Capsule 9 : Transferts Néphroniques d’Eau PDF
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Université Paul Sabatier (Toulouse III)
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Summary
Ce document couvre les transferts de fluides néphroniques dans les reins et les mécanismes de concentration et dilution des urines. Il détaille les différents segments des néphrons et comment le débit d'eau et de sodium est régulé. Il explique également les processus importants qui ont lieu dans le tube contourné proximal, l'anse de Henle et le canal collecteur.
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Capsule 9 Physio rénale Léa MUCKE Pr TACK Ronéo n°5 Margot MORALES HOMÉOSTASIE HYDRIQUE : TRANSFERTS NÉPHRONIQUES D’EAU ET MÉCANIS...
Capsule 9 Physio rénale Léa MUCKE Pr TACK Ronéo n°5 Margot MORALES HOMÉOSTASIE HYDRIQUE : TRANSFERTS NÉPHRONIQUES D’EAU ET MÉCANISMES DE CONCENTRATION ET DILUTION D’EAU PS : La capsule 8 se trouve dans la ronéo 1, elle est commune à la physio hormono Objectifs pédagogiques abordés : R506 Décrire schématiquement les différents sites de transfert néphronique d’eau R507 Expliquer succinctement les mécanismes de concentration et dilution des urines TCP = Tubule Contourné Proximal TCD = Tubule Contourné Distal BAFH = Branche Ascendante Fine de Henlé BALH = Branche Ascendante Large de Henlé I. TRANSFERTS NÉPHRONIQUE D’EAU La filtration glomérulaire représente 100 à 140 mL/min (env 144 L d’eau/24h) chez un individu adulte jeune. La réabsorption tubulaire aura des caractéristiques plus ou moins obligatoires selon les segments néphroniques, dont certains sont quasiment imperméables à l’eau. 1) DFG du Tubule proximal La réabsorption tubulaire proximale est obligatoire et massive, elle représente environ 70 mL/min. Le gradient osmotique est responsable d’une réabsorption passive de NaCl, permettant de former un liquide tubulaire proximal isotonique, c'est-à-dire que la quantité filtrée d’eau et de sodium est identique à celle de réabsorption. 2) DFG de l’Anse de Henlé Le principe de réabsorption au niveau de l’anse de Henlé concerne surtout les néphrons profonds mais le mécanisme reste assez similaire pour les néphrons courts. Branche descendante fine Branche ascendantes fine et large Tubules collecteurs Perméable Imperméable (Im)perméable à l’eau (~ 10 mL absorbé) à l’eau à l’eau selon ADH Peu perméable BAFH BALH Perméable au Na et à l’urée Réabsorption passive Réabsorption ++ au Na et à l’urée Na+ via symport Na+/K+/2Cl- Page 1 sur 6 Lors du passage dans la Branche ascendante large, le Na+ est réabsorbé de façon importante (20-25% Na+ filtré) A la fin de l’Anse de Henlé, les urines sont légèrement hypotoniques (moins de Na+/plasma, environ 100 mOsm/kg d’eau) et le resteront jusqu’au TCD. L’équilibre osmotique sera de nouveau atteint lorsque les urines passeront au niveau du tubule collecteur cortical ou médullaire. 3) Canal collecteur La réabsorption facultative d’eau se fera au niveau du canal collecteur, car sensible à la présence d’ADH. a) Absence ADH En l’absence d’ADH, le canal collecteur notamment cortical est très peu perméable à l‘eau environ 4 mL est réabsorbé et 16mL vont être excrétés vers le milieu extérieur sur les 20 mL filtrés par le rein. Quant au Na+: moins de Na+ sera réabsorbé donc moins d’eau sera réabsorbée aussi. Ainsi, les urines seront plus diluées et la pression osmotique va diminuer à la hauteur de 50 mOsm/kg d’eau avec un débit d’urine très abondant (16 mL/min). b) Présence ADH Lors de la présence d’ADH, le canal collecteur médullaire va se rendre très perméable à l’eau, il va réabsorber 19,7 mL d’eau. Le débit d’urine sera à minima de 0,3 mL, soit de 400 à 500 mL/24h. L’ADH aura un effet majeur sur les néphrons profonds, l’osmolalité maximale des urines peut atteindre la valeur de 1200 mOsm/kg d’eau avec un débit urinaire de 0,3 mL/min. II. Concentration des urines 1) Mécanisme à contre courant L’un des challenges auxquels est confronté le rein concernant la réabsorption d’eau est la nécessité de concentrer les urines au-delà de la concentration du plasma alors que le rein ne peut pas transporter activement l’eau. a) Modèle de Kuhn L’anse de Henlé et le canal collecteur (contre courant de la branche de Henlé) drainent l’urine vers la papille. La concentration des urines repose essentiellement sur le mécanisme à contre-courant décrit par Bernard Kuhn (principe développé pour concentrer des effluents dans les fumées de cheminée). Page 2 sur 6 Selon le modèle de Kuhn et Hargitay, le fluide à concentrer va traverser le premier tube puis passer dans une zone sous contrainte (plus forte pression) et arriver dans le deuxième tube passant sous le premier. Les 2 tubes sont séparés par une membrane semi perméable permettant le passage d’eau mais pas des molécules en solution. Comme le liquide est sous pression, l'eau va progressivement fuir à travers la membrane semi perméable. Lors de la circulation du liquide dans les tubes, un gradient de concentration va se former. Le bas fond du tube va se charger en osmole tandis que la partie d’entrée du fluide va être plus diluée. Ainsi, de par sa position anatomique et par la succession des néphrons courts ou longs, le rein peut permettre de créer un gradient de concentration important en accumulant les osmoles du cortex vers la papille de façon totalement passive grâce à la perméabilité différentielle. L’urine est isotonique (ou légèrement hypotonique) dans le cortex puis devient peu à peu hypertonique au niveau de la papille. b) Gradient cortico papillaire Le gradient cortico papillaire est essentiellement constitué de NaCl et urée. Le NaCl est transporté de façon active dans la branche ascendante de Henlé contrairement à l’urée qui suit son gradient de concentration. 2) Mécanisme de concentration du NaCl a) Mécanisme physiologique Le NaCl est réabsorbé tout au long de l’anse de Henlé par plusieures étapes : - Le NaCl est réabsorbé grâce au symport Na/K/2Cl au niveau de la branche ascendante large et s’accumule dans l’interstitium augmentant sa tonicité. Page 3 sur 6 - Ensuite, au niveau du TCD, du tubule connecteur et du canal collecteur cortical, s’il y a de l’ADH, la tonicité s'équilibre car l’eau passe dans l’interstitium aboutissant à l’isotonie des urines - L’accumulation progressive de NaCl et d’urée dans l'interstitium via l’anse de henlé et les vasa recta est d’autant plus importante dans la médullaire interne profonde, ce qui favorise la réabsorption d’eau de plus en plus intense sur tout le canal collecteur et permet la concentration des urines à leur maximum. - La concentration des osmoles au niveau de l'interstitium de la médullaire externe et interne entraîne la sortie d’eau des branches descendantes et ascendantes fines de Henlé via une réabsorption passive de NaCl. b) Blocage de la concentration des urines ➔ Si on bloque la réabsorption du NaCl au niveau de la BALH par des diurétiques de l'anse, ➔ Si on bloque l’accumulation d’urée dans l'interstitium, notamment en réduisant l’apport en protéine (chez les végétariens ou vegan), ➔ Si on fait un wash out de la médullaire (en surchargeant le patient d’eau), ⇒ Alors, la capacité de concentration des urines va être considérablement altérée entraînant un volume de diurèse plus important. c) Pression osmotique La pression osmotique et la présence d’ADH déterminent les transferts d’eau entre les différents compartiments. En présence d’ADH dans le TCP et dans la branche descendante de Henlé, l’osmolalité croît progressivement jusqu’à atteindre un maximum de 1200 mOsm/kg d’eau. Ensuite, on observe une diminution systématique de la pression osmotique dans l’anse de Henlé avec la réabsorption de NaCl et la diffusion d'urée dans le secteur interstitiel permettant la formation d’un gradient osmotique. Enfin, lorsque les urines atteignent le canal collecteur, elles vont peu à peu se concentrer vers la médullaire en laissant fuir l’eau dans le compartiment interstitiel. III. Dilution des urines Le mécanisme de dilution des urines est assez similaire à celui de la concentration. Il existe toujours un mécanisme de concentration des urines entre le TCP et branche descendante de Henlé mais celui-ci est moins important, atteignant une valeur de 400 à 600 mmOsm/kg eau. Cette moindre concentration est permise grâce au défaut de perméabilité du canal collecteur puisqu’il n’y a pas Page 4 sur 6 d’ADH. Cela va aboutir à un moindre passage de NaCl sans diffusion d’urée dans le compartiment interstitiel responsable d’une faible pression osmotique interstitielle. La pression interstitielle étant moins élevée, l’eau reste dans le canal collecteur, ainsi la pression urinaire continue de décroître jusqu’à atteindre la valeur minimale de 50 mOsm/kg eau. IV. Charge osmotique et limites de la gestion rénale 1) Elimination de déchets et fluides La charge osmotique rénale dépend très largement de la quantité de déchets à éliminer. - Si on a beaucoup de déchets, il faudra un volume d’eau plus important pour éliminer ces déchets. - Si on a un excédent massif de fluide à éliminer (pression osmotique minimum 50 mOsm) l’eau sera éliminée à la hauteur des besoins en diluant au maximum les urines pour éviter les risques de dilution du plasma. 2) Exemple de femme adulte jeune de 50kg Pour un individu de 50kg, jeune, de sexe féminin, on estime sa quantité de déchets à 600 mOsm/j, issus de l’apport protéino sodé (½ urée, ⅔ sodium et métabolites du catabolisme des protéines animales: phosphates + ammonium). a) Aucune concentration ni dilution Si elle élimine les déchets sans les concentrer ou les diluer, son volume de diurèse sera de 2L/24h avec une pression osmotique de 300 mOsm/kg eau ce qui équivaut à un volume isotonique par rapport à la pression osmotique du plasma. b) Concentration des urines Si elle se retrouve privée d'eau, elle concentrera au maximum ses urines pour économiser l’eau de l'organisme, tout en éliminant les 600 mOsm de déchets. Pour cela elle éliminera 0,5L d’urines qui deviendront hypertoniques (1200 mOsm). ➔ Soit une économie de 1,5 L d’eau pour 24h Page 5 sur 6 c) Dilution des urines Au contraire, si elle est exposé à un excédent d’eau, elle diluera au maximum ses urines atteignant une pression osmotique de 50 mOsm/kg d’eau (hypotoniques) pour 600 mOsm de déchets avec un volume de diurèse de 12L/24h. ➔ Soit une élimination de l'excédent d’eau à hauteur de 10 L/24h. => Ainsi on en déduit que le rein gère bien mieux la pléthore (= excès d’eau) que la restriction d’eau au vu de la différence de volume économisé et éliminé. V. Notion de clearance d’eau libre a) Notion de clairance d’eau libre Lors des phénomènes de concentration ou dilution des urines, la clairance d’eau libre varie en fonction des besoins d'élimination de fluide ou de déchets : Si les urines sont très concentrées (hypertonique par rapport au plasma) => Cl eau libre < 0 car l’organisme favorise la réabsorption d’eau pour l’épargne hydrique. Si les urines sont très diluées (hypotonique par rapport au plasma) => Cl eau libre > 0 afin d’éliminer l’excédent de fluide de l'organisme. Si les urines ne sont ni concentrées ni diluée (isotonique par rapport au plasma) => Cl = 0 b) Calcul de la clairance ⇒ Cl eau libre = Débit urinaire - Clairance osmolaire (débit d’urine contenant les osmoles à concentration isotonique par rapport au plasma) ⇒ Cl eau libre = V - (U osm x ) / P osm (V étant le débit urinaire, Uosm et Posm les osmolalités urinaire et plasmatique) Ainsi, pour calculer la clairance d’eau libre, il suffit de connaître : le débit d’urine DU, l'osmolalité du plasma l’osmolalité urinaire (Cl osmolaire) Page 6 sur 6