Physio REIN_2012_2013

1

Physiologie Rnale

Service dExploration Felle Rnale et Mtabolique

Hpital E. Herriot, Pavillon P

et Facult de Mdecine Lyon-Est

A. Hadj-Assa

FGSM3- 2012-2013-UE 15 Lyon-Sud

Rles du Rein

Elimination des dchets azots

Rgulation du bilan de leau

Rgulation du bilan du NaCl

Rgulation du bilan du potassium

Rgulation de la pression artrielle

Rgulation de lquilibre acido-basique

Rgulation du mtabolisme phospho-calcique

Rgulation de lrythropose

Capsule de Bowman

glomrule

Artriole

effrente

Capillaires pritubulaires

1. Filtration Glomrulaire

2. Reabsorption tubulaire

3. Scrtion tubulaire

Mcanismes gnraux de transferts nphroniques

u w v

Artriole

affrente

La filtration glomrulaire

2

Tube

contourn

proximal

Chambre

glomrulaire (urine primitive)

Podocyte

Pdicelle

Cellule endothliale

glomrulaire

Artriole

effrente

Artriole

affrente

Cellule

juxta-glomrulaire

Capsule de Bowman

(feuillet externe)

Le glomrule

3

Mcanismes de la filtration glomrulaire

20

40

60

80

100

120

Pre

ssio

n (

mm

Hg

)

Ao

rte

Art

re

s

Ca

pill

aire

s

Ve

inu

les

Ve

ine

s

Ve

ine

Ca

ve

Art

rio

les

Hautes

pressions

Basses

pressions

organe

volution des pressions

dans la circulation gnrale

Artriole Veinule Capillaire

Hmodynamique capillaire systmique

filtration rabsorption

Sphincter

prcapillaire

Pa Pv

Haute pression Basse pression

P > P <

P = gradient de pression hydrostatique

= gradient de pression oncotique

4

Afferent

resistances

Efferent

resistances

volution des pressions

dans la circulation rnale Dbit plasmatique

glomrulaire

Artriole Affrente Artriole Effrente

Pt

Tu

be p

roxim

al

Capillaires

glomrulaires

Ca

pilla

ire

p

ritu

bu

lair

e

Pcg

Urine primitive

Pcg = pression hydrost. capillaire glomrulaire

Pt = pression hydrostatique urinaire

cg = pression oncotique plasmatique (t = pression oncotique urinaire)

cg

Hmodynamique capillaire

glomrulaire

Pcg = pression hydrostatique capillaires glom.

Pt = pression hydrostatique intratubulaire

cg = pression oncotique capillaires glom.

t = pression oncotique intratubulaire

En n importe quel point des capillaires glomrulaires : Dbit liquidien = Jv

Jv = k . (Pcg - Pt) - (cg - t) k = coefficient de permabilit hydraulique

Jv = k. (P - )

Pour la totalit des capillaires d un glomrule : dbit de filtration glomrulaire d un nphron (DFGN)

DFGN = k. S. (P - ) S = surface totale de filtration

DFGN = Kf . PUF Kf = coefficient d ultrafiltration PUF = pression efficace d ultrafiltration

5

Facteurs de variation du du DFG

Variation du dbit plasmatique rnal

Variation de Pcg

Variations du Kf

Variations du Dbit Plasmatique rnal

D

bit d

e f

iltra

tio

n g

lom

ru

laire

(n

l/m

in)

Dbit plasmatique

rnal (nl/min)

Fraction filtre = DFG

DPR

Fraction Filtre


Variation du dbit plasmatique glomrulaire

Variation de Pcg

Variations du Kf

Filtration Glomrulaire

Pcg

Pa Pe

Rsistance

Affrente (RA)

Dbit

Plasmatique

Rnal

DPR constant Pcg (f) RA RE

Rsistance

Effrente (RE)

6

D

bit d

e f

iltra

tio

n

du

n

ph

ron

(n

l/m

in)

Dbit plasmatique glomrulaire

(nl/min)

0

20

40

60

80

0 100 200 300 400

Normal

RE Fraction Filtre

Fraction Filtre

RE


Variation du dbit plasmatique rnal

Variation de Pcg

Variations du Kf

D

bit d

e f

iltra

tio

n

du n

phro

n (

nl/m

in)

Dbit plasmatique glomrulaire (nl/min)

0

20

40

60

80

0 100 200 300 400

Kf = 15

Kf = 6

Kf = 2

k = conductivit hydraulique de la membrane capillaire glomrulaire

S = surface de filtration

Kf = k S

Les cellules msangiales glomrulaires contiennent des myofilaments qui peuvent se contracter entranant ainsi une

sorte d'occlusion de certaines anses capillaires et une

diminution de S

Les cellules pithliales (les podocytes) contiennent galement des myofilaments dont la contraction provoque des

variations de la forme des pdicelles et donc des slit-

membranes qui conditionnent la conductivit hydraulique k.

.

7

Facteurs dterminant la FG des soluts plasmatiques

Leur PM

Leurs dimensions

Leur charge lectrique

SangCapillaire

Glomrulaire

UrinePrimitive

Na (mmol/L) 140 140

Glucose (mmol) 5 5

Ure (mmol) 5 5

Calcium (mmol/L) 2,5 1,5

Protines(g/L)

70 0,3

Rcepteurs hormonaux et humoraux glomrulaires

Adnosine Adrnaline Angiotensine II Dopamine Endothline Histamine (H1, H2) Insuline IGF1 Leucotrines

Noradrnaline NO Peptides natriurtiques Platelet Activating Factor (PAF) Prostaglandine (I2, E2, F2) Thromboxane A2 PTH Srotonine Vasopressine (V1) etc...

8

Rgulation du DFG

Rgulation du DFG

Mcanisme myognique

Le rtrocontrle tubulo-glomrulaire

Autorgulation

Rgulation du DFG

Mcanisme myognique = contraction Ca dpendante des cellules musculaires lisses

des artrioles affrentes en rponse

ltirement parital


9

Rgulation du DFG

Mcanisme myognique


Microponction et microperfusion tubulaire

10

Microponction

proximale

Urine

proximale

FG

du

N

ph

ron

nl/m

in

80

60

40

20

Microponction

distale

Urine

distale

Mesure du dbit de filtration du nphron

par microponction tubulaire Le rtrocontrle tubulo-glomrulaire

50

40

30

20

0 10 20 30 40

Dbit tubulaire sortant

du proximal (nl/min)

DF

G d

u n

phro

n (

nl/m

in)

FG

scrtion d une substance vasoconstrictrice

Rabsorption Cl- Macula Densa

[Cl-] urine distale Dbit tubulaire sortant du proximal

Rsistances Affrentes

FG


(Tubuloglomerular Feed-back)

50

40

30

20

0 10 20 30 40

Dbit tubulaire sortant

du proximal (nl/min)

FG

du

n

ph

ron

(n

l/m

in) sensibilit

sensibilit

Expansion volmique

Inhibition Ag II

NO

PGI2

Dpltion volmique

Ag II

TXA2

inhibition NO

Modulation du rtrocontrle tubulo-glomrulaire

11

Mesure de la filtration glomrulaire

Mthodes de mesure du dbit

de filtration glomrulaire

(DFG)

Application du principe des clairances la mesure du DFG

La clairance rnale d'une substance "x" est le

volume thorique de plasma compltement

pur de cette substance par le rein par minute

Clairance d'une substance "x"

Ux = concentration urinaire (mg/mL)

Px = concentration plasmatique (mg/mL)

V = dbit urinaire (mL/min)

C (mL/min) = Ux . V

Px

Dbit filtr (mol/min) = FG (ml/min) x P (mol/ml)

Dbit excrt (mol/min) = U (mol/ml) x V (ml/min)

FG x P = U x V

FG = UV = Clairance

P

Substance filtre uniquement

12

Caractristiques dun marqueur idal pour la mesure du DFG

limin par filtration exclusive

Pas dlimination extrarnale

Non toxique

Non mtabolisable

Non li aux protines

Ninterfre pas sur la fonction rnale

Facile doser

Mthodes de mesure du DFG

Inuline (polymre du fructose) : mthode de rfrence

Iohexol 123I - Iothalamate 51Cr - EDTA 99mTc - DTPA

Traceurs utiliss


Perfusion continue et recueil d urines Dcroissance plasmatique

Techniques

0 45 75 105

Dose de charge

Perfusion dentretien

135

UT U1 U2 U3 U4

S1 ST S2 S3

60 90 120

Protocole de la clairance de linuline par perfusion continue et recueil durines

13

4,80

5,00

5,20

5,40

5,60

5,80

60 120 180 240 300

LN c

on

c io

he

xol (

mg/

l)

temps (min)

courbe dcroissance de l'iohexol

Dose injecte DFG calcul :

poids seringue pleine (g) 18,88 pente de la courbe en VA = a 0,0032 poids seringue vide (g) 8,01 LN ordonne T0 = A 5,7245

delta P (g) 10,87 conc T0 = Exp A (mg/l) 306,3

dose d'iohexol injecte

(mg) 5229 DFG brut = dose*a/EXP A 54,6

Equation de la droite obtenue y = ax + b DFG Brochner ml/min 50,5

a (VA) b DFG iohexol (ml/min/1,73 m2) 51,0

0,0032 5,7245


Mthodes utilisant la cratinine

Cratininmie

Clairance de la cratinine

Formules utilisant la cratinine

Entres = catabolisme musculaire

Entres Sorties

Cratininmie

cratininmie cratininmie

Sorties = limination urinaire

Facteurs influenant la cratininmie

Production musculaire FG Cratininmie

Sujet g

Enfant

Grossesse

Insuffisance rnale

Fonte musculaire

Musculation

14

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

0 50 100 150 200 250


(mL/min/1,73m2)

Cr

atinin

m

ie

(m

ol/L

)

N = 1588, 765 femmes-823 hommes, 18-90 ans

(A. Hadj-Assa, 2004)

A. Hadj-Assa, Nephron, 1990 Groupe 1 = sujets gs ( 79 7 ans)

Groupe 2 = sujets jeunes ( 42 10 ans)

volution de la cratininmie en fonction de l'ge (15978 enfants et adolescents gs de 0,1 20 ans)

Liesbeth Hoste et al. Estimating glomerular filtration rate in children and adolescents. 2012, In press



Cratininmie



15

0

50

100

150

200

0 50 100 150 200

Cla

iran

ce d

e la c

rati

nin

e

(mL/m

in/1

,73m

)


(mL/min/1,73m)

A. Hadj-Assa, 2002

N = 1074, 543 hommes et 531 femmes, gs de 18 90 ans Mthodes de mesure du DFG


Cratininmie



Les principales formules d valuation de la filtration glomrulaire

Edwards-Whyte (1959) : (94,3/Pcr) -1.8

Jelliffe 2 (1973) : (98 - (16 x (ge-20)))/(20)/Pcr

Cockcroft-Gault (1976) : ((140-ge) x (poids)/72 x Pcr

Bjornsson (1979) : ((27-(0,173 x ge)) x poids x 0,07)/ Pcr

Hull (1981) : ((145-ge)/Pcr)-(3) x (poids/70)

Gates (1985) : (89,4 x (Pcr-1,2))+((55-ge) x ((0,447 x Pcr-1,1))

M.D.R.D. (1999) : 170 * (Pcr)-0,999 * (ge)-0,176 * (0,762 si femme) * (1,18 si race

noire) * (urmie)-0,170 * (albuminmie)0,318

M.D.R.D. simplifie (1999) : 186 * (Pcr)-1.154 * (ge)-0,203 * (0,762 si femme)

Etc

Ccr (ml/min) = (140-ge) x poids x 1,23

Pcr

Formule de Cockcroft-Gault

(X 0,85 chez une femme)

A oublier !!

16

DFG (ml/min/1,73m2) = k x 186 x Pcr -1,154 x ge -0,203

Formule de M.D.R.D.* simplifie (1999)

k = 0,742 chez la femme

K = 1,21 chez

lafroamricain

*Modified Diet in Renal Disease Pourcentage d erreur obtenu lors du dosage de 3 matriaux de rfrence certifis

Groupe de travail de la SFBC cratinine , Ann Biol Clin, 2004

Formule de Cockcroft et Gault

Recommandations HAS dcembre 2011

Afin damliorer la prcision et la reproductibilit du dosage de la cratininmie, une standardisation des analyses en rfrence la spectromtrie de masse par dilution isotopique (IDMS) est indispensable. En 2011, la prfrence est donne des techniques raccordes directement lIDMS, comme le sont certaines techniques enzymatiques

DFG (ml/min/1,73m2) = k x 175 x Pcr -1,154 x ge -0,203

Nouvelle formule de M.D.R.D. simplifie Remanie aprs standardisation du dosage de la cratinine

(2009)

k = 0,742 chez la femme

K = 1,21 chez

lafroamricain

17

Cratinine (mol/L)

DFG (mL/min/1,73m2)

Africains

Femmes

62 = 166 x (crat/0,7)-0,329 x (0,993)ge

>62 = 166 x (crat/0,7)-1,209 x (0,993)ge

Hommes 80 = 163 x (crat/0,9)-0,411 x (0,993)ge

>80 = 163 x (crat/0,9)-1,209 x (0,993)ge

Autres

Femmes

62 = 144 x (crat/0,7)-0,329 x (0,993)ge

>62 = 144 x (crat/0,7)-1,209 x (0,993)ge

Hommes

80 = 141 x (crat/0,9)-0,411 x (0,993)ge

>80 = 141 x (crat/0,9)-1,209 x (0,993)ge

Formule CKD-EPI (2009) (Chronic Kidney Disease - Epidemiology Collaboration) Pour le diagnostic prcoce et le suivi de lIRC:

Le diagnostic ne repose pas sur une valeur de cratininmie mais sur

lestimation du DFG par une quation valide.

Parmi les diffrentes quations : CG (qui reflte une clairance de la

cratinine et non pas le DFG), MDRD et CKD-EPI, lquation CG ne

doit plus tre utilise car elle reflte une clairance de la cratinine et

pas le DFG et elle a t tablie partir de mthodes de dosage qui ne

sont plus pratiques actuellement (Jaff non corrig).

Aucune quation nest actuellement valide dans certaines

populations :

- patients gs > 75 ans ;

- poids extrmes et variations de la masse musculaire ;

- alimentation pauvre en protines animales et patients dnutris

Recommandations HAS dcembre 2011

Femme de 160 cm, 55kg, Cratininmie = 60 mol/L

0

20

40

60

80

100

120

140

0 20 40 60 80 100 120

ge (ans)

mL

/min

/1,7

3m

2

CG

MDRD

CKD-EPI

volution thorique de la fonction rnale d'un sujet vieillissant Formule de Schwartz (enfants)

Surface corporelle (SC) = k1. Taille2

Masse musculaire = k2. excrtion urinaire de cratinine = k2. T3

Surface corporelle = k1. T2

Excrtion urinaire de cratinine = Ucrat.V

Clairance de la cratinine (ml/min/1,73m2) = Ucrat.V x 1,73m2

Pcrat SC

Clairance de la cratinine (ml/min/1,73m2) = k2. T3 x 1,73

P k1.T2

Ccrat = 1 . T3 . k2 . 1,73

T2 P k1

= constante K

P Formule de Schwartz = K . T K = 36,5

18


Mthodes utilisant d autres substances que la cratinine

La cystatine C

13300 dalton

produites par toutes les cellules

limine par filtration glomrulaire

concentration plasmatique reflte son limination rnale

N = 0,7- 1,38 mg/L

indpendant de lge (> 1 an), du sexe, de la pathologie

CysC > N quand DFG 88 ml/min/1,73 m2

La cystatine C

Classification des Insuffisances Rnales

ml/min/1,73m2

> 90

60 - 90

30 - 60

15 - 30

< 15

Normal

IR dbutante

IR modre

IR svre

IR terminale

1 (si signe de nphropathie)

2

3

4

5

Stade

ou

Homme

Taille = 185 cm

Poids = 90 kg

Surface corporelle = 2,14 m2

DFG = 135 ml/min

Enfant

Taille = 100 cm

Poids = 20 kg

Surface corporelle = 0,72 m2

DFG = 50 ml/min

DFG = 120 ml/min/1,73m2

19

Filtr

ati

on

Glo

mru

lair

e

(ml/m

in/1

,73

m2)

Age (ans)

20

40

60

80

100

120

140

160

20 40 60 80 100

r = 0,847 p = 0,0001

Dcroissance de la fonction rnale en fonction de l ge

A. Hadj-Assa, 1994

Filt

ration

glo

m

rula

ire

(ml/m

in)

Mois

50

100

150

200

-10 0 10 20 30

Madame D 30 ans

Grossesse

Filt

ration

glo

m

rula

ire

(ml/m

in)

Mois

50

100

150

200

-10 0 10 20 30

Madame D 30 ans

Grossesse

Les transports tubulaires

Quantit filtre

(par 24h)

Quantit limine (par 24h)

Transport tubulaire

Eau (L) 130 - 200 1 2 Rabsorption > 99%

Na (mmol) 18000 - 30000

100 200 Rabsorption > 99%

Glucose (mmol)

700 - 1200 0 Rabsorption 100%

Ure (mmol) 600 - 1000 250 450 Rabsorption 50 60%

Cratinine (mmol)

10 - 15 15 20 scrtion

Ammoniac (mmol)

5 - 9 50 - 100 scrtion

Exemples de transferts tubulaires

20

Estimation des transferts tubulaires

Dbit de Filtration Glomrulaire = Dbit d eau plasmatique

DFG = 120 mL/min

Dbit de Filtration dune Substance (P)

DFG x P

ex. Na = 120 x 140 = 16800 mol/min

Dbit dExcrtion dune Substance

U x V

ex. : Na = 100 mol/min

= 144 mmol/24h

Dbit de rabsorption dune substance

R = (DFG x P) (U x V)

ex.: Na = 16800 100 = 16700 mol/min

Taux de rabsorption fractionnel

TR % = [R/ (DFG x P)] x 100

ex.: Na = 99,40 %

Taux d excrtion fractionnelle

EF % = (UV/(DFG x P)) x 100

= 100 - TR

ex.: Na = 0,60 %

Calcul des transferts tubulaires

Calcul des transferts tubulaires

Clairance dune substance

C = (U x V) / P

Si UV/P < 120 ml/min transfert net de rabsorption

C = U x V/P - R

Si UV/P > 120 ml/min transfert net de scrtion

C = U x V/P + S

Types de transports tubulaires

Diffusion simple

Diffusion facilite

Transport actif primaire

Transport actif secondaire

Pinocytose (endocytose)

Effet de drainage

21

Facteurs influenant les transferts tubulaires

Aldostrone

ADH

SN Sympathique

Angiotensine II

Prostaglandines

NO

Endothlines

IGF1

Adnosine

Cytokines

Kinines

Peptides natriurtiques

PTH

Principales caractristiques des transferts dans les

diffrents segments nphroniques

Tube proximal

Tube proximal caractristiques principales

Rabsorption des 2/3 du filtrat glomrulaire

Rabsorption isoosmotique donc rabsorption

de Na et d eau proportionnelle

Rabsorption de tout le glucose, de la majorit

des Aa

Rabsorption des bicarbonates

Scrtion des acides organiques

22

Urine

Transferts tubulaires dans le tube proximal

Na+

K+ ATP

Na+

Glu, Aa, PO4...

Ca++,Na+ Solvant drag

Paracellin

Osm

Na+

H+ NHE-3

Na+

HCO3-

NBC-1

K+

K+

Paracellin

Plasma

Tube proximal

La rabsorption du Na et de l eau

Oncotic pressure

P > P <

Glomerular

Filtration

Tubular

reabsorption

Filtration

Dbit sanguin rnal

Artriole Affrente Artriole Effrente

Tu

be p

roxim

al

Capillaires

glomrulaires

Ca

pilla

ire

p

ritu

bu

lair

e

Rabsorption

P >

P <

23

Dbit de transfert liquidien travers les capillaire glomrulaires

DFG = kS [(Pcg - PT) - (cg -T)] DFG = kS (P - ) DFG = Kf . PUF

Kf = Coefficient d ultrafiltration PUF = Pression efficace d ultrafiltration

S = surface de filtration

Dbit de transfert liquidien travers les capillaires pritubulaires (DRT)

DRT = kS [(c -i) - (Pc - Pi)] DRT = kS ( - P) DRT = KR . PRT

KR = Coefficient de permabilit capillaire PRT = Pression efficace de rabsorption

S = surface de rabsorption

10

20

30

40

50

Longueur des Capillaires glomrulaires

mm

Hg

0 100 %

P

Longueur des Capillaires pritubulaires

0 100 %

Pression efficace

de rabsorption

Pression efficace

d'ultrafiltration

Hmodynamique glomrulaire et

pritubulaire

P

Tube proximal

Rgulation de la rabsorption proximale :

la balance glomrulo-tubulaire

24

Compensation totale

Dbit tubula

ire s

ort

ant

du p

roxim

al (n

l/m

in)

FG du nphron (nl/min)

40

30

20

10

0 20 30 40 50

La balance glomrulo-tubulaire

DFG

mL/min

Dbit Na filtr

mol/min

Dbit Na

rabsorb

mol/min

% Na

rabsorb

Dbit Na

Excrt

mol/min

Excrtion

NaCl

g/j

Basal 120 16800 16716 99,50 84

7

DFG 140

(+17%)

19600

(+17%)

16716

(constant)

85,30 2884

(+3300)

243

DFG 140

(+17%)

19600

(+17%)

19502

99,50

(constant)

98

(+17%)

8

Balance glomrulo-tubulaire et excrtion de NaCl

DFG

mL/min

DFG

L/j

Dbit eau

rabsorb

L/j

% eau

rabsorbe

Dbit

eau

Excrt

L/j

Basal 120 170 168,5 99,00 1,5

DFG 140

(+17%)

202

(+17%)

168,5

(constant)

85,30 33,5

(+3300)

DFG 140

(+17%)

202

(+17%)

200

99,00

(constant)

2

(+17%)

Balance glomrulotubulaire et excrtion deau

FG

Pression efficace de rabsorption

pritubulaire Fraction filtre

Rabsorption Tubulaire proximale

La balance glomrulo-tubulaire

P

25

Dbit tubula

ire s

ort

ant

du p

roxim

al (n

l/m

in)

FG du nphron (nl/min)

40

30

20

10

0 20 30 40 50

Modulations de la balance glomrulo-tubulaire

Ang II Sympathique NO PG

Ang II Sympathique NO PG

Tube proximal

La rabsorption du Glucose :

exemple de transfert maximum

de rabsorption (Tmr)

0

100

200

300

400

500

0 1 2 3 4 5 6

Glycmies (g/L)

D

bit d

e g

luco

se

(m

g/m

in)

Rabsorb

Tm

Seuil minimum (g/L)

Substance rabsorption saturable (ex. Glucose) Correlation between glomerular glucose load and tubular glucose reabsorption (TG) in various renal glucosurias.

Santer R , Calado J CJASN 2010;5:133-141

26

Tube proximal

La scrtion d acides organiques

(PAH)

exemple de transfert maximum de

scrtion (TmS)

Substance scrtion saturable (ex. PAH)

120 100 80 60 40 20 0 0

2

4

6

8

10

Concentration plasmatique PAH (mg/l)

Scrt

Tm

D

bit d

e P

AH

(m

g/m

in)

Principales caractristiques des transferts dans les

diffrents segments nphroniques Na+

K+

ATP

Urine Plasma

Anse de Henle Branche large ascendante

Na+

K+

2Cl- NKCC2

Furosmide

K+

ROMK

DDP

Cl- ClC-Ka

ClC-Kb Barttin

CaSR

Na+, K+

Ca++, Mg++

ROMK = Renal Outer Medullary K Chanel

27


Rabsorption de 20% du Na

Capacit daugmentation de rabsorption ("balance

tubulo-tubulaire")

SANS rabsorption d eau dilution des urines

Site daction des diurtiques les plus efficaces

(furosmide, bumtanide, pirtanide)

Mutation des gnes codant pour les canaux syndrome

de BARTTER

Transferts tubulaires dans le tube contourn distal (segment de dilution)

Na+

K+

K+

Urine

Na+

Cl-

Ca++ Cl-

ATP Thiazide NCCT

ClC-Kb

Tube distal segment de dilution

Poursuite de la rabsorption du Na sans eau

segment de dilution

Site daction des diurtiques thiazidiques

(hydrochlorothiazide)

Mutation des gnes codant pour les canaux

syndrome de GITELMAN

Na+

Na+

K+

Amiloride

Urine

K+

ATP

Transferts tubulaires dans le tube distal (cellules principales)

ENaC

ROMK

DDP

28

Mcanisme daction de laldostrone

Na+

K+

K+

Urine

H+ ATP

Transferts tubulaires dans le tube collecteur cortical

DDP

ATP

H+ ATP

Tube collecteur

Collecteur cortical

scrtion d'H+

site d'action des diurtiques pargneurs du K

Canal ENaC : inhib par Amiloride

Antagonistes de l'aldostrone

Collecteur medullaire et papillaire

prsence dADH concentration des urines

absence dADH poursuite de la rabsorption des

soluts sans eau dilution des urines

Mcanismes de concentration et de dilution des urines

29

Un sujet, ayant une alimentation normale,

limine chaque jour dans ses urines, en moyenne

Ure

Na

K

autres

Total

400

150

30

40

800

soit 800 mOsm/jour

mmol/jour

800 mOsm/jour

4 Litres 0,7 L

Osmolarit urinaire

= 200 mOsm/L

Osmolarit urinaire

= 1200 mOsm/L

URINES DILUES URINES CONCENTRES

Le sujet boit

beaucoup Le sujet boit peu ADH ADH

DONC, le rein peut liminer une mme quantit de soluts dans un volume d eau variable. Il peut :

Concentrer les urines en rabsorbant de l eau pure, si lapport deau est faible (osmolarit urinaire maximum = 1200 mOsm/L)

Diluer les urines en rduisant sa rabsorption

deau pure, si lapport deau est important (osmolarit urinaire minimum = 50 mOsm/L)

Structures impliques dans les mcanismes de concentration et dilution des urines

Lanse de Henle

Le tube collecteur

30

Permabilit leau des diffrents segments nphroniques

Permabilit

permanente

Impermabilit

permanente

Permabilit

variable

selon prsence

dADH

Na

Na

Na

Consquences sur lOsmolalit cortico-mdulaire

Osmolalit

interstitielle

300

400

600

800

1000

1200

Osmolalit

interstitielle

300

400

600

800

1000

1200

Na

Na

Na

H2O

H2O

H2O

Copyright 2004 Pearson Education, Inc., publishing as Benjamin Cummings

Actions de lADH sur le TD et collecteur Actions cellulaires de lADH

31

Rles du Rein



Rgulation du bilan sod

Rgulation du bilan potassique





Rles du Rein

Elimination des dchets

Dchets azots :

Cratinine

Ure

Acide urique

Autres :

Xnobiotiques

Mtabolites hormonaux

pigments

Rles du Rein








Rgulation de lrythropose Eau due aux pertes insensibles

Entres Sorties

Bilan de l eau

Eau contenue dans les aliments

Eau de boisson : soif +++ Eau due aux pertes urinaires : ADH +++

Eau produite par le catabolisme

hyperhydratation dshydratation

Capital hydrique

quilibr

32

Consquences d un excs ou d un dficit en eau

Excs d eau dans l organisme

dilution des LEC

donc diminution de [Na] EC

donc diminution de l osmolarit plasmatique

Dficit en eau dans l organisme

concentration des LEC

donc augmentation de [Na] EC

donc augmentation de l osmolarit plasmatique 240

260

280

300

320

340

110 120 130 140 150 160

Natrmie (mmol/L)

Osm

ola

rit

pla

sm

ati

qu

e (

mO

sm

/L)

Zone physiologique

Correction des excs

ou des dficits de lhydratation

Pour viter lhyperhydratation cellulaire, il faut

Diminuer les entres deau

Augmenter les sorties deau

Pour viter la dshydratation cellulaire, il faut

Augmenter les entres deau

Diminuer les sorties deau

Correction des excs


Dans l hypothalamus (cerveau) il existe des cellules spcialises : osmorcepteurs

Stimulation de ces cellules si osmolarit

Inhibition de ces cellules si osmolarit

33

Hypophyse

Hypothalamus Neurones

Scrteurs ADH

Centre de la soif Osmorcepteurs

Neuroscrtion dADH

+

+

Osmolarit Soif

ADH

Stimulation

Osmorcepteurs

Osmolarit

Soif

ADH

Inhibition

Osmorcepteurs

270 280 290 300 310

Co

nce

ntr

atio

n p

lasm

atiq

ue

d A

DH

Osmolarit plasmatique (mOsm/L)

Soif

Correction des excs


Les variations de la soif entranent des variations des entres deau

Les variations de la scrtion dADH entranent des variations des sorties

(urinaires) deau

34

Restriction hydrique scrtion dADH

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

2h 4h 6h 8h

0

20

40

60

80

100

120

140

160

Osm

ola

rit

Urin

aire

(m

Osm

/L)

Vo

lum

e U

rin

aire

(m

l/2h)

Charge hydrique inhibition de la scrtion dADH

0

200

400

600

800

1000

1200

0 1h 2h 3h 4h

0

100

200

300

400

500

600

700

Osm

ola

rit

Urin

aire

(m

Osm

/L)

Vo

lum

e U

rin

aire

(m

l/h)

Administration de 1200 ml deau en 15 min par voie orale

Osmolarit Plasmatique

Inhibition des

osmorcepteurs

Centraux

Ingestion

d eau

Soif

Excdent d'apport

hydrique

Diminution des apports

hydriques

BILAN HYDRIQUE

EQUILIBRE Hormone

Anti-Diurtique

Volume des urines (concentration)

Rabsorption tubulaire d'eau

Osmolarit plasmatique

Stimulation des

osmorcepteurs

Centraux

Hormone Anti-Diurtique


Volume des urines (dilution)

Rles du Rein









35

Autres pertes de NaCl (sueur, selles)

Inflation Dpltion

Entres Sorties

Capital sod

quilibr

Bilan du NaCl

NaCl contenue dans les aliments

et la boisson + sel rajout

NaCl limin dans l urine

Transferts nphroniques du sodium

Filtration

Glomrulaire

100 %

Rabsorption proximale 70 %

Rabsorption

Anse Henle

20 %

Rabsorption

tube distal et

collecteur

10 %

Excrtion

< 1 %

Volu

me d

es L

EC

Capital Sod de lorganisme

Normal

Les variations de lapport (ou de llimination) en NaCl entranent des variations du capital sod

Les variations du capital sod entranent

des variations du volume des LEC

Pourquoi ??

36

cellule

Na

K

K

Na

LEC = 290 mOsml/L

LIC = 290 mOsm/L

H2O

H2O

140 290

10-30 130-150 290

4

Na mmol/L

K mmol/L

Osmolarit mOsm/L

LEC

LIC

Pompe Na/K ATPasique

150

0

300

LE

C

(litre

s)

PA

(mm

Hg

)

Na

Cl

(mm

ol/24h)

Apports NaCl

Excrtion NaCl

0 2 4 6 8 10 12 14

Influence des modifications de l'apport en NaCl

Osmolarit Plasmatique

Ingestion

d eau

Soif

Balance sode positive (Entres NaCl > Sorties NaCl)

Augmentation des LEC

Stimulation des

osmorcepteurs

Centraux



Facteurs natriuriques

Facteurs antinatriuriques

Augmentation

de la natriurse

Balance sode quilibre Osmolarit Plasmatique

Inhibition Soif

Balance sode ngative (Entres NaCl < Sorties NaCl)

Diminution des LEC

Inhibition des

osmorcepteurs

Centraux



Facteurs natriuriques

Facteurs antinatriuriques

Diminution

de la natriurse

Balance sode quilibre

37

Les variations du capital sod entranent des variations des LEC et donc du volume circulant

Les variations du volume circulant entranent des variations du dbit cardiaque DC = frquence cardiaque x volume ject

Les variations du dbit cardiaque entranent des variations de la Pression artrielle

PA = Dbit cardiaque x Rsistances artrielles

Modulateurs physiologiques de lhmodynamique rnale et de lexcrtion sode

Actylcholine

Angiotensine II

Bradykinine

CGRP (calcitonine gene-related peptide)

Dopamine

Endothline

EGF (Epidermal Growth Factor)

Adrnaline

Histamine

Insuline

IgF1

Leukotrines

Lipoxines

Peptides natriuretiques : ANP, BNP, Urodilatine

NO

Noradrnaline

PTH

PAF

Prostanodes : PGI2, PGE2, PGA2, PGE1, PGF2, TXA2

ATP, Adnosine

Srotonine

TNF

Vasopressine

Rles du Rein

limination des dchets azots







ENTREES

(apports liquidiens)

SORTIES

(urines)

Volumes

circulants

Dbit

(Cur)

Rein

Rsistances

Organes

PA = Dbit Cardiaque x Rsistances

38

PA = Dbit cardiaque* x rsistances totales

Rein

*Dbit cardiaque = volume djection systolique x frquence cardiaque

Rein et pression artrielle

Rgulation des volumes circulants

rgulation des sorties deau et de Na Aldostrone Diurse de pression Facteurs natriurtiques

Rgulation des rsistances vasculaires

systme rnine-angiotensine

Rein et systme rnine-angiotensine

Angiotensinogne

Angiotensine I

Angiotensine II

Rnine

ECA

Vasoconstriction

(rcepteur vasculaire)

Scrtion daldostrone (rcepteur surrnalien)

Le systme Rnine- Angiotensine Conception classique

* ECA = enzyme de conversion de langiotensine

39

Modles d'HTA exprimentales de

Goldblatt

One kidney one clip

Nphrectomie

unilatrale plus clip sur

l'artre rnale du rein

restant

Two kidneys one clip

Clip sur un rein et rein

controlatral en place

Rnine

Angiotensinogne Angiotensine I

Angiotensine II

PA

volmie

Volmie PA

rabsorption tubulaire du Na

Aldostrone

Vasoconstriction

artriolaire

Enzyme de conversion

Diurtiques

Nouveau

Inhibiteur de la rnine

Hall JE, et al. Am J Physiol, 1980

Angiotensine (1-9)

Angiotensine (1-7)

Rnine ECA 2

ECA 2

Rcepteurs AT1 Rcepteurs AT2

Angiotensinogne

Angiotensine I

Angiotensine II

Bradykinine

Kininogne

Peptides inactifs

ECA ECA

Angiotensine III

Angiotensine IV

Le systme Rnine- Angiotensine : Conception actuelle

EP

Rcepteurs MAS

Rcepteurs AT4

AP

AP

40

ANG II

(ECA)

AT1

vasodilatation

anti-prolifration

Anti-fibrose

Anti-thrombotique

Cardioprotecteur

Natriurtique

vasoconstriction

Prolifration

Pro-fibrotique

Pro-inflammatoire

Antinatriurtique

Scrtion d'aldostrone

ANG II - AT2

ANG (1-7)

(ECA2)

BK

Le systme Rnine-Angiotensine comporte 2 composantes antagonistes

(conception actuelle > 2010)

Inhibiteurs de lEnzyme de Conversion (IEC) Captopril, Ramipril, Bnazpril, Quinapril, Enalapril,

Antagonistes des Rcerteurs de

lAngiotensine II (ARA II ou Sartans) Telmisartan, Eposartan, Losartan, Candsartan,

Antagonsites des rcepteurs de la Rnine

Aliskiren

Les inhibiteurs du Systme Rnine Angiotensine

Effets des inhibiteurs du SRA

sur les composants du systme

rnine ANG I ANG II ANG

(1-7) BK

effets

AT1

effets

AT2 Aldo

IEC

ARA II

Aliskiren

La natriurse ou diurse de pression

41

Aldostrone 14 g/kg/j

160

140

120

100

600

400

200

0

600

500

400

300

200

100

Pression artrielle

moyenne (mmHg)

Bilan Na cumul (mmol)

Excrtion urinaire

de Na (mmol/j)

Temps (jours)

-4 -2 0 2 4 6 8 10 12 14

Apport Na = 260 mmol/j

chappement


Servo-contrle

160

140

120

100

600

400

200

0

600

500

400

300

200

100

Pression artrielle

moyenne (mmHg)


Excrtion urinaire

de Na (mmol/j)

Temps (jours)

-4 -2 0 2 4 6 8 10 12 14 Hall JE, 1984


Insuffisance cardiaque aigue

OAP


Servo-contrle

160

140

120

100

600

400

200

0

600

500

400

300

200

100

Pression artrielle

moyenne (mmHg)


Excrtion urinaire

de Na (mmol/j)

Temps (jours)

-4 -2 0 2 4 6 8 10 12 14 Hall JE, 1984


Pression Artrielle moyenne

(mmHg)

D

bit

Uri

na

ire

(x

no

rma

le)

7

5

3

1

50 100 150 200

Diurse de Pression

42

160 120 80 40 0 0

0

1

2

3

4

5

Pression Artre Rnale (mmHg)

Excrtion Na (nmol/min.g)

0,0

0,2

0,4

0,6

0,8

FG (ml/min.g)

0

10

20

30

40

50

60

Pression cg (mmHg)

0

10

20

30

RA RE

Rsistance Vasculaire

(mmHg/ml/min.g)

5

100 150

1

50

So

diu

m in

take

an

d o

utp

ut (x

no

rma

l)

Mean arterial pressure (mmHg)

no

rma

l

Sa

lt-in

se

nsitiv

e h

yp

ert

en

sio

n

Rles du Rein









Transferts nphroniques du potassium

Filtration

Glomrulaire

100 %

Rabsorption proximale 65 %

Rabsorption

Anse Henle

25-30 %

Scrtion tube

collecteur

15 %

Excrtion

20 %

43

Caractristiques gnrales

La Rabsorption dans le tube proximal et la branche

ascendante de lanse de Henle est peu modulable

Les variations de lexcrtion urinaires du K sont dues des variations des activits tubulaires distales (fin du tube contourn distal et collecteur cortical)

Variations de la Scrtion dans les conditions

physiologiques et pathologiques le plus souvent

Exceptionellement Rabsorption (carence en K)

Lexcrtion urinaire est donc la rsultante

K excrt = K filtr K rabsorb + K scrt

Urine

Transferts tubulaires dans le tube proximal

Na+

K+ ATP

Na+

Glu, Aa, PO4...

Ca++,Na+ Solvant drag Paracellin

Osm

Na+

H+ NHE-3

Na+

HCO3-

NBC-1

K+

K+

Paracellin

Plasma

Na+

K+

ATP

Urine Plasma


Na+

K+

2Cl- NKCC2

Furosmide

K+

ROMK

DDP

Cl- ClC-Ka

ClC-Kb Barttin

CaSR

Na+, K+

Ca++, Mg++

ROMK = Renal Outer Medullary K Chanel

Na+

Na+

K+

Urine

K+

ATP

Transferts tubulaires dans le tube distal (cellules principales)

Amiloride

ENaC

ROMK

DDP

44

Rle des canaux potassiques

K+

Na+

K+

Na+

K+

2Cl- K+

Na+

K+ K+ K

+

Na+

K+ K+

Na+

Recyclage

basolatral

du K

Recyclage

apical du K

Scrtion

du K

Facteurs de rgulation de lexcrtion du K

aldostrone Scrtion

Kalimie (via laldostrone) Scrtion

Facteurs intrarnaux

DDP transtubulaire (augmentation de llectrongativit luminale) Scrtion

Rabsorption de Na+ > Cl-

Prsence dun anion peu absorbable (bicarbonates)

Dbit tubulaire distal Scrtion

Rles du Rein








Gnralits

Stabilit du pH

7,35 < pH < 7,45

pH < 7,35 = ACIDOSE pH > 7,45 = ALCALOSE

pH 7,40 [H+] = 40 nmol/l pH 7,10 [H+] = 80 nmol/l

45

Moyens de dfense contre les

dsquilibres acido-basiques

Mcanismes humoraux Tampons

Mcanismes viscraux

Poumons et Reins

Tampon

T- + H+ TH

K H

. T

TH

K H

. T

TH

H K . TH

T

log H

log K log

TH

T

pH = pK + log [TH]

[T-]

46

Contrle de l quilibre acido-basique dans l organisme

le systme (CO2)-(H2CO3)-(HCO3-)

pK' = 6,1

Systme ouvert : CO2 volatile

HCO3- + H

+ CO2 + H2O H2CO3

CO2 + H2O

Anhydrase carbonique

HCO3- + H

+

L'quation d'Henderson Hasselbach

pH = pK + log

[CO2]

[HCO3-]

7,40 = 6,10 + log [CO2]

[HCO3-]

[CO2]

[HCO3-]

1

20 =

Sources de production d'acides

47

Acidit volatile

CO2 = 15000 mmol/jour

Si pas limins par les poumons 15000 mmol H+

CO2 + H2O HCO3- + H+

Acidit non volatile ou fixe

= 50 100 mmol/jour (1mmol/kg/j)

acide sulfurique : Aminoacides soufrs (cystine/cystine, methionine)

acide chlorhydrique : Aminoacides cationiques (lysine, arginine, histidine)

acides organiques

acide lactique (si O2) acides ctoniques (si insuline, jene)

Donc

Production de CO2 limine par les POUMONS

Mais consommation de HCO3- do ncessit de

renouvellement du stock de HCO3- (rserve

alcaline) = rle du REIN

HCO3- + H

+ CO2 + H2O

7,40 = 6,10 + log [CO2]

[HCO3-]

Rein

Poumon

48

Mcanismes Rnaux de contrle de lquilibre acido-basique

Scrtion des ions H+

Mcanismes de Scrtion des ions H+

Plasma pritubulaire

Urine

Cellule

Na+

H2CO3

H+ Na+

CO 2 + H 2 O

HCO3-

H+

H+ ATPase

Na-K ATPase

Na+ Na+

Na+ K+ Na+

HCO3-

anhydrase carbonique

NHE-3

NBC-1

Consquences de la scrtion des ions H+

La rabsorption des Bicarbonates

La rgnration des Bicarbonates

49

URINE CELLULE

Na+

CO2 + H2O

HCO3- HCO3-

H2CO3

H+ HCO3- + H+ Na+

Cl-

CO2 + H2O

H2CO3

PLASMA

PERITUBULAIRE NaHCO3

-

CO2

Mcanismes de la rabsorption des bicarbonates

Anhydrase

carbonique IV AC II

Acetazolamide

15 20 25 30 35 40 45

Bicarbonates (mmol/L)

D

bit d

e b

ica

rbo

na

tes (

m

ol/m

in)

Rabsorb

Tm

Seuil (mmol/L)

Aspect global de la rabsorption des bicarbonates

Rgnration des bicarbonates

Formation dacidit titrable

Formation dammoniaque

Urine Plasma

pritubulaire

HCO3- H+

TH H2O + CO2

T- + H+ HCO3-

Mcanisme gnral de la rgnration des bicarbonates

T- T-

50

Na K ATPase

H+ H+ HCO3-

CO2 + H2O

H2CO3

AC II

Acidit titrable

2 Na+

HPO42-

Na+

NaH2PO4-

Na+

HCO3-

Na2HPO42-

Excrtion dacidit titrable

Na2HPO42-

Excrtion d' acidit titrable

T- + H+ TH

T- + H+ + NaOH T-Na+ + H2O

T- + H+ TH

Constituants de l'acidit titrable

phosphates inorganiques disodiques

HPO4= + H+ H2PO4

- pK = 6,8

pH 7,40 4

1

pH 5 0,05 1

20

accessoirement acides faibles organiques (cratinine pK=5, urates pK=5,7)

HPO4=

H2PO4 -

HPO4=

H2PO4 -

Excrtion d'ammoniaque

51

Origine de lammoniaque

Glutamine

Glutamate

-ctoglutarate

Glutaminase PD

Glutamate DH

NH4+

NH4+

NH4+

glutamine

Na+

NH4+

ctoglutarate

HCO3-

Na+

H+ H+

NH4+

NH3

glutamine

NH4+

NH3

Na+

HCO3-

Na+

Mcanismes

de lexcrtion dammoniaque

Urin

e

Pla

sm

a p

ritu

bu

laire

caractristiques de NH3/NH4+

pH 7,40

pH 5

= [NH3]

[NH4+]

1

63

= [NH3]

[NH4+]

1

16600

Principaux dsquilibres acido-basiques

52

10

15

20

25

30

35

40

7,0 7,20 7,40 7,60 7,80

Bic

arb

on

ate

s p

lasm

atiq

ue

s (

mm

ol/L

)

pH sanguin

Perturbation initiale

Compensation rnale

Compensation pulmonaire

Compensation pulmonaire d'une acidose mtabolique

HCO3- = 26 mmol/L pCO2 = 1,32 mmol/L (pCO2 = 40)

Injection de 10 mmol H+


pH = 6,25

Incompatible avec la vie

Pas de compensation pulmonaire


HCO3- = 26 mmol/L


HCO3- = 16 mmol/L

pH = 7,18

pCO2 = 1,32 mmol/L (pCO2 = 40)

pCO2 = 1,32 mmol/L (pCO2 = 40)

Acidose mtabolique grave

Compensation pulmonaire partielle


HCO3- = 26 mmol/L


HCO3- = 16 mmol/L

pH = 7,39

pCO2 = 1,32 mmol/L (pCO2 = 40)

pCO2 = 0,825 mmol/L (pCO2 = 25)

Acidose mtabolique compense

Compensation pulmonaire totale

53

Compensation rnale d'une acidose respiratoire


Augmentation de pCO2 65 mmHg


pH = 7,18

Acidose respiratoire grave

Pas de compensation rnale

Compensation rnale d'une acidose respiratoire


Augmentation de pCO2 65 mmHg


pH = 7,39

Acidose respiratoire compense

Compensation rnale totale

Exploration de lacidification rnale

rappels : quilibre acido-basique

les examens utiles dans l exploration des troubles de l acidification

Bilan statique : sang

HCO3-, pH, pCO2

pH = 6,1 + log [ HCO3-] quation Henderson-Hasselbach

[0,03 x pCO2]

Acidose mtabolique compense ou non

ionogramme sanguin :

K +

Cl -

Na +

54

Bilan statique : sang

trou anionique plasmatique

TA = Na+ - (Cl- + HCO3-) = 12 4 mmol/l

anions non mesurs sulfates

anions organiques...

Bilan statique : urines

pH urinaire sur plusieurs chantillons dans la journe

ne mesure que la concentration de H+ libres

acidit titrable peu adaptable (augmentation max de 50 %)

ions ammonium adaptation +++ (X 5)

excrtion nette d'acide UH+ = AT + NH4+ - HCO3-

Estimation de lammoniurie

Trou anionique urinaire

Trou osmolaire urinaire

Trou anionique urinaire

TA = Na+ + K+ - Cl-

TA > 0 rponse rnale inadapte

(NH4+ < 40 mmol/24h)

TA < 0 rponse rnale adapte

(NH4+ > 70 mmol/24h)

Attention ! Pas valable si bicarbonaturie +++

55

Trou osmolaire urinaire

= osmolalit mesure - (2 [Na++ K+] + Ure)

N > 100 si rponse rnale adapte

Attention ! Pas valable si glycosurie +++

Dosages complmentaires

calciurie < 0,10 mmol/kg/24h

calcium/crat < 0,5 mmol/mmol

citraturie > 1,5 mmol/24h

citrate/crat > 0,1 mmol/mmol

Autres : Glucose, Phosphore, Aa...

Tests dynamiques

Perfusion IV de bicarbonates

mesure du seuil rnal d'excrtion des bicarbonates

HCO3- IV chez un sujet en acidose

test d'acidification NH4Cl (per os, 0,1 g/kg)

preuve courte (5-6 heures)

preuve longue sur 3j

Rles du Rein








56

Calcmie

PTH

Vit D inactive

Absorption intestinale du Ca

Rsorption osseuse

Rabsorption tubulaire du Ca

Calcmie

Rein

Vit D active

Calcmie

PTH

Vit D inactive

Absorption intestinale du Ca

Rsorption osseuse

Rabsorption tubulaire du Ca

Calcmie

Rein

Vit D active

phosphormie

Insuffisance rnale et mtabolisme phospho-calcique

Rles du Rein








Erythropotine

Synthse erythrocytes (moelle osseuse)

Globules rouges

[O2] sang

pO2 atmosphrique (altitude)

nombre de GR

[O2] sang

57

Miction

Pression vsicale

Miction rflexe

Remplissage vessie

Miction volontaire

Rcepteurs tirement

Nerfs parasympathiques

Contraction vsicale

Ouverture sphincter

lisse interne

Cortex crbral

Motoneurone

Ouverture sphincter

stri externe

Exploration Fonctionnelle Rnale

Mesure du dbit de filtration glomrulaire Mesure des rabsorptions tubulaires Capacit de concentration urinaire

- Restriction hydrique - Injection de dDAVP (ADH)

Capacit de dilution urinaire Mesure du seuil du glucose et de TmG preuve d'acidification urinaire preuve de charge calcique Recueil des urines de 24h

Physio REIN_2012_2013

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