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biochemical markers of renal function
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EXPLORATION BIOCHIMIQUE DE LA FONCTION RENALE

EXPLORATION BIOCHIMIQUE DE LA FONCTION RENALE

Préparé par : Dr. A. TALI Corrigé par : Pr. S. CHELLAK INTRODUCTION I/ RAPPELS ANATOMIQUES : II/ RAPPELS PHYSIOLOGIQUES : 1/ Filtration glomérulaire : 2/ Fonctions tubulaires 2.1/ La réabsorption tubulaire : 2.2/ La sécrétion tubulaire : III/ EXPLORATION BIOCHIMIQUE DE LA FONCTION RENALE : A/ Examen des urines : B/ Exploration de la fonction glomérulaire : 1/ Protéinuries : 2/ Dérivés azotés : 2.1/ Urée : 2.2/ Créatinine : 3/ Ionogramme complet et osmolarités : 4/ Calcium et phosphates : 5/ Autres explorations de la fonction glomérulaire : 5.1/ Clearances de l’inuline, du mannitol et du thiosulfate de sodium : 5.2/ Dosage de la cystatine C : C/ Exploration de la fonction tubulaire : C.1/ Exploration fonctionnelle du tubule proximal : 1/ Capacité maximale de réabsorption tubulaire du glucose : 2/ Capacité maximale de sécrétion de l’acide p-amino-hippurique et Epreuve à la phénolsulfonephtaleine (PSP): C.2/ Exploration fonctionnelle de l’anse de Henlé et du tubule distale : 1/ Epreuve de concentration et de dilution : 2/ Clearance osmolaire et clearance de l’eau libre : C.3/ Autres explorations tubulaires : D/ Examen des calculs rénaux : IV/ PERTURBATIONS DE LA FONCTION RENALE : 1/ Insuffisances rénales : 1.1/ Insuffisance rénale aigue : 1.2/ Insuffisance rénale chronique : 2/ Syndrome néphrotique : CONCLUSION :

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INTRODUCTION Le rein est l’organe fondamental dans le maintient de l’homéostasie du milieu intérieur. Outre son rôle d’éliminer les produits du catabolisme azoté, il intervient dans la régulation du l’équilibre hydroélectrolytique, de l’équilibre acido-basique et l’équilibre phosphocalcique. Il intervient également dans la régulation de la pression artérielle grâce au système rénine angiotensine(SRA). L’exploration de la fonction rénale se fait soit dans le cadre très fréquent de bilan biochimique de routine soit dans le cadre de bilans urgents avec nécessité d’une prise en charge immédiate et rapide. La fonction du rein peut être altérée, soit primitivement au cours de nombreuses maladies du rein (infection, cancer, etc), soit secondairement, par retentissement de différentes affections, comme l'hypertension artérielle ou le diabète, sur le rein. Certains examens apprécient la fonction rénale dans sa globalité. D'autres, plus spécifiques, orientent le diagnostic vers certains types de lésions rénales. I/ RAPPELS ANATOMIQUES : Organe paire, les deux reins sont situés dans les fosses lombaires de part et d’autre du rachis lombaire. L’unité fonctionnelle du rein est le néphron. un million de néphrons par rein (environ 100 Km de tubules).

TCP Artère efférente Artère afférente

TCD

Tube collecteur

Glomérule de Malpighi Capsule de Bowman

Anse de Henlé

II/ RAPPELS PHYSIOLOGIQUES : Le néphron, unité fonctionnelle du rein, remplit trois fonctions essentielles : filtration glomérulaire, réabsorption et sécrétion tubulaires. 2

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1/ Filtration glomérulaire : C’est la première étape de la formation de l’urine. Le filtrat glomérulaire constitue l’urine primitive qui est un ultrafiltrat du plasma qui contient les mêmes composants sauf les protéines de PM élevé. La concentration des anions est légèrement supérieure à celle du plasma et inversement pour les cations. La FG est un indice direct de la fonction rénale globale. Elle dépend du Débit de FG et de la nature des molécules qui traversent la barrière glomérulaire.  Le DFG = Kf x PNF = 120ml/min soit 180 l/24h Où  Kf : est le coefficient d’ultrafiltration qui dépend de la surface de filtration S et du coefficient de perméabilité hydraulique du capillaire glomérulaire K : Kf = K.S  PNF (pression nette de filtration) : se calcule à partir de la pression hydrostatique dans les capillaires glomérulaires (45mmHg) diminuée de la pression hydrostatique dans la capsule de Bowman (10mmHg) et de la pression oncotique plasmatique dans les capillaires (П = 25 - 35mmHg). Les variations de cette pression sont illustrées par le phénomène de Starling. Pour mesurer le DFG, on détermine la clairance d'une substance éliminée par le rein qui correspond au volume de plasma épuré totalement de cette substance dans l'unité de temps. On utilise une substance indicatrice contenue dans le sang (par ex l'inuline, créatinine) et ayant les propriétés suivantes :  librement filtrable,  ne pas être réabsorbée, ni sécrétée ultérieurement dans le tubule,  ne pas être métabolisée, ni liée aux protéines  ne pas avoir d'effet sur la fonction rénale  dosée facilement La filtration glomérulaire des protéines dépend de plusieurs paramètres déterminants leur diffusion:  Paramètres liés aux protéines : poids moléculaire 30 kg.m2), le sujet âgé (> 75 ans), l’enfant et le diabètique (dans ces cas le dosage de la cystatine C est très bénéfique)  Créatinine en µmol : CC (Cockroft) = [ (140-âge)*poids / créat ]*k

k=1.23 chez l’homme et 1.04 chez la femme

 Créatinine en mg : Cc (cockroft) = [ (140-âge)*poids / créat *7.2 ]*k

k= 1 chez l’homme et 0.85 chez la femme.

3/ Ionogramme complet et osmolarités : La détermination de l’osmolarité sérique permet d’explorer le pouvoir de concentration et de dilution du rein. Elle est naturellement comprise entre 295 et 300 mosmol/l. sa variation fournit des renseignements sur l’état d’hydratation intra et extracellulaire.

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La surveillance de l’ionogramme sanguin et notamment de la kaliémie est indispensable pour évaluer la fonction rénale et spécifiquement la sécrétion tubulaire. Une hyperkaliémie au-delà de 7 mmol/l entraine des complications cardiaques voire l’arrêt cardiaque. L’osmolarité urinaire d’un sujet sain peut varier entre 50 et 1200 mosm/l. elle est surtout liée à la teneur des urines en sels de Na, K et en urée.

Les urines sont de composition très variable en électrolytes : les sorties quotidiennes en Na vont de 50 à 200 mmol, celles du K de 50 à 100 avec un rapport Na u/K u > 1. Les sorties urinaires quotidiennes en Cl sont de 150 à 250 mmol. L’urée urinaire va de 250 à 500 mmol/24h dans les urines. La mesure de la densité urinaire tend à être abandonnée à cause de l’inexactitude de la corrélation en DU et osmolarité. 4/ Calcium et phosphates : La phosphatémie est un bon indice de la filtration glomérulaire après élimination des troubles hormonaux qui pourraient provoquer des hyperphosphatémies. Son dosage est colorimétrique. Une phosphatémie > 2mmol/l est un signe précoce d’IR dans ces conditions. La calciurie habituelle se situe entre 2,5 et 8,0 mmol/24 h alors que la phosphaturie des 24 h est de 10-30 mmol/24 h. Une hypocalciurie est < 2,5 mmol/j est signe précoce de l’insuffisance rénale lorsque l’apport alimentaire est correct (>2,5 mmol/j). L’hypercalciurie s’observe dans les néphropathies distales telles l’acidose tubulaire distale ou dans le diabète phosphoré du syndrome de DE TONI, DEBRE FANCONI. 5/ Autres explorations de la fonction glomérulaire : 5.1/ Clearances de l’inuline, du mannitol et du thiosulfate de sodium : Ces méthodes ne sont plus utilisées et sont supplantées par la clearance de la créatinine. Une perfusion veineuse est administrée pour maintenir une concentration constante pendant 45 min. ces produits ne sont pas métabolisés dans l’organisme et ne sont pas liés aux protéines. Deux prélèvements de sang à la 15 ème et à la 30ème minute, et la récolte urinaire sur 3 périodes de 15 minutes permet de calculer 3 clearances dont on établit la moyenne. 5.2/ Dosage de la cystatine C : La cystatine C est un inhibiteur des cystéines protéinases. Sa concentration sanguine constitue un reflet plus précis du débit de filtration glomérulaire (DFG) que celle de la créatinine en raison de la stabilité de sa production (pas d'influence de l'âge, ni du sexe) et de son catabolisme tubulaire. Son dosage est effectué par immunonéphélémétrie ou immunoturbidimétrie, mais son coût lui fait préférer le dosage de la créatinine, moins onéreux. La détermination de la cystatine C reste réservée à des indications de seconde intention : appréciation plus fine du DFG (diminution modérée), interférence analytique constatée (ou suspectée) avec la technique de dosage de la créatinine, évaluation de la fonction rénale de patients dont la masse musculaire est difficile à apprécier: enfant, patient cirrhotique, sujet âgé ou dénutri, obèses, diabétiques.

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C/ Exploration de la fonction tubulaire : L’exploration des fonctions tubulaires se fait toujours après l’évaluation du DFG. Outre les paramètres suscités, il existe d’autres tests permettant cette exploration.

C.1/ Exploration fonctionnelle du tubule proximal : 1/ Capacité maximale de réabsorption tubulaire du glucose : Le glucose est filtré librement à travers le glomérule puis entièrement réabsorbé par le tube proximal dans les conditions physiologiques (glycémie : 9,44 – 10 mmol/l). Au-delà du seuil, la cellule tubulaire accroît sa capacité de réabsorption mais celle-ci n'est plus complète et la glycosurie apparaît. Pour des glycémies très élevées de l'ordre de 22 mmol/1, la cellule tubulaire est complètement saturée et la glycosurie est alors proportionnelle à la glycémie. Ceci permet de mesurer la tolérance maximum du glucose ou taux maximum de réabsorption du glucose (TMG) qui est d'environ 1,94 mmol/minute. 2/ Capacité maximale de sécrétion de l’acide p-amino-hippurique et Epreuve à la phénolsulfonephtaleine (PSP): Ces tests ne sont plus utilisés. C.2/ Exploration fonctionnelle de l’anse de Henlé et du tubule distale : 1/ Epreuve de concentration et de dilution : Les fonctions de concentration et de dilution sont les premières à être perturbées lors d’une insuffisance rénale. Plusieurs épreuves de charge hydrique et de restriction hydrique peuvent être réalisées. Le suivi du volume urinaire, de l’osmolarité urinaire et du transfert de l’eau libre sont les principaux paramètres explorés.  Test de Restriction hydrique : qui se pratique avec prudence au lit du malade sous surveillance étroite sans boisson de 8h à 15h. Noter l’évolution du poids, de la TA, la température, l’osmolalité, l’hématocrite, les protéines sériques.  L’épreuve d’hyeprosmolalité provoquée se pratique sur 2 jours : le 1er surcharge hydrique et mesure des taux de base. Le 2ème même surcharge hydrique associée à du NaCl pour réaliser une surcharge hydrique à 9%0. Chez le sujet normal, la diurèse chute et l’osmolalité urinaire 300mosm/l alors qu’il n’y a pas de changement en cas de diabète insipide.  L’épreuve à la Nicotine : se pratique après surcharge hydrique, 1mg de nicotine en I.V. La diurèse chute de 60 à 80% chez le sujet normal. Elle ne change pas en cas de diabète insipide. 2/ Clearance osmolaire et clearance de l’eau libre : La clearance osmolaire est égale au volume du plasma en ml épuré par le rein de ses substances osmotiquement actives, par seconde. Elle est fournie par la formule générale :

C.osm = U.osm × V / P.osm C osmol. : Clairance osmolaire. U osmol. : Osmolalité urinaire. P osmol. : Osmolalité sanguine. V : débit urinaire en ml/s 2

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La clairance de l’eau libre est le volume d’eau pure qu’il faut ajouter ou retrancher au volume d’urine émis par minute pour que l’osmolalité urinaire devienne égale à celle du Plasma. Elle permet une mesure directe du pouvoir de concentration et de dilution urinaire par le rein.

CH20 = V [1 – U.osm / P.osm] ou CH20 = V - Cosm Si le rein effectue une dilution : U.osm < P.osm donc la C.osm < V et la C. H2O est positive. Par contre, s’il y concentration des urines : U.osm> P.osm et la la C.H2O est négative Si la charge osmolaire est éliminée de façon isotonique au plasma : U.osm = P.osm C.3/ Autres explorations tubulaires : 1/ Enzymes urinaires : La détermination des activités enzymatiques dans l’urine est utilisée comme indicateur précoce des lésions tubulaires ou des réactions de rejet de greffe rénale : alanine aminopeptidase, N-acétyl β glucosaminidase et la β glucuronidase. L’augmentation de l’activité de la γ-glutamyl transpeptidase est un signe précoce de nécrose tubulaire notamment dans le contexte des intoxications par les métaux lourds. 2/ Exploration de la fonction rénale dans le contrôle de l’équilibre acido-basique : La détermination du pH, de la PCO2, des bicarbonates et du K+ plasmatiques, ainsi que celle de l’acidité titrable, des ions ammoniums et bicarbonates urinaires donnent des indications précieuses sur les troubles acido-basiques. Mais les épreuves dynamiques sont plus intéressantes même si elles sont de pratique peu courante : L’épreuve de charge en bicarbonates consiste à administrer per os des bicarbonates de sodium et à étudier leur rénale en précisant le rapport : C. CO3H-/ C.créatinine (C : clearance). Ce rapport est nul chez le sujet sain puisque les bicarbonates sont entièrement réabsorbés et le pH urinaire reste au voisinage de 5. Dans les atrophies tubulaires ce rapport augmente et peut dépasser 0,15 (pH > 6,5) dans les atteintes proximales. D’autres épreuves permettent d’obtenir les mêmes renseignements à savoir l’épreuve d’acidification au NH4Cl et l’épreuve à l’acétozolamide. D/ Examen des calculs rénaux : Cet examen permet, par une spectrophotométrie en Infra-rouge d’identifier la nature chimique d’un calcul rénal. IV/ PERTURBATIONS DE LA FONCTION RENALE : 1/ Insuffisances rénales : C’est une réduction des fonctions rénales, les reins ne peuvent plus maintenir une homéostasie biochimique :  L’accumulation des déchets azotés (surtout l’urée, créatinine, ac urique) ;  Acidose métabolique (diminution des bicarbonates avec dissociation des concentrations des ions chlorures des ions sodium) ;  Hyperkaliémie. 1.1/ Insuffisance rénale aigue :  Anurique ou oligurique, la quantité d’urine émise est < 400ml/j ;  Réversible ; 2

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 Fonctionnelle ou organique :  Fonctionnelle pré-rénale : HTA, état de choc, DHA  Organique : atteintes vasculaires ou parenchymateuses (GNA)  Biologie : urée et créatinine augmentées, hyperkaliémie (Lorsqu’elle dépasse 6,5meq/l elle détermine un danger vital et donc il faut recourir à la dialyse), acidose métabolique (pH800

10g/24h jusqu’à 50g/24h ;  L’électrophorèse montre le caractère sélectif (dominée par un pic d’albumine)  L’ionogramme urinaire montre une baisse de la natriurèse avec augmentation de la kaliurèse suite à un hyper-aldostéronisme secondaire.  Hypoprotidémie (hypo-albuminémie)  Hyper-lipoprotéinémie  L’électrophorèse montre : Baisse d’albumine à moins de 25% ; Baisse des gamma-globulines (risque infectieux) ; Elévation des α2-globulines par suite d’une augmentation de l’α2macroglobuline. Quand il est impur, il associe aux signes précédents l’un des signes suivants : HTA, hématurie, perturbation de la créatinine (chute de la clairance), protéinurie non sélective, taux des gammaglobulines normal ou augmenté. CONCLUSION : L’exploration biochimique de la fonction rénale est un examen incontournable dans le contexte de consultation courante, en préopératoire ou dans le cadre des urgences médicochirurgicales. Elle permet de compléter les données cliniques, radiologiques,

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scintigraphiques et histologiques pour établir le diagnostic et suivre l’évolution des atteintes rénales ou leurs maladies causales.

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