Précis de Physiologie Urinaire et Rénale

FONCTIONS ET ANATOMIE DU REIN

Fonctions Principales

• Homéostasie : Préservation de l'équilibre entre les entrées ("in") et les sorties ("out").
• Excrétion des déchets : Élimination de l'urée, de l'acide urique et des produits de dégradation (ex: pénicilline).
• Balance hydroélectrolytique : Régulation de l'eau et des ions ($Na^{+}$, $K^{+}$, etc.).
• Équilibre acido-basique : Régulation du $pH$ sanguin.
• Régulation de la volémie : Contrôle de l'hémodynamique et de la tension artérielle.
• Physiologie de l'urine : L'urine primitive ($180 L/jour$) est filtrée par le glomérule (pression hydrostatique). $99\%$ est réabsorbé par les tubules.

Structure du Néphron

• Cortex : Partie superficielle où se produit la filtration (glomérules).
• Médullaire : Partie centrale (pyramides) pour la collecte et la concentration.
• Composants du néphron :
  • Capsule de Bowman : Réceptacle du filtrat glomérulaire.
  • Tubule proximal : Contourné puis droit, siège de la réabsorption massive.
  • Anse de Henlé : Branches descendante fine et ascendante (fine puis large).
  • Tubule distal : Entre l'anse et le canal collecteur.
  • Macula densa : Zone de contrôle située entre l'artériole afférente et efférente.
  • Tubule collecteur : Réunit plusieurs néphrons ; divisé en zones corticale et médullaire.

Vascularisation Rénale

• Système admirable : Artériole afférente → Capillaires glomérulaires → Artériole efférente → Capillaires péritubulaires (autour des tubules) → Veines.
• Vasa Recta : Capillaires droits longeant l'anse de Henlé, essentiels au gradient osmotique.
• Débit sanguin rénal (DSR) : Représente $\frac{1}{4}$ à $\frac{1}{5}$ du débit cardiaque (organe très perfusé pour la filtration).

FILTRATION GLOMÉRULAIRE ET CLAIRANCE

Notion de Clairance

• Définition : Volume virtuel de plasma débarrassé d'une substance par unité de temps.
• Formule : $C<em>{x} = \frac{U</em>{x} \cdot V}{P<em>{x}}$ où $U</em>{x}$ est la concentration urinaire, $V$ le débit urinaire (diurèse), et $P_{x}$ la concentration plasmatique.
• Inuline : Substance uniquement filtrée (ni réabsorbée, ni sécrétée). Sa clairance égale le Débit de Filtration Glomérulaire (DFG) ($\approx 125 ml/min$).
• Créatinine : Utilisée en clinique pour estimer le DFG. Sa concentration plasmatique est inversement proportionnelle au DFG.
• PAH (Acide para-aminohippurique) : Utilisé pour mesurer le Flux Plasmatique Rénal (FPR) car il est filtré et massivement sécrété.
• Fraction de filtration (FF) : $FF = \frac{DFG}{FPR}$ ($\approx 20\%$).

Le Filtre Glomérulaire

• Sélectivité :
  • Taille : Passage des molécules de $1$ à $4 nm$. Seuil critique à $3.5-4 nm$.
  • Charge : Le filtre est chargé négativement. Les cations passent mieux que les anions.
• Albumine : $3.5 nm$ et chargée négativement ; normalement absente de l'urine.
• Pathologies : Micro-albuminurie (perte de charges négatives, signe précoce de diabète) ou macro-albuminurie (lésion structurelle/trous).

Dynamique de filtration (Loi de Starling)

• Formule : $J<em>{v} = K</em>{f} (\Delta P - \sigma \Delta \pi)$.
  • $\Delta P$ (Pression hydrostatique) : Favorise la filtration ($45 mmHg$ dans le capillaire vs $5 mmHg$ dans la capsule).
  • $\Delta \pi$ (Pression oncotique) : S'oppose à la filtration (due aux protéines plasmatiques).
• Équilibre : La pression de filtration diminue le long du capillaire car la pression oncotique augmente (concentration des protéines).

RÉGULATION DE L'HÉMODYNAMIQUE RÉNALE

Autorégulation

• Mécanisme myogénique : Réponse directe du muscle lisse des artérioles à la pression.
• Rétrocontrôle tubulo-glomérulaire : La macula densa détecte le $Cl^{-}$ au niveau du tubule distal.
  • Si la tension chute → Moins de $Cl^{-}$ → Libération d'adénosine et de Rénine.
  • Vasodilatation de l'artériole afférente et vasoconstriction de l'efférente.
• Plateau d'autorégulation : Efficace entre $80$ et $160 mmHg$.

Contrôle Neuro-humoral

• Système Rénine-Angiotensine-Aldostérone (SRAA) :
  • FOIE (Angiotensinogène) + REIN (Rénine) → Angiotensine I.
  • Angiotensine I + ACE (Enzyme de conversion) → Angiotensine II (Vasoconstricteur puissant).
  • Angiotensine II → Vasoconstriction de l'artériole efférente (augmente le DFG) et sécrétion d'Aldostérone.
• ANP (Atrial Natriuretic Peptide) : Sécrété par le cœur en cas de distension. Augmente le DFG et la natriurèse (perte de sel et d'eau).
• ADH (Vasopressine) : Sécrétée par l'hypophyse. Augmente la réabsorption d'eau via les aquaporines II.
• Prostaglandines (PGE2, PGI2) : Vasodilatatrices, elles protègent le rein contre une vasoconstriction excessive de l'Angiotensine II. Les AINS bloquent cet effet protecteur.

TRANSPORTS TUBULAIRES

Tubule Proximal (Réabsorption iso-osmotique)

• Sodium ($Na^{+}$) : $66\%$ réabsorbé. Moteur de tous les autres transports.
• Glucose : Réabsorption totale via SGLT2 (S1) et SGLT1 (S2/S3). Transport maximal ($T_{m}$) de $\approx 300 mg/min$. Au-delà (Glycémie > 200 mg/dl), présence de glucose dans l'urine (Diabète).
• Bicarbonate ($HCO_{3}^{-}$) : $80-90\%$ réabsorbé via l'anhydrase carbonique.
• Acides Aminés et Protéines : Réabsorption quasi-totale. La Cystinurie cause des lithiases par défaut de transporteur.

Anse de Henlé

• Branche descendante : Perméable uniquement à l'eau. Le liquide se concentre.
• Branche ascendante large : Imperméable à l'eau, mais réabsorption active de $Na^{+}$, $K^{+}$ et $Cl^{-}$ via le symport NKCC. Cible des diurétiques de l'anse (Furosémide).
• Potentiel transépithélial : Devenu positif, il favorise la réabsorption paracellulaire du $Ca^{2+}$ et $Mg^{2+}$ (via Claudine 16).

Tubule Distal et Collecteur

• Tubule distal : Réabsorption de $Na^{+}/Cl^{-}$ via NCC (bloqué par les thiazidiques).
• Tube collecteur (Cellules principales) : Site d'action de l'Aldostérone.
  • Stimule les canaux ENaC (entrée de $Na^{+}$) et la sortie de $K^{+}$.
  • Les diurétiques comme l'Amiloride bloquent ENaC (épargnants potassiques).
• Tube collecteur (Cellules intercalaires) :
  • Alpha : Sécrétion de $H^{+}$ (lutte contre l'acidose) et réabsorption de $K^{+}$.
  • Beta : Sécrétion de $HCO_{3}^{-}$ (en cas d'alcalose).

GRADIENT CORTICO-MÉDULLAIRE ET CONCENTRATION

• Mécanisme multiplicateur à contre-courant : Créé par la réabsorption de sel dans l'anse ascendante sans eau, ce qui rend l'interstitium médullaire hyperosmotique ($1200 mOsm/kg$).
• Rôle de l'Urée : Responsable de $50\%$ de l'hyperosmolarité médullaire profonde sous l'influence de l'ADH.
• Vasa Recta : Échangeurs à contre-courant qui évitent de dissiper le gradient osmotique.
• ADH : Rend le tubule collecteur perméable à l'eau (aquaporines). Sans ADH : urine diluée ($50 mOsm$). Avec ADH : urine concentrée ($1200 mOsm$).

ÉQUILIBRE ACIDO-BASIQUE ET POTASSIQUE

Équilibre Acido-Basique

• Charge acide : $70 mEq/jour$ non-volatils (éliminés par le rein) et $15000 mEq$ volatils ($CO_{2}$ éliminé par les poumons).
• Équation de Henderson-Hasselbalch : $pH = 6.1 + \log\left(\frac{[HCO<em>{3}^{-}]}{0.03 \cdot PCO</em>{2}}\right)$.
• Mécanismes rénaux :
  1. Réabsorption du $HCO_{3}^{-}$ filtré.
  2. Néosynthèse de $HCO<em>{3}^{-}$ via l'excrétion de $H^{+}$ tamponnés par le phosphate (Acidité Titrable) et l'ammoniaque ($NH</em>{4}^{+}$).
• Pathologies :
  • Acidose respiratoire : $PCO<em>{2} \uparrow$, compensation par $HCO</em>{3}^{-} \uparrow$.
  • Acidose métabolique : $HCO<em>{3}^{-} \downarrow$, compensation par $PCO</em>{2} \downarrow$.

Équilibre Potassique ($K^{+}$)

• Facteurs influençant le transfert interne : L'insuline et l'adrénaline font entrer le $K^{+}$ dans la cellule. L'acidose le fait sortir.
• Hyperkaliémie : Danger vital (fibrillation ventriculaire). Ondes T pointues sur l'ECG.
• Régulation rénale : L'aldostérone est le principal régulateur au niveau des cellules principales du tube collecteur.

PATHOLOGIES RÉNALES

• Insuffisance Rénale Aiguë (IRA) :
  • Pré-rénale : Choc, hypovolémie (problème de perfusion).
  • Intra-rénale : Nécrose tubulaire aiguë (toxines, ischémie), glomérulonéphrite.
  • Post-rénale : Obstruction (calculs, prostate).
• Insuffisance Rénale Chronique (IRC) : Perte progressive et irréversible de néphrons.
  • Conséquences : Anémie (manque d'EPO), ostéodystrophie (manque de vitamine D et $PO_{4}^{3-} \uparrow$), hyperkaliémie.
  • Stade terminal (DFG < 15 ml/min) : Nécessite la dialyse ou la transplantation.