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BILAN RENAL DE L’EAU
Pr Christine CLERICI
Département de PhysiologieUFR de Médecine
Université Paris Diderot Paris 7
2008-2009
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Eau corporelle• 60% du poids su corps (36L)
• Répartition– 2/3 dans le secteur intracellulaire– 1/3 dans le secteur extracellulaire
• Plasmatique• Interstitium
• Mouvements d’eau entre les secteurs– Dans le secteur extracellulaire: échange entre plasma et liquide
interstitiel – Entre le secteur extracellulaire et intracellulaire: mouvements
d’eau générés par les différences osmolalité entre les secteurs
-
OSMOLALITE EXTRACELLULAIRE
Essentiellement due à Na+, Cl-, HCO3-
OSMOLALITE INTRACELLULAIRE
=
NOMBRE DES OSMOLES CONSTANT (7200 mosmoles pour sujet de 60 kg)
H2O
H2O
Plasmatique
Interstitielle
Perturbations- Nb d’osmoles- Volume solvant
300 mosm / kg H2O
300 mosm / kg H2O
=
Tonicité
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ROLE DU REIN DANS LE BILAN DE L’EAU
• Bilan de l’eau : entrées et sorties• Bilan des sorties rénales d’eau
– Filtration glomérulaire– Réabsorption tubulaire proximale de l’eau– Mouvements d’eau au niveau de l’anse de Henlé- TD-TC
• Mécanismes de concentration dilution des urines -gradient osmotique CP
• Réabsorption de l’eau dans le tube distal et tube collecteur
• Régulation du bilan de d’eau: variable régulée osmolalité plasmatique +++
• Soif• ADH
• Clairance osmolaire – Clairance de l’eau libre• Diurèse osmotique
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BILAN DE L’EAU : ENTREES
Apports endogènes :
Eau d’oxydation lors du métabolisme des protides,
glucides et lipides
(~ 500 mL/j)
Apports exogènes :
Eau de boissonEau contenue dans les aliments
(1-3 L/j)
REGULATION PAR LASENSATION DE SOIF
Dépend de l’accès à l’eau Habitus
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BILAN DE L’EAU : SORTIES
Sorties extrarénales :
Cutanées (sueur)Respiratoires
Fécales
(faibles en situation normale~ 500 mL/j)
Sorties rénales :
~ 1% des 180 L/jd’eau filtrée
(~ 1.8 L/j)
REGULATION PAR LE REINDU VOLUME D’EAU EXCRETE
Bilan nul d'eau et d'osmoles
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S. Extra rénales~0.5 L/J
Entrées~ 2 L/J
Sorties rénales~1,8 L/J
BILAN DE L’EAU
EC12L
IC 24L
~0.2 L/J
0.5 L/J
Diurèse
http://images.google.fr/imgres?imgurl=http://www.bioweb.lu/Anatomie/Rein/rein.jpg&imgrefurl=http://www.bioweb.lu/Anatomie/Rein/rein_test.htm&h=284&w=192&sz=71&hl=fr&start=6&tbnid=pMjfc0sz-sPJSM:&tbnh=134&tbnw=91&prev=/images?q=rein&gbv=2&svnum=10&hl=frhttp://images.google.fr/imgres?imgurl=http://www.cliquiz.com/images/article-32/image-1.jpg&imgrefurl=http://www.cliquiz.com/detail.php?choix=BIO&article=32&h=263&w=284&sz=42&hl=fr&start=4&tbnid=1Emf_cBOalDiqM:&tbnh=106&tbnw=114&prev=/images?q=glandes+sudoripares&gbv=2&svnum=10&hl=frhttp://images.google.fr/imgres?imgurl=http://www.svt-biologie.fr/respiration-pulmonaire/schema-vide-poumons.jpg&imgrefurl=http://www.svt-biologie.fr/respiration-pulmonaire/respiration-pulmonaire.htm&h=560&w=452&sz=53&hl=fr&start=4&tbnid=DXkSwoCYHEmAaM:&tbnh=133&tbnw=107&prev=/images?q=poumons&gbv=2&svnum=10&hl=fr
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Débit urinaireL/24h
5
1
Apports hydriques (L/24h)
5 10
Excrétion urinaire de NaCl en mmoles/24h
100
200
300
15
10
-
Bilan rénal de l’eau: perméabilité à l’eau des segments du néphron
Cortex
Médullaireinterne
Perméableà l’eau (AQP1)
Impermeable aux solutés
Imperméableà l’eau
NaCl
Perméableà l’eau (PC + AQP1)
Perméableà l’eau
+/-
AQP2(AQP3AQP4)
-
REABSORPTION RENALE D’EAU
300 300
1200
600
900
[osm.]mosm/kgH2O
300 300
1200
150 100
~ 15-20 % ADH
Filtration :180 L/j
H2O ∼66%NaCl
NaCl
H2O
H2O
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CONCENTRATION / DILUTION DE L’URINE
• Le rein adapte le volume d’urine aux entrées d’eau de façon à maintenir l’osmolalité plasmatique constante.
• Le rein peut éliminer le même nombre d’osmoles dans un volume d’urine très variable :
60 ≤ Uosm ≤ 1200 mosm/kg H2O
• Excrétion quotidienne obligatoire d’urée sulfates et phosphates : 600 mosm/j
Débit urinaire minimum : 0.5 L/j
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LE GRADIENT CORTICO PAPILLAIRE
• Concentration des urines: le système a contre courant multiplicateur
La branche descendante de l’anse de Henlé est perméable à l’eau mais imperméable au Na et au Cl.
la branche ascendante de l’anse de Henlé réabsorbe a la fois le Na Cl mais est imperméable a l’eau
2. Création du gradient cortico papillaire (interstitiel): Na,K-2Cl de la branche large ascendante de l’anse de Henlé
3. Maintien du gradient cortico papillaire : les vasa recta
-
290300
400
600
800
1200
600
400
200
100
H2O
NaCl
R Na: 66%R H2O: 66%
R Na: 95 %R H2O: 80 %
300
400
600
800
Le Gradient Cortico Papillaire
1200 R Na: 66 %R H2O: 80%
400
600
800
300
400
600
800
-
Au départ : iso-osmolarité de tous les segments et du milieu interstitiel
300 300 300
proximal distalinterstitium
Bran
che
desc
enda
nte
Bran
che
asce
ndan
te
300
-
Ajout de Na depuis la branche ascendante vers le milieu interstitiel grâce aux pompe Na
300 400 200
Na
Na Équilibreentre sortie de Naet fuite de Nalimitant le gradient
-
Branche ascendante large et tubule distal initial
Lumièretubulaire
Interstitium
Furosémide
Na+
K+
Na+
H+
ATP
+
2 Cl-Na+
K+
K+K+
_Na+
Amiloride(10-3 M)
-
Transfert de H2O et équilibration des osmolarités
400
300 150
Na200
300
400
H2O
Etc....etc
Équilibrationdes osmolarités
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Concentration des urines et gradient médullaire
-
Étape finale : formation du gradient cortico-médullaire
600
300 125
600
300
600500 400500425 325425325 300325325 225325concentration D
ilutio
n
600600
600
-
GRADIENT OSMOTIQUE CORTICO-PAPILLAIRE
C
P
Urée
• Le gradient CP est d’autant plus important que les anses de Henle sont longues
• L’urée participe à l’hyper osmolalité de l’interstitium dans la médullaire interne et la papille
-
(70-80% des néphrons)
Rôle dans laconcentration
de l’urine
-
MAINTIEN DU GRADIENT CORTICO-PAPILLAIRE
Cortex
Papille
80L/24h300 300
600 600
900 900
1200 1200
300
1200
H2O
Osmoles
325
• VASA RECTA : - trajet parallèle aux anses de Henle- débit faible (shunt) : 1% du débit total
300
600
900
50L/24h
-
Importance des vasa-recta pour le maintien du gradient = échanges à contre courant
600
125
600
300
500 400425 325325 300325 225concentration D
ilutio
n
Vasa R
ecta
1400 mOsm/L
concentration
TC
NaH2O
-
Débit sanguin médullaire (L/24h)
Osm
olal
ité u
rinai
re m
osm
/L
50 100 150 200
1200
900
600
300
-
ALTERATION DU POUVOIR DE CONCENTRATION DE L'URINE
• Furosemide– Inhibe le cotransport Na,K,2Cl– supprime le gradient cortico papillaire
• Regime sans protides– absence d'urée dans l'urine– diminue le gradient cortico papillaire
• Diurèse osmotique– Augmentation du débit dans les vasa recta– diminution du gradient cortico papillaire
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concentration
Dilution
300
325
425
500
600
800
1000
125
225
325
500
1000
900
concentrationROLE DU GRADIENT CORTICO PAPILLAIRE
300
425
500
600
800
1000
300
425
500
600
800
1000
-
REABSORPTION RENALE D’EAU
300 300
1200
600
900
[osm.]mosm/kg H2O
300 300
1200
150 100
~ 15-20 % ADH
Filtration :180 L/j
H2ONaCl
NaCl
H2O
H2O
-
EFFET DE L’ADMINISTRATION D’ADH
300
1200
600
900
1200
150 100
H2O
1200
600
900
Urée
290
600
1200
Uosm 1200 mOsm/LUrée: 600 mOsm/LNaCl: 600 mOsm/l
Débit urinaire 0.75L/24h
900 mOsm/24h(urée 450 NaCl 450)
-
EFFET DE L’ABSENCE D’ADH
300
1200
600
900
1200
150 100
H2O
1200
600
900
Urée
60
60
60
Uosm: 60 mOsm/LUrée: 30 mOsm/LNaCl: 30 mOsm/l
Débit urinaire 15L/24h
900 mOsm/24h
-
HORMONE ANTIDIURETIQUEEffet sur l’organe cible
Lumièretubulaire
Interstitium
ATP
AMPc
ATP
AMP+
phosphoprotéine
Phospho--kinase
Ca2+
Adénylatecyclase
Récepteurs V2
ADH
AQP
Papille
H2OAQP2
AQP3
COLLECTEUR MEDULLAIRE
H2O
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• La capacité du rein à concentrer l’urine dépend de 3 facteurs :
– Capacité de constituer et de maintenir un gradient osmotique cortico-papillaire
– Dépend du Na,K,2Cl– indépendant de l’ADH
– Sécrétion adaptée d’hormone anti-diurétique ou arginine-vasopressine (ADH ou AVP)
– Réponse adéquate de l’organe cible = ↑ perméabilité à l’eau de la membrane apicale du
canal collecteur
CONCENTRATION / DILUTION DE L’URINE
-
Régulation physiologique du bilan de l’eau
La variable régulée
- le contenu en eau de l’organisme
- l’osmolalité plasmatique efficace donc la concentration plasmatique de Na
280 mosm/kg H2O ou 140 mmol/l
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VARIABLE REGULEE : OSMOLALITE
• L’OSMOLALITE – Osmolalité plasmatique mesurée :
Posm = 295 ± 5 mosm/kg d’H2O – Osmolalité plasmatique calculée ≈
2 x [Na+] + [glucose] + [urée] ≈ 285-290 mosm/kg H20
- Osmolalité efficace (concentration de Na plasmatique)2 x (Na+) = osmolalité plasmatique - urée- glucose
-
SOIFOSMORECEPTEURSHYPOTHALAMIQUES ADH
Ingestioneau
OSMOLALITÉPLASMATIQUE
Excrétion rénaleeau
-
MISE EN ŒUVRE DE LA SOIF
↑ Posm
OSMORECEPTEURShypothalamus)
Centres de la SOIF
Consciencede la soif
PRISE D’EAU
↓↓ VOLEMIE
Barorecepteurscentraux
Centres Σbulbaires
OSMORECEPTEURS(Portion haute
du tractus digestif)
_App. juxta-glomérulaire
Système Σ
Rénine Angiotensine II
+
+
_ (en 30 min)
Habitus
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SOIF
• Modulation par des facteurs pharmacologiques
• augmentation de la soif : - agonistes cholinergiques (muscariniques)- agonistes adrénergiques beta (isoproterenol
• diminution de la soif : - amphétamines- glycosides cardiaques
• Le seuil de stimulation par les variations de Posm sont proches de celles qui déclenche la libération d'ADH environ 295 mosm/kg H20 plasmatique
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HORMONE ANTIDIURETIQUELieu de synthèse
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STIMULI A L’ORIGINE DE LA LIBERATION PLASMATIQUE D’HORMONE ANTIDIURETIQUE
SOIF
-
Régulation de la sécrétion d'ADH
Stimulus hémodynamique: ↓ de plus de 7% du volume sanguin
Quelle que soit l’osmolalité plasmatique
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Clairance osmolaire – Clairance de l’eau libre
• Clairance osmolaire : Cosm = Uosm x V / Posm
= volume de plasma qui peut être entièrement débarrassé de ses osmoles par minute par le rein
• Clairance de l’eau libre : CH2O = V – Cosm = V (1 – Uosm / Posm)
= volume d’eau par minute qu’il faut ajouter ou retrancher au volume d’urine émis par minute pour que l’osmolalité urinaire devienne égale à celle du plasma
– Si Uosm > Posm (urine plus concentrée que plasma) → CH20 négative
– Si Uosm < Posm (urine moins concentrée que plasma) → CH20 positive
.
. .
-
LES MODIFICATIONS DE LA DIURESE
Conditions physiologiques– Diurèse et antidiurèse en fonction des entrées
Conditions non physiologiques- diurèse aqueuse
• pas d’ADH• insensibilité à l’ADH• abolition du gradient cortico papillaire
- diurèse osmotique
-
Distal
Urine
Distal
Urine
[osm]mosm/L
DébitL/j
100
1200
15
0.75
Uosm x V = 900 mosm/j.
ADH ↑↑
Antidiurèse
(Privation d’eau)Distal
Urine
Distal
Urine
[osm]mosm/L
DébitL/j
100
60
15
15
Uosm x V = 900 mosm/j.
Diurèse aqueuse(Diabète insipide)
-
Transport maximum du glucose
[glucose] plasm 2 g/L10 mmoles/L
Débit massiqueGlucose/24h F
iltré
Excré
té
Tm
Réabsorbé(g/24h) 460(mmoles/24h) 2300
Glycémie
-
300 300
350
300
[osm.]mosm/kg H2O
300 350
350
150 100Filtration :180 L/j NaCl
H2OH2O
DIURESE OSMOTIQUE
R Na: 60%R H2O: 50%
R Na: 85%R H2O: 50%
350 mOsm/L
-
Uosm: 350 mOsm/LNaCl: (70 mmol/L)140 mOsm/LDébit urinaire/ 36L/24h
débit urinaire osmoles 350 x 36 12600 mOsm/24hDébit urinaire de NaCl 70 x 36 ~2500 mmoles/24h (10%)
Diurèse osmotique
-
Diurèse osmotique
= Présence anormale dans le plasma d’une substance filtrée mais peu réabsorbée– Substance exogène : mannitol, produit de contraste radiologique– Substance endogène à une concentration plasm. anormalement élevée:
glucose (diabète), urée
• Réabsorption insuffisante de Na+ et d’eau dans le proximal
• Abolition du gradient cortico-papillaire : interstitium à 300 mosm/L du cortex à la papille– ↑ vitesse d’écoulement du fluide tubulaire– ↑ flux dans les vasa recta
• ↑ Posm → ↑ ADH → Collecteur perméable à l’eau
Uosm = Posm (polyurie isotonique) avec ↑↑ Cosm
-
300
300
300
300 300
300
300300
300
300
400
400
400
400
400
300
200400
400
400
400
400
200
200
200
200
Flux d’eauFlux de NaCl
LE GRADIENT CORTICO PAPILLAIRE : SYSTEME A CONTRE COURANT MULTIPLICATEUR
800
1000
1200
300
400
600
1000
800
600
400
200
100
800
1000
1200
400
600
300
Multiplication par contre courant
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