Fonctionnement du filtre glomérulaire

LE FILTRE GLOMÉRULAIRE

Le glomérule est la structure clé de la filtration rénale, composée d'un floculus (réseau capillaire) et d'une chambre urinaire délimitée par la Capsule de Bowman. Il contient des structures spécifiques facilitant la filtration et la régulation.

Structures glomérulaires clés

• Macula densa : Repli du tubule contourné distal, régule le DFG.

• Épine mésangiale : Cellules mésangiales + capillaires.

• Podocytes : Cellules en croissant bordant les capillaires, formant une barrière.

Structure du filtre glomérulaire (du sang vers l'urine)

1. Endothélium fenêtré : Permet le passage du plasma.

2. Membrane basale (Laminine + collagène IV) : Barrière initiale.

3. Podocytes : Avec leurs pédicelles et la slit membrane.

L'ultrafiltration du plasma (20%) produit l'urine primitive, pauvre en protéines et exempte de cellules (0 GR).

La slit membrane (réseau protéique : néphrine, podocine, Neph1) assure la permélectivité.

• Mutation de la néphrine → fuite massive d'albumine → Syndrome néphrotique finnois.

Perméabilité glomérulaire et protéinurie

La perméabilité est assurée par la slit membrane (tamis) et son électronégativité. Les molécules passent selon leur taille, forme et charge électrique (les négatives sont repoussées).

Le glycocalyx endothélial, chargé négativement, joue un rôle répulsif électromagnétique pour les protéines (-).

• Protéinurie orthostatique : Fuite protéique en position debout due à la diminution du débit sanguin rénal, réduisant la répulsion électrostatique du glycocalyx. Disparaît en position couchée.

• L'albumine est quasi non filtrée dans l'urine normale.

⚠️ Réabsorption tubulaire proximale : Le tubule réabsorbe la majorité des protéines filtrées (seulement 30mg d'albumine éliminés sur 6g filtrés/jour) via les récepteurs mégaline + cubuline. Une fuite protéique excessive induit un stress lysosomal → fibrose → progression de l'insuffisance rénale chronique (IRC).

Dépistage de la protéinurie par Bandelette urinaire

Réaction colorimétrique (verte) : dépistage qualitatif.

• Faux positifs : désinfectants, urines alcalines.

• Faux négatifs : chaînes légères (échappent à la bandelette).

• Toujours confirmer une bandelette positive par un dosage quantitatif.

Pour corriger l'effet de dilution des urines, on utilise le Ratio « protéinurie/créatininurie » sur une urine spot du matin :

• < 200 mg/g : valeur normale.

• 200–300 mg/g : zone intermédiaire (à surveiller).

• ≥ 3,5 g/g : syndrome néphrotique.

Albuminurie : Mesure de l'albumine urinaire, corrigée par la créatininurie.

• Ratio albuminurie / créatininurie :

  • < 30 mg/g : normal.

  • ≥ 300 mg/g : albuminurie pathologique (= protéinurie).

• Si dosage seul : risque de passer à côté d'une protéinurie tubulaire (petites protéines non-albumine).

⚠️ Limitation de la méthode : Ratio surestimé si créatininurie diminuée (vieux, femmes, sarcopénie), sous-estimé si créatininurie élevée (muscles, régime carné).

Les deux mécanismes de protéinuries

1. Protéinurie glomérulaire :

   • Défaut de permélectivité, albumine majoritaire (grosses protéines).

   • Causes : Diabète, HTA, glomérulonéphrites.

2. Protéinurie tubulaire :

   • Défaut de réabsorption proximale, petites protéines.

   • Cause : Syndrome de Fanconi.

Différenciation clé : Calculer Albuminurie / Protéinurie.

• > 50 % → protéinurie glomérulaire.

• < 50 % → protéinurie tubulaire.

FILTRATION GLOMÉRULAIRE

La filtration glomérulaire est l'étape initiale et essentielle de la formation des urines (ultrafiltrat), déterminant les transferts tubulaires ultérieurs.

• Le DFG (Débit de Filtration Glomérulaire) est le meilleur index global du fonctionnement rénal.

• Les reins filtrent 140-180 L/jour, mais réabsorbent 99%, conduisant à une diurèse d'environ 1,5 L.

• La réabsorption tubulaire de sodium est colossale (≈ 1,1 kg de NaCl/jour, 10% de la dépense énergétique).

Principes du débit de filtration glomérulaire

La filtration est un phénomène passif dépendant des forces de Starling.

DFG = Kf × PUF

• PUF (Pression d'Ultrafiltration) : Pression nette favorisant la sortie du fluide.

• Kf (Coefficient de filtration) : Dépend de la perméabilité hydraulique et de la surface. Modulé par la contraction des cellules mésangiales. Non principal régulateur.

Pressions déterminant la PUF

PUF = (Pressions hydrostatiques) – (Pressions oncotiques)

• Augmentation artificielle de πcg : Si le débit sanguin rénal diminue, stagnation du sang → concentration des protéines → ↑ πcg → filtration s'arrête prématurément → ↓ DFG.

La régulation est principalement hémodynamique.

AUTORÉGULATION DE LA FILTRATION GLOMÉRULAIRE

Débit Sanguin Rénal (DSR)

• Très élevé : ≈ 1 L/min (20% du débit cardiaque) pour 0,5% du poids corporel.

• Utilité : assurer le fonctionnement rénal (filtration, réabsorption), pas l'apport d'O₂ principalement.

• Consomme 10% du métabolisme basal (pompes Na+/K+ ATPase).

Lorsque le DSR diminue : le rein réduit sa fonction de filtration avant de souffrir d'hypoxie.

• DFG diminue progressivement entre 500 et 1000 mL/min.

• DFG quasi nul entre 200 et 500 mL/min (rein perfusé mais non filtrant).

• < 200 mL/min : insuffisance d'O₂ → ischémie rénale.

Répartition du DSR : 95% vers le cortex (glomérules), 5-10% vers la médullaire. La médullaire est la première à souffrir d'hypoxie en cas de baisse brutale du DSR.

Pressions hydrostatiques dans le rein

Le glomérule est un capillaire à très haute pression (environ 60 mmHg) pour permettre la filtration. Sensible aux agressions vasculaires (HTA, diabète) → protéinurie précoce.

À la sortie du glomérule, l'artériole efférente réduit la pression à ≈ 20 mmHg.

• pCG favorise la filtration (diminue le long du capillaire).

• πCG s'y oppose et augmente le long du capillaire.

Rôle des résistances artériolaires

Le DSR et le DFG sont régulés par les artérioles afférente et efférente.

La fraction de filtration (FF) = part du plasma filtrée (≈ 20%). Si la FF augmente (DFG ↑ plus que le débit plasmatique rénal), cela génère des contraintes sur les capillaires.

Médicaments et situations cliniques

• IEC : vasodilatation efférente → ↓ PUF → ↓ DFG.

• AINS : inhibent les prostaglandines → ↑ résistances vasculaires → ↓ DSR et DFG.

• Ciclosporine : vasoconstriction rénale → ↓ DSR, DFG et FF.

• Produits iodés : ↓ DSR et DFG (en parallèle).

• Diabète/obésité : relaxation artériolaire → ↑ DSR, DFG, FF → hyperfiltration glomérulaire.

• IRC avancée : ↑ FF → auto-aggravation de la maladie.

L'autorégulation rénale maintient DSR et DFG constants malgré les variations de PA (entre 90 et 180 mmHg).

Pression Artérielle Systémique (PSA) élevée (90-180 mmHg)

• Augmentation de PA → ↑ DSR.

• Artériole afférente se contracte → ↑ résistance → stabilisation de Pcg et DFG.

• Rôle protecteur : évite l'hyperfiltration et les lésions.

PSA modérément basse (50-90 mmHg)

• Baisse de PA → ↓ DSR.

• Artériole afférente se relâche → ↑ FF → maintien du DFG (le rein privilégie la filtration).

PSA très basse (< 50 mmHg) = bas débit rénal

• Chute de PA → effondrement du DSR.

• Artériole afférente : dilatation max. / Artériole efférente : constriction max.

• Arrêt de la filtration glomérulaire : mécanisme protecteur. Plus de filtration → plus de Na filtré → plus de réabsorption tubulaire → ↓ consommation d'O₂ → limite l'ischémie.

L'artériole afférente ajuste son tonus (↑ PA → vasoconstriction ; ↓ PA → vasodilatation) pour stabiliser DSR, Pcg et DFG.

Mécanismes de l'autorégulation (75% du phénomène)

1. Réflexe myogène (Bayliss) : ↑ Pression dans l'artériole afférente → étirement → contraction réflexe (↑ Ca²⁺). Rapide, local, automatique.

2. Rétrocontrôle tubulo-glomérulaire (FBTG) : ↑ DSR → ↑ DFG → ↑ NaCl à la macula densa → vasoconstriction afférente → ↓ DFG. Fin, régulable, néphron-dépendant, plus lent.

Facteurs modulants (neurovégétatifs et endocrines) : Système sympathique, rénine-angiotensine II, NO.

TRANSFERTS TUBULAIRES

Modifications de la composition et du volume de l'urine après filtration glomérulaire : réabsorption et sécrétion. Se déroulent dans les tubules, pas dans le glomérule.

Définitions

• Filtration glomérulaire : Fluide du capillaire → chambre urinaire.

• Réabsorption tubulaire : Lumière tubulaire → interstitium → capillaires péri-tubulaires.

• Excrétion : Fraction filtrée (et sécrétée) non réabsorbée, éliminée.

• Sécrétion tubulaire : Capillaires péri-tubulaires → lumière tubulaire. Peut s'ajouter à la filtration.

Transport transépithélial (à l'échelle moléculaire)

A. Transports passifs

• Diffusion simple : O₂, CO₂, molécules lipophiles.

• Diffusion facilitée : Ions, urée, eau, glucose, acides aminés (via transporteur).

B. Transports actifs (contre gradient, besoin d'énergie)

• Actif primaire : Transporteur avec activité ATPase (ex: Na⁺/K⁺ ATPase).

• Actif secondaire/tertiaire : Repose sur un gradient (ex: cotransport Na⁺/glucose, antiport Na⁺/H⁺).

Autres modes de transport

• Endocytose : Capture apicale des protéines → dégradation en AA.

• Transcytose : Transport via vésicules (ex: anticorps).

Voies de transport

1. Voie transcellulaire : Passage à travers la cellule. Na⁺ rejoint le capillaire via Na⁺/K⁺ ATPase au pôle basolatéral (transport actif).

2. Voie paracellulaire : Passage entre deux cellules (K⁺, Ca²⁺, Mg²⁺, Cl^-, Urée, Eau). Cl^- et eau suivent le Na⁺ par cette voie.

• La perméabilité des jonctions serrées est élevée au début du néphron, faible aux segments distaux.

• Back leak : Si drainage capillaire insuffisant → accumulation interstitielle → reflux vers la lumière tubulaire → limite la réabsorption.

La réabsorption passive est favorisée par : gradient osmotique (épithélium), pression oncotique plasmatique élevée ou pression hydrostatique interstitielle élevée (capillaire).

Où se déroule la réabsorption ?

• Tubule proximal : Active. 2/3 du Na⁺ réabsorbé, flux parallèles d'anions et d'eau.

• Branche ascendante de l'anse de Henlé (médullaire externe) : Active. 25% de la réabsorption du Na⁺. Imperméable à l'eau → dilution du fluide tubulaire.

• Les autres segments assurent des transports passifs.

Quantification des transferts tubulaires

Comprendre si une substance est sécrétée ou réabsorbée, et l'amplitude.

Réabsorption tubulaire (RT) et Excrétion Fractionnelle (EF)

Les molécules organiques (nutriments : glucose, AA, corps cétoniques...) sont librement filtrées et quasi totalement réabsorbées (surtout dans le tubule proximal) via des transporteurs spécifiques à capacité limitée.

Réabsorption proximale des nutriments

Glucose, AA, corps cétoniques... sont filtrés puis réabsorbés dans le tubule proximal via :

• Cotransports Na⁺-substrat au pôle apical.

• Diffusion facilitée au pôle basolatéral.

Les transporteurs peuvent être spécifiques (glucose) ou de famille (AA) et peuvent être en compétition.

• Mutation inactivante d'un transporteur → fuite tubulaire.

• Ex : Diabète rénal (glycosurie sans hyperglycémie) : mutation SGLT2 ou GLUT2.

• Ex : Cystinurie : mutation SLC3A1 ou SLC7A9 → lithiases de cystine.

Notions de Capacité limitée des transports : Tm et seuil

• Transport maximum (Tm) : Capacité maximale de transport par unité de temps. Dépend du nombre et de l'affinité des transporteurs. Quand le Tm est atteint, les transporteurs sont saturés et l'excédent est excrété.

• Seuil d'excrétion : Moment où une substance normalement totalement réabsorbée apparaît dans les urines.

Exemple : glucose. Quand la glycémie ↑ → charge filtrée ↑ → réabsorption ↑ jusqu'au Tm. L'excédent est excrété (seuil urinaire entre 11 et 16 mmol/L). Les néphrons ont un Tm hétérogène (hétérogénéité néphronique).

Sécrétion active des ions organiques (tubule proximal)

Anions organiques

• Endogènes : urates, oxalates, prostaglandines, histamine, ascorbate...

• Médicaments : furosémide, pénicilline, salicylates, acétazolamide...

• Peu de transporteurs → compétition fréquente → interactions médicamenteuses.

Cations organiques

• Endogènes : créatinine (20% sécrétée), dopamine, noradrénaline, sérotonine, ammonium.

• Médicaments : cimétidine, triméthoprime, morphine, quinine, atropine...

Exemple : Créatinine et médicaments. Entrée basolatérale par OCT2, sortie apicale par MATE1.

• Certains médicaments inhibent OCT2 (dolutégravir) ou MATE1 (cimétidine, triméthoprime...).

• Conséquence : ↓ sécrétion tubulaire de créatinine → ↑ créatininémie sans baisse réelle du DFG (piège d'interprétation).

Réabsorption proximale normale (synthèse)

• Multiples cotransporteurs apicaux.

• Pompe Na⁺/K⁺ ATPase basolatérale très active.

• Forte consommation énergétique (nombreuses mitochondries).

• Très peu de substances dans l'urine post-proximale.

État pathologique : Syndrome de Fanconi

• Cause : Génétique ou toxicité mitochondriale (ex: analogues nucléotidiques).

• Mécanisme : ↓ production d'ATP → ↓ activité Na⁺/K⁺ ATPase → ↓ réabsorption proximale globale.

• Conséquence : Fuites multiples (glucose, AA, phosphates...), diabètes tubulaires multiples, atteinte osseuse + insuffisance rénale.