Hémodynamique rénale

et filtration glomérulaire

1. Caractéristiques de la vascularisation rénale

           Enorme débit sanguin : les reins reçoivent 20 à 25% du débit cardiaque (1 à 1.2 l.mn^-1). Le débit cardiaque, c’est 5 à 6 l.mn^-1. Or, en poids, les reins représentent seulement 0.5% du pois du corps. Ce sont les organes les mieux irrigués de l’organisme, ils sont mieux irrigués que le cerveau.

           On y trouve une vascularisation en série. Au niveau de chaque néphron, l’artériole afférente donne les capillaires glomérulaires et c’est une autre artériole, l’artériole efférente qui en repart pour donner un second réseau de capillaires : les capillaires péri tubulaires.

           L’irrigation est très inégalement répartie. Le cortex reçoit 80 à 90% du sang, alors que la médullaire est, elle, très peu irriguée : 10 à 20% du sang. La médullaire, seulement irriguée par la vasa recta, est très sensible à l’ischémie (baisse, voir arrêt de l’apport sanguin).

           La pression hydrostatique des vaisseaux est particulière. C’est différent du reste de l’organisme.

-         dans le capillaire glomérulaire, la pression est très élevée (45mmHg) par rapport aux capillaires des autres organes (25mmHg) : favorise la filtration…

-         Le long du capillaire glomérulaire, la pression ne baisse pratiquement pas : très peu de résistance à l’écoulement…

-         Au niveau des capillaires péri-tubulaires, la pression est plus faible (15mmHg) que dans les autres organes : favorise la réabsortion…

-         Il y a deux points où la pression chute considérablement, c’est au niveau des deux artérioles : ce sont des points de résistances ajustables dans le circuit.

           Au niveau des vaisseaux eux-mêmes.

Le glomérule présente une perméabilité aux protéines plus faible qu’au niveau des autres territoires (p_{capsule de Bowmann} proche de 0), par contre perméabilité à l’eau et aux électrolytes très élevée dans les capillaires glomérulaires.

2. la barrière de filtration

Le plasma doit passer à travers :

          la paroi du capillaire, l’endothélium

          la membrane basale qui entoure les capillaires

          les pédicelles des podocytes qui enserrent ces capillaires

… pour venir dans la capsule de Bowman.

Ces trois éléments forment la barrière de filtration.

3. la filtration glomérulaire

Environ 1/5 du plasma qui arrive au rein est filtré (20%). Mais comme  le débit plasmatique est énorme, la quantité filtrée est très importante aussi.

C’est le débit de filtration glomérulaire : DFG ou TFG (pour taux…)

Sa valeur moyenne chez l’homme est de 120ml.mn^-1, ce qui représente 180l.j^-1.

Le volume d’urine émise par jour est de 1 à 1.5l.j^-1 : 99% de ce qui a été filtré sera réabsorbé.

Pour déterminer la composition du filtrat, on va utiliser des techniques de micro ponction.

Pour déterminer le DFG, on va calculer la clairance à l’échelon d’un organisme entier ou d’un néphron (beaucoup plus délicat).

On prend un animal vivant anesthésié, on expose son rein et à l’aide de pipettes très fines on va pénétrer au hasard dans un néphron. Pour se localiser, on utilise des colorants.

       Flux libre : on dépose une goutte d’huile et le liquide remonte

       Flux bloqué : on dépose deux gouttes d’huile et on injecte quelque chose

       µ-perfusion : on injecte à un endroit et on récupère plus loin

       fragments de néphron µdisséqués : la collagénase hydrolyse les tissus conjonctifs, là-dessus on peut faire une micro perfusion

Quand on travaille depuis le cortex on peut avoir accès aux artérioles (mesure des pressions), à la partie vasculaire, au tubule contourné proximal et au tubule distal. Les seuls néphrons étudiables sont corticaux, les juxta médullaires nous échappent.

En fonctionnant à partir de la papille, on peut analyser ce qui se passe au niveau de la hanse de Henlé : on accède aux juxta médullaires et au canal collecteur (c’est l’inverse).

Le filtrat glomérulaire est aussi nommé ultrafiltrat, car c’est un ultrafiltrat du plasma :

plasma – protéines (urine primitive)

On trouve quand même quelques protéines dans l’ultrafiltrat.

Plasma 60 à 70 g de protéines.l^-1

Ultrafiltrat 10 à 20 mg.l^-1

La plupart des protéines passées vont être réabsorbée au niveau du tubule proximal. Il y a des systèmes d’endocytose, qui par la suite vont dégrader les protéines capturées, elles repasseront dans la circulation sanguine sous forme d’AA.

Deux phénomènes expliquent ce passage de protéines :

→       le facteur taille :

Albumine PM = 69 000….rapport <0.01 : pas de passage

Il y a passage jusqu’à 11 000, mais au-delà de 40 000, ça ne passe plus. C’est du à un problème de charges électrique.

Cependant, la relation n’est pas linéaire, en effet la charge intervient aussi.

→       le facteur charge :

Les molécules négatives sont très vite discriminées alors que le passage des cations est favorisé.

Les hormones peptidiques de petite taille vont être retrouvées dans l’urine

4. les forces impliquées dans la filtration glomérulaire

On retrouve :

→       Pc = filtration

45 mm Hg, + élevé que dans les autres territoires, ne baisse quasiment pas au niveau du capillaire glomérulaire, à la fin, on est toujours à 45 mm Hg

→       Pb (capsule de B.) = s’oppose à la filtration

Relativement faible : 10 mm Hg, constante dans la capsule

La ΔP = 35mmHg, on va dans le sens d’une filtration

→       pc = s’oppose à la filtration

Dans le plasma on trouve 60 g de prot.l^-1, force de 20 mm Hg

→       pb = filtration

~ 0 car il y a seulement 10 à 20 mg.l^-1, la force induite est négligeable

La Δp = 20 mm Hg

35 mm Hg versus 20 mm Hg = filtration avec une force de 15 mm Hg.

Si on a filtration, du liquide sort, mais les protéines restent dans le plasma ; elles vont donc se concentrer le long du capillaire glomérulaire : la p_c ne va pas rester constante, elle augmente.

Quand elle atteint 35 mm Hg, il y a alors équilibre avec la force en sens inverse : la filtration s’arrête.

Il y a un autre facteur qu’il faut prendre en compte : le Kf.

On tient compte de la perméabilité de la membrane. K est un facteur  de perméabilité hydraulique, c’est une propriété inhérente à la membrane.

Sa valeur varie selon les espèces : la composition de la barrière de filtration est variable.

S est difficile à estimer : 5 à 15 m²/100g de rein.

S peut aussi varier selon les espèces et selon la contraction des cellules mésengiales.

RAT

L’équilibre de filtration est atteint avant la fin du glomérule : il y a une réserve de filtration.

CHIEN

Le P au départ est plus élevé. Chez les espèces à bas Kf, la filtration se fait plus lentement, les protéines se concentrent moins vite. L’augmentation de pc n’est pas arrivée à équilibrer la pression hydrostatique.

Il y a filtration tout au long du néphron et peu de réserve de filtration.

C’est le Kf qui varie le plus entre les espèces.

5. comment moduler le DFG ?

On peut faire varier ΔP

La pression dans la capsule de Bowman est difficilement variable, mais celle du capillaire varier avec la résistance des artérioles : il y a deux points de résistance où la pression chute, les artérioles afférentes et efférentes.

Selon leur dose, noradrénaline et angiotensine ont une action, avec des cibles (aff ou eff) et des effets différents.

Modulation sur l’afférente :                                                      Modulation sur l’efférente :

Evolution dans le même sens                                                       débit sanguin et DFG évoluent ≠

  du débit sanguin et du DFG

On peut faire varier Δπ

Si on fait varier le débit plasmatique rénal, alors on fait varier π.

La pression reste constante dans le système, seule la vitesse du sang qui arrive varie.

Quand le débit plasmatique augmente, alors le DFG augmente aussi. C’est surtout variable pour les espèces à haut Kf.

Si le sang arrive plus vite, il va être moins filtré dans les parties initiales, donc les protéines se concentrent moins : π capillaire augmente moins, et la courbe de filtration se déplace vers la droite (on passe d’une courbe de type « rat » à une courbe de type « homme »).

On peut faire varier le Kf

S peut en effet varier par contraction des cellules mésengiales.

6. l’autorégulation de DSR et du DFG

C’est un système qui permet au rein de garder un débit de filtration glomérulaire constant, malgré des variations de la PA.

C’est un système qui est actif quasiment en permanence puisque notre PA, enregistrée en continue, présente des variations de manière très fréquente.

Ex :

Passage brusque de la position assise à la position debout

Durant le sommeil….

Le rein est très sensible à tous ces à-coups.

Il existe un système d’autorégulation du DFG.

Quand la pression varie dans l’artère rénale de 80 à 160 mm Hg, le DSG et le DFG restent constants.

C’est la résistance sur l’artériole afférente qui a bougé = compensation.

Deux mécanismes entrent en jeu :

→       le mécanisme myogénique

C’est une propriété de tous les vaisseaux de l’organisme. Quand la pression augmente dans un vaisseau, cela étire les parois du vaisseau, et cet étirement induit l’ouverture des canaux calciques sensibles à l’étirement. Ces canaux se trouvent dans la paroi des cellules musculaires lisses de l’artériole. Ils provoquent la contraction par entrée de calcium dans les cellules musculaires lisses.

→       le rétro contrôle tubulo-glomérulaire

( ils se succèdent sans doute dans le temps…)

Si la pression P augmente, le débit de filtration augmente (phénomène passif). La quantité de fluide qui arrive aux parties distales du néphron augmente.

 Les cellules de la macula densa, par leurs capteurs, vont sentir que le débit de fluide a augmenté ; alors, elles envoient un signal, de manière paracrine, à l’artériole afférente pour qu’elle se contracte. Le DFG revient alors à une valeur normale.

La mesure se fait grâce à un transporteur particulier, qui co-transporte 1 Na⁺, 2Cl^- et 1K⁺. il est caractéristique du tubule distal.

 Les cellules mesurent le débit de NaCl. Si le débit augmente, elles induisent la contraction pour rétablir le système. En réalité, elles sont sensibles au taux de chlore.

Le médiateur qu’elles libèrent serait de l’adénosine, qui diffuserait vers l’artériole afférente où il y a des récepteurs membranaires à l’adénosine.

La sensibilité de ce rétro contrôle peut varier en fonctions

des conditions dans lesquelles se trouve l’organisme :

HYPOVOLEMIE

Baisse de volume plasmatique.

La sensibilité du réflexe augmente, il faut éviter les pertes.

 Une faible augmentation de débit provoque une baisse du DFG.

HYPERVOLEMIE

La sensibilité du rétro contrôle diminue.

Il ne faut pas garder du volume : il est préférable d’augmenter le DFG.

Ce rétro contrôle est un phénomène physiologique important, son rôle est d’éviter les à-coups.

7. contrôle de la circulation rénale

IMPORTANCE DU SN SYMPATHIQUE

Le rein possède une innervation exclusivement orthosympathique. Le Nt libéré, c’est la noradrénaline.

LE SYSTEME RENINE-ANGIOTENSINE (SRA)

La rénine est une enzyme (et pas une hormone), produite au niveau de l’appareil juxta glomérulaire. Cette enzyme clive l’angiotensinogène, protéine circulante synthétisée dans le foie, pour donner un décapeptide, l’angiotensine. Elle sera clivée par l’enzyme de conversion, synthétisée par les reins et les poumons, pour donner de l’angiotensine II, l’hormone active.

L’enzyme limitante, c’est la rénine ; c’est elle qui conditionne les taux d’angiotensine II.

Les IEC sont des médicaments qui inhibent l’enzyme de conversion et permettent de baisser la PA.

Qu’est ce qui conditionne la sécrétion de rénine ?

·       elle est synthétisée en cas de baisse de la PA.

En effet l’artériole aff. possède  des barorécepteurs, cellules capables de mesurer la pression.

·       Elle est perçue par un autre mécanisme : les cellules de la macula densa

Quand les cellules de la macula densa perçoivent moins de chlore, elles vont déclencher la sécrétion de rénine.

Ces cellules déclenchent deux phénomènes indépendants : la contraction de l’artériole afférente ET la sécrétion de rénine.

·       L’activité des nerfs sympathiques rénaux

Lorsque la PA baisse, cette chute est perçue par les barorécepteurs de l’aorte et des carotides. Il y a stimulation du système nerveux sympathique

Augmentation de l’activité des nerfs rénaux

Augmentation de la sécrétion de rénine, car il y a des récepteurs βadrénergiques sur les cellules à grains productrices de rénine.

Si la rénine augmente, alors l’angio II augmente aussi.

Elle peut se fixer sur les récepteurs AT1 et AT2, qui sont couplés à des protéines G : hausse de Ca²⁺ et par conséquent vasoconstriction des vaisseaux.

Le rein est très sensible aux effets de l’angio II : effets +++ à des doses très faibles (pour lesquelles il n’y a pas d’effet sur les autres tissus).

-         vasoconstriction d’abord sur l’artériole afférente (augmentation de la fraction filtrée), puis à des doses plus fortes, contraction de l’artériole afférente (baisse du DFG).

-         Contraction des cellules mésengiales : baisse du DFG.

-         Au niveau du tubule proximal : augmentation de la réabsorption de Na+ , effet natriurétique.

-         Inhibition de la sécrétion de rénine = RC pour éviter un emballement du système.

-         Ailleurs,

C’est le plus puissant vasoconstricteur : augmentation de la PA de manière très rapide.

Stimulation de la libération d’aldostérone, qui augmente la réabsorption de Na+

                   Au niveau du SNC, stimulation de la soif, de l’appetit pour le sel.

                   Augmentation de la libération d’ADH.

ANF

NO (Production au niveau des cellules de la médullaire rénale)

PROSTAGLANDINES

A l’inverse, on trouve un système qui augmente le DFG, mise en route quand il y a trop de volume plasmatique.