Chapitre 6

La fonction rénale⁸ : équilibre acido-basique et équilibre hydro-électrolytique

Objectifs pédagogiques

– Décrire l’anatomie du rein et des voies urinaires.

– Citer les grandes fonctions du rein.

– Définir les examens permettant d’évaluer la fonction rénale et donner leurs valeurs.

– Citer les éléments intervenant dans l’équilibre acido-basique et identifier les éléments intervenant dans l’équilibre hydro-électrolytique.

– Citer les méthodes d’évaluation des compartiments liquidiens.

SAVOIRS

Anatomie de l’appareil urinaire

L’appareil urinaire comprend :

 les deux reins : qui sécrètent l’urine ;

 les deux uretères : qui acheminent l’urine sécrétée des reins à la vessie ;

 la vessie : qui sert de réservoir aux urines ;

 l’urètre : qui permet l’évacuation des urines.

Reins

Structure

Chaque rein a la forme d’un haricot de 12 cm de haut, 6 cm de large et 3 cm d’épaisseur chez l’adulte. Leur poids est d’environ 110 à 160 g. À la face interne du rein se situe le hile. C’est le point d’entrée des artères rénales et de sortie des veines et des canaux excréteurs intrarénaux.

Les reins sont entourés d’une capsule fibreuse. Ils sont formés de deux parties distinctes : une partie externe ou corticale ou cortex rénal, située immédiatement sous la capsule rénale, et une partie interne ou médullaire ou médulla, composée d’un ensemble de structures pyramidales à l’aspect striée, les pyramides de Malpighi, et dont le sommet correspond au début des voies excrétrices et forme les papilles. Au centre, en contact direct avec le hile, se situe une cavité : le bassinet.

Chaque papille rénale se projette vers le centre du rein dans une sorte d’entonnoir : le petit calice, au nombre de huit. L’urine qui est produite dans les parties pyramidales de la médulla passe à travers les pores des papilles pour être recueillie par les petits calices, qui se déversent dans les grands calices (au nombre de trois). De ces grands calices, l’urine est déversée dans le bassinet, et de là, dans l’uretère.

Fig. 6.1 Parties du système urinaire

Fig. 6.2 Coupe du rein droit

Rapports

Les reins sont deux organes rétro-péritonéaux plaqués contre la paroi abdominale postérieure. Ils sont situés de part et d’autre de la colonne vertébrale dorsolombaire, entre la 12^e vertèbre thoracique et la 3^e vertèbre lombaire. Le rein droit est un peu plus bas que le gauche. En arrière, ils sont en contact avec les muscles para-vertébraux et les dernières côtes. En avant, ils sont séparés des viscères abdominaux (foie, colon, duodénum à droite, rate, pancréas, côlon et anses intestinales à gauche) par le péritoine pariétal postérieur. Leur pôle supérieur est recouvert par les glandes surrénales.

Uretères

Les uretères sont deux conduits fibro-musculaires qui assurent le passage de l’urine des reins vers la vessie. Ils mesurent 20 à 30 cm de long chez l’adulte et leur diamètre est de 2 à 5 mm. Ils naissent des bassinets et se terminent dans la vessie après un trajet en baïonnette dans la paroi vésicale jouant le rôle d’anti-reflux.

Vessie

La vessie est un organe creux situé dans le petit bassin, elle assure le stockage et l’expulsion de l’urine. Sa capacité physiologique est de 300 ml, mais peut atteindre 2 à 3 l en cas de rétention urinaire. Elle comprend deux parties, le corps et la base. Le corps dont les fibres musculaires forment le detrusor, est extensible. Il correspond à la partie située au-dessus des orifices urétéraux. La base, ou trigone, est fixe et correspond à la partie basse de la vessie située sous les méats urinaires.

Sa face supérieure est tapissée par le péritoine. Sa face antérieure est fixée par les ligaments pubo-vésicaux à la symphyse pubienne. Chez l’homme, la base de la vessie est en rapport avec la prostate, les vésicules séminales et le rectum. Chez la femme, elle est en rapport avec la face antérieure du vagin et de l’utérus.

Urètre

Chez la femme, l’urètre est un conduit court d’environ 3 cm qui s’abouche par le méat urétral au niveau de la vulve, 2 cm en arrière et au-dessous du clitoris.

Chez l’homme, l’urètre est plus long (environ 14 cm). Il traverse la prostate, l’aponévrose moyenne du périnée et le corps spongieux.

Anatomie fonctionnelle du rein

Le néphron est l’unité fonctionnelle et structurelle du rein. Chaque rein comporte environ 1 million de néphrons. Chaque néphron comprend un glomérule et un tubule formé de quatre parties distinctes (tube contourné proximal, anse de Henlé, tube contourné distal et tube collecteur).

Le glomérule

Le glomérule est situé dans la corticale du rein. Il se compose d’un peloton vasculaire ; c’est un réseau de capillaires artériels formé par la division d’une artériole afférente qui, à la sortie du glomérule, se continue par une artériole efférente. Ce peloton vasculaire est entouré d’une capsule (la capsule de Bowman) qui délimite la lumière urinaire. Entre l’artère et la lumière urinaire, il existe un filtre très sélectif constitué de plusieurs couches cellulaires.

Fig. 6.3 Néphron et vaisseaux

Le tube contourné proximal

Le tube contourné proximal est situé dans la corticale. Partie la plus longue du néphron, il est contourné dans sa partie initiale et se poursuit par une partie droite.

L’anse de Henlé

L’anse de Henlé fait suite au tube contourné proximal. Elle est formée d’une branche descendante qui s’enfonce dans la médullaire et d’une branche ascendante.

Le tube contourné distal

Situé dans la corticale, le tube contourné distal fait suite à l’anse de Henlé.

Le tube collecteur

Le tube collecteur est situé à la fois dans la corticale et la médullaire entre le tube contourné proximal et les calices.

Fonctions rénales

Le néphron assure la formation de l’urine définitive : il dispose pour cela de trois fonctions : la filtration glomérulaire, la réabsorption tubulaire et la sécrétion tubulaire.

Filtration glomérulaire

La filtration est la première étape dans la formation de l’urine : elle est dévolue au glomérule. Le débit sanguin rénal est important, il représente un quart du débit cardiaque, soit environ 1 200 ml/mn. Il existe une autorégulation du débit sanguin rénal, c’est-à-dire qu’il reste constant pour des valeurs de pression artérielle moyenne comprises entre 80 et 200 mmHg, ceci par adaptation automatique de la résistance des artérioles afférentes (mécanisme en partie inexpliqué). Environ 20 % du débit sanguin rénal sont filtrés au niveau du glomérule pour donner 180 l d’urine primitive par jour. Le volume de liquide filtré par unité de temps par l’ensemble des glomérules constitue le taux de filtration glomérulaire (TFG) = 120 ml/mn/1,73 m² de surface corporelle.

Seuls les éléments dont le poids moléculaire est inférieur à 70 000 dalton traversent le filtre glomérulaire. Il n’y a donc pas, dans les conditions physiologiques, de passage des grosses molécules. Par contre, l’urine contient des molécules de petit poids moléculaire à des concentrations proches de celles du plasma. De même, les substances dissoutes de petit poids telles l’urée et le glucose franchissent librement le filtre glomérulaire.

Plusieurs facteurs règlent la filtration glomérulaire :

 la pression de filtration, qui est la force motrice de la filtration. Elle est la résultante de deux forces contradictoires. Elle dépend d’une part, des pressions hydrostatiques à l’intérieur des capillaires et de la lumière urinaire, et d’autre part, de la pression oncotique (liée aux protéines) à l’intérieur des capillaires ;

 la perméabilité de la membrane glomérulaire ;

 la surface d’échange des capillaires glomérulaires ;

 le débit sanguin glomérulaire : plus le débit est important, plus la filtration glomérulaire est importante.

Réabsorption et sécrétion tubulaire

Les tubules sont le lieu de phénomènes de réabsorption et de sécrétion. Ils transforment le filtrat glomérulaire en urine définitive en réabsorbant l’eau et les substances nécessaires au maintien de l’équilibre intérieur et en éliminant les déchets et les substances exogènes.

La réabsorption est le passage d’eau ou de solutés depuis la lumière tubulaire vers l’interstitium cellulaire puis les capillaires péritubulaires ; la sécrétion correspond au processus inverse.

Réabsorption et sécrétion peuvent se faire par transfert passif, les mouvements d’eau se font suivant un gradient osmotique et les mouvements de solutés suivant un gradient de concentration.

Elles peuvent se faire par transfert actif, ce type de transport nécessitant de l’énergie et un transporteur. Le transporteur présente une limite à ce type de transfert. La plupart des substances réabsorbées ont un débit de réabsorption maximal appelé transfert tubulaire maximal. Par exemple, le glucose est totalement réabsorbé de façon active dans le tube contourné proximal si son taux sanguin est inférieur à 1,60 g/l. Au-delà de ce seuil, les capacités de transport sont dépassées et une glycosurie apparaît.

Fonction endocrine

L’érythropoïétine

La régulation de l’érythropoïèse est sous la dépendance d’une hormone, l’érythropoïétine, qui stimule la maturation et la prolifération des globules rouges au sein de la moelle osseuse. Elle est principalement synthétisée par le rein au niveau de l’appareil juxta-glomérulaire. Le principal facteur déclenchant de la production d’érythropoïétine est l’hypoxie tissulaire. Celle-ci peut être provoquée par une diminution du nombre d’érythrocytes ou de leur contenu en hémoglobine, une diminution du débit sanguin ou une baisse d’apport d’oxygène par les poumons.

Le 1-25 dihydrocholecalciférol

C’est le métabolite le plus actif de la vitamine D. Il est formé au niveau du rein grâce à une hydroxylase. Il contrôle l’absorption intestinale du calcium et du phosphore et leur mobilisation osseuse.

La rénine

Elle est sécrétée par l’appareil juxtaglomérulaire, suite à une baisse de la concentration de NaCl au niveau de la macula densa ou à une baisse de la perfusion rénale. Une fois secrétée la rénine diffuse dans le courant sanguin et catalyse l’angiotensinogène sécrétée par le foie en angiotensine I. Dans les poumons une enzyme de conversion transforme l’angiotensine I pour former l’angiotensine II, un puissant vasoconstricteur. L’angiotensine II augmente la sécrétion d’aldostérone. L’ensemble de ces hormones constitue le système rénine-angiotensine-aldostérone (SRAA), essentiel dans la régulation de la pression artérielle sanguine.

Rôle du rein dans l’équilibre hydro-électrolytique

Les glomérules filtrent chaque jour 180 litres d’ultrafiltrat contenant de nombreux électrolytes. Après la traversée tubulaire, moins de 1 % du sodium et de l’eau filtrés sont finalement éliminés, expliquant que le débit urinaire (ou diurèse) soit de 0,5 à 2 l/24 h. On parle d’oligurie pour une diurèse < 500 ml/24 h et d’anurie pour une diurèse < 100 ml/24 h.

Mouvements hydriques

Au niveau du tube contourné proximal : c’est à ce niveau que la majorité de l’eau filtrée (70 %) est réabsorbée, de façon passive, suivant un gradient osmotique créé par la réabsorption active du sodium.

Au niveau de la branche descendante de l’anse de Henlé : celle-ci étant perméable à l’eau, il se crée aussi un équilibre osmotique avec l’interstitium (hypertonique) par réabsorption d’eau.

Au niveau de la branche ascendante de l’anse de Henlé : celle-ci étant imperméable à l’eau, il n’y aura pas d’échange hydrique à ce niveau (par contre, le NaCl y est transporté de manière passive et active vers l’interstitium).

Au niveau du tube contourné distal : il y a réabsorption d’eau seulement en présence d’ADH.

Au niveau du tube collecteur, les échanges hydriques sont sous l’influence de deux mécanismes : le gradient osmotique cortico-médullaire et l’action de l’hormone antidiurétique (ADH).

Fig. 6.4 Le mécanisme d’excrétion de l’eau et du sel

Le gradient cortico-médullaire

Il résulte d’un enrichissement de la médullaire en sodium lié à sa réabsorption par la branche ascendante de l’anse de Henlé sans réabsorption concomitante d’eau. La concentration de sodium est donc très importante dans la partie profonde de la médullaire. Ainsi, au niveau du tube collecteur, l’eau sera réabsorbée en fonction de ce gradient osmotique créé par l’anse de Henlé.

L’hormone antidiurétique (ADH)

L’ADH ou vasopressine est une hormone secrétée par l’hypothalamus puis stockée dans la post-hypophyse. Sa sécrétion est sous la dépendance de l’osmolalité plasmatique et de l’hydratation cellulaire. Une augmentation de l’osmolalité plasmatique stimule les osmorécepteurs de l’hypothalamus qui provoquent la sécrétion d’ADH.

En présence d’ADH, les parois du tube contourné distal et du tube collecteur deviennent perméables et l’eau peut être réabsorbée. La réabsorption de l’eau permet de diminuer l’osmolalité plasmatique.

En l’absence d’ADH, le passage d’eau à travers la paroi est nul, entraînant une dilution de l’urine.

C’est par ce mécanisme lié à l’ADH que la régulation définitive du volume urinaire se réalise.

Élimination rénale du sodium

99 % du sodium filtré sont réabsorbés : Une grande partie du sodium (60 à 70 %) est réabsorbée par transport actif au niveau du tube contourné proximal. Environ 20 à 30 % du sodium filtré sont réabsorbés au niveau de la branche ascendante de l’anse de Henlé.

L’adaptation finale, de manière à obtenir un bilan nul, a lieu dans la partie distale du néphron, au niveau du tube contourné distal et du tube collecteur, sous le contrôle de l’aldostérone. L’aldostérone est une hormone minéralocorticoïde sécrétée par les glandes corticosurrénales principalement en réponse à une stimulation du système rénine-angiotensine (via l’angiotensine II) ou à une élévation de la kaliémie. Elle a un rôle crucial dans le maintien de la volémie plasmatique, de la pression artérielle ainsi que de la kaliémie.

La rénine, stockée dans les cellules de la macula densa, est sécrétée en réponse à une baisse de la concentration de NaCl dans le tubule rénal, une diminution de la perfusion rénale ou une hypovolémie. La rénine scinde l’angiotensinogène en angiotensine I, convertie elle-même en angiotensine II par l’enzyme de conversion. L’angiotensine II stimule la sécrétion d’aldostérone qui agit en augmentant la réabsorption (active) de sodium et (passive) d’eau, contre la sécrétion de potassium et d’ions H⁺.

D’autres facteurs interviennent dans la régulation de l’excrétion rénale du sodium : notamment le facteur natriurétique auriculaire (FNA), peptide synthétisé par les myocytes des oreillettes cardiaques. Il accroît l’excrétion rénale de sodium en augmentant la fraction de filtration et en inhibant la réabsorption de NaCl au niveau du tube collecteur.

Élimination rénale du potassium

Le potassium filtré est presque entièrement réabsorbé au niveau du tube contourné proximal (65 à 70 %) et au niveau de l’anse de Henlé (environ 30 %).

Le potassium urinaire provient essentiellement de sa sécrétion par le tube contourné distal. Une hyperkaliémie provoque la sécrétion d’aldostérone qui stimule la sécrétion tubulaire de potassium, permettant l’élimination dans les urines du potassium en excès.

Rôle du rein dans l’équilibre acido-basique

L’organisme produit chaque jour 60 à 80 mEq d’ions H⁺. Pour maintenir un pH constant, l’organisme dispose de trois lignes de défense :

 les systèmes tampons intra et extra-cellulaires d’action immédiate ;

 les poumons, d’une latence de quelques minutes ;

 le rein, d’action plus lente.

Le rein a un rôle essentiel dans la régulation de l’équilibre acido-basique. Sa réponse nécessite 24 à 48 heures. Le rôle du rein est d’éliminer les ions H⁺ produits par le métabolisme ou apportés par l’alimentation et de reconstituer la masse des tampons. Cette action s’exerce par un triple mécanisme : réabsorption des bicarbonates filtrés, excrétion d’ions H⁺ sous forme d’acidité titrable et excrétion d’ions ammoniaques.

Réabsorption des bicarbonates

La réabsorption des bicarbonates permet la régénération d’un pouvoir tampon efficace. Les bicarbonates sont en effet le système tampon le plus efficace de l’organisme.

Le tube contourné proximal assure la réabsorption de 90 % des bicarbonates et l’anse de Henlé environ 10 à 15 %. La réabsorption est due à la sécrétion d’ions H⁺ dans la lumière tubulaire.

La réabsorption des bicarbonates est totale tant que leur concentration plasmatique est inférieure à 26–28 mmol/l.

Excrétion de l’acidité titrable

L’acidité titrable est le nombre de mEq d’acide qu’il faut neutraliser pour ramener le pH de l’urine à celui du sang.

Environ 20 à 30 mEq d’ions H⁺ sont sécrétés sous forme d’acidité titrable par jour ce qui représente, dans les conditions habituelles, un tiers de l’excrétion totale des ions H⁺.

L’excrétion des ions H⁺ sous forme d’acidité titrable est due essentiellement aux phosphates. Ainsi, pour chaque transformé en , un ion H⁺ est éliminé et un ion CO₃H⁻ est réabsorbé.

Cette sécrétion se fait à la partie distale du néphron au niveau du tube contourné distal et du tube collecteur.

Excrétion d’ammonium

L’excrétion d’ammonium assure l’élimination des deux tiers de la charge acide. L’ammoniaque (NH₃) diffuse depuis la cellule vers la lumière tubulaire (tube contourné proximal) où il capte un ion H⁺ pour former qui est éliminé dans les urines.

Vous aurez noté que les échanges, aboutissant à l’excrétion de l’acidité titrable et de l’ammoniaque, conduisent à la régénération d’ions bicarbonates (CO₃H⁻) qui diffusent dans les liquides péritubulaires, puis dans le sang.

Exploration de la fonction rénale

L’appréciation de la fonction rénale repose sur la connaissance de la diurèse et des constantes biologiques sanguines et urinaires.

Diurèse

Le volume d’urine éliminée est l’une des mesures les plus importantes de la fonction rénale. Il peut se calculer par la diurèse horaire (la normale est supérieure à 1 ml/kg/h), ou journalière.

Par contre, il faut toujours se souvenir qu’il n’y a pas de réelle normalité dans sa valeur : on peut simplement constater si la diurèse est adaptée ou non, aux apports et aux pertes diverses, de telle manière que le bilan hydrique (entrées-sorties) soit constamment nul.

La diurèse peut être diminuée ou devenir nulle en cas d’insuffisance rénale aiguë ou chronique : on parle d’oligurie pour une diurèse < 500 ml/24 h, et d’anurie pour une diurèse < 100 ml/24 h.

Constantes biologiques sanguines et urinaires

Plusieurs substances peuvent être mesurées dans le sang :

 l’urée : elle augmente en cas d’insuffisance rénale. Cependant, elle ne reflète pas fidèlement la valeur fonctionnelle des reins ;

 la créatinine plasmatique est un déchet du métabolisme azoté. Elle s’élève au cours des insuffisances rénales ;

 l’ionogramme sanguin ;

 la numération formule sanguine et les plaquettes.

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