Ronéo 7, UE4 , cours 8 Page 1 UE 4 Urologie-Néphrologie Pr Martin Flamant Mardi 7 novembre de 15h30 à 17h30 Ronéotypeuse : Maf Ronéoficheuse : DBH COURS 8 – PHYSIOLOGIE RÉNALE Bilan de l’eau Le 1 er CC aura lieu le 24 novembre. Il portera uniquement sur les cours de physio rénale 6, 7 et 9 (première moitié seulement) à savoir: Filtration glomérulaire, Bilan du sodium, Désordres de la natrémie (mais pas de l'eau donc que la première partie du cours). Ce cours n’est donc pas au programme du CC !
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COURS 8 PHYSIOLOGIE RÉNALE...Ronéo 7, UE4 , cours 8 Page 3 I. Osmolarité plasmatique, variable régulée : Une des fonctions du rein est d’assurer le maintien constant du milieu
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UE 4 Urologie-Néphrologie
Pr Martin Flamant
Mardi 7 novembre de 15h30 à 17h30
Ronéotypeuse : Maf
Ronéoficheuse : DBH
COURS 8 – PHYSIOLOGIE RÉNALE
Bilan de l’eau
Le 1
er CC aura lieu le 24 novembre. Il portera uniquement sur les cours de physio rénale 6, 7
et 9 (première moitié seulement) à savoir: Filtration glomérulaire, Bilan du sodium,
Désordres de la natrémie (mais pas de l'eau donc que la première partie du cours). Ce cours
n’est donc pas au programme du CC !
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I. Osmolarité plasmatique
II. Entrées et sorties d’eau
III. Comportement rénal de l’eau
A. Evénements tubulaires initiaux
1. Tube Contourné Proximal
2. Anse de Henlé
3. Tube contourné Distal
B. Evénements tubulaires terminaux
IV. Contrôle de la sécrétion d’ADH
V. Schémas bilan
VI. QCMs
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I. Osmolarité plasmatique, variable régulée :
Une des fonctions du rein est d’assurer le maintien constant du milieu intérieur (homéostasie).Dans le
cours 2 nous avons vu que l’homéostasie du sodium assurait le maintien du VEC (Volume Extra
Cellulaire), nous allons à présent étudier l’homéostasie de l’eau qui permet le maintien constant du
VIC (Volume Intra Cellulaire). Afin de garder une concentration plasmatique stable de la substance,
les sorties sont adaptées aux entrées.
Exemple de l’eau :
COMMENT LE REIN ARRIVE A ADAPTER LES SORTIES D’H2O AUX ENTREES ?
Par boucle de régulation asservie: Boucle d'asservissement qui adapte les sorties aux entrées de
manière à éviter une variation de la concentration plasmatique de la substance.
Ainsi, lorsque l’on a un apport d’eau cela va faire varier le volume plasmatique. Le système
endocrinien va alors s’activer et agir sur l’effecteur rénal afin d’augmenter les sorties.
Remarque : il peut y avoir une modulation des entrées d’eau par la soif (petite flèche en pointillés sur
le schéma).
1. Variable régulée = Osmolalité = Concentration de Na+
2. Sensor = Osmorécepteurs centraux et centres de la soif
3. Système hormonal = Hormone antidiurétique
4. Effecteur rénal = transport tubulaire de l’H2O par les Aquaporines (Canal collecteur)
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L’eau correspond à 60% de notre poids. Elle se répartit dans les compartiments intra (2/3) et extra
cellulaires (1/3), ce dernier étant lui-même divisé en secteurs plasmatique et interstitiel.
- La membrane cellulaire est perméable à l’eau
- Le transport des solutés n’est pas libre entre l’interstitium et le milieu intracellulaire
(pompes, canaux,…)
- Les mouvements d’eau sont régis par les différences de pression osmotique de part et d’autre
de la membrane cellulaire
- Ce sont les modifications d’osmolarité dans le Secteur Extra Cellualaire qui induisent des
modifications du VIC
Le secteur plasmatique : la majorité des entrées et des sorties d’eau se font à partir de ce
compartiment, avec un passage préférentiel vers l’interstitium (le surplus d’eau est rendu au
secteur plasmatique via le système lymphatique afin d’éviter un déséquilibre conduisant à des
œdèmes) selon la loi de Starling (pression hydrostatique supérieure à la pression oncotique).
Le secteur interstitiel : à l’état stable il n’y a pas de différence d’osmolarité entre SIC et SEC.
Le bilan de l’Eau contrôle l’osmolarité plasmatique et donc le volume intra-cellulaire. Ainsi, des
variations du contenu en Na+ = variations du contenu du VIC.
Exemple :
Bilan hydrique positif : en buvant 2L d’eau, il y a normalement 2L d’urines. Mais pour un apport
trop important (15L dans l’exemple), les capacités d’élimination du rein sont dépassées et le VEC
augmente (hypervolémie).
Il y a alors hypoosmolarité : Le Na+ est dilué, l’hyponatrémie va être compensée par un passage
d’eau vers le VIC qui augmente. Comme le VEC s’auto-régule, il va y avoir une mise en jeu
systèmes pronatriurétiques : élimination de Na et d’eau et retour du VEC à la normale.
Bilan hydrique négatif (ex : diabète insipide): Pertes d’eau importantes, le sodium va se
concentrer dans le VEC diminué.
Il y a alors hyperosmolarité : Déshydratation intra cellulaire à cause de l’hypernatrémie, l’eau va
passer du SIC au SEC pour compenser donc le VIC diminue. Ainsi le VEC revient à la normale
grâce à un gain de Na et d’eau.
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II. Entrées et sorties d’eau :
1) Entrées :
Majoritairement d’origine alimentaire et donc via le secteur EC. L’eau IC provient des échanges
avec le liquide interstitiel et de la production d’eau métabolique par la cellule.
2) Sorties :
Seules les sorties rénales sont régulées. En condition normale (hors canicule,sport) : les pertes
insensibles sont environ égales aux entrées insensibles donc les sorties rénales sont environ égales
à l’eau ingérée.
III. Comportement rénal de l’eau :
Le transport de l’eau est facilité grâce à des aquaporines (canaux à H2O). Le transporteur est un
homotétramère composé de protéines transmembranaires à 6 hélices avec 2 motifs NPA
(asparagine, proline, alanine) définissant le pore.
Ce canal est sélectif à l’eau (imperméable aux protéines et aux ions) grâce aux charges négatives
aux extrémités des vestibules et de charges positives dans le pore.
Son expression n’est pas restreinte au rein, il existe donc 13 différents isoformes (AQP1 à 13)
dont 4 exprimés par le rein.
Les aquaporines ne sont pas exprimées tout du long du néphron.
Cela permet de définir des segments perméables ou imperméables à
l’eau. On remarque également que les isoformes sont différentes en
fonction des segments. Ainsi :
- Tube contourné proximal : exprime AQP1 et AQP7
- Branche descendante de l’anse de Henlé : exprime AQP1
- Canal collecteur exprime : - en apical AQP2 - en baso-latéral AQP3 et 4
Remarque : la branche ascendante de l’anse de Henlé est donc imperméable àl’eau.
Une fois filtrée par le glomérule, l’urine va transiter dans le tubule où seront réabsorbés l’eau et les
osmols (dont le sodium).
BUT : Excréter une quantité d’urine et d’osmols permettant d’assurer un bilan nul de l’eau (pour
maintenir un VIC constant) et du sodium (VEC constant), en faisant varier uniquement la
concentration urinaire.
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Exemple : entrée de : 1,5L d’eau et de 600 mOsmol dont Na 200mmol.
𝑪𝑭 = 𝑫𝑭𝑮 .[𝑿]𝒑
Charge filtrée d’eau = DFG
CF osmolaire = 180 L (DFG) x
290 (osmolarité [X]p) =
54 000 mOsmol
CFNa= 𝑫𝑭𝑮.[𝑵𝒂+] = 25 000 mmol
A. Evènements tubulaires initiaux (parties proximales du tubule jusqu’au canal
collecteur)
Triple objectif :
Réabsorber la quasi-totalité de l’eau et du Sel Filtré ( 90-95 % d’eau et d’osmols.)
Créer un gradient de concentration cortico-papillaire
Délivrer une urine hypotonique (volume diminué en eau et en sodium ) au canal collecteur
Ces évènements n’ont pas de rôle direct dans l’homéostasie hydrique mais ils sont indispensables pour
que la modulation de l’excrétion hydrique dans les parties distales du néphron soit possible.
1) Le tube Contourné Proximal :
À ce niveau du néphron, on observe un passage de l’eau à travers les aquaporines.
Il y a réabsorption iso-osmolaire (290 mOsmol) très importante (66%) d’H2O et de Na+. La
réabsorption d’eau (120L) suit la réabsorption de Na+ et est facilitée par l’AQP1 . La réabsorption de
Na+ est couplée au Cl- ou à d’autres solutés.
Dans le tubule 2/3 de l’eau et du sodium sont réabsorbés donc on passe de 180 à 60L d’eau, et de
25 000 à 8000 mmol de Na. Cependant la réabsorption est isoosmolaire donc l’osmolarité reste à
300 mOsmol.
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2) Anse de Henlé :
À ce niveau, il y a :
- une réabsorption de 20-25% de l’H2O et de Na
- une création d’un gradient corticopapillaire (GCP).
Dans la branche descendante : on a une aquaporine donc une réabsorption
d’eau mais pas de transporteurs de Na+ donc pas de réabsorption de Na+.
Le fluide réabsorbé est donc hypotonique tandis que le fluide tubulaire
(donc l’urine) se concentre en urine et devient de plus en plus
hypertonique.
Dans la branche ascendante : on a des transporteurs de Na+ donc une
réabsorption de Na+ mais pas d’aquaporine donc pas de réabsorption
d’eau. Le fluide réabsorbé est hypertonique tandis que le fluide tubulaire
se dilue et devient hypotonique.
On a donc une concentration dans la branche descendante puis une dilution dans la branche
ascendante. Cette concentration puis dilution a permis d’éliminer de l’eau et du sel.
Le gradient Cortico-Papillaire :
La réabsorption dissociée de Na et d’H2O seule est insuffisante pour que s’établisse un GCP
important. Trois phénomènes supplémentaires sont nécessaires :
- multiplication à contre-courant (2/3)
- réabsorption d’urée médullaire (1/3)
- shunt d’H2O et Na vasculaire vasa recta
Les deux premiers permettent la génération du GCP tandis que le dernier permet son maintien.
La multiplication à contre-courant :
Permet l’amplification du phénomène de concentration/dilution grâce à la disposition en épingle à
cheveux de l’anse de Henlé. En effet, la proximité des branches ascendante et descendante permet des
échanges osmolaires et hydriques indirects entre les segments.
Trois évènements séquentiels :
- Phénomène initiateur : réabsorption de Na+ par la branche ascendante augmente le sodium
dans l’interstitium et dilution du fluide tubulaire.
- Réabsorption d’eau dans la branche descendante et équilibration de la concentration
osmotique entre la bande descendante et interstitium.
- Mouvement du fluide tubulaire : une urine diluée transite alors qu’une à 300 arrive du TCP.
Remarque :
- Gradient dissipé sous Furosémide (diurétique de l’anse)
- le gradient est d’autant plus important que l’anse est longue
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Diffusion facilitée de l’urée :
L’urée est réabsorbée, dans le canal collecteur médullaire uniquement, par des transporteurs
spécifiques UAT1 à 4.La réabsorption d’urée est aussi fonction de l’état alimentaire du sujet, plus on
consomme de protéines et plus la réabsorption d’urée est importante car la production est plus
grande. Le gradient est d’autant plus important que la réabsorption d’urée est importante.
Système Vasa-Recta :
La disposition des vaisseaux autour des tubules, les vasa recta, est primordiale pour éviter que le GCP
ne se dissipe. Les vasa recta forment une branche ascendante et descendante vasculaire qui copie la
configuration de l’anse de Henlé.
- L’urée et le Na sortent des vasa recta ascendants et entrent par diffusion dans les vasa recta
descendants : c’est la recirculation osmolaire.
- L’eau diffuse hors des vaisseaux descendants et entrent dans les vasa recta ascendants (grâce
aux capillaires fenêtrés) : c’est le shunt aqueux cortical
Ainsi, le gradient osmotique cortico-papillaire dans les vasa recta empêchent la dissipation du gradient
osmotique cortico-papillaire interstitiel.
Le gradient osmotique plasmatique cortico-papillaire nécessite un flux sanguin faible.
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Gradient Cortico Papillaire
Dans l’anse de Henlé une partie de l’eau et du sodium sont réabsorbés : on passe de 60 L à 10L
d’eau et de 8000 mmol à 3500 mmol de Na+ à la fin de l’anse.
Contrairement au TCP, la réabsorption n’est pas isoosmolaire : il y a une hypertonicité dans la
bande descendante (concentration maximale de 1200 mOsmol/L au niveau de la médullaire
interne) puis une dilution dans la Bande ascendante.
3) Le Tube Contourné Distal :
Au niveau du TCD il n’y a pas d’aquaporines. Il y a donc uniquement une réabsorption de sodium.
L’urine se dilue et devient donc hypotonique au moment de pénétrer dans le canal collecteur (60
mOsmol/L à la fin du TCD, le volume lui ne change pas (10L).
Le TCD est donc un segment de dilution : Osmolarité des urines < Osmolarité plasmatique.
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Schéma récapitulatif des évènements tubulaires :
1) Réabsorption de la quasi-totalité de l’eau et du sel Filtré au niveau du TCP
2) Création d’un gradient de concentration cortico-papillaire au niveau de l’anse de Henlé
3) Dilution de l’urine qui devient hypotonique au niveau du TCD
B. Evènements tubulaires distaux :
Régulation hormonale fine sur les 5-10% restants, dans le canal collecteur.
Le canal collecteur permet l’homéostasie hydrique.
Il y a réabsorption d’eau indépendante de la réabsorption de sodium. Les deux événements sont donc
dissociés (on peut boire beaucoup d’eau et manger beaucoup de sel ou inversement : chacun a donc sa
propre boucle de régulation).
- Réabsorption de l’eau : passage transcellulaire facilité via AQP2 sur le pôle apical et les AQP3
et 4 sur le pôle basolatéral. Deux conditions nécessaires et suffisantes pour la réabsorption :
Gradient osmotique (permanent et non régulé) : il y a une différence de pression osmotique
entre : la lumière tubulaire et l’interstitium (à ne pas confondre avec le gradient cortico-papillaire)
L’urine est donc très diluée : en descendant dans le canal elle se retrouve face à un interstitium
médullaire où la concentration est de 1200 mOsmol/L (hypertonique) il y a donc une sortie d’eau
vers l’interstitium.
Perméabilité de l’épithélium (cible de la régulation) : permet à l’eau de sortir. Le gradient est
toujours présent, mais la réabsorption de l’eau est régulée via l’hormone antidiurétique (ADH).
L’ADH est une hormone synthétisée par le SNC. La synthèse a lieu dans les neurones
magnocellulaires des noyaux supra optique et paraventriculaire de l’hypothalamus. Elle est ensuite
transportée le long des axones et stockée dans la post-hypophyse.
Après sa libération, elle se fixe sur un récepteur membranaire (V2-> Vasopressine) basolatéral des
cellules épithéliales du canal collecteur.
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L’ADH active alors l’expression à la membrane apicale
d’AQP2 (mais il n’y a pas d’effet sur AQP3 et 4 (baso-
latéraux) qui sont constitutifs).
Il y a alors une augmentation de la perméabilité de
la membrane apicale à l’eau.
A l’entrée du canal collecteur l’urine est à son niveau d’osmolarité minimale (60 OsmoU). Selon la
quantité d’ADH relarguée le canal collecteur va pouvoir réguler la concentration des urines.
ADH maximale = Epithélium très perméable, toute l’eau possible est réabsorbée par l’interstitium
jusqu’à concentrer l’urine à 1200 mOsm
Absence d’ADH = Epithélium imperméable, aucune eau n’est réabsorbée et l’osmolarité reste à 60
mOsmoU
Rappel : ADH hormone anti-diurétique, produite quand on a soif.
Remarque : le pouvoir de concentration maximale des urines dépend du GCP : plus l’anse de Henlé
est longue, plus le GCP est important, plus la concentration des urines dans le CC est importante.