Filtration glomérulaire et barrière de filtration

Généralités

• La filtration glomérulaire est l'étape initiale de la formation de l'urine.
• Elle aboutit à la constitution d'une urine primitive, aussi nommée ultrafiltrat.
• L'ultrafiltrat est un liquide voisin du plasma, mais déprotéiné.
• L'ultrafiltrat résulte d'une ultrafiltration d'une fraction du plasma.
• Cette ultrafiltration se produit des capillaires glomérulaires vers l'espace de Bowman.
• Elle se fait à travers la barrière de filtration glomérulaire.

Barrière de filtration

• La barrière de filtration sépare le plasma de l'urine primitive.
• Elle comporte trois structures traversées successivement.
• La première structure est un endothélium largement fenêtré.
• La deuxième structure est une membrane basale tristratifiée contenant des substances amorphes.
• Ces substances amorphes incluent le collagène de type 4 et des protéoglycanes.
• La troisième structure est un épithélium formé de podocytes.
• Ces podocytes émettent des pédicelles qui reposent sur la membrane basale glomérulaire.
• Cela crée un espace formé entre les pédicelles, appelé fentes de filtration glomérulaires.
• La barrière contient également des cellules mésangiales.
• Ces cellules mésangiales sont douées de propriétés contractiles et phagocytaires.

Nature de l'ultrafiltrat glomérulaire

• L'ultrafiltrat est un liquide acellulaire, voisin du plasma.
• Il ne contient pas de protéines.
• Il contient en solution des petites molécules.
• Le poids moléculaire de ces petites molécules est inférieur à 67 000 daltons.
• Leur concentration est presque identique à celle du plasma.
• Le passage des grosses molécules dépend de leur charge et de leur poids moléculaire.

Mécanismes de filtration glomérulaire

• Le débit de filtration glomérulaire (DFG) est le volume de plasma filtré.
• Il est filtré des glomérules vers l'espace de Bowman par unité de temps.
• La filtration glomérulaire est déterminée par les pressions hydrostatiques et oncotiques.
• Cela est conforme à la loi de Starling.
• Elle dépend de la pression nette d'ultrafiltration (Puf) et du coefficient d'ultrafiltration (Kf).
• Kf est déterminé par la surface de filtration et la perméabilité à l'eau de la barrière de filtration.
• La formule pour le débit de filtration glomérulaire est DFG= Kf x Puf.

Forces en jeu

• La pression d'ultrafiltration est la résultante des pressions hydrostatiques et oncotiques.
• Ces pressions s'exercent de part et d'autre de la barrière de filtration.
• La pression hydrostatique capillaire (PHcg) favorise la filtration et constitue la force motrice de la filtration.
• Elle est d'environ 60 mmHg.
• La pression oncotique du capillaire glomérulaire (POcg) s'oppose à la filtration.
• Elle est approximativement de 30 mmHg.
• La pression hydrostatique tubulaire (PHt) s'oppose à la filtration.
• Elle est d'environ 15 mmHg.
• La pression oncotique tubulaire (POt) favorise la filtration.
• Elle est considérée comme nulle en pratique, en raison de l'absence de protéines dans l'espace urinaire.

Formules

• La pression nette d'ultrafiltration est Puf= ∆PH - ∆PO.
• ∆PH = PHcg - PHT.
• ∆PO = POcg - POT.
• POT est la pression oncotique tubulaire, soit 0 mmHg.
• La pression nette d'ultrafiltration est aussi Puf = PHcg - PHT - POcg;.

Facteurs modulant le débit de filtration glomérulaire

• Les pressions hydrostatiques et oncotiques dans le capillaire glomérulaire.
• La pression hydrostatique dans la chambre urinaire, augmentée en cas d'obstruction de la voie excrétrice.
• Le débit plasmatique rénal.
• La perméabilité et la surface glomérulaire, qui peuvent varier sous l'influence de l'angiotensine II.
• Le tonus des artérioles afférentes et efférentes.

Mesure du débit de filtration glomérulaire

• Le DFG est le meilleur indicateur de la fonction rénale.
• La mesure du DFG est réalisée indirectement par la clairance.
• Elle utilise certaines substances endogènes ou exogènes.
• Le DFG peut être estimé par plusieurs formules.

Définition de la clairance :

• La clairance rénale C d'une substance S est un volume virtuel de plasma.
• Il est totalement épuré de la substance par unité de temps.
• Elle est déterminée par le rapport du débit d'excrétion de la substance (UxV) sur la concentration plasmatique (P).
• La formule est C = (UxV) / P.
• U représente la concentration urinaire de la substance (mg/ml ou g/l).
• P représente la concentration plasmatique de la substance (mg/ml ou g/l).
• V est le débit urinaire (ml/min).

Substance idéale

• La substance idéale pour mesurer le DFG doit répondre à plusieurs critères.
• Elle doit être librement filtrée.
• Elle doit être atoxique.
• Elle ne doit pas être réabsorbée.
• Elle ne doit pas être sécrétée.
• Elle ne doit pas être métabolisée par le corps.

Utilisation pratique

• En pratique, deux substances sont utilisées.
• L'inuline est une substance exogène.
• L'inuline est la méthode de référence (gold standard).
• La créatinine est une substance endogène
• DFG = Cinuline = Ccréatinine = 125 ± 15 ml/min/1,73 m².

Fraction filtrée

• Le pourcentage du débit plasmatique rénal (DPR) qui est filtré représente la fraction filtrée (FF).
• La formule pour la fraction filtrée=(DFG/DPR) ~ 20%.
• Le débit de filtration glomérulaire (DFG) s'élève aux alentours de 20% x 600 ml/min.
• Soit 120 ml/min, représentant 180 l/j.

Formules d'estimation du DFG

• La formule de Cockroft et Gault (1) est: C Créatinine = ((140 – âge) X poids x K)/[Créatinine]
• K = 1,23 chez l'homme
• K = 1,04 chez la femme
• Créatinine en µ mol/l
• La formule de Cockroft et Gault (2) est: C Créatinine = ((140 – âge) X poids x K’) / (7,2x[Créatinine])
• K’ = 1 chez l'homme
• K = 0,85 chez la femme
• Créatinine en mg/l
• La formule MDRD (Modification of Diet in Renal Disease) est: C créatinine = 186,3 x (creatx0,0113)-1,154x âge-0,203x (0,742 si femme)
• Créatinine en µ mol/l
• La formule CKD-EPI “ chronic kidney disease- epidemiology collaboration” pour femme est:
• C créatininémie ≤ 62 μmol/l, DFG = 144 x [(créatininémie /88,4)/0,7]-0,329 x 0,993âge
• C créatininémie > 62 μmol/l, DFG = 144 x [(créatininémie /88,4)/0,7]-1,209 x 0,993âge
• La formule CKD-EPI “ chronic kidney disease- epidemiology collaboration” pour homme est:
• C créatininémie ≤ 80 μmol/l, DFG = 141 x [(créatininémie /88,4)/0,9]-0,411 x 0,993âge
• C créatininémie > 80 μmol/l,DFG = 141 x [(créatininémie /88,4)/0,9]-1,09 x 0,993âge

Insuffisance rénale chronique (IRC)

• Stade 1 : pas d'IRC : C > 90 ml/min
• Stade 2 : IRC débutante : C de 60 à 89 ml/min
• Stade 3 : IRC modérée : C de 30 à 59 ml/min
• Stade 4 : IRC sévère : C de 15 à 29 ml/min
• Stade 5 : IRC terminale : C < 15 ml/min

Régulation du DSR et DFG

• La régulation peut être intrinsèque ou extrinsèque.
• La régulation intrinsèque inclut l'autorégulation et la régulation hormonale.
• L'autorégulation est assurée par le mécanisme myogénique et le rétrocontrôle tubuloglomérulaire.
• La régulation hormonale implique le système rénine-angiotensine, les prostaglandines et le système kinine-kallicreine.
• La régulation extrinsèque est assurée par le système nerveux et la régulation hormonale extra-rénale.
• La régulation hormonale extra-rénale est effectuée par l'arginine vasopressine (AVP).

Autorégulation

• Le mécanisme myogénique :Une élévation du débit de perfusion étire la paroi vasculaire des artérioles afférentes.
• Cela induit une vasoconstriction active.
• Rétrocontrôle négatif tubulo-glomérulaire : Le débit sanguin rénal (DSR) est influencé par les variations du débit et de la composition du fluide tubulaire.
• Ces variations sont détectées au niveau de la macula densa.
• Une augmentation du débit de Na+ dans le tubule distal entraîne une contraction de l'artériole afférente.
• Grâce aux mécanismes d'autorégulation, le DSR et le DFG restent relativement constants.
• Cela est observé pour une gamme étendue de pressions artérielles moyennes de 80 à 160 mm Hg.
• En revanche, si la pression moyenne est inférieure à 80 mm Hg, une diminution du flux sanguin rénal et de la filtration glomérulaire survient.

Régulation hormonale

• Système rénine-angiotensine : vasoconstriction.
• Prostaglandines E2 et I2 : vasodilatation.
• Système kinine-kallicreine : vasodilatation.

Régulation extrinsèque

• Régulation nerveuse :Les fibres nerveuses sympathiques adrénergiques induisent une vasoconstriction lors de leur stimulation.
• L'orthostatisme, l'exercice physique, les émotions et l'asphyxie augmentent le tonus sympathique, diminuant ainsi le DSR.
• Régulation hormonale extra-rénale :L'Arginine vasopressine (AVP) augmente la pression artérielle et les résistances vasculaires.
• Cela entraîne une baisse du DSR.