Anatomie rénale: Corpuscule de Malpighi et formation d'urine

• L'appareil urinaire assure l'épuration du milieu intérieur, régule l'osmolarité et a une activité endocrine.
• D'un point de vue anatomique, l'appareil urinaire est constitué des deux reins et des voies urinaires (calices, bassinet, uretère, vessie et l'urètre).
• D'un point de vue physiologique, l'appareil urinaire comporte une partie sécrétrice (néphrons et vaisseaux fonctionnels) et une partie excrétrice (voies urinaires intra- et extra-rénales).
• Les reins sont des organes pairs brun rougeâtre, en région dorsolombaire de part et d'autre de la colonne vertébrale, en arrière du péritoine.
• Les reins ont une forme de haricot, environ 12 cm de haut, 6 cm de large et 3 cm d'épaisseur, et pèsent environ 150g.
• Le bord interne est concave et le bord externe est convexe.
• La concavité interne renferme le hile, lieu de pénétration des vaisseaux et de sortie des voies urinaires formant le bassinet.
• Les reins sont enveloppés d'une capsule fibreuse et entourés de tissu adipeux.
• Sur une coupe longitudinale, on distingue le hile (contenant le bassinet) et le parenchyme rénal (divisé en médullaire et corticale).
• Le bassinet est une cavité conique qui se prolonge par 2 à 3 grands calices, eux-mêmes ramifiés en 8 à 18 petits calices.

La médullaire

• La médullaire est la zone interne du parenchyme, de couleur rouge.
• La médullaire a un aspect strié de façon radiaire.
• La médullaire contient les pyramides de Malpighi, des structures coniques au nombre de 8 à 18 par rein.
• La base des pyramides de Malpighi est externe et leur pointe forme la papille rénale, criblée d'orifices (10 à 20), appelée area cribrosa.
• Les pyramides de Malpighi sont composées des branches ascendantes et descendantes de l'anse de Henlé et des tubes collecteurs.
• Les pyramides de Ferrein sont des irradiations médullaires partant de la base des pyramides de Malpighi et s'infiltrant dans la zone corticale.
• Le sommet des pyramides de Ferrein est effilé vers la corticale.
• Il y en a 400 à 500 pyramides de Ferrein par pyramide de Malpighi.
• Les pyramides de Ferrein contiennent la partie initiale des tubes collecteurs et des portions plus ou moins longues des anses de Henlé des glomérules corticaux.

La corticale

• La corticale est composée des segments contournés des néphrons et des corpuscules de Malpighi.
• La corticale est faite de trois zones : le cortex corticis, le labyrinthe rénal et les colonnes de Bertin.
• Le cortex corticis est la zone sous-capsulaire peu épaisse, dépourvue de corpuscules de Malpighi.
• Le labyrinthe rénal se situe sous le cortex corticis et entre les pyramides de Ferrein.
• Les colonnes de Bertin se trouvent entre les pyramides de Malpighi.

Points de vue topographique et physiologique

• Le lobe rénal est un ensemble fonctionnel constitué par un petit calice, la pyramide de Malpighi sus-jacente, les moitiés des colonnes de Bertin adjacentes, les pyramides de Ferrein et le parenchyme cortical en rapport. Le rein humain est un organe multilobé (8 à 18 lobes).
• Le lobule rénal est formé par une pyramide de Ferrein et le parenchyme cortical adjacent.

Structure histologique

• Le parenchyme rénal est constitué d'unités anatomiques et fonctionnelles élémentaires : le néphron, dont il existe plus d'un million par rein.
• À l'une de ses extrémités, le néphron s'associe à un glomérule vasculaire pour former le corpuscule rénal.
• À l'autre extrémité, le néphron se jette dans un tube collecteur.
• Les tubes collecteurs (ou tubes de Bellini) s'ouvrent dans le petit calice au niveau de la papille rénale.
• L'ensemble formé par un néphron et un tube collecteur constitue le tube urinaire ou tube urinifère.
• Du tissu conjonctif très fin contenant des vaisseaux et des nerfs se trouve entre les tubes urinifères.

Le néphron

• Le néphron est un tube de 50 à 55 mm de long.
• Le néphron comprend 4 segments : le corpuscule rénal, le segment proximal, le segment grêle ou moyen et le segment distal.

Le corpuscule rénal

• Le corpuscule rénal est situé en zone corticale et est le point de départ du néphron.
• Le corpuscule rénal est le lieu de la filtration.
• Il s'agit d'une formation sphérique de 180 à 200 µm de diamètre, comportant un pôle vasculaire (où pénètre l'artère afférente et sort l'artère efférente) et un pôle urinaire (d'où part le segment proximal du tube urinaire).
• Il est formé par un peloton vasculaire (le glomérule de Malpighi) entouré par une enveloppe : la capsule de Bowman.

Capsule de Bowman

• La capsule de Bowman est composée de deux feuillets : un feuillet pariétal (formant la limite externe du glomérule) et un feuillet viscéral (tapissant la face externe des capillaires).
• Les deux feuillets délimitent un espace ou chambre glomérulaire (la chambre urinaire) en continuité avec la lumière du tube contourné proximal.
• Le feuillet pariétal est formé d'une fine couche conjonctive et d'une couche de cellules épithéliales pavimenteuses reposant sur une lame basale.
• Le feuillet pariétal se réfléchit au niveau du pôle vasculaire et se continue par le feuillet viscéral.
• Les cellules épithéliales recouvrant le glomérule au niveau du feuillet viscéral se modifient considérablement et sont appelées podocytes.
• Le corps cellulaire des podocytes fait saillie dans la lumière de la chambre urinaire et possède des prolongements cytoplasmiques (primaires et secondaires) qui entourent les capillaires.
• Les prolongements secondaires des podocytes donnent naissance aux pédicelles, qui s'intercalent entre ceux des podocytes voisins.
• Les extrémités renflées des pédicelles sont régulièrement disposées le long de la lame basale.
• Un espace de 25 nm, la fente de filtration, existe entre les pédicelles.
• Seule la basale sépare l'espace vasculaire de la lumière du tube urinaire à la fente de filtration.
• Le cytoplasme des podocytes renferme des organites habituels, des vacuoles de pinocytose et des microfilaments d'actine.

Le glomérule de Malpighi

• Le glomérule de Malpighi est un réseau capillaire porte artériel qui s'appuie sur du tissu conjonctif et est revêtu à l'extérieur par les podocytes.
• L'artère afférente se divise au niveau du pôle vasculaire en 3 à 5 branches courtes, donnant chacune une touffe de capillaires sanguins fenêtrés.
• L'endothélium des capillaires fenêtrés présente des pores réguliers de 70 à 90 nm de diamètre et repose sur une lame basale.
• La lame basale est située entre les pédicelles et les cellules endothéliales.
• La lame basale est épaisse (240 à 340 nm) et formée par 3 feuillets d'inégale densité : lamina rara interna, lamina densa et lamina rara externa.
• Elle est constituée essentiellement de collagène type VI, de protéoglycanes et de fibronectine.
• La lame basale est synthétisée par les cellules endothéliales et les podocytes.
• Le mésangium associe une matrice conjonctive amorphe et des cellules mésangiales.
• Les cellules mésangiales, de forme irrégulière, ont des prolongements qui s'insinuent entre les capillaires, renferment des filaments intra-cytoplasmiques et ont des propriétés phagocytaires.
• Ces cellules se rapprochent des péricytes et peuvent participer à l'élimination de certaines grosses molécules pouvant se déposer sur la lame basale.
• La barrière de filtration est composée de trois couches : l'endothélium fenêtré des capillaires, la lame basale (240 à 340 nm) et les fentes de filtration (25 nm) formées par les podocytes.

Le segment proximal

• Le segment proximal a une lumière relativement large.
• C'est un tube de 15 mm de long et 50 à 60 µm de diamètre.
• Dans la plus grande partie de son trajet, le segment proximal reste dans le parenchyme cortical.
• Le segment proximal est très contourné, puis se termine par un segment droit qui s'enfonce dans la pyramide de Ferrein : le segment droit de Schachowa.
• C'est le segment à bâtonnets et à bordure striée.
• La paroi du segment proximal est formée par un épithélium cubique simple : les néphrocytes reposant sur une membrane basale.
• Le pôle apical est hérissé de très nombreuses microvillosités formant la bordure en brosse (PAS+, important glycolème, riche en enzymes).
• Des invaginations de la membrane plasmique forment les canalicules apicaux, impliqués dans les phénomènes d'endocytose entre les microvillosités.
• Près du pôle apical, les cellules sont réunies par un complexe de jonction au niveau des faces latérales.
• Les cellules sont engrenées avec les cellules voisines par des interdigitations de la membrane plasmique et portent des desmosomes.
• Le pôle basal renferme de nombreuses mitochondries allongées perpendiculairement à la membrane basale : les bâtonnets basaux de Heidenhain.
• Les bâtonnets basaux de Heidenhain sont associées à des replis de la membrane plasmique, qui s'enfoncent profondément dans le cytoplasme : les replis basaux de Pease formant le labyrinthe basal de Ruska.
• Le noyau est clair et sphérique en situation basale.
• Le cytoplasme est acidophile et renferme quelques vacuoles de pinocytose au pôle apical, un appareil de Golgi en situation supranucléaire et un cytosquelette développé.

Le segment moyen

• Le segment moyen correspond à la partie grêle de l'anse de Henlé.
• La longueur du segment moyen varie (2 mm pour les anses les plus courtes à 14 mm pour les plus longues.).
• Le diamètre du segment moyen est d'environ 12 à 15 µm.
• Le segment moyen est sans bâtonnets et sans bordure en brosse.
• L'épithélium du segment moyen est endothéliforme et constitué par une assise de cellules très aplaties reposant sur la membrane basale.
• Les cellules portent quelques microvillosités au pôle apical et sont réunies entre elles par des interdigitations de la membrane plasmique.

Segment distal

• Le segment distal correspond à la fin de la partie large ascendante de l'anse de Henlé et au tube contourné distal.
• Le segment distal a un diamètre d'environ 40 µm.
• C'est le segment à bâtonnets et sans bordure en brosse.
• La paroi du segment distal est constituée d'une couche de cellules cubiques reposant sur la basale.
• Au cours de son trajet, le segment distal passe au pôle vasculaire du corpuscule homologue, à proximité de l'artère afférente.
• Une zone où l'épithélium est plus épais, la macula densa, se trouve à proximité de l'artère afférente et appartient à l'appareil juxta-glomérulaire.
• Les cellules épithéliales sont un peu plus petites que les néphrocytes au niveau du segment distal.
• En l'absence de bordure en brosse apicale, des bâtonnets de Heidenhain se trouvent au pôle basal.
• Le noyau est assez volumineux est en situation médiane.
• Le cytoplasme est pauvre en organites, mais le Golgi est développé en dehors du chondriome.
• Les faces latérales sont réunies par un complexe de jonction et des interdigitations.

Appareil juxta-glomérulaire

• L'appareil juxtaglomérulaire est une petite structure endocrine située au pôle vasculaire du corpuscule rénal.
• Son existence est liée à la proximité des artérioles afférente et efférente du glomérule et du tube contourné distal.
• L'espace limité par ces 3 éléments est appelé le lacis.
• L'appareil juxtaglomérulaire est hétérogène et comprend 3 constituants : les cellules myoépithéloïdes de Ruyters, la macula densa et les cellules du Lacis.
• À proximité du corpuscule, l'artériole afférente perd sa limitante élastique interne et les cellules musculaires lisses de la média se transforment en cellules arrondies : les cellules myoépithéloïdes de Ruyters.
• Le pôle interne des cellules myoépithéloïdes de Ruyters est au contact de l'endothélium artériel.
• Le pôle externe des cellules myoépithéloïdes de Ruyters est en rapport avec les cellules de la macula densa et avec des terminaisons nerveuses adrénergiques.
• Les cellules myoépithéloïdes de Ruyters possèdent des filaments contractiles de myosine, un ergastoplasme et un appareil de Golgi développés, et des granulations PAS+ dans leur cytoplasme, et ces granulations renferment de la rénine.
• La macula densa est une plaque cellulaire (15 - 40 cellules) de l'épithélium du tube contourné distal qui se différencie en regard de l'artériole afférente.
• Les cellules de la macula densa sont plus hautes et plus étroites, ont un noyau arrondi ou ovalaire situé au niveau du pôle apical, et l'appareil de Golgi est infranucléaire dans ces mêmes cellules.
• Les cellules de la macula densa sont séparées les unes des autres par des espaces intercellulaires et reposent sur une basale discontinue au travers laquelle elles émettent des prolongements vers les cellules granuleuses.
• Le lacis est l'espace pyramidal compris entre l'artériole afférente, l'artériole efférente et la macula densa au niveau des cellules du lacis.
• Les cellules qui forment le lacis sont disposées en pile d'assiettes et sont entourées par une membrane basale propre.
• Ce sont des cellules mésangiales extraglomérulaires en continuité avec les cellules mésangiales intraglomérulaires entourées de matrice amorphe.

Néphrons courts

• Le glomérule des néphrons courts est dans la région superficielle de la corticale.
• Les néphrons courts ont un glomérule de petit volume (donc une moindre surface de filtration).
• L'anse grêle de Henle des néphrons courts est courte et ne descendant pas au-delà de la partie externe de la médullaire.
• Les néphrons à anse courte sont les plus abondants (80 à 90 % des néphrons).
• Les néphrons courts ont une faible capacité de réabsorption du sodium et sont classifiés comme « néphrons perdeurs de sel ».

Néphrons longs

• Le glomérule des néphrons longs est situé dans la région profonde de la corticale.
• Les néphrons longs ont un glomérule de gros volume (donc une grande surface de filtration).
• L'anse grêle de Henlé des néphrons longs est longue et descend dans la partie interne de la médullaire.
• Les néphrons longs ont une capacité de réabsorption du sodium importante et sont classifiés comme « néphrons rétenteurs de sel ».

Le tube collecteur

• Le tube collecteur est un segment sans bâtonnets et sans bordure en brosse.
• Le tube collecteur débute par un segment contourné appelé canal d'union avant de se jeter dans le tube droit de Bellini.
• Le tube droit de Bellini descend dans la pyramide de Malpighi et débouche à la papille rénale.
• Le calibre du tube collecteur passe de 100 à 200 µm.
• L'ensemble du segment collecteur est bordé par un épithélium cubique simple renfermant deux types cellulaires reposant sur la basale : les cellules claires et les cellules sombres ou intercalaires.
• Les cellules claires sont les plus nombreuses et ont un noyau arrondi.
• Le pôle apical des cellules claires possède quelques microvillosités et est recouvert par un glycolemme abondant.
• Les faces latérales des cellules claires sont réunies à proximité du pôle apical par des complexes de jonction.
• Le cytoplasme est pauvre en organites dans les cellules claires.
• Les cellules sombres (intercalaires) sont rares, disposées isolément entre les cellules précédentes, principalement dans la partie initiale du segment collecteur.
• Le cytoplasme des cellules sombres (intercalaires) est riche en mitochondries et en ribosomes.
• Elles possèdent une bordure striée apicale et des replis basaux de la membrane plasmique.

Tissu interstitiel

• Dans le cortex rénal, l'espace interstitiel est réduit et occupé par des vaisseaux sanguins et lymphatiques.
• Dans la médullaire, le tissu interstitiel est plus important et joue un rôle essentiel surtout à proximité du sommet de la papille.
• Dans la médullaire, le tissu interstitiel est constitué par un matériel lâche et des cellules essentiellement fibroblastes, et il joue un rôle dans l'homéostasie à proximité des anses de Henlé, des vasa recta et des canaux collecteurs.

Vascularisation et innervation

• L'artère rénale aborde le rein au niveau du hile et se divise en quelques branches, d'où se détachent les artères interlobaires qui pénètrent dans les colonnes de Bertin.
• Les artères interlobaires se divisent à la base des pyramides de Malpighi pour donner les artères arciformes, qui ont un trajet parallèle à la surface du rein.
• Durant leur trajet, les artères arciformes donnent, à angle droit, des collatérales qui remontent dans la corticale entre les pyramides de Ferrein : les artères interlobulaires.
• Les collatérales des artères interlobulaires sont courtes : les artérioles afférentes des glomérules.
• Au niveau des corpuscules rénaux superficiels et du cortex moyen, l'artériole efférente se ramifie en un réseau de capillaires très abondant : les capillaires péritubulaires, qui entourent les tubes contournés proximaux et distaux.
• Au niveau des corpuscules rénaux juxtamédullaires, l'artériole efférente va se diviser en nombreux vaisseaux droits : les vasa recta, descendants dans la médullaire pour entourer les anses de Henlé.
• Les veines interlobulaires drainent les réseaux capillaires issus des artères efférentes des glomérules, et les veines interlobulaires se jettent dans les veines arciformes.
• Les veines arciformes reçoivent les veines droites ascendantes issues des réseaux capillaires médullaires, puis se jettent dans les veines interlobaires qui confluent la veine rénale
• La vascularisation lymphatique constitue un réseau calqué sur celui des vaisseaux sanguins.
• L'innervation du rein est de nature végétative (fibres sympathiques) et est destinée aux vaisseaux et à l'appareil juxtaglomérulaire.

Histophysiologie

• Le rein assure deux grands groupes de fonctions : la fonction exocrine et les fonctions endocrines.

Production de l'urine (fonction exocrine)

• La production de l'urine implique la filtration, la diffusion passive, la sécrétion active et la réabsorption sélective.
• La filtration glomérulaire produit 172 L d'urine primitive par 24 h.
• L'urine primitive est iso-osmolaire par rapport au plasma sanguin et riche en petites molécules.
• 99% du volume de l'urine primitive est réabsorbé dans la suite du tube urinaire.
• La réabsorption tubulaire est un phénomène complexe qui intéresse l'eau, les sels minéraux et la plupart des molécules organiques présentes dans l'urine primitive.
• À la fin du segment proximal, l'urine est encore iso-osmotique par rapport au plasma, mais son volume n'est plus que de 43 L / 24 h.
• L'urine se concentre et devient hypertonique dans la branche grêle, puis devient hypo-osmolaire à l'entrée du tube contourné distal.
• À partir du segment distal, un contrôle actif hormonal de l'osmolarité a lieu par l'aldostérone et l'hormone antidiurétique.

Fonctions endocrines

• L'élaboration de la rénine est une fonction de l'appareil juxta-glomérulaire.
• L'élaboration de la rénine est le mode principal de régulation de la pression artérielle par contrôle du tonus vasculaire.
• La régulation de l'érythropoïèse est une autre fonction endocrine.
• L'insuffisance rénale entraîne une anémie par absence d'un facteur sérique : l'érythropoïétine, qui stimule la différenciation des cellules souches médullaires en pro-érythroblastes.
• Au niveau du rein, les cellules tubulaires transforment le 25-hydroxycholécalciférol (inactif), au cours de la réabsorption, en 1-25 dihydroxycholécalciférol (actif) pour la transformation de la vitamine D.

Ce quiz explore en détail la structure et la fonction du corpuscule de Malpighi, incluant le glomérule et la capsule de Bowman. Il aborde également le processus de formation de l'urine, de la filtration initiale à la réabsorption tubulaire et l'influence des hormones.