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Le système urinaire I.

Généralités :

1) Les principales fonctions du rein : a) Equilibre de l’eau et des électrolytes du milieu intérieur : Maintien de l’homéostasie et de la PA Homéostasie : capacité des organismes pluricellulaires à garder un milieu stable malgré les fluctuations de l’environnement Milieu intérieur : liquide corporel total 40L = 60% masse corporelle, cette masse varie en fonction de l’âge et en fonction du sexe (femme plus faible 50% car elle a plus de TA) : - Compartiment IC = hyaloplasme = 25L - Compartiment EC = milieu intérieur 15L = 20% masse corporelle = milieu interstitiel 30% 12L + plasma 7% 3L Variations quotidiennes des entrées et ajustements des sorties par le rein. Entrée = eau consommée (= 60% = 1500mL apport quotidien) + eau des aliments (30% 750Ml) + eau métabolique (=oxydation des aliments =10% 250mL) Sorties = S Sédimentaire  perte par la peau par perspiration (28% 700mL) + transpiration des glandes sudoripares (8% 200mL) + S Respiratoire + SD matière fécale (4% 100mL) + SU (60% 1,5L) + pertes occasionnelles (vomissement, larmes, diarrhée, hémorragie) 2,5L entrée = 2,5L de sortie  homéostasie 6% de notre liquide corporel qui est renouvelé tous les jours Ajustement du contenu en eau et en minéraux (Na+, K+, Ca2+, Mg2+) Maintien du volume (15L)  importante car si on associe la diminution à la pression trop basse cela veut dire qu’on ne peut plus perfuser les autres organismes (ils ne sont plus irrigués) et de la composition ionique des liquides de l’organisme Indispensable pour le maintien de l’osmolarité (300mosm/L) des différents compartiments Pathologie : insuffisance rénale chronique, rétention d’eau, hyperkaliémie b) Régulation de l’équilibre acido-basique : Ajuste le pH : si trop faible  il élimine les protons soit il ajuste avec les bicarbonates. Apports et production ~ 60 à 80 mmol de H+ (protons) par jour Rôle des reins : - Elimination des H+ - Ajustement de la concentration plasmatique des bicarbonates HCO3Les poumons assurent un plus gros rôle dans cela, le rein joue ici un rôle minoritaire. Pathologie : Acidose pas réglée cela conduit à une insuffisance rénale chronique c) Fonction d’épuration : A. Excrétion de déchets métaboliques terminaux : Urée  catabolisme des protéines et des aa. Ce catabolisme produit une forme toxique l’ammoniac qui sera transformé par le foie en produits non toxiques qui sont l’urée (CH4N2O) et la glutamine (glu +NH4+). Uréogenèse dans le foie exclusivement. 1

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Rein : •élimination (pour partie) de l’urée •élimination du NH4+ de la glutamine Pathologie : Uréogenèse se passe mal  coma hépatique car NH4+ dangereux pour le cerveau  liée à un dysfonctionnement du foie. Acide urique  produit terminal des acides nucléiques. Source endogène et exogène (alimentation) Pathologie = la goutte : accumulation urate dans les articulations, et insuffisance de l’élimination rénale. Créatinine  créatine utilisée pour les muscles car avec de l’ATP elle donne de l’ADP et de la créatinine Créatine est intramusculaire et stocke l’ATP (via 1 créatine-kinase) Créatinine est éliminée dans les urines Dans le muscle elle se déshydrate et cela donne de la créatinine et son dosage est utilisée comme un signal de l’état de santé du rein. Le rein vers le tubule sécrète de la créatinine. Dosage faussé par cela, car si pas en bonne santé il peut devenir faux notamment pour les patients atteins de myopathies. Bilirubine  hémoglobine éliminée en globine (aa) et hème qui va une oxygénase donne du fer, monoxyde d’azote et donné de la biliverdine qui vers le sang donne de la bilirubine non conjuguée qui est toxique et insoluble dans l’eau. Dans le foie elle se transforme en conjuguée qui sera soluble et non toxique. Une partie est recapté par les intestins et sont transformée pour 20% en urobiline et 80% en stercobiline qui part dans les selles (donne la couleur marron). L’autre partie est directement éliminée dans l’urine si elle reste dans le sang (donne la couleur jaune). B. Excrétion de substances bioactives : Toxines, médicaments et de leur métabolites (xénobiotiques) Soit elles sont hydrosolubles  directement éliminées dans le rein Soit elles sont liposolubles  oxydées et conjuguées par le foie puis éliminées par le rein

d) Fonctions endocrines : A. Production d’hormones qui permettent la régulation des volumes EC et la PA Système rénine-angiotensine :

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Rénine est une enzyme et pas une hormone  transforme l’angiotensinogène en A1 puis enzyme de conversion donne A2 qui a un rôle de vasoconstriction (augmente la PA) Système kallikréine-kinine : Kininogène  bradykinine par la kallikréine (enz), elle a un rôle vasodilatateur Système de production de prostaglandines rénales : Elles dérivent de l’ac arachidonique, transformées au niveau du rein, elles sont vasodilatatrices Pathologies : insuffisance rénale chronique, hypertension B. Contrôle du métabolisme minéral Vit D2 (source exogène) donne de la D3 qui donne du calcitriol) Vit D3  la mieux absorbée par notre organisme : - Source exogène - Source endogène (peau + UV, à partir du cholestérol) Précurseur inactif (+PTH parathormone) transformé par le rein en calcitriol actif Son rôle est d’augmenter l’absorption intestinale du CA2+ et du P et leur incorporation osseuse Pathologie : insuffisance rénale chronique et ostéoporose. C. Contrôle endocrine de la masse érythrocytaire : EPO (érythropoïétine) fait partie de la famille des cytokines. Les reins en sécrètent dans le sang, son rôle est de stimuler la production de GR par la masse osseuse  nb de GR augmente don on augmente la capacité d’absorber de l’O2 Hypoxie stimule les reins qui augmente les capacités respiratoires en altitude. Prolifération et différenciation, précurseurs des hématies Pathologie : insuffisance rénale chronique, anémie

D. Synthèse des facteurs de croissance : IGF1 (métabolisme glucidiques) et EGF e) Catabolisme des protéines de petits poids moléculaires et des hormones polypeptidiques (insuline, glucagon, calcitonine) f) Néoglucogénèse, métabolisme lipidique 2) Anatomie : A l’arrière au niveau des fosses lombaires RG sous la rate RD sous le foie Surmonté de la surrénale 6cm de large pour 12 cm de long 150g Appareil urinaire : deux reins + deux uretères + une vessie + un urètre

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Il est enfermé par une capsule fibreuse qui contient comme tissu le parenchyme qui se décompose en cortex (externe) et médulla (interne). Dans ce cortex il y a des pyramides de Malpighi où se forme l’urine avec à leur base les papilles rénales qui sont en continuité avec les petits calices ou s’écoule l’urine qui rejoignent les grands calices, ils sont 4 et se rejoigne pour former bassinets qui se rejoigne vers l’uretère. Les colonnes de Bertin entre les pyramides. Lobe rénal = 1 pyramide + cortex associé Hyle rénale = artère Rénale + veine R+ uretère Urine se forme au niveau des pyramides se collecte dans les papilles puis petit puis grand calice puis bassinet puis uretère = sens de drainage de l’urine Entre 8 et 18 pyramides par rein. 3) Unité fonctionnelle : le néphron : Entre 4 et 5 cm de long ; de 800 000 à 1 500 000 néphrons Ces néphrons sont en partie dans le cortex et une partie dans la médulla.

NEPHRONS JUXTA MEDULLAIRE = profond lié à la position du glomérulaire qui est proche de la médulla : Glomérule = corpuscule rénale Tube contourné proximal Tube proximal droit Branche fine descendante (dans la médulla) Branche fine ascendante Tube distale droite = branche large ascendante 4

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Macula dense (en contact avec le glomérule) Tube distal contourné Tube collecteur = tubule connecteur + TC cortical + TC médullaire externe + TC médullaire interne NEPHRON SUPERFICIEL : glomérule plus éloigné dans le cortex 7 fois plus de NS que de NP Glomérule TPC TPD Différence au niveau de la branche dine descendante qui ont une très petite branche ascendante voire inexistante Puis le reste est identique Anse de Henlé = branches fines + branches larges Néphron = 1 glomérule + 1 tubule (4  11/12) MEZE et MEZI (médulla externe zone externe, …) Intérêt = continuité entre les segments et entre les fonctions du néphron Papille = là ou est collecté l’urine  en bas du néphron NEPHRON : 1. CORPUSCULE = glomérule + capsule de Bowman 2. TUBULE 3. Appareil juxta-glomérulaire = cellules juxtaglomérulaires + cellules de la macula densa

4) Filtration - réabsorption – sécrétion : vue d’ensemble de la fonction rénale : Par jour les reins filtrent 180L dont 1,5L par jour qui sont urinés. Formation urine = 3 processus Glomérule = filtration  processus peu sélectif = urine primitive ou ultrafiltrat Tubule = réabsorption  molécules passent de la lumière du tubule aux capillaires (substances inorganiques) + sécrétion  molécules passent du capillaire à la lumière du tubule Quantité de soluté excrétée = quantité filtrée – quantité réabsorbée + quantité sécrétée 5) Vascularisation générale : a) Trajets artériels et veineux : Vascularisation importante, assurée par l’a et la v rénale. L’AR se subdivise en A segmentaire qui donne l’A interlobaire qui donne l’A arquée qui donne l’A interlobulaire qui donne les artérioles afférentes qui arrivent vers le glomérule qui donnent des capillaires glomérulaires qui sortent du glomérule via les artérioles efférentes … 5

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25% du débit cardiaque  1,25L/min est fait par les reins

b) Réseaux capillaires associés au néphron : Rôle vx sanguins est de transporter Dans les vasa recta qui sont proches des tubules donc échange Architecture différente et rôles différents. 90% de la vascularisation dans le cortex et le 10% dans la médulla Les vasa recta antiparallèle entre les deux •Les vasa recta descendants suivent les branches fines ascendantes • Les vasa recta ascendants suivent les branches fines descendantes •Cortex bien plus vascularisé (90%)

II.

FILTRATION GLOMERULAIRE :

1) Organisation générale du corpuscule rénal : Tube rénal primitif : épi cubique Première étape  dilatation de la partie distale qui devient pavimenteux et en parallèle poussée du tissu mésodermique qui appuie l’épithélium pavimenteux => donc cette partie s’invagine autour de la partie du dessus vasculaire = formation du corpuscule Deux feuillets  un pariétal et l’autre qui entoure la partie vasculaire viscéral Corpuscule rénal =C de Maltidi 150 à 200 micron, petit en proportion par rapport au 4 cm du néphron

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Pôle vasculaire  présence des vx avec une artériole afférente qui pénètre par le PV elle se ramifie en 4 ou 5 branches et se divise en réseau de capillaires qui sont des capillaires fenestrés qui se réassemble pour former l’artériole efférente. Le diamètre de l’artère afférente est > de 4 à 5 fois plus gros que l’efférente Pôle urinaire  se caractérise par la présence du TCP CR = capsule de Bowman avec un feuillet pariétal + glomérule (flocculus (=partie vasculaire donc tous les capillaires 3m² et les parties intégrées des deux artérioles) + mésangium (les mésangiocytes intra glomérulaires) + podocytes (cellules qui chevauchent et entourent les capillaires) Entre la capsule et le glomérule = espace urinaire ou chambre glomérulaire

T : tube contourné proximaux * =Chambre urinaire C capillaire Flèche verte : podocyte Flèche rouge : épithélium pavimenteux de la capsule de Bowman E : cellule endothéliale

Appareil juxta glomérulaire (macula densa, mésangium extra glomérulaire, artériole afférente) - Cellule juxta glomérulaire : ML synthèse de la rénine - cellules mésangiales extra glomérulaires - cellules de la macula densa : 12 aine serrée les unes contre les autres qui sont celles du TCD

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a) Les podocytes : Feuillet viscéral. Ils entourent les capillaires et les mésangiocytes. Prolongement de premier ordre = pied Deuxième ordre = pédicelle (les pieds se divisent en plusieurs) Très riche en actine et en MT Entoure les capillaires sanguins En contact avec les mésangiocytes Entre les pieds espaces importants pour filtration = fentes de filtration b) Les cellules mésangiales = mésangiocytes Mésangium = cellules + matrice + canalicules Deux types : Les intra glomérulaire : appartient au glomérule Les extras glomérulaires : appartient à l’appareil juxta-glomérulaire Entre les deux il y a des jonctions GAP pour qu’ils communiquent - Péricytes entourant les capillaires glomérulaires - Cellules type « muscle lisse » donc contractiles - Sécrètent une matrice extracellulaire particulière la matrice mésangiale - Sécrètent beaucoup d’hormones et de facteurs de croissance - Sont sous contrôle hormonal - Produisent NO (cf. endothélium) - Rôle de macrophage : o Sécrétion de médiateurs de l’inflammation o Nettoyage de la barrière de filtration - leur état de contraction influence la filtration 2) La barrière de filtration : En trois étapes : - endothélium fenestré - Lame basale - feuillet viscéral des podocytes

a) L 'endothélium  première étape 70 nm, de nombreux pores, cellules sanguines 7 micron qui ne passeront pas la barrière Recouvert de sites anioniques – PODOCALYXINE (sialoprotéine) repoussent les plaquettes sanguines b) La lame basale  deuxième étape 300 nm d’épaisseur : produite par les cellules endo et les podocytes  des deux cotés donc plus épaisse Composé de laminine et de collagène IV = réseau de fibre = filtre mécanique car forme un maillage 8

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Riche en sites poly anioniques (glycosaminoglycanes)  repousse les charges négatives Donc ce qui passe : faible PM et chargé – c) Les pieds des podocytes  troisième élément : Pieds espacés de 30 à 60 nm Pieds viennent du même podocyte ou du podocyte voisin Fente de filtration est recouverte de charges négatives et de podocalyxine (-) Entre les pieds = diaphragme (SLIT d) : caractéristique d’une jonction serrée (occludine) et d’une jonction adhérente (cadhérine et intégrine) Présence de podocine dans ce diaphragme et de néphrine Pieds accrochés à la lame basale par les intégrines. Néphrine (liens physiques entre deux pieds) podocine (bon positionnement de la néphrine) et cadhérine (stabilise et renforce la communication entre les deux pieds). Dans les podocytes il y a des filaments d’actine. BILAN : La perméabilité sélective glomérulaire Sélection suivant la taille et charge.

3) Composition de l'ultrafiltrat glomérulaire : Molécules traversant librement la barrière : •Les substances dissoutes non ionisées (glucose, urée.) •les petites substances ionisées (ions) Pour les macromolécules ionisées la charge et la taille interviennent •Avec un PM inférieur à 10 000, la molécule traverse (H polypeptidiques) •Avec un PM supérieur à 70 000, la molécule ne passe pas (Ig) •entre les 2, cela dépend de la charge •4 gr / jour passent dans l’ultrafiltrat ULTRAFILTRAT = SANG - cellules sanguines - grosses protéines L’ultrafiltrat glomérulaire (urine primitive) ne contient pas de cellules sanguines et a la même composition que le plasma sanguin à l’exception du taux de protéines qui est fortement abaissé. (70 g/l dans le plasma, 40 mg/l dans l’ultrafiltrat) OSMOLARITE = 300 m Osm => Isosmotique / sang pH = 7,4 => Même pH que le sang Volume = 180 litres par jour d ’ultrafiltrat produits par 2 millions de glomérules 4) Pathologies : - Augmentation de la perméabilité glomérulaire  Protéinurie (augmentation de la perméabilité glomérulaire qui donne une augmentation du nombre de protéine dans les urines)

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- Cause : Détérioration des podocytes : de l’effacement des pédicelles jusqu’au décollement des podocytes 5) Les déterminants de la filtration : FORMATION DE L’ULTRAFILTRAT Selon les principes de Dynamique des Fluides Favorisée par caractéristiques spécifiques des capillaires glomérulaires - Pression sanguine plus élevée - Paroi plus perméable Tout liquide exerce une pression dite hydrostatique. Unité : En Pa ou mm (cm) de Hg. Cette pression s’exerce notamment sur ce qui est en contact avec ce liquide comme : - les parois - les éléments présents dans ce liquide

a) Les forces mises en jeu et la résultante : Pression hydrostatique : pousse l’eau des capillaires vers l’espace urinaire PH = 50 mm Hg, 5 fois plus élevée due à la différence de diamètre entre aff et eff Pression osmotique glomérulaire = pression oncotique du sans  sens inverse car plus de protéine dans le sang que dans l’ultrafiltrat donc l’eau passe dans le compartiment le plus concentré en protéine. Pression hydrostatique capsulaire de la chambre glomérulaire  dans l’espace urinaire le liquide exerce une pression La résultante est la pression nette de filtration PNF = PH – pi – Pcapsule = 10 mm Hg Coef. D’ultrafiltration d’1 glomérule (KF) = perméabilité X surface de filtration d ’un glomérule Surface de filtration = 0.002cm² si elle diminue alors le coefficient diminue donc le débit de filtration diminue  surface dépendante de la contraction des vaisseaux. Donc la PA est importante ainsi que la contraction. Débit de filtration d’un néphron = PNF X KF

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b) Facteurs physiologiques influençant le débit de filtration glomérulaire : Débit plasmatique rénal Vasoconstriction afférente Vasoconstriction efférente Surface de filtration Pathologie : La barrière de filtration, Obstruction des voies urinaires La variable principale contrôlant la filtration glomérulaire est la pression intra-capillaire Elle-même est contrôlée par les résistances des artérioles afférentes et efférentes Conclusion : le tonus des artérioles afférentes et efférentes règle le débit de filtration glomérulaire PHOTO 6) Mécanismes de régulation de la filtration glomérulaire : Autorégulation dans la plage normale Si on en sort alors des mécanismes extrinsèques réglés par voie hormonale. Si en dessous de 40 = arrêt de la filtration glomérulaire

Appareil JG : cellules macula densa, mésangium EG et celles de l’artériole afférente Innervation sympathique vasoconstrictrice

a) Le réflexe myogénique : Mise en route en 2 secondes Signal déclencheur : augmentation PA dans l’artériole afférente  augmentation PA  activation de canaux activés par l’étirement (Canaux stretch)  augmentation Ca++  contraction artériole  diminution DFG Efficace pour des variations de PA entre 80 et 150 mm Hg Persiste même si dénervation  Mécanisme réflexe Inhibé par la Papavérine (myorelaxant) et par les inhibiteurs calciques

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b) Feed back glomérulotubulaire : Mise en route plus lente en 20 secondes Signal déclencheur : augmentation du taux de Na+ et Cl- dans le tube distal (charge distale)  Médiateur actuellement identifié : l ’adénosine et Effecteur : contraction de l ’artériole afférente et des cellules mésangiales (extra et intra-glomérulaire)  diminution DFG Si le stimulus est important ou s ’il dure longtemps, INHIBITION de la RENINE Sinon, la production de rénine n’intervient pas dans le feedback ! Une diminution importante du taux de Na+ à la macula densa STIMULE la libération de rénine Fonctionnement anormal du feedback  production de rénine Dans le normal  macula dense + mésangium extra glomérulaire c) Les différentes hormones ou facteurs concernés : Mécanisme de contrôle du DFG lent La modulation hormonale des résistances afférentes et efférentes permet le contrôle du débit de filtration glomérulaire (DFG) et du débit sanguin rénal (DSR) Hormones et médiateurs principaux : Contraction : •Noradrénaline (innervation sympathique des artérioles afférentes et efférentes) : hémorragie, angoisse, douleur  réduction du DFG. La contraction se fait sur l’artériole afférente ou sur les deux artérioles = dimi...