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Physiologie de l’excrétion

Pauline Neveu, PhD

cours physiologie générale

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Plan «Physiologie de l’excrétion»

1-Aperçu général

2-Structure des reins

3-Physiologie rénale

4-Evaluation de la fonction rénale

5-Devenir de l’urine

6-Développement embryonnaire

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1-Aperçu général

Le système de l’excrétion ou système urinaire comprend:

-deux reins

-deux uretères

-une vessie

-un urètre

'nettoyage' du sang

excrétion d’urine

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1-Aperçu général

Le rein assure de nombreuses fonctions:

-excrétion

-régulation de la composition du sang (équilibre hydrique, ionique...)

-régulation du pH du sang (équilibre acido-basique)

-régulation du volume du sang (pression artérielle)

-libération d’hormones (érythropoïétine, calcitriol)

-…

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2-Structure des reins2.1-Anatomie externe

-organes pairs (droit plus bas que le gauche)

-forme de haricots rougeâtres

-au dessus de la taille

-rétropéritonéaux

-longueur: 10-12cm

-largeur: 5-7cm

-épaisseur: 3cm

-masse: 135-150g

-hile rénal

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2-Structure des reins2.1-Anatomie externe

Trois couches de tissus enveloppent le rein:

-couche superficielle: fascia rénal

-couche intermédiaire: capsule adipeuse

-couche profonde: capsule fibreuse

néphroptose/rein flottant

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2-Structure des reins2.2-Anatomie interne

Deux zones:

-cortex

-médulla

Lobe rénal:

-pyramide

zone corticale externe

zone juxtamédullaire

8-18 pyramides(sommet: papille)

colonnes rénales(cortex)

-cortex adjacent

-2 moitiés de colonnes

parenchyme

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2-Structure des reins2.2-Anatomie interne

Unités fonctionnelles: néphrons

1million/rein

produisent l’urine

tubes

calice majeur

bassinet

uretère

vessie

calice mineur

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2-Structure des reins2.3-Vascularisation

artère rénale(une droite, une gauche):

aorte

artères segmentaires

artères interlobaires

artères arquées

artères interlobulaires

artérioles glomérulaires

afférentes(une par néphron)

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artériole glomérulaire afférente

certains se prolongent:

vasa recta

réseau capillaire: glomérule

artériole glomérulaire efférente

capillaires péritubulaires

veines interlobulaires

veinules péritubulaires

système porte artériel

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veines interlobulaires

veines arquées

veines interlobaires

veine rénale(une droite, une gauche)

veine cave inférieure

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2-Structure des reins2.4-Innervation

SNA

vasomotricité

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2-Structure des reins2.5-Le néphron

Deux parties:

-corpuscule rénal:

-tubule rénal:

-glomérule

-capsule glomérulaire (Bowman)

-tubule contourné proximal

-anse du néphron (Henlé)

-tubule contourné distal

cortex

cortex

cortex

médulla

-tubule rénal descendant

-tubule rénal ascendant

tubule contourné distal

tubule collecteur

conduit papillaire

calice mineur

calice majeur

bassinet

uretère

vessie

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-80-85% néphrons

corticaux

-15-20% néphrons

juxtamédullaires

anse ascendante:

-segment grêle

-segment large

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La capsule glomérulaire:-feuillet viscéralépithélium simple à podocytes

-feuillet pariétalépithélium simple

chambre glomérulaire

cellules mésangiales(propriétés contractiles)

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1-tubule contourné proximal

épithélium simple avec microvillosités formant

une bordure en brosse côté lumière:surface

2-anse descendante et début de l’ascendante

épithélium simple

3-fin anse ascendante

épithélium simple formant: macula densa

en contact avec:

artériole glomérulaire afférente

myocytes lisses modifiés:

cellules juxtaglomérulaires

=appareil juxtaglomérulaire(régulation pression artérielle rénale)

4-fin tubule contourné distal

et tubules collecteurs

épithélium simple,

quelques microvillosités

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3-Physiologie rénaleProcessus du néphrons:

-filtration glomérulaire (sangchambre glomérulaire: filtrat glomérulaire)

-réabsorption tubulaire ((filtrat=)fluide tubulairesang)

-sécrétion tubulaire (sangfluide tubulaire(=filtrat))

Pour une substance donnée :

sélection

tubulaire

excrétion urinaire = filtration glomérulaire + sécrétion - réabsorption

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3-Physiologie rénale3.1-Filtration glomérulaire

Membrane de filtration:

-cellule endothéliale glomérulaire

-membrane basale du capillaire

-fente de filtration: entre pédicelles des podocytes (6-7nm ; diaphragme)

=capillaire fenestré (pores 70-100nm):

→cellules mésangiales contractiles: régulent étendue filtre

→éléments de petite taille passent :

eau, glucose, vitamines, AA, ammoniac, urée, ions

→éléments de grande taille ne passent pas :

cellules sanguines et protéines plasmatiques

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Principe de filtration:

-dépend des forces de Starling (impact sur PNF : Pression Nette de Filtration)

-dépend de la surface de filtration (réglée par les cellules mésangiales)

-dépend de la porosité du filtre (normalement constante)

-gradient pression hydrostatique (PH)

-gradient pression osmotique (PO)

dépend de la pression sanguine rénale

qui dépend de la vasomotricité

dépend des protéines plasmatiques (constant)

(impact sur Kf

=coefficient de filtration)

Calcul du débit de filtration glomérulaire ou DFG :

DFG=PNF*Kf

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3-Physiologie rénale3.1-Filtration glomérulaire Forces de Starling et

pression nette de filtration PNF:

glomérule

(sang)

capsule

(chambre)

= (PHsg-PHc)-(POsg-POc)=10mmHg

PHsg = 55mmHg PHc = 15mmHg

POsg = 30mmHg POc 0mmHg

= (55-15)-(30-0)=40-30=10mmHg

PNF

40

30

40-30=10

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Débit de filtration glomérulaire DFG:

-quantité de filtrat produit chaque minute dans les corpuscules

des deux reins

-125ml/min homme

-105ml/min femme

-doit être stable:

-: perte de substances

-: conservation déchets

-dépend: DFG=Kf*PNF

-pression nette de filtration PNF

180l/jour

150l/jour

-coefficient filtration Kf

surface (cellules mésangiales)

porosité (constante)

pression hydrostatique→vasomotricité

pression osmotique constante

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Mécanismes de régulation du DFG:

-régulation intrinsèque ou autorégulation (conditions physiologiques):

constance DFG

-mécanisme myogène

-rétroaction tubuloglomérulaire via l’appareil juxtaglomérulaire

→par action sur la PNF via vasomotricité :

DFG=Kf*PNF

-régulation extrinsèque (hémorragie, chute pression artérielle...)

→par action sur la PNF via vasomotricité

→par action sur la Kf via cellules mésangiales

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3-Physiologie rénale3.2-La réabsorption et la sécrétion tubulaire

Réabsorption:

-retour au sang de 99% de l’eau filtrée et de solutés (glucose, AA, ions…)

-surtout tubule contourné proximal

Sécrétion:

-transfert de substances du sang (ions, médicaments…) vers le fluide tubulaire

-surtout tubules contournés proximal et distal

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Mouvements de soluté:

-paracellulaire

-transcellulaire

Mouvements d’eau:

osmose (para- et transcellulaire ; passif)

-transport passif

-transport actif(I ou II:symport/antiport)

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Tubule contourné proximal: TCP

ex: symporteur Na+glucose

membrane apicale cellule TCP

assure la réabsorption du glucose

semblable: phosphate, sulfate, AA, lactate

assure la réabsorption du Na+

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ex: antiporteur Na+H+

membrane apicale cellule TCP

assure la réabsorption du Na+

assure la réabsorption des bicarbonates

assure la sécrétion des protons

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-réabsorption de solutés(Na+,Cl-, K+, HCO3-…)

-réabsorption d’eau par osmose(aquaporine-1)

-sécrétion de solutés(H+; ammoniac NH3)

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Anse du néphron:

ex: symporteur Na+K+2Cl-

membrane apicale cellule

anse ascendante(réabsorption Na+ et Cl-)

Réabsorption:

partie descendante

partie ascendante (grêle + épaisse)

eau

peu de solutés

pas d’eau

solutés

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Tubule contourné distal: TCD

partie initiale du TCD:

partie terminale du TCD et tube collecteur

-réabsorption d’ions (notamment Ca2+ stimulée par la parathormone) et d'eau

-sécrétion de K+ et de H+

…et tube rénal collecteur

-entre autres: réabsorption facultative d’eau (aquaporine-2ADH)

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Régulation de la réabsorption et de la sécrétion par:

-angiotensine II

-aldostérone

-ADH

-facteur natriurétique auriculaire

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Régulation: système rénine-angiotensine-aldostérone

Stimuli:-pression artérielle

-volume sanguin

-SNA orthosympathique

rénine (enzyme juxtaglomérulaire)

-TCP:réabsorption Na+, Cl-, eau(l’eau suit la réabsorption des ions)

-libération d’aldostérone

(surrénales)

-réabsorption Na+,eau(l’eau suit la réabsorption des ions)

Production:

Actions angiotensine II:

Actions aldostérone (sur TCD):

-sécrétion K+, H+

production d’urine

volume sanguin

pression artérielle

Conséquences:

angiotensinogène (hépatocytes)

angiotensine I

angiotensine II

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Régulation: ADH (hormone antidiurétique ou vasopressine)

Stimuli:

[eau] ou pression osmotique sang(diarrhée, vomissements, transpiration excessive)

osmorécepteurs

hypothalamiques

ADH

neurohypophyse

perméabilité TCD et tube collecteur(aquaporines-2)

réabsorption eau (réabsorption facultative)

Récepteurs:

Libération:

Actions ADH:

volume sang et pression artérielle(hémorragie)

production d’urine

pression osmotique sang

volume sanguin

pression artérielle

Conséquences:

diabète insipide: ADH ou récepteurs ADH dysfonctionnels

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Régulation: facteur natriurétique auriculaire

Stimuli:

-volume sanguin -facteur natriurétique auriculaire

(oreillettes)

-sécrétion aldostérone et ADH

production urine (diurèse)

volume sanguin (et pression artérielle)

Libération:

Actions: Conséquences:

le facteur natriurétique auriculaire a les effets inverses des autres hormones

(angiotensine II, aldostérone et ADH)

-tube rénal:réabsorption Na+ et eau(natrurie: Na+ dans l’urine)

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3-Physiologie rénale3.3-Comment le rein conserve-t-il l’eau?

consommation liquide varie

volume liquides organiques stables

rein produit une urine:

-volume variable

-concentration variabletaux d’ADH

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3-Physiologie rénale3.3-Comment le rein conserve-t-il l’eau?

perte d’eau

osmolarité filtrat

osmolarité filtrat maximale

perte soluté

osmolarité filtrat

+/-perte d’eau

osmolarité filtrat varie

Mouvements d'eau

du point de vue

de l'urine primitive:

Osmolarité du sang

300mosm/l

Osmolarité urine entre :

65mosm/l (urine diluée)

1200mosm/l (urine concentrée)

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4-Evaluation de la fonction rénale4.1-Examen des urines

Composition de l’urine:

-95% d’eau

-5%:

-électrolytes

-urée

-créatinine

-acide urique

-urobiline

-pigments

-hormones

-médicaments

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Examens:

-bandelette urinaire(glucose, corps cétoniques, pH, leucocytes, nitrites, protéines, sang, bilirubine, urobilinogène)

-examen cytobactériologique des urines: ECBU (identification/ ciblage antibiotique)

-aspect (couleur, turbidité, odeur)

-analyse microscopique

-cultures (antibiogramme)

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cystitepyélonéphrite-infection urinaire basse (vessie)

-favorisée par:

-symptômes:-brûlures mictionnelles-douleurs vésicales-pollakiurie (mictions fréquentes)

-urines troubles (pyurie (pus)…)

-pas de douleur lombaire-pas de fièvre

-traitement antibiotique-eau et hygiène

-dysurie (difficultés pour uriner)

-infection urinaire haute (rein)

-favorisée par:

-cystites

-lithiase rénale (calculs)

-malformations

-symptômes:

-pollakiurie (mictions fréquentes)

-urines troubles (pyurie (pus)…)

-douleurs lombaires

-traitement antibiotique

-eau et hygiène

-brûlures mictionnelles

-fièvre élevée (39°C/40°C)

-sexe féminin et grossesse-hypertrophie de la prostate-malformations-boisson insuffisante-diabète

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4-Evaluation de la fonction rénale4.2-Examens sanguins

Test de l’azote uréique du sang (BUN):

azote de l’urée contenu dans le sang ( quand DFG)

Créatininémie:

créatinine (déchet musculaire) contenue dans le sang ( quand dysfonctionnement rénal)

(la créatinine étant filtrée mais non sécrétée et non réabsorbée, elle permet d’évaluer le DFG)

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4-Evaluation de la fonction rénale4.3-Clairance rénaleVolume de sang débarrassé d'une substance par unité de temps

dépend des substances

clairance (exprimée en ml/min) de la substance x : Clx=Cu

xVu/Cp

x

Cux: concentration de la substance x dans l’urine (mmol/ml)

Cpx: concentration de la substance x dans le plasma (mmol/ml)

Vu: débit urinaire (volume d’urine produit en 1 minute: ml/min)

une substance comme la créatinine:

-filtrée

-non réabsorbée

-non sécrétée

a une clairance correspondant au DFG: 125ml/min

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4-Evaluation de la fonction rénale4.3-Clairance rénale

ainsi, la clairance d’une substance:

-qui est filtrée, réabsorbée et non sécrétée est inférieure au DFG

ex: le glucose est totalement réabsorbé et a une clairance nulle

-qui est filtrée, sécrétée et non réabsorbée est supérieure au DFG

ex: les H+ sont filtrés et sécrétés leur clairance de 150ml/min

diagnostic de l’insuffisance rénale

estimation de la clairance de la créatinine par des formules(Cockroft et Gault; MDRD)

poids en Kg*(140-âge)*1.04(femme) ou 1.25(homme)/créatininémie (micromoles/l)

ex: l’urée est réabsorbée à 50% et a une clairance de 62.5ml/min

dialyse/greffe

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5-Devenir de l’urine5.1-Uretères

-conduits pairs:

bassinet d’un rein vessie

-25/30cm de long

-1/10mm de diamètre

-abouchement (ostium) oblique

à la vessie (pas de valvule anatomique)

-rétropéritonéaux

-paroi épaisse:

-muqueuse (épithélium + chorion)

-musculeuse (longitudinale interne + circulaire moyenne + longitudinale externe 1/3 distal)

-adventice

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5-Devenir de l’urine5.1-Uretères

Mouvement de l’urine dans les uretères:

-péristaltisme

-pression hydrostatique

-gravité

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5-Devenir de l’urine5.2-Vessie

-organe creux (700/800ml)

-derrière la symphyse pubienne

-trigone vésical

-paroi:

-muqueuse (épithélium + chorion)

-musculeuse (muscle détrusor ou vésical):

-couche longitudinale interne

-couche circulaire moyenne

-couche longitudinale externe

-adventice (faces post + inf) séreuse (face sup)

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5-Devenir de l’urine5.3-Urètre

-paroi

-femme: 4cm de long (urinaire)

-homme: 20cm de long (urogénital)

-conduit impair: vessie extérieur

-muqueuse

-musculeuse:-sphincter interne de l’urètre involontaire

-sphincter externe de l’urètre volontaire

(muscles modifiés du périnée)

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5-Devenir de l’urine5.4-Miction

Miction: phase de réplétion (remplissage)

vessie relâchée et sphincters contractés (fermés): l’urine s’accumule

ME

centre

orthosympathique

ME thoraco-lombaire

centre

parasympathique

ME sacrée

centre somatique

noyau pudental

ME sacrée

vessie détrusor: relâché

sphincter interne: contracté

sphincter externe: contracté

faible étirement paroi vessiemécanorécepteurs

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Miction: phase de vidange

vessie contractée et sphincters relâchés (ouverts): l’urine s’écoule

ME

centre

orthosympathique

ME thoraco-lombaire

centre

parasympathique

ME sacrée

centre somatique

noyau pudental

ME sacrée

vessie détrusor: contracté

sphincter interne: relâché

sphincter externe: relâché

fort étirement paroi vessiemécanorécepteurs

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Les centres spinaux sont sous contrôle:

du centre pontomésencéphalique:

autorisation/refus miction

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Miction: miction volontaire

-cortex cérébral informé du remplissage de la vessie

-sensation d’envie d’uriner

-stimule/inhibe centre pontomésencéphalique

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6-Traitement des déchets

-reins

-foie

-tube digestif

-poumons

-glandes sudoripares

-sang et tampons

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7-Développement embryonnaire-pronéphros

-mésonéphros

-métanéphros

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