Fiche de révision : Physiologie rénale

📋 Plan du Cours

1. Organisation anatomique du rein
2. Rôles rénaux et homéostasie
3. Fonctions endocrines du rein
4. Formation et excrétion de l’urine
5. Barrière et forces de filtration
6. Déterminants du DFG et tonus myogénique des artérioles
7. Rétrocontrôle tubuloglomérulaire
8. Système rénine angiotensine aldostérone
9. Déterminants et estimation du DFG
10. Médiateurs de l’hémodynamique glomérulaire
11. Filtration et transports tubulaires
12. Réabsorption et homéostasie rénale

📖 1. Organisation anatomique du rein

🔑 Notions clés & Définitions

• Néphron : Unité fonctionnelle du rein.

★ À maîtriser

• La corticale comprend une partie externe et une partie interne formant les colonnes de Bertin, tandis que la médullaire est divisée en pyramides.

• Le nombre de néphrons, fixé à la naissance et très variable selon les individus, est d’environ 1 à 2 millions par rein et ne se régénère pas.

Compléments

• Les reins sont rétropéritonéaux et mesurent environ 12 × 6 × 3 cm.

• Chaque pyramide rénale se termine par une papille qui fait saillie dans un calice.

• L’artère rénale naît de l’aorte abdominale et le débit sanguin rénal représente environ 20 % du débit cardiaque.

• 🔄 Le trajet artériel rénal suit cet ordre :
  1. Artère rénale
  2. Artères segmentaires
  3. Artères interlobaires
  4. Artères arquées
  5. Artères interlobulaires
  6. Artériole afférente
  7. Glomérule
  8. Artériole efférente

📖 2. Rôles rénaux et homéostasie

🔑 Notions clés & Définitions

• Homéostasie : Maintien constant de la composition du milieu intérieur.

★ À maîtriser

• Les principales fonctions rénales sont :
  • L’élimination des déchets
  • Le maintien de l’homéostasie
  • La fonction endocrine, notamment la sécrétion d’érythropoïétine

📌 La condition nécessaire et suffisante de l’homéostasie est un bilan nul, c’est-à-dire des sorties égales aux entrées.

• Les sorties hydro-osmotiques sont :

  • Digestives
  • Respiratoires
  • Cutanées
  • Rénales

• Le rein ajuste l’élimination urinaire de l’eau et des électrolytes issus des apports alimentaires afin de stabiliser le volume et la composition du milieu intérieur.

📌 Le bilan du sodium régule le volume extracellulaire, tandis que le bilan de l’eau régule le volume intracellulaire dans une limite étroite.

Compléments

• L’homéostasie est assurée essentiellement par l’adaptation des sorties aux entrées, et non l’inverse.

• L’eau représente environ 60 % de l’organisme, dont les deux tiers sont intracellulaires et un tiers extracellulaires ; le compartiment extracellulaire comprend un tiers de plasma et deux tiers d’interstitium.

• Le contrôle du volume extracellulaire, notamment du volume plasmatique, participe à la régulation de la pression artérielle systémique.

• Le rein contribue à l’homéostasie de :

  • Sodium
  • Eau
  • Potassium
  • Équilibre phosphocalcique
  • Équilibre acido-basique
  • Toxines urémiques

💡 Astuce mémo

Sorties rénales adaptées aux entrées → milieu intérieur stable

📖 3. Fonctions endocrines du rein

🔑 Notions clés & Définitions

• Calcitriol : Dérivé actif de la vitamine D, essentiel à la croissance et au maintien du squelette.

★ À maîtriser

• L’érythropoïétine stimule la fabrication des globules rouges et permet de lutter contre l’anémie.

• La rénine participe au bilan du sodium et à la régulation de la pression artérielle par le système rénine-angiotensine-aldostérone.

Compléments

• La vitamine D est modifiée dans la peau par les UV, puis subit une hydroxylation hépatique sur C25 et une hydroxylation rénale sur C1.

📖 4. Formation et excrétion de l’urine

★ À maîtriser

• La formation de l’urine comprend une filtration glomérulaire initiale, puis une modification tubulaire par réabsorption d’eau et ajout ou retrait de solutés.

📐 Formule - L’excrétion correspond à la filtration moins la réabsorption plus la sécrétion : $\text{Excrétion} = \text{Filtration} - \text{Réabsorption} + \text{Sécrétion}$.

• Le débit de filtration glomérulaire est d’environ 20 % du débit plasmatique rénal, soit 120 mL/min.

📌 La convection, mécanisme majoritaire dépendant des forces de pression, concerne l’eau et les petites molécules, tandis que la diffusion concerne les molécules non librement filtrées de plus de 5 kDa.

Compléments

• La diurèse est d’environ 1 à 2 L par jour et le débit urinaire est d’environ 1 mL par minute.

• Le débit sanguin rénal est d’environ 20 % de 5 L/min, soit 1 L/min, et le débit plasmatique rénal est d’environ 600 mL/min.

• Environ 1 % du volume sanguin filtré par le rein est excrété dans l’urine.

• Pour les molécules de moins de 5 kDa, la composition du filtrat est proche de celle de l’eau plasmatique.

• La perméabilité glomérulaire est sélective selon la taille et la charge des molécules, les cations passant davantage que les anions.

• Le passage des protéines dans l’urine est négligeable au-delà de 68 000 daltons, masse moléculaire de l’albumine.

💡 Astuce mémo

Filtration → réabsorption et sécrétion → excrétion

📖 5. Barrière et forces de filtration

🔑 Notions clés & Définitions

• Pression oncotique : Pression exercée par les protéines plasmatiques, surtout l’albumine, qui attire l’eau vers le compartiment vasculaire et s’oppose à sa fuite vers les tissus.

★ À maîtriser

• La barrière de filtration glomérulaire est constituée de :

  • L’endothélium fenêtré
  • La membrane basale glomérulaire
  • Les podocytes

• L’eau et le plasma filtrent à travers la barrière glomérulaire, puis l’ultrafiltrat est recueilli dans la capsule de Bowman.

• Le système porte rénal comprend deux sites de résistance, les artérioles afférente et efférente, et maintient une pression glomérulaire élevée et stable ainsi qu’une pression capillaire péritubulaire basse.

📌 La pression hydrostatique favorise la sortie d’eau du capillaire lorsque son gradient est positif, tandis que la pression oncotique retient l’eau dans le capillaire.

• Le débit de filtration glomérulaire dépend du coefficient d’ultrafiltration et de la pression nette d’ultrafiltration selon la relation $DFG = K_f \times PUF = K \times S \times (\Delta P - \Delta \pi)$.

Compléments

• En situation physiologique, le gradient hydrostatique est supérieur au gradient oncotique, ce qui permet la formation d’urine.

• Le coefficient de perméabilité K est inhérent à l’espèce et non modulable, tandis que la surface de filtration S est modulable par les cellules mésangiales.

• Le gradient de pression hydrostatique dépend de la pression artérielle et le gradient oncotique dépend de la concentration plasmatique en protides.

💡 Astuce mémo

Hydrostatique pousse l’eau dehors, oncotique la retient

📖 6. Déterminants du DFG et tonus myogénique des artérioles

★ À maîtriser

• Une variation de la pression nette d’ultrafiltration entraîne une variation du débit de filtration glomérulaire.

📌 Pour une pression artérielle moyenne inférieure à 80 mmHg, le DFG diminue avec la pression jusqu’à l’anurie.

📌 Une augmentation de la résistance de l’artériole afférente diminue le DFG.

• L’autorégulation rénale du débit sanguin met en jeu le réflexe myogénique, avec vasoconstriction réflexe de l’artériole afférente, et le rétrocontrôle tubuloglomérulaire, qui couple la fonction tubulaire à l’hémodynamique rénale.

• Quand la pression artérielle augmente, l’étirement de la paroi de l’artériole afférente provoque une entrée de Ca²⁺, la contraction du muscle lisse, une vasoconstriction et une baisse du débit sanguin rénal et du DFG.

Compléments

• La pression hydrostatique glomérulaire est modulable par les résistances artériolaires et constitue une cible de l’autorégulation du débit de filtration glomérulaire.

📌 Pour une pression artérielle moyenne supérieure à 160 mmHg, le DFG augmente avec la pression car l’autorégulation est dépassée.

• Une modification de la résistance de l’artériole efférente ne modifie pas significativement le DFG.

• Une augmentation modérée du débit par néphron déplace le point d’équilibre de filtration, mais l’équilibre est toujours atteint.

• Au-delà d’un certain débit, l’équilibre de filtration n’est pas atteint à la fin du capillaire et le DFG devient dépendant du débit.

• Quand la pression artérielle baisse, la paroi de l’artériole afférente se relâche, le muscle lisse se détend et la vasodilatation augmente le DSR et le DFG.

💡 Astuce mémo

Pression ↑ → étirement → entrée de Ca²⁺ → contraction

📖 7. Rétrocontrôle tubuloglomérulaire

🔑 Notions clés & Définitions

• Rétrocontrôle tubuloglomérulaire : Couplage entre la fonction tubulaire et l’hémodynamique rénale, par lequel une modification de la composition du fluide tubulaire modifie les résistances de l’artériole afférente.

★ À maîtriser

• Lorsque le débit de NaCl augmente à la fin de l’anse de Henle, la macula densa stimule la contraction de l’artériole afférente et freine la sécrétion de rénine, ce qui diminue le DFG.

• Une hausse de la pression artérielle augmente le débit et la pression glomérulaires, le DFG puis le débit de NaCl distal ; la contraction de l’artériole afférente ramène alors le DFG vers sa valeur de base.

Compléments

• L’appareil juxtaglomérulaire associe les cellules de la macula densa aux cellules myoépithéliales de l’artériole afférente, capables de synthétiser la rénine.

• Le tubule distal est en contact anatomique étroit avec l’artériole afférente.

• Une baisse de la pression artérielle diminue le débit de NaCl distal et les résistances de l’artériole afférente, ce qui ramène le DFG vers sa valeur de base.

💡 Astuce mémo

NaCl distal élevé : AA se contracte ; NaCl bas : AA se relâche

📖 8. Système rénine angiotensine aldostérone

★ À maîtriser

• La sécrétion de rénine est stimulée par :

  • L’hypovolémie
  • Le système nerveux sympathique
  • La baisse de la concentration de sodium à la macula densa

• L’angiotensine II est un puissant vasoconstricteur, surtout de l’artériole efférente ; son effet sur l’artériole afférente est modulé par les prostaglandines vasodilatatrices.

Compléments

• Les cellules granulaires de l’artériole afférente sécrètent la rénine.

• L’angiotensine II augmente la réabsorption de NaCl dans le tubule proximal et le tubule contourné distal, et stimule la sécrétion d’aldostérone.

• L’aldostérone favorise la réabsorption de Na⁺ en échange de K⁺ dans le canal collecteur.

• Ses effets à court terme comprennent :

  • Vasoconstriction artériolaire
  • Augmentation de la résistance de l’artériole efférente
  • Augmentation de la contractilité cardiaque
  • Augmentation de la sécrétion d’aldostérone
  • Augmentation de la réabsorption rénale de sodium
  • Stimulation de la soif et de l’appétit de sel
  • Stimulation de la sécrétion d’ADH
  • Augmentation de l’excrétion de H⁺

• En hypovolémie, la baisse du DFG et du sodium distal réduit les résistances de l’artériole afférente et stimule la rénine ; la réabsorption de sodium augmente et contribue au retour du DFG vers sa valeur de base.

• En hypervolémie, l’augmentation du DFG et du sodium distal accroît les résistances de l’artériole afférente et réduit la rénine ; l’excrétion de sodium augmente et contribue au retour du DFG vers sa valeur de base.

💡 Astuce mémo

Rénine → angiotensine II → aldostérone

📖 9. Déterminants et estimation du DFG

★ À maîtriser

• Les déterminants du DFG comprennent :
  • Le débit plasmatique rénal
  • Les gradients de pression hydrostatique et oncotique
  • Le coefficient d’ultrafiltration Kf
  • Les résistances des artérioles afférente et efférente
  • La surface d’échange
  • La pression intratubulaire

Compléments

• Le débit cardiaque et le volume sanguin circulant participent à la détermination du débit plasmatique rénal, tandis qu’une pression artérielle suffisante contribue au maintien de la filtration.

• La concentration des protéines plasmatiques contribue au gradient de pression oncotique, et la perméabilité de la membrane glomérulaire contribue au coefficient d’ultrafiltration.

• Une augmentation de Kf permet d’atteindre plus tôt le point d’équilibre de filtration et augmente la dépendance du DFG au débit.

📐 Formule - La formule MDRD est donnée sous la forme $186 \times (\text{créatinine en }\mu\text{mol/L} \times 0{,}0113)^{-1{,}154} \times \text{âge}^{-0{,}203}$, avec un facteur supplémentaire de 1,21 pour les sujets d’origine africaine et de 0,742 pour les femmes.

• L’estimation du DFG par MDRD utilise notamment la créatinine, l’âge, le sexe et l’origine ; elle est calculée par le laboratoire à partir du dosage de créatinine.

📖 10. Médiateurs de l’hémodynamique glomérulaire

📝 Points essentiels

• La dopamine provoque une vasodilatation via DA1R, diminue la réabsorption de sodium dans le tubule proximal et peut aussi provoquer une vasoconstriction via R1 et stimuler la rénine.

• Le monoxyde d’azote dilate l’artériole afférente, diminue les transports épithéliaux et redistribue le débit sanguin rénal médullaire.

• Les prostaglandines dilatent l’artériole afférente, diminuent les transports épithéliaux et activent la synthèse de rénine par la macula densa.

• L’adrénaline et la noradrénaline contractent l’artériole afférente, diminuent le débit plasmatique rénal et le DFG, et stimulent la rénine.

• La vasopressine provoque une vasoconstriction via V1R, plus marquée sur l’artériole efférente que sur l’artériole afférente, et inhibe la synthèse de NO par iNOS.

• Le facteur atrial natriurétique dilate l’artériole afférente, contracte l’artériole efférente et augmente le DFG.

📖 11. Filtration et transports tubulaires

★ À maîtriser

• La fonction rénale comprend la filtration glomérulaire du plasma vers la chambre urinaire, puis la modification du filtrat par les fonctions tubulaires, notamment par réabsorption d’eau et ajout ou retrait de solutés.

• L’excrétion urinaire correspond à $\text{Filtration} - \text{Réabsorption} + \text{Sécrétion}$.

📌 Le transport transcellulaire passe à travers les cellules via des transporteurs membranaires, tandis que le transport paracellulaire passe entre les cellules au travers des jonctions serrées.

Compléments

• Les transports transépithéliaux peuvent utiliser des canaux passifs, des pompes actives, des antiports échangeurs ou des cotransporteurs symporteurs, et être favorisés par des gradients chimiques ou électriques.

• Le tubule contourné proximal possède une grande surface d’échange et de nombreux transporteurs, et assure une réabsorption massive peu régulée.

• La filtration glomérulaire et la réabsorption tubulaire sont influencées par les pressions des capillaires glomérulaires et péritubulaires, elles-mêmes liées aux résistances ajustables des artérioles afférente et efférente.

📖 12. Réabsorption et homéostasie rénale

🔑 Notions clés & Définitions

• Boucle d’asservissement : Boucle qui adapte les sorties aux entrées afin d’éviter ou de minimiser une variation de la concentration plasmatique d’une substance et de préserver l’homéostasie.

★ À maîtriser

• Le tubule contourné proximal réabsorbe environ deux tiers du NaCl filtré, deux tiers de l’eau filtrée, la totalité du glucose filtré, 85 % du H₂PO₄ filtré, ainsi que des acides aminés, des protéines de bas poids moléculaire et des solutés sous l’influence de l’angiotensine II et de la PTH.

• L’anse de Henle réabsorbe 25 % du sodium filtré dans sa branche ascendante et 25 % de l’eau filtrée dans sa branche descendante ; elle participe à la création du gradient corticomédullaire.

• Le tubule contourné distal réabsorbe 5 % du sodium filtré et du magnésium, mais ne réabsorbe pas d’eau ; il constitue ainsi un segment de dilution permettant une osmolalité urinaire minimale.

Compléments

• La branche ascendante de l’anse de Henle réabsorbe des cations divalents par voie paracellulaire, en lien avec un gradient de potentiel électrique positif dans la lumière.

• Le tubule contourné distal est un site de régulation homéostatique où l’ajustement des sorties aux entrées est sous contrôle hormonal.

• Le bilan du sodium est principalement régulé par l’aldostérone, tandis que le bilan de l’eau est principalement régulé par l’ADH.

• Une boucle de régulation rénale comprend :

  • Une variable régulée
  • Un capteur
  • Un système hormonal ou neurohormonal
  • Un effecteur rénal constitué de transporteurs tubulaires

• Dans la régulation du bilan de Na⁺, la variable régulée est la volémie, le capteur est un volorécepteur, le système hormonal est le SRAA et l’effecteur est un transporteur rénal.

• Dans la régulation du bilan de l’eau, la variable régulée est l’osmolalité cellulaire, le capteur est un osmo- ou barorécepteur, le système hormonal est l’ADH et l’effecteur est le canal collecteur avec ses aquaporines.

• La boucle de régulation du bilan sodé contribue à adapter l’excrétion rénale de sodium à la volémie, tandis que la boucle du bilan hydrique ajuste la conservation de l’eau via le canal collecteur.