Anatomie de l'appareil urinaire

Généralités de l'appareil urinaire

• L'appareil urinaire se compose de deux parties distinctes sur les plans embryologique, morphologique et physiologique.
• La première partie est glandulaire, constituée des néphrons et des vaisseaux associés.
• La seconde partie est excrétrice, comprenant les voies urinaires intra- et extra-rénales.
• L'appareil urinaire a pour fonction d'épurer le milieu intérieur en éliminant les catabolites et en synthétisant de nouveaux composés.
• Le rein possède également une fonction endocrine.

Constitution générale

• Sur une coupe sagittale de rein humain non fixé, on observe une capsule d'enveloppe et deux régions distinctes par leur coloration et topographie.

Médullaire rénale

• La médullaire rénale est une région claire et discontinue, située en profondeur et disposée en deux parties.
• La première partie présente un aspect triangulaire à base externe, correspondant aux pyramides de Malpighi.
• La seconde partie est constituée de fins prolongements périphériques implantés sur la base des pyramides, appelés irradiations médullaires ou pyramides de Ferrein.

Corticale rénale

• La corticale rénale est une région foncée d'allure dentelée, située plus superficiellement.
• Elle comprend deux parties :
• Le labyrinthe rénal, situé en périphérie, à l'extérieur et entre les pyramides de Ferrein, dont la partie superficielle est appelée cortex corticis.
• Les colonnes de Bertin, agencées en rayons de roues convergeant vers le hile du rein, qui séparent les pyramides de Malpighi.
• Le hile du rein contient une partie des voies excrétrices.
• Les petits calices, correspondant chacun à une pyramide de Malpighi, se regroupent pour former les grands calices, qui se réunissent ensuite pour constituer le bassinet.

Tube urinaire

• Le tube urinaire mesure de 50 à 55 mm de long.
• Il est divisé en 5 portions principales avec deux segments intermédiaires.
• La dernière portion, le tube de Bellini, est un dérivé Wolffien.
• Le segment dérivé du blastème, appelé segment rénal, est désigné sous le nom de néphron.
• L'ensemble "néphron - tube de Bellini" est appelé tube urinaire.

Parties du tube urinaire

• Glomérule rénal
• Tube contourné proximal
• Tube de Schachowa
• Anse de Henlé
• Tube contourné distal
• Canal d'union
• Tube de Bellini
• Le néphron représente l'unité embryologique, morphologique et fonctionnelle du rein.

Glomérule rénal ou de Malpighi

• Le glomérule rénal, ou de Malpighi, est une vésicule sphérique de diamètre variable (175 à 200 micromètres).
• Il comprend la capsule de Bowman et le peloton vasculaire.
• Chaque rein contient environ 1 300 000 glomérules de Malpighi.

Capsule de Bowman

• La capsule de Bowman est la paroi de la sphère et comporte un feuillet pariétal externe et un feuillet viscéral interne.

Feuillet pariétal (ou externe) de la capsule de Bowman

• Le feuillet pariétal est constitué d'un épithélium pavimenteux simple doublé d'une membrane PAS+.
• Au pôle de la capsule, le feuillet pariétal se continue avec le tube contourné, formant le pôle urinaire du glomérule.
• À l'autre pôle, le feuillet pariétal se réfléchit sur le feuillet viscéral.

Feuillet viscéral (ou interne) de la capsule de Bowman

• Le feuillet viscéral est constitué d'un revêtement cellulaire particulier d'aspect fenêtré.
• Le pôle de raccordement au feuillet externe correspond au point de pénétration des vaisseaux, appelé pôle vasculaire.
• En microscopie électronique, les cellules de revêtement épithélial sont appelées podocytes.
• Les podocytes ont un corps cellulaire avec une membrane cytoplasmique régulière dépourvue de microvillosités.
• Ils émettent de nombreux prolongements espacés, appelés processus majeurs.
• Ces processus majeurs s'étendent à distance de la membrane basale des capillaires.
• Les processus majeurs sont parcourus à leur face profonde par de fines expansions, appelées processus mineurs ou pédicelles.
• Un podocyte peut être en rapport avec deux capillaires voisins.
• Le cytoplasme des podocytes contient des organites cellulaires et des vacuoles de pinocytose, traduisant le rôle actif dans le remaniement du filtrat glomérulaire.

Peloton vasculaire

• Une artériole afférente glomérulaire de 50 µm de diamètre aborde le glomérule au pôle vasculaire et se divise en 5 à 6 rameaux dits branches basales, atteignant 20 à 30 µm de diamètre.
• Chaque branche basale définit un lobule glomérulaire.
• Les capillaires se réunissent pour former les rameaux d'origine d'une artère efférente glomérulaire, formant un système porte artériel.
• L'endothélium est percé d'orifices de diamètre variant entre 0,05 et 0,1 µm, appelés pores endothéliaux.
• La membrane basale est PAS +.
• En microscopie électronique, un troisième type de cellules glomérulaires est observé en dehors des cellules endothéliales et des podocytes, appelées cellules mésangiales.
• Ces cellules occupent l'espace délimité par les capillaires d'un lobule glomérulaire, appelé région Centro-lobulaire.
• Les cellules inter capillaires se trouvent entre les anses capillaires et sont séparées de la lumière du capillaire par le cytoplasme des cellules endothéliales.
• Il n'y a pas de membrane basale entre les cellules mésangiales et endothéliales.
• Les cellules mésangiales et endothéliales sont séparées par des canaux inter capillaires, où la lumière est occupée par une matrice mésangiale.

Tube contourné proximal

• Le tube contourné proximal est le segment le plus long du néphron, faisant suite au pôle urinaire.
• La région de transition est appelée collet du tube.
• Sa largeur est de 40 à 60 µm.

Microscopie optique du tube contourné proximal

• Sur une coupe transversale, il est constitué de 5 à 6 cellules d'aspect pyramidal à noyau clair, entourées d'une membrane basale PAS+ et d'un appareil de Golgi supra nucléaire.
• Au pôle basal, l'hématoxyline ferrique révèle des mitochondries selon le grand axe de la cellule, appelées bâtonnets de Heidenhain.
• Au pôle apical, il existe une différenciation de la membrane plasmique, appelée bordure en brosse de 3 µm d'épaisseur, présentant une activité phosphomonoestérasique PAS+ (phosphatase alcaline).

Microscopie électronique du tube contourné proximal

• La bordure en brosse est constituée de digitations cytoplasmiques de 1 à 1,5 µm de long et de 400 à 800 Å de large.
• Des canalicules partent de la base des dépressions entre les digitations de la bordure en brosse, s'étendant plus ou moins dans le cytoplasme.
• Le pôle basal se caractérise par l'invagination profonde de la membrane cytoplasmique, délimitant d'étroits territoires cytoplasmiques où sont logées de longues mitochondries contenant des granulations osmiophiles.
• Le cytoplasme contient un appareil de Golgi, des ribosomes, un réticulum endoplasmique peu développé et des vacuoles en communication avec les canalicules superficiels.

Anse de Henlé

• L'anse de Henlé est absente chez certains néphrons corticaux superficiels.
• Elle comprend une branche grêle et une branche épaisse.

Branche grêle de l'anse de Henlé

• Le diamètre de la branche grêle se réduit à 12 à 15 µm.
• Une membrane basale entoure des cellules très aplaties avec des noyaux faisant saillie dans la lumière.
• Sur une coupe transversale, on observe 2 ou 3 noyaux de ces cellules endothéliformes.
• La microscopie électronique révèle peu d'organites.

Branche épaisse de l'anse de Henlé

• Elle fait suite au segment grêle et présente la même constitution histologique que le segment suivant.
• Son diamètre passe à 30 ou 40 µm.

Tube contourné distal (2ème tube)

• Moins long, moins large et moins contourné que le tube proximal, il comporte de 5 à 10 cellules coupées en oblique.
• Ces cellules sont hautes, possèdent un noyau volumineux et sont entourées d'une membrane basale nette.
• On note l'absence d'enclaves intra cytoplasmiques et de bordures en brosse.
• Les bâtonnets du pôle basal sont moins développés.
• L'appareil de Golgi est plus développé que dans les cellules du tube contourné proximal.
• Présence de cadres de fermeture.

Tube de Bellini ou collecteur

• L'aspect du tube de Bellini varie selon la technique d'étude.

Microscope optique du tube de Bellini

• En technique ordinaire, les voies ont une structure généralement simple, avec un épithélium cubique à l'origine puis cylindrique dans les canaux papillaires.
• On note un aspect clair des cellules, avec une membrane basale nette et une condensation cytoplasmique superficielle.
• En techniques spéciales, deux types de cellules sont mis en évidence: des cellules claires nombreuses et des cellules sombres ou intercalaires métachromatiques et autofluorescentes.

Microscopie électronique du tube de Bellini

• Les cellules claires sont pauvres en organites.
• Les cellules sombres possèdent des plissements rappelant ceux des tubes contournés, avec un cytoplasme renfermant d'abondants organites.

Vascularisation rénale

• Le sang arrive dans le rein au niveau du hile par l'artère rénale, qui se divise en artères inter lobaires.
• Les artères inter lobaires cheminent dans les colonnes de Bertin jusqu'à la base des pyramides de Malpighi, où elles se divisent latéralement en artères arquées (arciformes).
• Les artères arquées donnent de nombreuses artères inter lobulaires (ou radiées) qui cheminent verticalement dans la corticale entre les pyramides de Ferrein.
• Des artères radiées naissent les artères (artérioles) afférentes qui abordent les glomérules de Malpighi par leur pôle vasculaire, formant les réseaux capillaires glomérulaires d'où émergent les artères efférentes.
• Les artères efférentes des glomérules juxta glomérulaires forment les vaisseaux droits ou vasa recta, qui pénètrent profondément la médullaire rénale.
• Le retour veineux est calqué sur la circulation artérielle.
• Les veines inter lobulaires drainent le sang des veines étoilées et veinules corticales profondes, puis se jettent dans les veines arquées qui reçoivent aussi les veines droites (vasa recta).
• Les veines arquées convergent vers les veines interlobaires puis la veine rénale.

Histophysiologie rénale

• Le rein a une double fonction : la formation de l'urine et une fonction endocrine.

Formation de l'urine définitive

• La formation de l'urine définitive se fait par un double mécanisme de filtration glomérulaire ainsi que de réabsorption et de sécrétion tubulaires.

Filtration glomérulaire

• La filtration glomérulaire se fait à partir du plasma sanguin à travers un filtre.
• Ce filtre est représenté par :
  • L'endothélium vasculaire
  • La membrane basale
  • La membrane qui s'étend entre les pieds des podocytes (diaphragme).

Réabsorptions et sécrétions tubulaires

• Tube contourné proximal : Réabsorption de 85 % de l'eau et du Na, 90 % du potassium, des protéines (pinocytose) et de la totalité du glucose ; Détoxification de l'organisme des composés médicamenteux, des sels biliaires, des acides gras, des prostaglandines, des catécholamines et de la créatinine.
• Anse de Henlé : Au niveau de la branche descendante grêle, l'eau et le Na+ diffusent librement. La branche ascendante est large et imperméable à l'eau ; l'urine devient hypotonique et le milieu interstitiel est hypertonique.
• Tube contourné distal : Sensible à la sécrétion d'aldostérone, provoque la réabsorption du sodium et excrétion du potassium et assistance à l'excrétion d'ions H et d'ammoniaque qui participent à l'équilibre acido-basique.
• Tube collecteur : Sa perméabilité à l'eau est sensible à l'ADH, entraînant la formation d'une urine hypertonique si l'ADH est présent. En l'absence d'ADH, les urines sont hypotoniques.

Sécrétion endocrine

• La rénine est produite par les cellules myoépithélioïdes de l'artère afférente. La rénine sert à transformer l'angiotensinogène en angiotensine I.
• Les prostaglandines sont sécrétées.
• Sécrétion d'érythropoïétine (stimule la fabrication des hématies au sein de la moelle osseuse hématopoïétique).
• Sécrétion de 1,25-dihydroxycholécalciférol par hydroxylation de vitamine D3 (forme active de la vitamine D3).

Appareil juxta-glomérulaire

• L'appareil juxta-glomérulaire est formé par l'association au pôle vasculaire du corpuscule.
• L’appareil juxta-glomérulaire est en lien avec les artères afférente et efférente du glomérule, et avec une portion du tube contourné distal (macula densa).
• Le lacis (cellules mésangiales extra glomérulaires) constitue une zone triangulaire délimitée.

Structure de l'appareil juxta-glomérulaire

• Les cellules myoépithélioïdes de l'artère afférente sont liées à des cellules de la macula densa et aux cellules du lacis.
• Les cellules musculaires sont remplacées par des cellules arrondies (cellules glandulaires et cellules musculaires).
• Les cellules assurent la sécrétion de rénine.
• Les cellules du lacis sont situées entre l'artère afférente, l'artère efférente et le tube contourné distal, disposées en séparées par une lame basale et sont semblables aux cellules mésangiales.
• La macula densa est la région du tube contourné distal qui repose par sa lame basale sur les cellules myoépithélioïdes de l'artère afférente.
• Les cellules de la paroi du tube contourné distal deviennent hautes et étroites, possèdent des microvillosités apicales, ont un appareil de Golgi en position intranucléaire et présentent des faces latérales irrégulières.

Histophysiologie de l'appareil juxtaglomérulaire

• Les cellules myoépithélioïdes possèdent des barorécepteurs sensibles à la chute de la pression sanguine dans l'artère afférente.
• Il se produit alors une libération de rénine dans le sang de l'artère afférente.
• La rénine transforme l'angiotensinogène en angiotensine I, puis l'angiotensine I est transformée en angiotensine II.
• L'angiotensine II est un vasoconstricteur puissant et stimule la sécrétion d'aldostérone.
• La macula densa est un chémorécepteur sensible à la concentration en base sodée de l'urine tubulaire.

Voies urinaires

• On distingue anatomiquement le haut et le bas appareil urinaire.
• Le haut appareil urinaire comprend les reins, les calices, les bassinets et les uretères, qui permettent la vidange des voies excrétrices extra-rénales.
• Le bas appareil urinaire correspond à la vessie (réservoir temporaire de l'urine) et à l'urètre (permettant l'expulsion de l'urine au moment de la miction).

Histologie des calices, des bassinets et les uretères

• Les calices, bassinets et uretères présentent la même structure générale de dedans en dehors, soit la muqueuse, la musculeuse et l'adventice.

Muqueuse

• La muqueuse est faite d'un épithélium de type particulier et du chorion sous-jacent.

Épithélium de la muqueuse

• En microscopie optique, l'épithélium apparaît formé de plusieurs assises de cellules dont les formes se modifient en fonction du degré de distension de la paroi du tractus. L'épithélium est dit pseudo stratifié polymorphe.
• En microscopie électronique, l'épithélium a une forte cohésion intercellulaire (complexes de jonction apicaux, inter digitations), un épaississement du feuillet externe de la membrane plasmique des cellules superficielles et une rareté d'organites intracellulaires.

Chorion

• Riche en éléments sanguins, lymphatiques et nerveux, il contient de nombreuses fibres collagènes et élastiques, donnant à la muqueuse ses propriétés de déformabilité et d'élasticité.
• Le chorion est dépourvu de glandes.

Musculeuse

• La musculeuse a une importance croissante de l'origine à la terminaison de cette portion du tractus urinaire.
• Sa structure est relativement lâche et faite de faisceaux de cellules musculaires lisses séparées par des travées conjonctives.
• Les faisceaux sont disposés de manière variable suivant le niveau anatomique.
• Deux couches : longitudinale interne et circulaire externe dans les calices, le bassinet et les deux tiers supérieurs de l’uretère.
• Trois couches : longitudinale interne, circulaire moyenne et longitudinale externe dans le tiers inférieur de l'uretère.

Adventice

• L'adventice est formée de tissu conjonctif lâche contenant des fibres de réticuline et élastiques, des éléments vasculo-nerveux abondants et des adipocytes groupés en abondance.

Histologie de la vessie

• La vessie stocke l'urine avant son émission dans le milieu extérieur lors de la miction.
• Sa structure histologique est très proche de celle du segment susvésical.
• L'épithélium urinaire est plus épais (6-8 couches de cellules) avec trois types cellulaires : cellules basales, intermédiaires en raquettes de tennis et superficielles (parfois binucléées en parapluie).
• Le chorion est riche en fibres élastiques et forme des plis variables selon l'état de remplissage de l'organe.
• La musculeuse a une structure plexiforme faite de trois couches, dont la plus développée est la couche circulaire moyenne, renforcée au point de départ de l'uretère pour former un sphincter.
• L'adventice entoure la vessie et fusionne sur la face postérieure avec la séreuse péritonéale.
• Une région particulière de la vessie est le trigone, zone triangulaire entre les points d'abouchement des uretères et le départ de l'urètre.
• Au niveau du trigone, la muqueuse est lisse, le chorion renferme de petites glandes muqueuses et la musculeuse s'organise en deux couches (longitudinale externe et circulaire interne).

Histologie de l'urètre

• L'urètre masculin a une double fonction ; véhiculer l'urine lors de la miction et le sperme lors de l'éjaculation.
• Il comprend l'urètre prostatique (3 cm), l'urètre membraneux (1 cm) et l'urètre spongieux (12-13 cm).
• La muqueuse est formée d'un épithélium urinaire près de la vessie, puis cylindrique stratifié ou pseudo-stratifié, et enfin pavimenteux stratifié non kératinisé près du méat urinaire.
• La muqueuse est irrégulière et creusée de dépressions (lacunes de Morgagni) et contient de petites glandes muqueuses.
• La musculeuse comprend deux couches : longitudinale interne et circulaire externe.
• L'urètre féminin a un rôle purement urinaire, mesure 4 à 5 cm de long, et suit un trajet rectiligne entre la vessie et la vulve.
• Sa structure histologique est identique à celle de l'urètre masculin, avec en plus des glandes péri-uréthrales muqueuses (glandes de Skene) s'abouchant au niveau du méat urinaire.

Histophysiologie de l'urètre

• Il est admis que les contractions musculaires du tractus dépendent d'un groupe de cellules qui jouent le rôle de pace-maker et dont la localisation est probablement juxta-calicielle.
• L'épithélium des voies urinaires possède une double fonction de barrière et d'adaptation mécanique au volume de l'urine grâce à la plasticité des cellules épithéliales et la réserve de surface membranaire.
• Le stockage urinaire réalisé dans la vessie, sa vidange lors de la miction est strictement contrôlé par le système nerveux.
• Les fibres sympathiques relâchent le muscle vésical et maintiennent fermé le sphincter urétral.
• Les fibres parasympathiques provoquent la contraction du muscle vésical et le relâchement du sphincter urétral.
• D'autres fibres motrices sont responsables de la contraction du deuxième sphincter, formé par la superposition des plans musculaires striés du périnée.