L'APPAREIL URINAIRE

Plan du cours : le système rénal

Introduction

Anatomie

Fonctions du rein

Fonctionnement des reins

Régulation de l’équilibre du Na et de l’eau

Conclusion

Introduction

Le système urinaire se compose de différentes parties:

• 2 reins  ==> fonction de filtration, sécrétion et réabsorption
• La vessie ==> fonction de réservoir
• Les uretères et l'urètre ==> fonction de conduction
• Les reins filtrent le sang pour le débarrasser des déchets métaboliques.
• Chaque minute 600ml de sang arrivent dans chaque rein par l'artère rénale, ce qui  correspond à environ 20% du débit cardiaque.
• La formation de l'urine implique plusieurs étapes : une filtration glomérulaire, une réabsorption et une sécrétion dans les différents segments du tube urinaire.
• L'urine, est ensuite déversée dans les calices et parvient ainsi au bassinet.
• L'urine est transportée hors des reins par les uretères et amenée dans la vessie, avant d'être excrétée hors de l'organisme par l'urètre.
• La production d'urine est d'environ 1,5 litres/24 heures.

Anatomie

• Les reins.
• Les néphrons.
• Le corpuscule de Malpighi.
• L’appareil juxta glomérulaire.

Les Reins

• Organes pairs
• Rein gauche un peu plus haut que le rein droit                      
• Forme de haricot
• En moyenne :
  • Longueur : 12cm
  • Largeur : 6cm
  • Épaisseur : 3cm
  • Poids : 150g

Retenus et protégés par 3 couches tissulaires:

• Le fascia rénal
• La capsule adipeuse
• La capsule rénale

• Enveloppés par une capsule fibreuse
• Sous la capsule, 3 parties :
  • Une partie centrale formée par les pyramides de Malpighi (9 à 12). aussi appelée zone médullaire, zone profonde.
  • Une partie périphérique recouvre les pyramides de la médula rénale (sauf les papilles). On l’appelle aussi cortex rénal.
  • Une partie tout au centre en contact direct avec le hile, une cavité le bassinet

Zone médullaire :

• Pyramides rénales de Malpighi ; la pointe tournée vers l'intérieur, forment les papilles sur lesquelles viennent se ventouser les petits calices.      
• Elles comportent les tubes droits proximaux et distaux ainsi que l'anse de Henlé.

• Calice: Les petits calices recueillent  l'urine émise par les pyramides de Malpighi.  L'union des petits calices forment les grands calices, il y a trois grands calices par reins.
• Bassinet :Tube en forme d'entonnoir qui se jette dans l’uretère également  appelé pyélon. Passage de l’urine à sa sortie du  néphron via le tube collecteur.

Le Néphron

• Siège d’échange entre le sang et un système de canaux
• Ensemble de vaisseaux/tubules

Les structures vasculaires :

• Artérioles  afférentes
• Capillaires  glomérulaires
• Artérioles  efférentes
• Capillaires  péri-tubulaires

Les structures Tubulaires :

• Capsule de  Bowman
• Tube contourné  proximal
• Anse de Henlé
• Tube distal
• Canal collecteur

2 types de Néphron:

• néphrons juxtamédullaires, pénètrent profondément dans la médulla.
• néphrons corticaux, n’y pénètrent pas aus.si profondément

L’anse de Henlé

• section du néphron conduisant du tubule proximal au tubule distal.
• diamètre de 12 micromètres.
• remonte vers le cortex, avec un coude à 180°.
• responsable en grande partie de la concentration des urines

Glomérule du Néphron

• Il est composé de plusieurs parties :
  • le corpuscule de Malpighi ou glomérule.
  • le tubule contourné proximal.
  • le tubule droit proximal.
  • la partie descendante du tubule intermédiaire.
  • la partie ascendante du tubule intermédiaire .
  • le tubule droit distal.
  • le tubule contourné distal.

Corpuscule de Malpighi

• dans la corticale
• vésicule sphérique (200 - 300 micromètres de diamètre)
• formée d'une capsule appelée capsule de Bowman et d'un glomérule.

Structure du Glomérule

• formé des structures suivantes :
  • Le floculus, boule de capillaires sanguins issus de l'artériole afférente. permet la filtration du sang et la formation de l'urine primitive
  • La capsule de Bowman, sac borgne formé de deux feuillets de cellules, entourant le floculus, recueillant l‘urine primitive et débouchant à son autre extrémité dans le tubule contourné proximal.
  • Le mésangium, tissu interstitiel composé de cellules dites mésangiales et d'une matrice intercellulaire. et ont des propriétés contractiles, macrophagiques et peuvent synthétiser de la matrice extracellulaire et du collagène, les cellules mésangiales contrôlent le flux sanguin dans les capillaires et influencent ainsi la filtration glomérulaire.
  • Les podocytes, cellules formant le feuillet interne de la capsule de Bowman, elles entourent les cellules des capillaires glomérulaires. Le réseau dense formé par ces prolongements représente une structure importante du filtre glomérulaire.

Tubule contourné proximal

• C'est le plus long segment du néphron.
• Il est situé uniquement dans la corticale rénale et mesure 12 à 14 mm. Avec 50 à 60 mm de diamètre, il est aussi le plus large.
• Il est situé après la capsule de Bowman et avant l'anse de Henlé ; il participe à la réabsorption de certaines substances.
• 70 % de l'eau, du glucose, du sodium, du potassium et du chlore présents dans l'urine primaire sont réabsorbés à ce niveau.

Tubule droit proximal

• Plongeant dans la médullaire rénale, il a une structure proche de celle du tube contourné proximal.

Tubule intermédiaire

• Ceux des néphrons situés dans le cortex superficiel et moyen sont très courts, alors que ceux des néphrons juxtamédullaires (proches de la médullaire) sont longs.

Tubule droit distal

• D'un diamètre de 25 à 35 mcm, il débute dans la médullaire externe et remonte dans le cortex.
• Son épithélium, cubique simple, présente une quasi-absence de différenciation morphologique de son pôle apical, avec uniquement quelques microvillosités, courtes et irrégulières.

L’appareil Juxta-glomérulaire (Capsule de Bowman)

• Structure endocrine situé au pôle vasculaire du corpuscule rénal.
• Aussi appelée capsule de bowman.
• Constitué de trois composantes:
  • La macula densa : région cellulaire, qui se différencie du reste de la paroi du tube droit distal. Ces cellules sont prismatiques (plus hautes et plus étroites).
  • Les cellules mésangiales extraglomérulaires dites cellules du lacis, elles remplissent l'apex entre l'artériole afférente et l'artériole efférente et forment une masse conique dont la base repose sur la macula densa.
  • Les cellules juxtaglomérulaires ou «cellules granuleuses» cellules musculaires lisses spécialisées de la média dans la partie terminale de l'artériole afférente; elles ont des propriétés contractiles, une fonction sécrétrice endocrine, contiennent des granulations (grain de rénine), sont sensibles à la pression sanguine, et sont innervées uniquement par des fibres sympathiques.

Fonctions du rein

• Fonction endocrine :
  • Sécrétion de la rénine : régulation de la pression artérielle.
  • Sécrétion de l'érythropoïétine.
  • Transformation de la vitamine D dans sa forme active.
• Fonction exocrine :
  • Production d'urine.
• Elimination des déchets.
• Maintien de la constante du milieu intérieur :
  • Equilibre hydrique.
  • Equilibre hydro-électrolytique.
  • Equilibre acido-basique.

La sécrétion de la rénine

• Toute diminution de la pression artérielle ou veineuse, entraîne une insuffisance de l'irrigation artérielle du rein (ischémie rénale), et provoque la sécrétion par le rein de la rénine.            
• La rénine joue un rôle dans la régulation de la pression artérielle. Libérée dans le sang circulant, elle réagit avec une substance contenue dans le plasma, l'angiotensinogène, synthétisée par le foie, afin de permettre la sécrétion de l'angiotensine II.
  • L'angiotensine II a deux propriétés fondamentales :
    • Vasoconstriction : elle augmente donc la pression artérielle.
    • Augmente la sécrétion de l'aldostérone. L'aldostérone est une hormone qui augmente la réabsorption d'eau et de sodium et l'élimination urinaire du potassium.

La sécrétion de l'érythropoïétine

• Le rein produit et libère une substance, l'érythropoïétine. Celle-ci stimule l'élaboration des globules rouges par les organes hématopoïétiques.Sa sécrétion est déclenchée par l'hypoxie.

La transformation de la vitamine D dans sa forme active

• La vitamine D subit une transformation en forme active au niveau du rein sous l'action d'une hormone, l' 1-alpha-hydroxylase, secrétée par le tube du glomérule. On constate une diminution de la vitamine D, une déminéralisation.

La production d'urine

• L'urine est un liquide jaune ambré, d'odeur spéciale, de réaction en général acide, de densité de 1,020.
• Le rein élimine en les concentrant certains éléments du sang, cette élimination est sélective puisque le rein retient, sans les éliminer, d'autres éléments (protides), enfin, le rein à des fonctions de synthèse puisque l'urine contient des éléments que l'on ne trouve pas dans le sang et qui ne peuvent avoir été fabriqués que par le rein.

La miction

• La miction est l'évacuation des urines déclenchée par vendange de la vessie.
• Le déroulement de la miction normale est sous la dépendance du système nerveux.

L'élimination des déchets

• Les déchets solubles de l'organisme (urée, acide urique, créatinine, glucose) sont éliminés par le rein qui les concentre.
• Le glucose filtré au niveau du glomérule est totalement réabsorbé au niveau du tube proximal à condition que la glycémie ne dépasse pas 8,8 mmol/L, la glycosurie dépend donc de la glycémie.

Fonctionnement des reins

Processus rénaux Fondamentaux

La Filtration Glomérulaire

• Passage de l’eau et des solutés du plasma vers les tubules rénaux pour former l’urine primitive
• Pour une substance filtrant librement, la quantité filtrée est donnée par la relation :
• Qté FILTREE= DFG* CONCENTRATION PLASMATIQUE

• La filtration s ’effectue dabs les glomérules, au niveau de la membrane glomérulo-capillaire.
• Membrane possède une forte perméabilité:

⇒ Pores: sélectivité de taille

⇒ Polyanions: sélectivité de charge

• Composantes principales de la pression de filtration glomérulaire!

• La PNF résulte de l’ensemble des pressions s’exerçant au niveau glomérulaire:

PNF = PCG –(ΠCG+PEB)

• Le débit de filtration glomérulaire (DFG) est égal au produit du coefficient de filtration Kf par la pression d’ultrafiltration (Puf):

DFG= Kf x Puf

• En cas de baisse de pression artérielle importante (< 8 mm Hg), le rein n’assure plus son rôle de filtre, car sa PNF est inférieure ou égale à 0

OU....

PNF : pression nette de filtration

PCG : pression capillaire glomérulaire

PEB : pression espace bowman

La Réabsorption

• Elle est très sélective et s’effectue dans les tubules du néphron
• Pour être réabsorbée, pour rejoindre le sang:
  • Membranes des cellules tubulaires,
  • Interstitium rénal
  • Paroi des capillaires péri tubulaires

• Le but de la réabsorption tubulaire est l’élaboration de l’urine définitive.
• Elle possède deux mécanismes de transport à travers la membrane:
  • Transport passif: diffusion
  • Transport actif: énergie, transporteurs (Na)

=>  Concerne les substances endogènes

• 2 sortes de réabsorptions:
  • Obligatoires, élabore la quasi toatalité du filtrat glomérulaire
  • Facultative, régulée par l’ADH et l’aldostérone

• Membrane du pôle apical ou luminal très différents de celle du pôle baso-latéral et possède des système distincts de transporteurs
• Les transports de réabsorption peuvent se faire par voie trans-cellulaire (actif)ou para-cellulaire (diffusion)isolément ou en association (sodium).
• Il existe un taux maximal de réabsorption lié au nombre de transporteurs disponibles (ex: glucose)

Non réabsorbée

Partiellement réabsorbée

Totalement réabsorbée

Filtration, Réabsorption

La Sécrétion

• Passage de molécules (du sang des capillaires vers le filtrat) et traversant les cellules tubulaires.
• C’est un mécanisme actif.
• La plupart des substances sécrétées sont des acides et des bases, ou autre K+ et H+.
• Elle est la propriété des cellules tubulaires

• Passage de molécules (du sang des capillaires vers le filtrat) et traversant les cellules tubulaires.
• C’est un mécanisme actif.
• La plupart des substances sécrétées sont des acides et des bases, ou autre K+ et H+.
• Elle est la propriété des cellules tubulaires
• Les fonctions de la sécrétion tubulaire:
  • Eliminer des substances qui n’ont pas été filtrées; notamment certains médicaments comme le phénobarbital…etc....
  • Eliminer des substances nuisibles qui ont été réabsorbées passivement (urée; acide urique.)
  • Débarrasser l’organisme des K+ en excès.
  • Régler le PH sanguin; équilibre acido-basique par sécrétion des H+ et d’ammoniac.

• L’urine primitive (ou filtrat glomérulaire) et l’urine définitive sont très différentes: alors que l’urine définitive ne contient que les déchets de l’organisme et de l’eau, le filtrat glomérulaire, lui est absolument identiques au plasma sanguin, protéines exclues (en cas normal)

EN RESUME

La filtration glomérulaire

• C’est la filtration de sang pendant son passage dans la pelote capillaire du glomérule ce qui produit l'urine primitive ou filtrat glomérulaire.
• Le débit urinaire du glomérule étant de 180 litres/24h, il existe une réabsorption.

La réabsorption tubulaire

• C’est un processus qui vise à réabsorber certains constituants de l'urine primitive faisant passer le volume du filtrat de 180 litres/24h à 1,5 litre/24h.
• La réabsorption tubulaire s'effectue selon deux processus :
• Un processus passif, n'exigeant aucun travail cellulaire mais qui dépend des pressions et des concentrations.
• Un processus actif impliquant un travail cellulaire sous la dépendance de réactions enzymatiques avec un taux maximal de réabsorption.

L'excrétion tubulaire

• L'excrétion tubulaire est l'excrétion de ce qui est étranger à l'organisme par les cellules des tubes. A ceci s'ajoute les ions H+ et les ions ammonium secréter par le métabolisme des cellules des tubes. 

LES VOIES URINAIRES

Les calices

• Les petits calices sont situés au sommet de chaque pyramide de Malpighi. Ils se rassemblent pour former les grands calices.

Le bassinet

• Il est formé par la réunion des grands calices.
• Il a un rôle de réservoir et peut se contracter pour faire progresser l’urine dans les uretères.

Les uretères :

• Ce sont des conduits musculo-membraneux.
• Ils mesurent environ 25 cm de long et 5 mm de Ǿ.
• Ils vont du bassinet et s’abouchent à la vessie

La vessie

• C’est un réservoir musculaire qui a la propriété de se distendre.
• Elle est tapissée sur sa surface externe par une paroi musculeuse (détrusor) et sa paroi interne est une muqueuse.
• Sa capacité est de 2 à 3 l.
• Le besoin d’uriner se fait ressentir à partir de 300 ml.

L’urètre

• C’est un conduit qui permet le transport de l’urine vers l’extérieur.
• Il comporte un sphincter strié (motricité  volontaire) à son origine.
•  Il va de la vessie au méat urinaire.
• Chez l’homme il mesure 20 à 25 cm , et a deux fonctions distinctes : transport de l’urine et transport du liquide spermatique.
• Le méat urinaire est situé à l’extrémité du gland.
• Chez la  femme, il mesure 3-4 cm. Le méat urinaire est situé au dessus de l’orifice du vagin.

Physiologie de l’élimination urinaire

• La formation de l’urine est continue.
• Du bassinet, elle passe par l’uretère qui l’amène à la vessie où elle s’accumule.
• Elle est évacuée périodiquement par l’urètre : c’est la miction (vidange vésicale qui permet l’évacuation de l’urine).

Progression de l’urine

1ère étape :

• §le péristaltisme des uretères permet la progression de l’urine.
• L’orifice vésical des uretères a le rôle du valve anti reflux

2ème étape :

• L’urine arrive dans la vessie.
• La distension de la vessie se fait par un phénomène passif par l’écoulement constant.
• Le sphincter interne de la vessie est contrôlé par le système nerveux végétatif. (contrôle involontaire).
• Le sphincter externe est contrôlé par le cortex cérébral (contrôle volontaire)

3ème étape :

• Le remplissage de la vessie provoque sa  distension .
• A partir de 300 ml le besoin d’uriner  se fait ressentir.
• Le système parasympathique assure la miction «Qui est le résultat de la combinaison entre la contraction du muscle vésical (détrusor) et du relâchement du sphincter de l’urètre.»

• A l’inverse, le système sympathique assure le remplissage vésical en relâchant et assouplissant la vessie et en fermant le sphincter lisse.
• L’intégrité de l’innervation de la vessie est nécessaire pour que la miction soit normale