Fonctions tubulaires rénales

• Les notes suivantes portent sur les fonctions tubulaires rénales.
• Elles sont essentielles pour la modification de l'urine primitive avant son excrétion finale.

Introduction aux Fonctions Tubulaires

• L'urine primitive subit des modifications importantes dans le tubule rénal avant d'être excrétée.
• La réabsorption est le retour de l'eau et des substances essentielles du filtrat vers la circulation sanguine.
• La sécrétion est l'extraction des substances indésirables du sang vers le tubule rénal par sécrétion transcellulaire, ou par sécrétion cellulaire des cellules tubulaires.
• Environ 180L de liquide sont filtrés quotidiennement, résultant en un volume urinaire final de 1 à 3L, ce qui signifie que plus de 99 % du filtrat est réabsorbé.
• L'urine contient principalement des éléments d'origine plasmatique et métabolique.
• La quantité excrétée est égale à la quantité filtrée, moins la quantité réabsorbée, plus la quantité sécrétée.

Mécanismes des Transports Tubulaires

• La filtration laisse passer la plupart des composants du plasma, sauf les protéines de haut poids moléculaire et les cellules sanguines.
• La réabsorption et la sécrétion tubulaires sont des processus sélectifs régulés indépendamment.
• Il existe deux types de transport de substances : passif (sans dépense d'énergie) et actif (avec dépense d'énergie).
• Le transport transépithélial d'un soluté peut se faire par voie paracellulaire ou transcellulaire.
• Le transport de Na+ et de K+ par la pompe Na+,K+-ATPase basolatérale est le moteur de nombreux processus de transport, maintenant un gradient électrochimique pour le Na+.
• L'entrée passive de Na+ se fait principalement par la membrane apicale.
• L'entrée de Na+ est souvent couplée à l'entrée ou à la sortie d'autres solutés par des cotransporteurs ou des échangeurs.

Transport dans le Tubule Proximal

• Le tubule proximal est le principal site de réabsorption et de sécrétion.
• La quasi-totalité des substances métaboliques utiles (glucose, acides aminés, etc.), des peptides et des protéines de faible poids moléculaires sont réabsorbées.
• 60 à 70 % des ions Na+, K+, Ca2+ et de l'eau sont réabsorbés.
• 75 à 85 % des bicarbonates et des phosphates sont réabsorbés.
• 50 à 60 % du Cl- est réabsorbé.
• 20 à 30 % du Mg2+ est réabsorbé.

Réabsorption du Na+ au début du tubule proximal (segment S1)

• Des cotransporteurs dépendants du sodium au niveau apical permettent la réabsorption de glucose (SGLT), phosphate (NPT) et acides aminés.
• Plus de 80 % de l'entrée apicale de Na+ est couplée à la sécrétion active de H+ et à la réabsorption de bicarbonate.
• L'extrusion apicale de H+ se fait par l'échangeur Na+/H+ (NHE3).

Réabsorption des Bicarbonates au début du tubule proximal (segment S1)

• La membrane apicale est imperméable au bicarbonate.
• Le bicarbonate filtré se combine à l'ion H+ sécrété pour former H2CO3.
• L'anhydrase carbonique (AC) catalyse la déshydratation du H2CO3 formé.
• Le CO2 formé diffuse dans la cellule, se combine avec H2O, et le bicarbonate régénéré sort par un cotransporteur Na+-HCO3-.

Réabsorption de l'eau et du chlore au début du tubule proximal (segment S1)

• Les membranes apicales et basolatérales sont perméables à l'eau grâce à la présence d'AQP1.
• La réabsorption de l'eau est isoosmotique et proportionnelle à la réabsorption des solutés.
• La pression oncotique dans les capillaires péritubulaires favorise la réabsorption de l'eau.
• A l'exclusion de l'échangeur Na+/H+, la plupart des transporteurs apicaux génèrent une différence de potentiel électronégative, favorisant la réabsorption du Cl- par voie paracellulaire.

Réabsorption de l'eau et du chlore dans les segments S2 et S3

• Le pH et la concentration en bicarbonate diminuent, tandis que la concentration en chlore augmente.
• La réabsorption du Na+ génère celle du Cl- par voie transcellulaire grâce à l'échangeur anions/chlore apical et les canaux Cl- et le cotransporteur K+-Cl- basolatéraux.
• Augmentation de la concentration intratubulaire du Cl- crée un gradient favorable à sa réabsorption par la voie paracellulaire.

Réabsorption passive des cations dans les segments S2 et S3

• La diffusion électrogénique du Cl- et la diminution des transports Na-dépendants engendrent une différence de potentiel électropositive, favorisant la réabsorption des cations par voie paracellulaire (Na+, K+, Ca2+, Mg2+).

Sécrétion dans le Tubule Proximal

• Se fait via des systèmes spécifiques de transport membranaire actifs.
• Elle permet d'augmenter l'excrétion de substances filtrées.
• Détoxication : Sécrétion de substances organiques anioniques ou cationiques (sels biliaires, créatinine, antibiotiques, etc.).
• Régulation du pH sanguin : Sécrétion de H+ et d'ions ammonium (NH4+).

Transport dans l'Anse de Henle

• Sa structure en épingle à cheveux contribue au gradient osmotique corticomédullaire.
• Le fluide qui quitte l'anse de Henle est hypotonique.

Branche Descendante de l'Anse de Henle

• Elle est perméable à l'eau (AQP-1), réabsorbant 20 % de l'eau filtrée, mais imperméable aux solutés.
• L'urine devient très hypertonique en raison de l'interstitium hypertonique.
• L'osmolarité peut atteindre 1200 mosm/l.

Branche Ascendante de l'Anse de Henle (BLAH)

• Imperméable à l'eau et grande perméabilité aux solutés.
• Est imperméable à la voie paracellulaire.
• Réabsorption de 20 % des charges filtrées de Na+, K+, Cl- et de bicarbonate.
• Réabsorption de 30 % du Ca+ et 50 % du Mg+ filtrés.
• Réabsorption de plus de 30 % du NH4+ sécrété dans le tubule proximal.

Réabsorption du Na+(NaCl) dans la BLAH

• L'entrée apicale de Na+ se fait par un cotransporteur électroneutre (NKCC2 ou BSC-1) sensible aux diurétiques de l'anse.
• L'activité de ce transporteur est maintenue par le recyclage du K+ via des canaux potassiques (ROMK).
• Les ions Cl- ressortent via des canaux chlorure et un cotransporteur K+-Cl- (KCC1).
• Une différence de potentiel transépithéliale électropositive est ainsi générée, favorisant la diffusion paracellulaire des cations (Na+, K+, Ca2+, Mg2+).

Transport dans le Tube Contourné Distal (TCD)

• Imperméable à l'eau.
• Réabsorption de NaCl, Ca2+ et Mg2+ selon des mécanismes différents.

Réabsorption du Na dans le TCD

• Se fait par un cotransport électroneutre NaCl (NCC), cible des diurétiques thiazidiques.
• Dans la partie terminale, le Na+ pénètre par le canal sodique épithélial (ENaC) sensible à l'amiloride, générant un potentiel électronégatif.

Transport des cations divalents dans le TCD

• La réabsorption des cations divalents se fait par la voie transcellulaire, contrairement à l'anse ascendante.
• Le Ca pénètre passivement par le canal calcique ECaC ou TRPV5 et est expulsé par une Ca2+-ATPase et un échangeur Na+/Ca2+.
• La PTH stimule cette réabsorption.

Transport dans le Tubule Connecteur et le Canal Collecteur

• Moins de 10 % de la charge filtrée sont réabsorbés, mais cet endroit est le site d'ajustement des bilans de Na+, de l'eau et de H+.

Réabsorption de Na+ et Sécrétion de K+

• Au pôle apical: entrée passive du Na+ via le canal ENaC, et sortie conductive du K+ via les canaux ROMK.
• Au pôle basolatéral: réabsorption de Na+ couplée à la sécrétion de K+ par la Na+,K+-ATPase.
• L'aldostérone stimule la réabsorption de Na+.

Réabsorption de l'eau

• Le fluide est hypoosmotique par rapport à l'interstitium.
• A l'état basal (charge aqueuse): l'épithélium est imperméable à l'eau, pas de réabsorption, et l'urine est diluée.
• Cette imperméabilité est due à la voie paracellulaire et aux membranes cellulaires apicales.
• En présence d'ADH (restriction hydrique): les membranes apicales présentent un réservoir vésiculaire intracellulaire d'AQP2, entraînant une réabsorption massive d'eau.

Transport des H+ et des bicarbonates

• Sécrétion des H+ par les cellules intermédiaires α : assurée par une H-ATPase dans la membrane apicale.
• Sécrétion de HCO3- par les cellules intercalaires ß : liée à une H-ATPase et à un échangeur Cl-/HCO3- dans la membrane apicale.
• Les tubules connecteurs et les canaux collecteurs médullaires contiennent plus de cellules intermédiaires α que β, ce qui entraîne une réabsorption nette de bicarbonate.
• Les canaux collecteurs corticaux présentent des populations de cellules α et β comparables, qui jouent un rôle dans l'adaptation à la balance acido-basique.