente la réabsorption rénale de l’eau.
• Aldostérone : L’aldostérone est une hormone corticosurrénalienne qui augmente la réabsorption rénale du sodium et entraîne un entraînement d’eau par osmose.

📝 Points essentiels

• Les mécanismes rénaux de l’équilibre hydro-électrolytique sont les seuls régulés par des hormones.
• Entrées d’eau : 2,2 L/j par boisson et nourriture et 0,3 L/j par le métabolisme ; sorties : 1,5 L/j urine, 0,1 L/j selles, 0,9 L/j respiration et sudation.
• En déshydratation, l’augmentation de l’osmolarité active l’hypothalamus, déclenche l’ADH, puis l’ADH insère des aquaporines dans la membrane apicale du tube distal et du tube collecteur pour diminuer le volume urinaire.
• Une baisse de Na+ plasmatique provoque une fuite d’eau vers l’interstitium, entraînant œdème, hypovolémie et chute de pression artérielle ; inversement, l’hypovolémie augmente la réabsorption de Na+ et d’eau pour réduire
• L’aldostérone est sécrétée en réponse à l’angiotensine II et augmente la réabsorption quasi-totale du Na+ en augmentant pompes Na+/K+ et canaux sodiques, l’eau suivant par osmose.
• La sécrétion de K+ dépend surtout de mécanismes de sécrétion : une hausse de K+ plasmatique stimule la sécrétion, et l’aldostérone agit via les pompes Na+/K+ en favorisant aussi la sécrétion de K+.

💡 Astuce mémo

ADH = Anti-Déshydratation : osmolarité ↑ → ADH → aquaporines ↑ → urine ↓ ; Aldostérone = Na+ retient l’eau : angiotensine II → aldostérone → Na+ réabsorbé → eau suit.

📊 Tableaux de synthèse

Voies de transport tubulaire : réabsorption vs sécrétion

⚠️ Pièges & confusions fréquents

1. Confondre filtration et réabsorption : la filtration est un mouvement passif sang → lumière du néphron, alors que la réabsorption est le passage lumière → sang.
2. Inverser la formule de Starling : Pf = Pc − (Pu + Po), et non Pc + (Pu + Po).
3. Mélanger osmolalité et osmolarité : l’osmolalité est en osm∙kg−1, l’osmolarité en osm∙L−1.
4. Croire que les voies excrétrices modifient la composition : uretères-vessie-urètre ne modifient plus la composition de l’urine.
5. Se tromper sur le contre-courant : branche descendante perméable à l’eau (concentration), branche ascendante imperméable à l’eau (réabsorption d’ions).
6. Penser que la sécrétion peut dépasser un seuil : elle est limitée par un transport tubulaire maximum.
7. Confondre continence et miction : la continence correspond au remplissage (sphincters fermés), la miction à l’expulsion (détrusor contracté, sphincters ouverts).

✅ Checklist Examen

1. Définir l’appareil urinaire, ses organes (reins + voies excrétrices) et les fonctions listées (équilibres, déchets, substances exogènes, néoglucogenèse, fonction endocrine).
2. Localiser les reins (T12 à L3, position rétropéritonéale) et citer les 3 parties (cortex, médulla, bassinet).
3. Décrire le néphron : 80% cortex vs 20% juxtaglomérulaire, et les 2 parties (corpuscule rénal et tubule) avec leurs segments.
4. Expliquer l’ultrafiltration : composition de l’urine primitive, rôle de la taille (>5 nm), de la charge (membrane basale négative) et de la fixation aux protéines.
5. Énoncer la loi de Starling et calculer la pression efficace de filtration : Pf = Pc − (Pu + Po).
6. Donner le DFG (≈125 mL/min, ≈180 L/j) et les facteurs qui le déterminent (Pf, débit sanguin rénal, coefficient de filtration).
7. Expliquer le contrôle de la filtration : autorégulation rénale (résistances artérioles) et mécanismes extrinsèques en cas de variation importante de pression artérielle.
8. Décrire la réabsorption tubulaire : sens (lumière → sang), ordre de grandeur (≈99%), voies paracellulaire vs transcellulaire, et notion de transport maximum saturable.
9. Détailler le TCP : 75% de la réabsorption, réabsorption totale des nutriments (glucose, acides aminés, petites protéines), et réabsorption obligatoire de l’eau (65%) via aquaporines.
10. Décrire l’anse de Henlé : branche descendante perméable à l’eau (réabsorption d’eau sans Na+), branche ascendante imperméable à l’eau (réabsorption de Na+ sans eau via Na+/K+/2Cl−), et création du gradient corticopapilla
11. Expliquer le contrôle hormonal de la réabsorption distale : ADH (aquaporines, perméabilité à l’eau), aldostérone (Na+ et eau par osmose, sécrétion de K+), FNA (inhibe réabsorption Na+), et rôle de la parathormone sur Ca2
12. Distinguer sécrétion et excrétion et donner l’égalité : Excrétion = filtration − réabsorption + sécrétion.
13. Lister les fonctions de la sécrétion tubulaire (médicaments/toxiques, NH3 couplé à H+, ajustement du pH, élimination K+ selon besoins) et rappeler la notion de transport tubulaire maximum.
14. Décrire la sécrétion des H+ (TCP : NHE3 et H+-ATPase, couplage avec HCO3−) et la sécrétion de K+ (branche fine descendante, tubule distal/collecteur sous aldostérone).