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Physiologie de l’excrétion
Pauline Neveu, PhD
cours physiologie générale
2
Plan «Physiologie de l’excrétion»
1-Aperçu général
2-Structure des reins
3-Physiologie rénale
4-Evaluation de la fonction rénale
5-Devenir de l’urine
6-Développement embryonnaire
3
1-Aperçu général
Le système de l’excrétion ou système urinaire comprend:
-deux reins
-deux uretères
-une vessie
-un urètre
'nettoyage' du sang
excrétion d’urine
4
1-Aperçu général
Le rein assure de nombreuses fonctions:
-excrétion
-régulation de la composition du sang (équilibre hydrique, ionique...)
-régulation du pH du sang (équilibre acido-basique)
-régulation du volume du sang (pression artérielle)
-libération d’hormones (érythropoïétine, calcitriol)
-…
5
2-Structure des reins2.1-Anatomie externe
-organes pairs (droit plus bas que le gauche)
-forme de haricots rougeâtres
-au dessus de la taille
-rétropéritonéaux
-longueur: 10-12cm
-largeur: 5-7cm
-épaisseur: 3cm
-masse: 135-150g
-hile rénal
6
2-Structure des reins2.1-Anatomie externe
Trois couches de tissus enveloppent le rein:
-couche superficielle: fascia rénal
-couche intermédiaire: capsule adipeuse
-couche profonde: capsule fibreuse
néphroptose/rein flottant
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2-Structure des reins2.2-Anatomie interne
Deux zones:
-cortex
-médulla
Lobe rénal:
-pyramide
zone corticale externe
zone juxtamédullaire
8-18 pyramides(sommet: papille)
colonnes rénales(cortex)
-cortex adjacent
-2 moitiés de colonnes
parenchyme
8
2-Structure des reins2.2-Anatomie interne
Unités fonctionnelles: néphrons
1million/rein
produisent l’urine
tubes
calice majeur
bassinet
uretère
vessie
calice mineur
9
2-Structure des reins2.3-Vascularisation
artère rénale(une droite, une gauche):
aorte
artères segmentaires
artères interlobaires
artères arquées
artères interlobulaires
artérioles glomérulaires
afférentes(une par néphron)
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2-Structure des reins2.3-Vascularisation
artériole glomérulaire afférente
certains se prolongent:
vasa recta
réseau capillaire: glomérule
artériole glomérulaire efférente
capillaires péritubulaires
veines interlobulaires
veinules péritubulaires
système porte artériel
11
2-Structure des reins2.3-Vascularisation
veines interlobulaires
veines arquées
veines interlobaires
veine rénale(une droite, une gauche)
veine cave inférieure
12
2-Structure des reins2.3-Vascularisation
13
2-Structure des reins2.4-Innervation
SNA
vasomotricité
14
2-Structure des reins2.5-Le néphron
Deux parties:
-corpuscule rénal:
-tubule rénal:
-glomérule
-capsule glomérulaire (Bowman)
-tubule contourné proximal
-anse du néphron (Henlé)
-tubule contourné distal
cortex
cortex
cortex
médulla
-tubule rénal descendant
-tubule rénal ascendant
tubule contourné distal
tubule collecteur
conduit papillaire
calice mineur
calice majeur
bassinet
uretère
vessie
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2-Structure des reins2.5-Le néphron
-80-85% néphrons
corticaux
-15-20% néphrons
juxtamédullaires
anse ascendante:
-segment grêle
-segment large
16
2-Structure des reins2.5-Le néphron
La capsule glomérulaire:-feuillet viscéralépithélium simple à podocytes
-feuillet pariétalépithélium simple
chambre glomérulaire
cellules mésangiales(propriétés contractiles)
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2-Structure des reins2.5-Le néphron
1-tubule contourné proximal
épithélium simple avec microvillosités formant
une bordure en brosse côté lumière:surface
2-anse descendante et début de l’ascendante
épithélium simple
3-fin anse ascendante
épithélium simple formant: macula densa
en contact avec:
artériole glomérulaire afférente
myocytes lisses modifiés:
cellules juxtaglomérulaires
=appareil juxtaglomérulaire(régulation pression artérielle rénale)
4-fin tubule contourné distal
et tubules collecteurs
épithélium simple,
quelques microvillosités
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3-Physiologie rénaleProcessus du néphrons:
-filtration glomérulaire (sangchambre glomérulaire: filtrat glomérulaire)
-réabsorption tubulaire ((filtrat=)fluide tubulairesang)
-sécrétion tubulaire (sangfluide tubulaire(=filtrat))
Pour une substance donnée :
sélection
tubulaire
excrétion urinaire = filtration glomérulaire + sécrétion - réabsorption
19
3-Physiologie rénale3.1-Filtration glomérulaire
Membrane de filtration:
-cellule endothéliale glomérulaire
-membrane basale du capillaire
-fente de filtration: entre pédicelles des podocytes (6-7nm ; diaphragme)
=capillaire fenestré (pores 70-100nm):
→cellules mésangiales contractiles: régulent étendue filtre
→éléments de petite taille passent :
eau, glucose, vitamines, AA, ammoniac, urée, ions
→éléments de grande taille ne passent pas :
cellules sanguines et protéines plasmatiques
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3-Physiologie rénale3.1-Filtration glomérulaire
Principe de filtration:
-dépend des forces de Starling (impact sur PNF : Pression Nette de Filtration)
-dépend de la surface de filtration (réglée par les cellules mésangiales)
-dépend de la porosité du filtre (normalement constante)
-gradient pression hydrostatique (P)
-gradient pression osmotique ()
dépend de la pression sanguine rénale
qui dépend de la vasomotricité
dépend des protéines plasmatiques (constant)
(impact sur Kf
=coefficient de filtration)
Calcul du débit de filtration glomérulaire ou DFG :
DFG=PNF*Kf
21
3-Physiologie rénale3.1-Filtration glomérulaire Forces de Starling et
pression nette de filtration PNF:
glomérule
(sang)
capsule
(chambre)
= (Pg-Pc)-(g-c)=10mmHg
Pg = 55mmHg Pc = 15mmHg
g = 30mmHg c 0mmHg
= (55-15)-(30-0)=40-30=10mmHg
PNF
40
30
40-30=10
22
3-Physiologie rénale3.1-Filtration glomérulaire
Débit de filtration glomérulaire DFG:
-quantité de filtrat produit chaque minute dans les corpuscules
des deux reins
-125ml/min homme
-105ml/min femme
-doit être stable:
-: perte de substances
-: conservation déchets
-dépend: DFG=Kf*PNF
-pression nette de filtration PNF
180l/jour
150l/jour
-coefficient filtration Kf
surface (cellules mésangiales)
porosité (constante)
pression hydrostatique→vasomotricité
pression osmotique constante
23
3-Physiologie rénale3.1-Filtration glomérulaire
Mécanismes de régulation du DFG:
-régulation intrinsèque ou autorégulation (conditions physiologiques):
constance DFG
-mécanisme myogène
-rétroaction tubuloglomérulaire via l’appareil juxtaglomérulaire
→par action sur la PNF via vasomotricité :
DFG=Kf*PNF
-régulation extrinsèque (hémorragie, chute pression artérielle...)
→par action sur la PNF via vasomotricité
→par action sur la Kf via cellules mésangiales
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3-Physiologie rénale3.2-La réabsorption et la sécrétion tubulaire
Réabsorption:
-retour au sang de 99% de l’eau filtrée et de solutés (glucose, AA, ions…)
-surtout tubule contourné proximal
Sécrétion:
-transfert de substances du sang (ions, médicaments…) vers le fluide tubulaire
-surtout tubules contournés proximal et distal
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3-Physiologie rénale3.2-La réabsorption et la sécrétion tubulaire
Mouvements de soluté:
-paracellulaire
-transcellulaire
Mouvements d’eau:
osmose (para- et transcellulaire ; passif)
-transport passif
-transport actif(I ou II:symport/antiport)
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3-Physiologie rénale3.2-La réabsorption et la sécrétion tubulaire
Tubule contourné proximal: TCP
ex: symporteur Na+glucose
membrane apicale cellule TCP
assure la réabsorption du glucose
semblable: phosphate, sulfate, AA, lactate
assure la réabsorption du Na+
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3-Physiologie rénale3.2-La réabsorption et la sécrétion tubulaire
Tubule contourné proximal: TCP
ex: antiporteur Na+H+
membrane apicale cellule TCP
assure la réabsorption du Na+
assure la réabsorption des bicarbonates
assure la sécrétion des protons
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3-Physiologie rénale3.2-La réabsorption et la sécrétion tubulaire
Tubule contourné proximal: TCP
-réabsorption de solutés(Na+,Cl-, K+, HCO3-…)
-réabsorption d’eau par osmose(aquaporine-1)
-sécrétion de solutés(H+; ammoniac NH3)
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3-Physiologie rénale3.2-La réabsorption et la sécrétion tubulaire
Anse du néphron:
ex: symporteur Na+K+2Cl-
membrane apicale cellule
anse ascendante(réabsorption Na+ et Cl-)
Réabsorption:
partie descendante
partie ascendante (grêle + épaisse)
eau
peu de solutés
pas d’eau
solutés
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3-Physiologie rénale3.2-La réabsorption et la sécrétion tubulaire
Tubule contourné distal: TCD
partie initiale du TCD:
partie terminale du TCD et tube collecteur
-réabsorption d’ions (notamment Ca2+ stimulée par la parathormone) et d'eau
-sécrétion de K+ et de H+
…et tube rénal collecteur
-entre autres: réabsorption facultative d’eau (aquaporine-2ADH)
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3-Physiologie rénale3.2-La réabsorption et la sécrétion tubulaire
32
3-Physiologie rénale3.2-La réabsorption et la sécrétion tubulaire
Régulation de la réabsorption et de la sécrétion par:
-angiotensine II
-aldostérone
-ADH
-facteur natriurétique auriculaire
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3-Physiologie rénale3.2-La réabsorption et la sécrétion tubulaire
Régulation: système rénine-angiotensine-aldostérone
Stimuli:-pression artérielle
-volume sanguin
-SNA orthosympathique
rénine (enzyme juxtaglomérulaire)
-TCP:réabsorption Na+, Cl-, eau(l’eau suit la réabsorption des ions)
-libération d’aldostérone
(surrénales)
-réabsorption Na+,eau(l’eau suit la réabsorption des ions)
Production:
Actions angiotensine II:
Actions aldostérone (sur TCD):
-sécrétion K+, H+
production d’urine
volume sanguin
pression artérielle
Conséquences:
angiotensinogène (hépatocytes)
angiotensine I
angiotensine II
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3-Physiologie rénale3.2-La réabsorption et la sécrétion tubulaire
Régulation: ADH (hormone antidiurétique ou vasopressine)
Stimuli:
[eau] ou pression osmotique sang(diarrhée, vomissements, transpiration excessive)
osmorécepteurs
hypothalamiques
ADH
neurohypophyse
perméabilité TCD et tube collecteur(aquaporines-2)
réabsorption eau (réabsorption facultative)
Récepteurs:
Libération:
Actions ADH:
volume sang et pression artérielle(hémorragie)
production d’urine
pression osmotique sang
volume sanguin
pression artérielle
Conséquences:
diabète insipide: ADH ou récepteurs ADH dysfonctionnels
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3-Physiologie rénale3.2-La réabsorption et la sécrétion tubulaire
Régulation: facteur natriurétique auriculaire
Stimuli:
-volume sanguin -facteur natriurétique auriculaire
(oreillettes)
-sécrétion aldostérone et ADH
production urine (diurèse)
volume sanguin (et pression artérielle)
Libération:
Actions: Conséquences:
le facteur natriurétique auriculaire a les effets inverses des autres hormones
(angiotensine II, aldostérone et ADH)
-tube rénal:réabsorption Na+ et eau(natrurie: Na+ dans l’urine)
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3-Physiologie rénale3.3-Comment le rein conserve-t-il l’eau?
consommation liquide varie
volume liquides organiques stables
rein produit une urine:
-volume variable
-concentration variabletaux d’ADH
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3-Physiologie rénale3.3-Comment le rein conserve-t-il l’eau?
perte d’eau
osmolarité filtrat
osmolarité filtrat maximale
perte soluté
osmolarité filtrat
+/-perte d’eau
osmolarité filtrat varie
Mouvements d'eau
du point de vue
de l'urine primitive:
Osmolarité du sang
300mosm/l
Osmolarité urine entre :
65mosm/l (urine diluée)
1200mosm/l (urine concentrée)
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4-Evaluation de la fonction rénale4.1-Examen des urines
Composition de l’urine:
-95% d’eau
-5%:
-électrolytes
-urée
-créatinine
-acide urique
-urobiline
-pigments
-hormones
-médicaments
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4-Evaluation de la fonction rénale4.1-Examen des urines
Examens:
-bandelette urinaire(glucose, corps cétoniques, pH, leucocytes, nitrites, protéines, sang, bilirubine, urobilinogène)
-examen cytobactériologique des urines: ECBU (identification/ ciblage antibiotique)
-aspect (couleur, turbidité, odeur)
-analyse microscopique
-cultures (antibiogramme)
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4-Evaluation de la fonction rénale4.1-Examen des urines
cystitepyélonéphrite-infection urinaire basse (vessie)
-favorisée par:
-symptômes:-brûlures mictionnelles-douleurs vésicales-pollakiurie (mictions fréquentes)
-urines troubles (pyurie (pus)…)
-pas de douleur lombaire-pas de fièvre
-traitement antibiotique-eau et hygiène
-dysurie (difficultés pour uriner)
-infection urinaire haute (rein)
-favorisée par:
-cystites
-lithiase rénale (calculs)
-malformations
-symptômes:
-pollakiurie (mictions fréquentes)
-urines troubles (pyurie (pus)…)
-douleurs lombaires
-traitement antibiotique
-eau et hygiène
-brûlures mictionnelles
-fièvre élevée (39°C/40°C)
-sexe féminin et grossesse-hypertrophie de la prostate-malformations-boisson insuffisante-diabète
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4-Evaluation de la fonction rénale4.2-Examens sanguins
Test de l’azote uréique du sang (BUN):
azote de l’urée contenu dans le sang ( quand DFG)
Créatininémie:
créatinine (déchet musculaire) contenue dans le sang ( quand dysfonctionnement rénal)
(la créatinine étant filtrée mais non sécrétée et non réabsorbée, elle permet d’évaluer le DFG)
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4-Evaluation de la fonction rénale4.3-Clairance rénaleVolume de sang débarrassé d'une substance par unité de temps
dépend des substances
clairance (exprimée en ml/min) de la substance x : Clx=Cu
xVu/Cp
x
Cux: concentration de la substance x dans l’urine (mmol/ml)
Cpx: concentration de la substance x dans le plasma (mmol/ml)
Vu: débit urinaire (volume d’urine produit en 1 minute: ml/min)
une substance comme la créatinine:
-filtrée
-non réabsorbée
-non sécrétée
a une clairance correspondant au DFG: 125ml/min
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4-Evaluation de la fonction rénale4.3-Clairance rénale
ainsi, la clairance d’une substance:
-qui est filtrée, réabsorbée et non sécrétée est inférieure au DFG
ex: le glucose est totalement réabsorbé et a une clairance nulle
-qui est filtrée, sécrétée et non réabsorbée est supérieure au DFG
ex: les H+ sont filtrés et sécrétés leur clairance de 150ml/min
diagnostic de l’insuffisance rénale
estimation de la clairance de la créatinine par des formules(Cockroft et Gault; MDRD)
poids en Kg*(140-âge)*1.04(femme) ou 1.25(homme)/créatininémie (micromoles/l)
ex: l’urée est réabsorbée à 50% et a une clairance de 62.5ml/min
dialyse/greffe
44
5-Devenir de l’urine5.1-Uretères
-conduits pairs:
bassinet d’un rein vessie
-25/30cm de long
-1/10mm de diamètre
-abouchement (ostium) oblique
à la vessie (pas de valvule anatomique)
-rétropéritonéaux
-paroi épaisse:
-muqueuse (épithélium + chorion)
-musculeuse (longitudinale interne + circulaire moyenne + longitudinale externe 1/3 distal)
-adventice
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5-Devenir de l’urine5.1-Uretères
Mouvement de l’urine dans les uretères:
-péristaltisme
-pression hydrostatique
-gravité
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5-Devenir de l’urine5.2-Vessie
-organe creux (700/800ml)
-derrière la symphyse pubienne
-trigone vésical
-paroi:
-muqueuse (épithélium + chorion)
-musculeuse (muscle détrusor ou vésical):
-couche longitudinale interne
-couche circulaire moyenne
-couche longitudinale externe
-adventice (faces post + inf) séreuse (face sup)
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5-Devenir de l’urine5.3-Urètre
-paroi
-femme: 4cm de long (urinaire)
-homme: 20cm de long (urogénital)
-conduit impair: vessie extérieur
-muqueuse
-musculeuse:-sphincter interne de l’urètre involontaire
-sphincter externe de l’urètre volontaire
(muscles modifiés du périnée)
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5-Devenir de l’urine5.4-Miction
Miction: phase de réplétion (remplissage)
vessie relâchée et sphincters contractés (fermés): l’urine s’accumule
ME
centre
orthosympathique
ME thoraco-lombaire
centre
parasympathique
ME sacrée
centre somatique
noyau pudental
ME sacrée
vessie détrusor: relâché
sphincter interne: contracté
sphincter externe: contracté
faible étirement paroi vessiemécanorécepteurs
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5-Devenir de l’urine5.4-Miction
Miction: phase de vidange
vessie contractée et sphincters relâchés (ouverts): l’urine s’écoule
ME
centre
orthosympathique
ME thoraco-lombaire
centre
parasympathique
ME sacrée
centre somatique
noyau pudental
ME sacrée
vessie détrusor: contracté
sphincter interne: relâché
sphincter externe: relâché
fort étirement paroi vessiemécanorécepteurs
50
5-Devenir de l’urine5.4-Miction
Les centres spinaux sont sous contrôle:
du centre pontomésencéphalique:
autorisation/refus miction
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5-Devenir de l’urine5.4-Miction
Miction: miction volontaire
-cortex cérébral informé du remplissage de la vessie
-sensation d’envie d’uriner
-stimule/inhibe centre pontomésencéphalique
52
6-Traitement des déchets
-reins
-foie
-tube digestif
-poumons
-glandes sudoripares
-sang et tampons
53
7-Développement embryonnaire-pronéphros
-mésonéphros
-métanéphros
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