A. [bleu marine]Organisation du tubule rénal[/bleu marine] ]
La formation de l’urine résulte de la succession de phénomènes d’échanges au contact d’épithéliums spécialisés. Les échanges réalisés par les voies trans- et para-cellulaires sont assurés par des systèmes de transport spécifiques, fonctionnant grâce aux gradients chimiques ou électriques générés par l’activité de la Na-K ATPase, ou directement par l’hydrolyse de l’ATP. Tout au long du néphron la majeure partie de la consommation d’oxygène du rein est dédiée à la réabsorption du sodium qui sert de « force motrice » à la réabsorption ou à la sécrétion d’autres électrolytes ou substances (acides aminés, glucose…).
[bleu marine]B. Les conditions de l’équilibre[/bleu marine]
La filtration glomérulaire de chaque soluté n’est pas directement régulée, car elle est égale au produit de la concentration plasmatique par le DFG.
L’ajustement des sorties rénales aux entrées digestives de chaque soluté (condition de l’homéostasie) se fait finement grâce aux phénomènes tubulaires de sécrétion et de réabsorption, sous contrôle hormonal spécifique (aldostérone pour le Na, ADH pour l’eau par exemple…)
Ajustement des entrées et sorties journalières :
Eau : 1,5 à 2 litres
Na : 100 - 200 mmol (6 à 12 g/j)
K : 70 mmol
Urée : 1 g prot/6 mmol d’urée
Acides : 1 mmol/kg
Osmoles : 600 mOsm
Créatinine : 5-15 mmol (7-15 mg/kg/j)
pHU : 5-7
Quantités transportées : quelques exemples
| Q filtrée par jour | Q réabsorbée par jour | ||
|---|---|---|---|
| Eau | 180 L | 179 L | |
| Na | 140 mEq x 180 L = 25 200 mEq (soit 1 kg) |
25 100 mEq (= 99,5 %) (apports de 100 mmol/j) | |
| Glucose | 150 g | 150 g | |
| Bicarbonates | 3 600 mEq | 3 600 mEq |
3 600 mEq
[bleu marine]C. Les étapes de la formation de l’urine[/bleu marine]
[bleu marine]a) Le Tube Proximal (TCP) (figure3) [/bleu marine]
Environ 2/3 de l’eau filtrée par le glomérule est réabsorbée pendant la traversée du tube proximal, soit près de 120 L/j. 2/3 du Na+ filtré est également réabsorbé, ce qui définit le caractère iso-osmotique de la réabsorption hydrosodée dans le TCP. Par conséquent, le fluide tubulaire est iso-osmotique au plasma à l’arrivée dans l’anse de Henle.
Le glucose est activement et entièrement réabsorbé à ce niveau, sous réserve que la glycémie ne dépasse pas 10 mmol par litre (au-delà, la charge filtrée dépasse la capacité de réabsorption du glucose par le TCP, le transport du glucose étant saturable).
Les bicarbonates sont également entièrement réabsorbés tant que leur concentration plasmatique est inférieure à 27 mmol par litre (transport saturable). Cette étape conditionne l’équilibre du bilan des acides réalisé plus en aval, dans le tube distal.
Il en est de même pour les acides aminés et d’autres acides organiques.
La réabsorption du phosphate est régulée dans ce segment par l’hormone parathyroïdienne.
La réabsorption du glucose, du phosphate, des acides aminés et indirectement du bicarbonate sont couplées à une réabsorption du Na+.
La réabsorption du Ca++ à ce niveau est passive, suit celle du Na+ et de l’eau et représente 65% du calcium filtré.
Dans cette partie du néphron, il existe une réabsorption importante d’acide urique, via des transporteurs spécifiques.
Le phénomène moteur de la réabsorption est le transport actif de sodium réalisé par la Na-K ATPase présente au pôle basolatéral des cellules ; le gradient de sodium créé entre le milieu urinaire apical et le milieu intracellulaire est très favorable à une entrée de sodium dans la cellule. Le transport des substances dissoutes est couplé à celui du sodium ; il est réalisé par des protéines de transport spécifiques, qui fonctionnent dans le sens d’une réabsorption (co-transport) ou d’une sécrétion (contre-transport). La réabsorption de ces substances dissoutes crée un gradient osmotique très faible entre les milieux intra- et extracellulaires ; cependant, la perméabilité de cette partie du tubule est très élevée (épithélium « lâche », forte expression des canaux à eau) et ce faible gradient osmotique suffit à générer une réabsorption d’eau très importante, quasi iso-osmotique. Les quantités transportées dépendent du nombre d’unités disponibles ; le transport est donc limité et saturable. L’augmentation de la quantité d’un substrat au-delà d’un seuil (Tm ou capacité maximale de transport, normalement de l’ordre de 10 mmol/L pour le glucose, 27 mmol/L pour les bicarbonates) ou l’altération de la fonction de ce segment vont entraîner l’apparition dans l’urine d’une quantité anormale de ce substrat : la glycosurie, la bicarbonaturie, l’amino-acidurie traduisent l’atteinte tubulaire proximale, qui peut toucher l’ensemble des systèmes de transport (syndrome de Fanconi, complet ou incomplet).
Figure 3 : Mécanismes de transport dans le tube contourné proximal
b) Anse de Henle (figure 4)
Dans ce segment du néphron, il existe réabsorption découplée du Na et de l’eau (réabsorption d’H20 sans Na+ dans la branche descendante et réabsorption active de Na+ sans H20 dans la branche ascendante).
Ainsi, à la fin de l’anse de Henle
– 25 % supplémentaires de la charge filtrée en Na et en H20 ont été réabsorbés
– le fluide tubulaire a subi un phénomène de concentration-dilution conduisant à
l’établissement d’un gradient de concentration cortico-papillaire interstitiel, nécessaire à la réabsorption d’H20 ADH dépendante dans le canal collecteur.
La partie large ascendante de ce segment est imperméable à l’eau ; cette propriété est fondamentale puisque la réabsorption dans ce segment de NaCl va non seulement compléter la réabsorption du NaCl filtré et non réabsorbé en amont dans le tube proximal, mais aussi permettre l’accumulation de NaCl dans le secteur interstitiel et abaisser l’osmolalité du liquide tubulaire, ce qui amorce la dilution de l’urine. Grâce au réseau capillaire étroitement associé, les osmoles réabsorbées sont peu à peu accumulées vers la partie la plus profonde du rein, établissant ainsi un gradient cortico-papillaire. Le transport de NaCl est assuré dans l’anse large ascendante par un co-transport Na-K-2Cl (= NKCC2) dont l’activité est couplée à celle d’autres canaux ioniques. L’activité de ce système génère un faible gradient électrique qui permet la réabsorption de calcium. Le co-transport Na-K-2Cl est inhibé par les diurétiques de l’anse, bumétanide ou furosémide ; des mutations de ce système de réabsorption sont observées dans le syndrome de Bartter .
Figure 4. Réabsorption du sodium dans l’anse large ascendante de Henle
Dans l’anse large ascendante de Henle les cations divalents (Ca++ et Mg++) sont réabsorbés par voie para-cellulaire (20% de la charge filtrée).
c) Tube contourné distal (TCD) (figure 5)
À l’entrée dans le TCD, le fluide tubulaire est isotonique au plasma. La réabsorption de sodium y est assurée par un co-transport NaCl, inhibé par les diurétiques thiazidiques (figure 5) Le tube distal étant imperméable à l’eau, l’osmolarité du fluide tubulaire diminue pour atteindre ici sa valeur minimale, soit 60 mOsm/L (le TCD est le segment dit de dilution).
La mutation inactivatrice de ce transporteur est responsable du syndrome de Gitelman .
Figure 5. Réabsorption du sodium dans le tube contourné distal
Dans le tube distal le Ca++ est réabsorbé de façon active par voie transcellulaire par le canal épithélial au Ca ECaC (ou TRPV5), il est séquestré dans la cellule par la calbindine et finalement extrudé au pôle baso-latéral par une Ca-ATPase ou un échangeur Ca-Na.
d) Canal collecteur (figure 6)
C’est dans cette partie du néphron que se fait l’ajustement final de l’excrétat urinaire aux entrées (fonction d’homéostasie), sous la dépendance de diverses influences hormonales. Ceci concerne la concentration de l’urine (bilan de l’eau), la sécrétion de potassium (bilan du K+), l’acidification de l’urine (bilan des H+), et
la réabsorption de sodium (bilan du Na+).
La réabsorption de sodium est assurée dans le tube collecteur par un canal sodium apical stimulé par l’aldostérone et inhibé par l’amiloride (figure 6). Une sécrétion de potassium est couplée à la réabsorption de sodium par ce canal sodique. À la différence des diurétiques agissant plus en amont dans le tubule, les diurétiques inhibant ce canal n’augmentent pas la sécrétion de potassium et sont dits « épargneurs de potassium ». La mutation activatrice des sous-unités du canal sodique a été identifiée comme étant responsable du syndrome de Liddle qui réalise un tableau d’hyperaldostéronisme primitif avec hypertension artérielle, hypokaliémie et aldostéronémie basse, très sensible à l’amiloride mais résistant aux inhibiteurs compétitifs de l’aldostérone.
L’ajustement de l’osmolalité finale de l’urine est sous la dépendance de l’hormone antidiurétique (ADH) :
– en cas de déshydratation intracellulaire :
l’hormone antidiurétique est sécrétée et entraîne une augmentation de la perméabilité à l’eau du tube collecteur,
l’eau est alors réabsorbée de façon passive dans l’interstitium grâce au gradient cortico-papillaire,
les urines définitives sont concentrées ;
– en cas d’hyperhydratation intracellulaire :
la sécrétion d’hormone antidiurétique est supprimée,
le tube collecteur reste imperméable à l’eau,
et les urines définitives sont donc diluées.
Cet ajustement final de l’excrétion du sodium d’une part (garantissant la normalité du VEC), et de l’eau d’autre part (VIC normal) se fait de façon indépendante.
La réabsorption de NaCl abaisse l’osmolalité urinaire, jusqu’à un minimum de 50 à 100 mOsm/kg d’eau. En aval, en l’absence d’ADH, le canal collecteur est imperméable à l’eau ; l’urine éliminée a alors une osmolalité très basse. L’ADH provoque l’insertion d’aquaporines-2 dans les cellules de ce segment ; du fait du gradient osmotique corticopapillaire, il se crée alors un flux osmotique d’eau du tubule vers l’interstitium. À la différence des diurétiques de l’anse, les thiazidiques ne modifient pas le gradient osmotique et le pouvoir de concentration de l’urine ; la déplétion sodée qu’ils provoquent, conjuguée à la rétention d’eau provoquée par l’ADH et l’incapacité à obtenir une osmolarité urinaire minimale dans le TCD, expliquent un risque plus important d’hyponatrémie iatrogène. La mutation des récepteurs de l’ADH, ou plus rarement celle des aquaporines, détermine l’apparition d’un diabète insipide néphrogénique.
C’est dans la partie distale du tubule que s’effectue l’ajustement de l’excrétion des ions H+ et donc la régulation de l’équilibre acido-basique.
Outre la conservation du stock des bicarbonates dans le tube proximal, le rein régénère des bicarbonates :
– par excrétion d’acides (sécrétion d’ions H+ dans le tube distal, acidification des
phosphates) ;
– et par formation d’ammoniac.
Le pH urinaire normal est acide, entre 5 et 6, mais peut varier de 4,5 à 8
Le NH3 produit par les cellules du tube proximal diffuse facilement dans les différents compartiments capillaires et tubulaires ; après fixation d’un H+, le NH4+ formé reste « trappé » dans la lumière du tube distal, et contribue à
l’élimination de la charge acide.
Figure 6. Réabsorption du sodium dans le tube collecteur cortical