PHYSIOLOGIE RENALE

Pr. Christine CLERICI

UFR de Médecine Denis Diderot Université Paris 7

2008-2009

• ROLE MAJEUR DANS L’HOMEOSTASIE DU MILIEU `INTERIEUR --> ADAPTE LES SORTIES AUX ENTREES

S

E

SNon régulées

E = S Srégulées

ROLES DU REIN

• Rôle majeur dans l’homéostasie du milieu intérieur = le rein assure un bilan nul des ions (Na, K, Mg, Ca, Pi, bicarbonates) et de l’eau

régulation de la composition des compartiments liquidiensmaintien de l’équilibre acide base

• Élimination des déchets du métabolisme : urée, créatinine

• Synthèse d’hormones • rénine régulation de la pression artérielle • 1,25 OHD3 régulation du bilan phosphocalcique• érythropoietine hématopoïèse

TCP

Glomérule Macula densa

Pars recta(proximal)

Anse de Henlé

TC

TCD

UNITE FONCTIONNELLE DU REIN = NEPHRON

BILAN RÉNAL DES IONS ET DE L’EAU

• Répartition dans l’organisme

• Bilan des ions et de l’eau : entrées et sorties

• La réabsorption ou la sécrétion le long du néphron :– Tube proximal– Anse de Henlé– Tubule distal et canal collecteur

• Contrôle hormonal et adaptation de l’élimination rénale - Variable réglée au niveau plasmatique- Hormones impliquées dans cette régulation - Contrôle hormonal de la réabsorption ou sécrétion rénale

BILAN RÉNAL DU SODIUM

• Répartition du sodium dans l’organisme• Bilan du sodium : entrées et sorties• Réabsorption rénale de sodium :

– Tube proximal - Anse de Henlé– Tubule distal et canal collecteur

• Contrôle de la sortie rénale de Na– Variable réglée: quantité de Na extracellulaire– Régulation

• adaptation du DFG - rénine -angiotensine• Régulation de la réabsorption rénale du sodium dans le canal

collecteur– Aldostérone– Facteur Natriurétique Auriculaire (ANF)

REPARTITION DU SODIUM DANS L’ORGANISME

• Total : 60 mmol/kg, soit ~ 4 000 mmoles1/3 inclus dans l’os (non échangeable)2/3 sodium échangeable

– Extracellulaire (= 95% des cations EC)• Quantité de Na extracellulaire : 1800 mmoles

• [Na] plasma : Natrémie = 140 mmol/L plasma

– Intracellulaire• 10 mmol/kg H20 (240 mmoles)

IC

240 mmoles

[Na+] 10 mmol/L

Na+ 150 mmol/24h

Na+ ~ 0-5 mmol/24h

150 mmol/24h

Na+ 1800 mmol

[Na+] 140 mmol/L

EC

peau

Na+ ~ 0-5 mmol/24h

Na+ 140 mmol/24h

0-5 mmol/24h

SORTIES RENALES du SODIUM

• FiltrationDébit filtré = [Na+]UF x DFG ≈ 25 000 mmol/24h

• Réabsorption tubulaire > 99% du débit filtré– Active, transcellulaire

.

.

– Passive paracellulaire

• Excrétion fractionnelle de Na ~ 1% du débit filtré

[ ] DFG Na

V[U] EF

UF

Na=x

x

66%

25%

5-10%(régulés)

NaCl filtré = DFG x [Na+]p

= 25 000 mmoles/24h

10-200 mmoles/24h ~ 1% °

TCP Portion initiale

TCP Portion terminale

100%

Na+

GlucoseB. Aminés

HPO42-

Na+

K+

Na+ATP

K+K+H20+ CO2

H+HCO3-

H2CO3

AC

H+

H2CO3

HCO3-

CO2 + H20AC

_

AC :anhydrasecarbonique

Lumière tubulaire Interstitium

Tubule proximal: portion initiale

Na+

Na+ Na+

Na+ K+

Na+H+

2 mV

ATP

Na+

Cl-

+

Lumière tubulaire Interstitium

Cl-

Tubule proximal: portion terminale

Cl-A-

Lumière tubulaire Interstitium

Réabsorption proximale d’eau par osmose

TJ

H20

SolutésSecondairement actif

+ passif

Solutéspassif

Solutésactif

+ passifH20

Solutés+ H20H20

Cap

AA

AE∆Π

∆P

DPR 600[prot] 60

DFG 120[prot] 0

DPR 480[prot] 75

DPR 560[prot] 64

débit 40[prot] 0

NORMAL

Débit réabsorbé = 80 (66%)

∆Π = 20−30 mmHg∆P = 5-10 mmHg

FACTEURS PHYSIQUES PERITUBLULAIRES

REABSORPTION PROXIMALE DE SODIUM

1. ISOOSMOTIQUE : Na réabsorbé dans les mêmes proportions que H2O

– 2/3 du Na filtré est réabsorbé (66%)– 2/3 de H2O filtrée est réabsorbée (66%)

[Na+] fin tube proximal = [Na+] filtrat glomérulaireOsmolalité fin tube proximal = osmolalité filtrat glomérulaire

2. Partie active (transcellulaire) 2/3Partie passive (paracellulaire) 1/3

3. Pas de régulation hormonale, mais modulation par :– facteurs physiques péritubulaires– balance glomérulo-tubulaire

TF : fluidetubulaire

UF : ultrafiltratglomérulaire

66%

25%

NaCl filtré = DFG x [Na+]p

= 25 000 mmoles/24h

10-200 mmoles/24h ~ 1%

TCP Portion initiale

TCP Portion terminale

100%

REABSORPTION DE SODIUM DANS L’ANSE DE HENLE

Branche ascendantelarge

Branche ascendantefine

Branchedescendantefine

Réabsorption passivede Na+ et Cl- sans H2O

Réabsorption active de Na+ et Cl- sans H 2O

25% de laréabsorptionde Na+

[Na] fin anse < [Na] FG (50-70 mM)

Branche ascendante large et tubule distal initial

Lumièretubulaire

Interstitium

K+

Na+

Na+

H+

ATP

+

2 Cl-Na+

K+

K+K+

_Na+

Furosémide

Amiloride(10-3 M)

REABSORPTION DU SODIUMDANS L’ANSE DE HENLE

• Réabsorption de 25% du Na filtré

• Réabsorption ACTIVE (transcellulaire) et passive (intercellulaire)

• Réabsorption SANS H20

[Na+] fin anse < [Na+] filtrat glom.(fluide tubulaire hypo osmolaire/plasma)

• segment de dilution des urines

66%

25%

10%(régulés)

10-200 mmoles/24h

25 000 mmoles/24h

(8500)

(2250)

K+

Na+Na+

Cl-

ATP

Lumièretubulaire Interstitium

REABSORPTION DE SODIUM DANSLE TUBULE CONTOURNE DISTAL

Thiazide

Na+

H+

K+

Na+ATP

Lumièretubulaire

InterstitiumAmiloride(10-6 M)

REABSORPTION DE SODIUM DANS LE CANAL COLLECTEUR

Na+

ENaC: EpithelialNa Channel

K+

Aldostérone

REABSORPTION DE SODIUM DANSLE TUBULE DISTAL ET LE CANAL COLLECTEUR

• Réabsorption de 10% du Na filtré

• Réabsorption ACTIVE, indépendante de celle de l’eau

• Lieu de REGULATION HORMONALE (Collecteur)

CONTRÔLE DE L’EXCRETION RENALE DU SODIUM

MAINTIEN D’UN BILAN NUL DE Na

Le contenu en sodium (et non la natrémie) du milieu extracellulaire détermine le volume extracellulaire ET le volume plasmatique

La variable régulée : volume plasmatique et la pression artérielle

Na extracellulaire

Volume plasmatique 3L (420 mM)

[Na] 140mMAddition de NaClisotonique

Volume plasmatique > 3L(soif, réabsorption rénale H2O)

PA

Soustraction de NaCl

isotonique

Volume plasmatique < 3L( réabsorption rénale H2O)

PA

[Na] 140mM[Na] 140mM

La variable régulée : volume plasmatique et la pression artérielle

Toute modification du VEC (volume plasmatique) module la réabsorption rénale de Na jusqu’à rétablissement du VEC initial

Na extracellulaire

jours

Apportalimentaire

Excrétionurinaire

Na total

Na excrété = Na filtré - Na réabsorbé(DFG x [Na]p)-Na réabsorbé

Na réabsorbé

Volémie P artérielle

BarorécepteursVolorécepteurs

Apports Na

DFG

réabsorptionRénine-Angio

Sympathique

VOLEMIE ET SODIUM

Aldosterone

REPONSE RENALE AUX VARIATIONS DU BILAN DU Na (donc de la volémie)

Adaptation de l’excrétion rénale de NaCl (et d’eau)

2. Réabsorption tubulaire du NaCl

Régulation à court terme- balance glomérulo-tubulaire

Régulation à long terme- régulation hormonale : aldostérone - ANF

1. Adaptation du DFGSystème Σ

Régulation à court terme

TCP

Glomérule

TCTCD

Macula densa

1. ADAPTATION DU DFG

Mise en jeu d’une voie réflexe - barorécepteurs centraux

vasculaires- barorécepteurs rénaux

Activation du système ΣSécrétion de rénine par cellules

granulaires AA --> angiotensine II

VC artérioles afférente et efférente E>A

Hypovolémieplasmatique

Dimution de la pression artérielle

↑Σ ↑rénine

↑Angiotensine II

VC artériolesAff et Eff

↓ DFG

• Définition : Ajustement de la réabsorption proximale au DFG de sorte que le débit de Na+ réabsorbé dans le proximal représente toujours les 2/3 du débit filtré quand le DFG varie.

2.1. Modulation de la réabsorption proximale de Na

Balance glomérulo-tubulaire

Cap

AA

AE∆Π

∆P

DPR 600[prot] 60

DFG 160[prot] 0

DPR 440[prot] 82

DPR 547[prot] 66

débit 53[prot] 0

BALANCE GLOMERULO TUBULAIRE

Débit réabsorbé = 107 (66%)

Balance glomérulo-tubulaire

Cap

AA

AE∆Π

∆P

DPR 600[prot] 60

DFG 120[prot] 0

DPR 480[prot] 75

DPR 560[prot] 64

débit 40[prot] 0

NORMAL

Débit réabsorbé = 80 (66%)

∆Π = 20−30 mmHg∆P = 5-10 mmHg

• Mécanisme :

↑ DFG → ↑ FF → ↑ [prot] cap péritub. → ↑ Π cap péritub. → ↑ ∆Π

DFG → FF → [prot] cap péritub. → Π cap péritub. → ∆Π

Balance glomérulo-tubulaire

Conséquences

1. Augmentation ou diminution de la réabsorption TCP

2. Augmentation ou diminution du débit de Na et H2O a la fin du TCP

2.3. Modulation de la réabsorption tubulaire de Na= Régulation hormonale l’excrétion

urinaire de NaCl

–Système Rénine – Angiotensine-Aldosterone

–Facteur Natriurétique Auriculaire

Système RENINE – ANGIOTENSINE - ALDOSTERONE

Angiotensinogène

Angiotensine I (AG I)

Angiotensine II (AG II)

Rénine

ECA

↓Paa

Stimulationsympathique β

↓débit Na+ et Cl-Macula densa

Productiond’ALDOSTERONE

Maintien du DFG

↓ volume extracellulaire(↓ volume sanguin)

ALDOSTERONE

• Hormone minéralocorticoïde de la famille des corticostéroïdes

• Lieu de production : zone glomérulée de la corticosurrénale

• Lieu d’action : canal connecteur + canal collecteur(= tissus cibles)

• Aldostérone régule 5 % de la charge filtrée de Na

Origine et effets rénaux de l’aldostérone

ALDOSTERONE• Mécanisme d’action dans les cellules du canal collecteur :

K+

Na+ATP

Lumièretubulaire

Interstitium

Na+ENaC

ARNm

Protéines+

Na+

+

K+

ALDO

MR

MR

MR : récepteurminéralocorticoïde

Spironolactone

H+H+-ATPase

ALDOSTERONE

• Effet global (perceptible après quelques heures) :

– ↓ Excrétion urinaire de Na+ (UNa x V) → ↑ volume extracellulaire

– ↑ Excrétion urinaire de K+ (hypokaliémie)– ↑ Excrétion urinaire de H+ (alcalose métabolique)

• La production d’aldostérone est une fonction inverse des apports alimentaires de Na+

.

SORTIES RENALES DU Na

EFFET PROLONGE DE L'ALDOSTERONE = ECHAPPEMENT

1. Restauration d'un bilan nul de Na

1. Spécifique au rein

• Spécifique au Na (mais effet persistant sur K+ et H+)

• Rôle de l’ANF

Facteur Natriurétique Auriculaire (ANF)

ANFDistension

des myocytesauriculaires ↓ la libération

de RENINE,

↓ la sécrétiond’ALDOSTERONE↑ DFG ↓ la réabsorption

de Na+ dans le canal collecteur médullaire

↑ VEC(vol. sang.circulant)

↑ Excrétion rénale de Na+

↓ VEC