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Reins Anatomie, Physiologie, Pathologies, Soin

Les Reins : Anatomie et physiologie.

Les reins sont des organes complexes responsables de nombreuses fonctions et substances nécessaires au maintien de l’homéostasie. Les rôles principaux des reins sont d’éliminer les déchets métaboliques, de maintenir l’équilibre des liquides et des électrolytes et de contribuer à l’équilibre acido-basique. Les hormones produites par les reins jouent un rôle important dans le contrôle de la pression sanguine, la production de globules rouges et le métabolisme osseux. Les reins jouent un rôle important dans le maintien de l’environnement intracellulaire et extracellulaire nécessaire au bon fonctionnement de toutes les cellules. Lorsqu’un patient présente un dysfonctionnement rénal, certaines ou toutes les fonctions des reins peuvent être diminuées ou absentes, entraînant une altération de l’homéostasie.

Cette article donne un aperçu de l’anatomie et des processus physiologiques des reins. La compréhension de la fonction rénale normale est essentielle pour comprendre la physiopathologie, les symptômes et la prise en charge thérapeutique des maladies et des insuffisances rénales.

Anatomie macroscopique

Le système rénal comprend également le système de drainage urinaire – les uretères, la vessie et l’urètre (figure 25-2). Les uretères sont des tubes fibromusculaires qui sortent de la partie centrale du bassinet du rein. Les uretères mesurent 28 à 34 cm de long et pénètrent dans la vessie en formant un angle oblique. Lorsque l’urine est formée par les reins, elle s’écoule dans les uretères par péristaltisme. L’action péristaltique des uretères et l’angle d’entrée des uretères dans la vessie permettent d’éviter le reflux de l’urine de la vessie vers les reins. La vessie est un sac musculaire situé dans le bassin et a une capacité de 280 à 500 ml. L’urine quitte la vessie par l’orifice urétral et est évacuée du corps par l’urètre. L’urètre masculin mesure environ 20 cm de long ; l’urètre féminin mesure de 3 à 5 cm de long.

Anatomie vasculaire

Les reins sont très vascularisés et reçoivent jusqu’à 20 % du débit cardiaque, soit environ 1 litre à 1,2 L/min de flux sanguin.2 Le sang pénètre dans les reins par les artères rénales, qui se ramifient bilatéralement à partir de l’aorte abdominale. L’artère rénale se divise en branches artérielles qui deviennent progressivement des vaisseaux plus petits, pour finalement se terminer par les artérioles afférentes. Une seule artériole afférente alimente en sang chaque glomérule, une touffe de capillaires qui constitue la première structure du néphron. Le néphron est souvent décrit comme l’unité fonctionnelle des reins1.

Le sang sort du glomérule par l’artériole efférente, qui se connecte au réseau capillaire péritubulaire, également appelé vasa recta (vaisseaux droits), qui est parallèle aux longues boucles de Henle. Le réseau capillaire complexe maintient la pression intracapillaire qui permet à l’eau et aux solutés de se déplacer entre les tubules et les capillaires pour la formation de l’urine, sa concentration et sa dilution. Les capillaires se rejoignent ensuite et forment des vaisseaux veineux qui s’élargissent progressivement, jusqu’à ce que le sang quitte chaque rein par la veine rénale et retourne dans la circulation générale par la veine cave inférieure2.

Structure et fonction microscopiques

Chaque rein est composé d’environ un million de néphrons, les unités fonctionnelles des reins. Grâce à ce grand nombre de néphrons, les reins peuvent continuer à fonctionner même si plusieurs milliers de néphrons sont endommagés ou détruits par une maladie ou une blessure. Chaque néphron a la capacité d’accomplir toutes les fonctions individuelles des reins. Le néphron est constitué de plusieurs structures distinctes : le glomérule, la capsule de Bowman, le tubule proximal, l’anse de Henle, le tubule distal et le canal collecteur.

Deux types de néphrons composent chaque rein : les néphrons corticaux et les néphrons juxtamédullaires. La plupart sont des néphrons corticaux. Ces néphrons corticaux superficiels ont des glomérules situés dans le cortex externe et possèdent de courtes boucles de Henle. Les néphrons corticaux moyens sont situés plus bas dans le cortex et ont des boucles de Henle qui peuvent être courtes ou longues. Les deux types de néphrons corticaux remplissent des fonctions excrétrices et régulatrices. Les autres néphrons sont des néphrons juxtamédullaires dont les glomérules sont situés profondément dans le cortex et s’étendent dans la couche médullaire du rein. Les néphrons juxtamédullaires possèdent de longues boucles de Henle qui jouent un rôle important dans la concentration et la dilution de l’urine. Les capillaires péritubulaires, appelés vasa recta, entourent les néphrons juxtamédullaires en maintenant un gradient de concentration pour concentrer l’urine.

Glomérule

La première structure de chaque néphron est le glomérule, un lit capillaire à haute pression qui sert de point de filtration du sang. La pression de filtration positive dans le glomérule résulte de la pression artérielle élevée lorsque le sang entre dans l’artériole afférente et de la résistance créée par l’artériole efférente plus petite lorsque le sang sort du glomérule. En raison du gradient de pression positif, les liquides et les solutés sont filtrés par les parois capillaires glomérulaires. Le glomérule comporte trois couches : l’endothélium, la membrane basale et l’épithélium. La couche endothéliale interne tapisse le glomérule et contient de nombreux pores qui permettent la filtration du liquide et des petits solutés du sang. La couche intermédiaire de la membrane basale contrôle également la filtration en fonction de la taille, de la charge électrique, de la capacité de liaison aux protéines et de la forme des molécules. Ce complexe est également décrit comme la barrière de filtration glomérulaire (BFG). Il est librement perméable à l’eau et aux molécules de taille petite ou moyenne, mais les grosses molécules telles que l’albumine et les globules rouges ne peuvent pas pénétrer dans le filtrat. La présence de grosses molécules dans l’urine est le signe que la membrane glomérulaire est endommagée. La couche externe de l’épithélium contient des pores qui laissent passer le sang filtré, ou filtrat, dans l’espace de Bowman.

La capsule de Bowman

Un filtrat de plasma, généralement appelé ultrafiltrat, pénètre dans l’espace de Bowman, qui est entouré par la capsule de Bowman, une couche membraneuse résistante de cellules épithéliales qui entoure complètement le lit capillaire glomérulaire. L’espace de Bowman est situé entre les parois capillaires du glomérule et la couche interne de la capsule de Bowman et contient le filtrat initial du sang. Le liquide, les solutés et les autres substances filtrées par le glomérule s’accumulent dans cet espace. L’espace de Bowman est une structure continue qui rejoint la première partie du système tubulaire du néphron, le tubule proximal.

Tubule proximal

Le tubule proximal est situé dans le cortex du rein et possède une grande surface disponible pour le transport des solutés et des fluides. Le tubule proximal résorbe (reprend) la plupart de l’eau et du sodium filtrés ainsi que de nombreux solutés que l’organisme n’excrète pas systématiquement dans l’urine. Les solutés qui sont généralement résorbés comprennent tout le glucose, certaines vitamines hydrosolubles, la plupart des phosphates et des bicarbonates, et une grande partie du potassium, du chlorure et du calcium qui sont filtrés par le glomérule. Les protéines sont résorbées dans le tubule proximal par deux récepteurs spécialisés appelés mégaline et cubiline qui fixent l’albumine et les protéines liant les vitamines.1 La créatinine est peu résorbée et est excrétée dans l’urine.

En plus de son rôle majeur dans la résorption de l’eau et des solutés du filtrat, le tubule proximal sécrète des anions et des cations organiques dans la lumière tubulaire. L’ammoniac est produit par le métabolisme de la glutamine dans les mitochondries des cellules du tubule proximal, où l’ammoniac (NH3) se combine avec l’hydrogène (H+) pour former de l’ammonium (NH4+), qui est sécrété dans la lumière du tubule proximal.

En raison de la grande quantité de solutés dans le filtrat glomérulaire, le liquide qui entre dans le tubule proximal est hyperosmotique. Lorsque le filtrat quitte le tubule proximal et entre dans l’anse de Henle, il est isosmotique (équivalent au plasma) en raison de la résorption des solutés et de l’eau.

Boucle de Henle

Après résorption sélective dans le tubule proximal, le filtrat isosmotique entre dans la boucle de Henle. L’anse de Henle est constituée d’un membre descendant fin, d’un membre ascendant fin et d’un membre ascendant épais. Il existe deux types de néphrons : les néphrons corticaux avec des boucles de Henle courtes et les néphrons juxtamedullaires avec des boucles de Henle longues. Les néphrons à boucles de Henle courtes n’ont pas de branche ascendante fine. Par conséquent, les néphrons corticaux assurent des fonctions d’excrétion et de régulation mais ne jouent qu’un rôle mineur dans la concentration ou la dilution de l’urine. Les néphrons juxtamédullaires ont des glomérules qui se trouvent à côté (juxtaposés) de la médulla, près de l’endroit où les sections cortex et médulla du rein se rejoignent, et qui contiennent un mince membre ascendant. Ces néphrons, avec leurs fines branches ascendantes, sont essentiels pour concentrer et diluer l’urine par le biais du mécanisme de contre-courant. Le membre descendant fin est très perméable à l’eau mais assez imperméable à l’urée, au sodium et à d’autres solutés. Par conséquent, l’eau (mais pas les solutés) est résorbée dans la circulation générale, et un filtrat plus concentré est produit. Le filtrat remonte ensuite le long du membre ascendant fin, qui est imperméable à l’eau mais permet le retour du sodium, du chlorure et de l’urée dans le filtrat. Le membre ascendant épais est également imperméable à l’eau mais permet la résorption du sodium, du chlorure, du potassium, du calcium et du bicarbonate. En raison de la faible quantité d’eau et de la forte résorption des solutés dans l’anse de Henle, le filtrat quitte le membre ascendant hypo-osmotique (plus dilué que le plasma).

Tubule distal

Le filtrat hypo-osmotique pénètre dans le tubule distal situé dans le cortex du rein. La première partie du tubule distal contient les cellules de la macula densa, des cellules spécialisées qui sont un composant de l’appareil juxtaglomérulaire important dans le contrôle de la pression sanguine. La première section du tubule distal est imperméable à l’eau et transporte des solutés tels que le sodium, le bicarbonate, le calcium et le potassium. La dernière section du tubule distal régule en outre le sodium, le bicarbonate, le potassium et le calcium en fonction des influences hormonales et des besoins de l’organisme en matière d’équilibre acide-base et électrolyte. La perméabilité du tubule distal tardif est influencée par l’hormone antidiurétique (ADH). En présence d’ADH, le tubule distal tardif est imperméable à l’eau mais résorbe certains solutés, et le filtrat reste hypo-osmotique. En l’absence d’ADH, le tubule distal tardif est plus perméable à l’eau, et le filtrat peut devenir isosmotique.

Canal collecteur

Plusieurs tubules distaux se rejoignent pour former un canal collecteur qui commence dans le cortex et traverse la médulla pour se déverser dans la papille. La composition finale de l’urine se produit dans le canal collecteur, principalement en raison du transport du potassium, du sodium et de l’eau. La perméabilité à l’eau est déterminée par l’absence ou la présence d’ADH. En l’absence ou en présence de petites quantités d’ADH, l’urine se dilue, tandis que des quantités plus importantes d’ADH donnent lieu à une urine concentrée. Le filtrat est généralement plus concentré lorsqu’il quitte le canal collecteur qu’il ne l’était lorsqu’il y est entré. L’acidification de l’urine est réalisée par le transport de bicarbonate et d’hydrogène dans le canal collecteur. Plusieurs conduits collecteurs se combinent alors pour former les pyramides. Après que l’urine a quitté les canaux collecteurs, la composition du filtrat ne change pas. L’encadré 25-1 résume la résorption et la sécrétion tubulaires dans les différentes structures du néphron.

Innervation du système nerveux

Le système nerveux autonome fournit la principale innervation des reins et du système de drainage urinaire. L’innervation rénale est dérivée du plexus cœliaque et des plexus sympathiques des viscères abdominaux pour former le plexus rénal. Le plexus rénal pénètre dans les reins en suivant le trajet des artères rénales. Le plexus mésentérique inférieur, le plexus hypogastrique et le nerf pudique de la région sacrée desservent la vessie, les uretères et l’urètre.

Le contrôle du système nerveux dans les voies urinaires se reflète dans le processus de la miction, ou l’émission d’urine. La plénitude de la vessie stimule les récepteurs d’étirement de la paroi de la vessie et d’une partie de l’urètre. Les signaux sont transmis par les nerfs de la région sacrée et reviennent sous forme de messages parasympathiques pour contracter le détrusor de la vessie. Lorsque la vessie est pleine, les contractions sont généralement assez puissantes pour détendre le sphincter externe. La stimulation sympathique permet au sphincter externe de se contracter à nouveau après l’émission d’urine. Les parties du cortex cérébral et du tronc cérébral du système nerveux central exercent également un contrôle sur la vessie. Le système nerveux central régule le réflexe mictionnel, la fréquence et le tonus du sphincter externe et permet un contrôle conscient de l’évacuation de l’urine de la vessie.

Formation de l'urine

Les néphrons sont chargés d’éliminer les substances métaboliques et les déchets du sang et de conserver les électrolytes essentiels et l’eau dont l’organisme a besoin. Le volume sanguin total d’un individu est filtré par les reins 60 à 70 fois par jour, ce qui donne environ 180 L de filtrat. Le taux de filtration glomérulaire (TFG), ou la quantité de filtrat formée dans les néphrons, est donc d’environ 125 ml/min. Les reins doivent réduire les 180 L de filtrat en une moyenne de 1 à 2 L d’urine par jour. Bien que 180 L de filtrat soient formés, 99 % d’entre eux sont résorbés, et seulement 1 % est excrété sous forme d’urine. Les trois processus nécessaires pour transformer les 180 litres de filtrat en 1 à 2 litres d’urine sont la filtration glomérulaire, la résorption tubulaire et la sécrétion tubulaire.

Filtration glomérulaire

Le premier processus de formation de l’urine est la filtration glomérulaire, qui dépend du débit sanguin glomérulaire, de la pression dans l’espace de Bowman et de la pression oncotique plasmatique.2 Le débit sanguin glomérulaire est le plus important de ces trois facteurs et il est maintenu par un mécanisme autorégulateur à l’intérieur des reins.2 Le mécanisme autorégulateur maintient le débit sanguin et la perfusion des reins à un niveau constant tant que la pression artérielle moyenne (PAM) reste entre 80 et 180 mm Hg. Les artérioles afférentes et efférentes des glomérules ont la capacité d’augmenter ou de diminuer le débit sanguin glomérulaire par dilatation et constriction sélectives. Lorsque la pression artérielle moyenne diminue, l’artériole afférente se dilate et l’artériole efférente se contracte pour maintenir une pression plus élevée dans le lit capillaire glomérulaire et maintenir le DFG à 125 ml/min. La capacité des reins à autoréguler le débit sanguin commence à faire défaut lorsque la pression artérielle moyenne est inférieure à 80 mm Hg ou supérieure à 180 mm Hg.

Le deuxième facteur qui influence le DFG est la pression dans l’espace de Bowman. Une augmentation de la pression dans cet espace diminue la filtration car la pression accrue résiste au mouvement des solutés et de l’eau des capillaires vers l’espace. Par exemple, si les tubules des néphrons sont bloqués par des débris cellulaires, une pression vers l’arrière s’exerce sur l’espace de Bowman, le DFG passe en dessous de 125 ml/min et le débit urinaire diminue.

Le troisième facteur qui influence le DFG est la pression oncotique du plasma. Lorsque la pression oncotique du sang est réduite (comme dans les états pathologiques qui entraînent de faibles taux de protéines plasmatiques), la pression dans le lit capillaire glomérulaire est réduite. Bien que la pression artérielle moyenne dans le glomérule favorise la filtration, des quantités réduites de liquide et de solutés quittent les capillaires et pénètrent dans l’espace de Bowman parce que le gradient de pression oncotique dans le plasma qui encourage le mouvement du liquide et des solutés hors du plasma est moins favorable. La filtration a toujours lieu, mais elle est réduite par rapport aux 125 ml/min normaux, ce qui entraîne une diminution de la quantité de filtrat et donc d’urine.

L’état du système de filtration glomérulaire est évalué en mesurant le DFG. La créatinine est utilisée comme mesure du DFG parce qu’il s’agit d’un déchet produit à un rythme assez constant par les muscles, qu’elle est librement filtrée par le glomérule et qu’elle est peu résorbée ou sécrétée par les tubules. La plupart de la créatinine produite par l’organisme est excrétée par les reins, ce qui fait de la clairance de la créatinine un bon test de dépistage et de suivi pour estimer le DFG. La clairance de la créatinine reflète généralement le DFG, de sorte qu’un taux normal de clairance de la créatinine est d’environ 125 ml/min. Un taux de clairance de la créatinine inférieur à 100 ml/min reflète un DFG inférieur à 100 ml/min et constitue un signal de diminution de la fonction rénale. Un taux de clairance de la créatinine (et un DFG) inférieur à 20 ml/min entraîne des symptômes d’insuffisance rénale.

Résorption tubulaire

Le deuxième processus de formation de l’urine est la résorption tubulaire – le déplacement d’une substance de la lumière tubulaire (filtrat) vers les capillaires péritubulaires (sang). La résorption tubulaire permet de ramener dans la circulation les 180 L de solutés et d’eau filtrés par le glomérule, réduisant les 180 L de filtrat à 1 à 2 L d’urine par jour. La plupart de la résorption tubulaire a lieu dans le tubule proximal et s’effectue par des processus de transport passif et actif.

Transport passif

Le transport passif des substances dans le tubule dépend des modifications des gradients de concentration et ne nécessite pas d’énergie. La diffusion et l’osmose sont les principaux processus de transport passif dans les néphrons. La diffusion est le mouvement spontané de molécules ou de solutés d’une zone de concentration supérieure à une zone de concentration inférieure à travers une membrane semi-perméable (toutes les substances ne traversent pas, en particulier les grosses molécules). Par exemple, lorsque l’eau est résorbée par les tubules, la concentration d’urée dans les tubules augmente. L’urée diffuse alors à travers la membrane semi-perméable du tubule et retourne dans le plasma pour équilibrer le gradient de concentration.

L’osmose est le mouvement de l’eau d’une zone de faible concentration en soluté vers une zone de plus forte concentration en soluté. L’osmose se produit chaque fois que la concentration de solutés d’un côté d’une membrane semi-perméable est supérieure à la concentration de solutés de l’autre côté de la membrane. Par exemple, lorsque la concentration de sodium est plus élevée dans les capillaires péritubulaires que dans les tubules, l’eau passe passivement des tubules aux capillaires pour équilibrer le gradient de concentration.

Transport actif

Le transport actif de substances à l’intérieur ou à l’extérieur des tubules exige que les substances se déplacent contre un gradient électrochimique, et il nécessite de l’énergie sous forme d’adénosine triphosphate (ATP). Dans le transport actif, la substance se combine avec un transporteur, puis diffuse à travers la membrane tubulaire semi-perméable. Les substances qui sont activement résorbées sont le glucose, les acides aminés, le calcium, le potassium et le sodium. La vitesse à laquelle les substances peuvent être activement résorbées dépend de la disponibilité des transporteurs, de la saturation des transporteurs et de la disponibilité de l’énergie. Le maximum de transport fait référence à la vitesse maximale à laquelle les substances peuvent être résorbées et varie en fonction de chaque substance.

La concentration seuil d’une substance est importante dans le transport actif. Le seuil d’une substance est la concentration plasmatique d’une substance à laquelle aucune substance n’apparaît dans les urines.2 Lorsque le seuil d’une substance dans le plasma est dépassé, des quantités de plus en plus importantes de la substance apparaissent dans les urines car ces grandes quantités ne peuvent pas être résorbées. Par exemple, la concentration sérique seuil du glucose est d’environ 180 mg/dL. Lorsque la concentration de glucose dans le plasma est égale ou inférieure à 180 mg/dL, tout le glucose est activement résorbé par les tubules rénaux et retourne dans la circulation, et aucun glucose n’est excrété dans l’urine. Lorsque la concentration de glucose dans le plasma est supérieure à 180 mg/dL, la concentration seuil est dépassée et une partie du glucose ne peut pas être résorbée par les tubules et est excrétée dans l’urine.

Written by MANHOUCH

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