Chapitre 6 : Fonction rénale

Anatomie du Rein et des Voies Urinaires

L'appareil urinaire est essentiel à la filtration du sang et à l'élimination des déchets. Il est composé des reins, des uretères, de la vessie et de l'urètre.

Les Reins

Les reins sont des organes en forme de haricot, mesurant environ 12 cm de haut, 6 cm de large et 3 cm d'épaisseur chez l'adulte, avec un poids de 110 à 160 g. Ils sont situés de part et d'autre de la colonne vertébrale, entre la 12e vertèbre thoracique et la 3e lombaire, le rein droit étant légèrement plus bas que le gauche. Ils sont rétro-péritonéaux et recouverts par les glandes surrénales.

• Hile: Point d'entrée des artères rénales et de sortie des veines et des canaux excréteurs.

• Capsule fibreuse: Enveloppe protectrice du rein.

• Parties distinctes:

  • Cortex rénal (corticale): Partie externe sous la capsule rénale.

  • Médulla (médullaire): Partie interne composée des pyramides de Malpighi (6 à 9 structures pyramidales striées) dont les sommet forment les papilles (=début des voies excretrices).

• Bassinet: Cavité centrale en contact avec le hile.

• Calices:

  • Petits calices: Entonnoirs (huit) recueillant l'urine des papilles rénales.

  • Grands calices: Trois grands calices dans lesquels les petits calices se déversent, menant au bassinet.

L'urine est formée par les néphrons dans le cortex et la médullaire, puis drainée via les papilles rénales vers les calices et le bassinet, avant de rejoindre l'uretère.

Les Uretères

Les uretères sont deux conduits fibro-musculaires de 20 à 30 cm de long et de 2 à 5 mm de diamètre qui acheminent l'urine des reins à la vessie. Naissent des bassinet et s'insèrent dans la vessie après un trajet en "baïonnette" pour prévenir le reflux urinaire.

La Vessie

La vessie est un organe creux pelvien de stockage et d'expulsion de l'urine. Sa capacité physiologique est de 300 ml, pouvant atteindre 2 à 3 L en cas de rétention urinaire.

Composé de :

• Corps: Partie supérieure extensible (les fibres musculaires forment le détrusor) située au dessus des méats urinaire.

• Base (trigone): Partie inférieure fixe, située sous les méats urinaire.

La vessie est recouverte par le péritoine sur sa face supérieure et fixée par des ligaments pubo-vésicaux à la symphyse pubienne. Ses rapports anatomiques diffèrent entre l'homme (prostate, vésicules séminales, rectum) et la femme (vagin, utérus).

L'Urètre

• Chez la femme: Conduit court (environ 3 cm), s'abouchant au niveau de la vulve (2m en arrière et en dessous du clitoris).

• Chez l'homme: Conduit plus long (environ 14 cm), traversant la prostate, l'aponévrose du périnée et le corps spongieux.

Le Néphron (unité fonctionnelle et structurelle)

Le néphron est l'unité fonctionnelle et structurelle du rein. Chaque rein contient environ un million de néphrons. Chaque néphron est composé d'un glomérule et d'un tubule urinaire.

• Glomérule: Situé dans la corticale.

  • Peloton vasculaire: Réseau de capillaires artériels issu d'une artériole afférente et se prolongeant par une artériole efférente.

  • Capsule de Bowman: Enveloppe le peloton vasculaire et délimite la lumière urinaire.

  • Filtre glomérulaire: Structure sélective permettant la filtration.

• Tubule: Formé de quatre parties distinctes:

  • Tube contourné proximal: Partie la plus longue, dans la corticale, initialement contournée.

  • Anse de Henlé: Fait suite au tube contourné proximal, composée d'une branche descendante (dans la médullaire) et d'une branche ascendante.

  • Tube contourné distal: Situé dans la corticale fait suite a l'anse de Henlé.

  • Tube collecteur: fait suite au tube contourné distal et est situé dans la corticale et la médullaire. Les tubes collecteurs convergent pour former un canal collecteur qui se déverse dans : pyramides de Malpighi -> papilles -> un calice mineur.

Grandes Fonctions du Rein

Formation de l'Urine Définitive

Les néphrons assurent la formation de l'urine définitive grâce à trois fonctions principales :

1. Filtration glomérulaire:

   • Première étape de la formation de l'urine, se déroule au niveau du glomérule.

   • Débit sanguin rénal: représente 25% du débit cardiaque (1200 ml/min).

   • Autorégulation: Maintien constant du débit sanguin rénal pour des pressions artérielles moyennes comprises entre 80 et 200 mmHg.

   • Environ 20% du débit sanguin rénal est filtré, produisant 180 L d'urine primitive par jour.

   • Taux de filtration glomérulaire (TFG): 120 ml/min/1,73 m² de surface corporelle.

   • Le filtre glomérulaire ne laisse passer que les molécules dont le poids moléculaire est inférieur à 70 000 daltons (pas de grosses molécules, mais passage libre des petites molécules comme l'urée et le glucose).

   • Facteurs régulant la filtration:

     • Pression de filtration: Force motrice résultant des pressions hydrostatiques et oncotiques.

     • Perméabilité de la membrane glomérulaire.

     • Surface d'échange des capillaires glomérulaires.

     • Débit sanguin glomérulaire: plus le débit est élevé, plus la filtration est importante.

2. Réabsorption et Sécrétion tubulaires:

   • Ces phénomènes transforment le filtrat glomérulaire en urine définitive.

   • Réabsorption: Passage d'eau ou de solutés de la lumière tubulaire vers les capillaires péritubulaires.

   • Sécrétion: Processus inverse.

   • Transferts:

     • Passifs: Suivant les gradients osmotiques (eau) ou de concentration (solutés).

     • Actifs: Nécessitent énergie et transporteurs (avec un débit de réabsorption maximal, ex: glucose réabsorbé totalement si taux sanguin < 1,60 g/l, sinon glycosurie).

Après la traversée tubulaire, moins de 1% du sodium et de l'eau filtrés sont éliminés, d'où un débit urinaire (diurèse) de 0,5 à 2 L/24 heures. (Source 16)

• Oligurie: Diurèse < 500 ml/24 h.

• Anurie: Diurèse < 100 ml/24 h.

Régulation de l'Érythropoïèse

La régulation de l'Érythropoïèse est sous la dépendance d'une hormone que le rein synthétise principalement l'érythropoïétine (EPO) au niveau de l'appareil juxta-glomérulaire. L'EPO stimule la maturation et la prolifération des globules rouges dans la moelle osseuse. L'hypoxie tissulaire en est le principal facteur déclenchant (l"hypoxie peut être provoqué par une baisse de de globule rouge ou leur contenue en hémoglobine, une baisse du débit sangui ou une baisse d'apport en O2).

Activation de la Vitamine D

Le rein transforme la vitamine D en sa forme active, la 1-25OH D3, via une hydroxylase. Cette forme contrôle l'absorption intestinale du calcium et du phosphore, ainsi que leur mobilisation osseuse.

Sécrétion de Rénine et Régulation de la Pression Artérielle

L'appareil juxtaglomérulaire sécrète la rénine en réponse à une baisse de NaCl dans la macula densa ou à une baisse de perfusion rénale. La rénine active le système rénine-angiotensine-aldostérone (SRAA), un puissant système de régulation de la pression artérielle sanguine.

• Rénine catalyse angiotensinogène en angiotensine I.

• Angiotensine I est convertie en angiotensine II (vasoconstricteur puissant) dans les poumons.

• Angiotensine II augmente la sécrétion d'aldostérone.

Équilibre Hydro-électrolytique

Le rein joue un rôle crucial dans la régulation de l'eau et des électrolytes du corps.

Régulation de l'eau

1. Tube contourné proximal: Réabsorption passive de 70% de l'eau filtrée, suite à la réabsorption active du sodium.

2. Branche descendante de l'anse de Henlé: Réabsorption d'eau par équilibre osmotique avec l'interstitium hypertonique. (Source 17)

3. Branche ascendante de l'anse de Henlé: Imperméable à l'eau, mais transporte NaCl vers l'interstitium, créant un gradient osmotique cortico-médullaire. (Sources 17, 18)

4. Tube contourné distal et tube collecteur: Réabsorption d'eau sous l'influence de l'hormone antidiurétique (ADH). (Source 17)

   • ADH (vasopressine): Sécrétée par l'hypothalamus et stockée dans l'hypophyse. Sa sécrétion est stimulée par une augmentation de l'osmolalité plasmatique.

   • Présence d'ADH: rend les parois du tube distal et collecteur perméables à l'eau, réduisant l'osmolalité plasmatique.

   • Absence d'ADH: Pas de passage d'eau, entraînant une dilution de l'urine. (Source 19)

Régulation du sodium (Na+)

Environ 99% du sodium filtré est réabsorbé.

1. Tube contourné proximal: Réabsorption active de 60 à 70% du sodium.

2. Branche ascendante de l'anse de Henlé: Réabsorption de 20 à 30% du sodium.

3. Tube contourné distal et tube collecteur: Réabsorption finale sous le contrôle de l'aldostérone.

   • Aldostérone: Hormone minéralocorticoïde sécrétée par les glandes surrénales, stimule la réabsorption active de sodium (et passive d'eau) en échange de potassium et d'ions H+.

   • Rénine: Sa sécrétion est déclenchée par la baisse de NaCl, la diminution de la perfusion rénale ou l'hypovolémie, et conduit à la production d'angiotensine II qui stimule l'aldostérone. (Source 20)

4. Peptide Auriculaire Natriurétique (ANP): Augmente l'excrétion rénale de sodium en inhibant sa réabsorption et en augmentant la filtration. (Source 20)

5. Régulation du potassium (K+)

6. Le potassium filtré est presque entièrement réabsorbé au niveau du tube contourné proximal (65-70%) et de l'anse de Henlé (environ 30%). (Source 21)

   • La majeure partie du potassium urinaire provient de sa sécrétion par le tube contourné distal.

   • L'hyperkaliémie stimule la sécrétion d'aldostérone, qui augmente la sécrétion tubulaire de potassium. (Source 21)

   Régulation du calcium (Ca2+)

   La calcémie est régulée par la parathormone (PTH) et la vitamine D active (1-25OH D3). (Source 61)

   • Seule la fraction ionisée du calcium est filtrée.

   • 70% est réabsorbé dans le tube contourné proximal.

   • 10% est réabsorbé dans le tube contourné distal et le tube collecteur.

   • La PTH stimule la réabsorption du calcium dans la branche ascendante de l'anse de Henlé et le tube collecteur. La calcitonine a un effet similaire. (Source 63)

   Régulation du phosphore

   Le phosphore est principalement osseux (70%). (Source 66)

   • 90% du phosphore filtré est réabsorbé par le tube contourné proximal.

   • Le phosphore est une substance seuil: excrété seulement si le taux plasmatique est > 1 mmol/l.

   • La PTH diminue la réabsorption tubulaire de phosphore. (Source 68)

   Équilibre Acido-Basique

   Le pH de l'organisme doit rester constant (7,38 à 7,42). Le rein joue un rôle essentiel mais lent (24-48h). (Source 22, 31)

   Il intervient par trois mécanismes :

   1. Réabsorption des bicarbonates (HCO₃⁻):

      • 90% au niveau du tube contourné proximal et 10-15% au niveau de l'anse de Henlé.

      • Les HCO₃⁻ sont réabsorbés en régénérant le système tampon le plus efficace de l'organisme. (Source 23)

      • Processus: Sécrétion d'ions H+ dans la lumière tubulaire, réaction avec HCO3- pour former CO2 et H2O. Le CO2 diffuse, forme H+ et HCO3- dans la cellule. H+ est re-sécrété, et HCO3- passe dans le sang. CO2 +H2O ↔ H2CO3 ↔ H+ + HCO₃⁻

      • La réabsorption est totale tant que la concentration plasmatique est < 26-28 mmol/l.

   2. Excrétion d'ions H+ sous forme d'acidité titrable:

      • 20 à 30 mEq d'ions H+ sont excrétés par jour, principalement tamponnés par les phosphates (HPO₄⁻) pour former H₂PO₄⁻.

      • Se produit dans le tube contourné proximal et le tube collecteur. (Source 24)

   3. Excrétion d'ions ammoniaques:

      • L'ammonium (NH₃) diffuse dans la lumière tubulaire (tube contourné proximal) où il capte un H+ pour former NH₄⁺, éliminé dans les urines, contribuant pour deux tiers à l'élimination de la charge acide. (Source 25)

   Les autres lignes de défense pour l'équilibre acido-basique sont:

   • Systèmes tampons (intracellulaires et extracellulaires, ex: bicarbonate/acide carbonique) agissent immédiatement. (Source 32, 33)

   • Poumons (régulation de l'élimination du CO₂) agissent en quelques minutes. H+ + HCO₃⁻ ↔ H2CO3 ↔ CO2 +H2O

     • Acidose métabolique stimule la ventilation pour éliminer le CO₂.

     • Alcalose métabolique provoque une hypoventilation pour augmenter la PaCO₂.

   Examens permettant d'évaluer la fonction rénale

   Mesure de la Diurèse

   La diurèse horaire (> 1 ml/kg/h) ou journalière est un indicateur important. (Source 27)

   • Diurèse normale: 0,5 à 2 L/24 heures.

   • Oligurie: < 500 ml/24 heures.

   • Anurie: < 100 ml/24 heures.

   Analyses Sanguines et Urinaires

   Analyses Sanguines

• Urée: Augmente en cas d'insuffisance rénale mais ne reflète pas fidèlement la fonction.

• Créatinine plasmatique: Déchet du métabolisme musculaire, s'élève en cas d'insuffisance rénale.

• Ionogramme sanguin: Sodium, potassium, chlore, bicarbonate (valeurs normales ci-dessous).

• Numération formule sanguine et plaquettes: Anémie et thrombopénie peuvent être associées à l'insuffisance rénale chronique.

Analyses Urinaires

• Osmolalité urinaire.

• Ionogramme urinaire.

Évaluation du Débit de Filtration Glomérulaire (DFG)

Le DFG est le meilleur indicateur du fonctionnement rénal. (Source 29)

Clairance de la Créatinine

Débit de filtration glomérulaire (DFG) normal = 125 ml/min.

La clairance est la capacité du rein à épurer le plasma d'une substance par unité de temps.

• La créatinine est filtrée librement et n'est ni réabsorbée ni sécrétée.

• Formule:

  • Ucréat: Concentration urinaire de créatinine.

  • V: Débit urinaire.

  • Pcréat: Concentration plasmatique de créatinine.

Formules d'estimation (sans recueil d'urines): Cockroft & Gault, MDRD (Modification of the Diet in Renal Disease). Elles utilisent la créatinine plasmatique, sexe, âge, poids (Cockroft & Gault) et origine ethnique (MDRD).

Définition de l'insuffisance rénale par la clairance

• Modérée: 30-60 ml/min.

• Sévère: 15-30 ml/min.

• Terminale: < 15 ml/min.

Valeurs normales biologiques

Gazométrie artérielle

• pH = 7,35–7,45

• PaCO2 = 35–45 mmHg

• CO3H– (bicarbonates) = 22–28 mmol/l

Ionogramme sanguin

• Sodium (Na⁺) = 142 mmol/l

• Potassium (K⁺) = 3.5 à 4.5 mmol/l

• Chlore (Cl⁻) = 103 mmol/l

• Bicarbonate (CO₃H⁻) = 26 mmol/l

• Protéines = 60 g/l

• Créatinine = 60–120 µmol/l (7–14 mg/l)

• Urée = 4 mmol/l (0,25 g/l)

• Glucose = 4–6 mmol/l (0,80–1,20 g/l)

Trou anionique (TA)

Éléments intervenant dans l'équilibre acido-basique et hydro-électrolytique

Éléments de l'équilibre acido-basique

Le pH sanguin est maintenu dans des limites étroites (7,38-7,42). Les variations (acidose < 7,38, alcalose > 7,42) sont compensées par plusieurs systèmes. (Source 31)

1. Systèmes tampons: Première ligne de défense, actions immédiates. (Source 32)

   • Intracellulaires: Hémoglobine, protéines, phosphates, os.

   • Extracellulaires: Système acide carbonique/bicarbonates (le plus important), phosphates, protéines plasmatiques. (Source 33)

2. Poumons: Élimination du CO₂ via la ventilation. Le CO₂ est directement lié à la formation d'ions H+ et de bicarbonates.

   • Acidose: hyperventilation pour éliminer le CO₂.

   • Alcalose: hypoventilation pour retenir le CO₂.

3. Reins: Action plus lente (24-48h).

   • Réabsorption des bicarbonates filtrés.

   • Excrétion d'ions H+ sous forme d'acidité titrable (principalement par les phosphates).

   • Excrétion d'ions ammoniaques (par l'ammoniaque NH₃).

L'équation de Henderson-Hasselbalch décrit l'équilibre des bicarbonates/acide carbonique : PH = 6.1 + log(CO3H- / H2CO3) $ (Source 38)

Éléments de l'équilibre hydro-électrolytique

L'eau représente 60% du poids corporel et est répartie en compartiments.

Compartiments liquidiens

• Eau corporelle totale (ECT): ~60% du poids corporel.

• Compartiment intracellulaire (LIC): 60% de l'ECT (40% du poids corporel). Riche en K+, pauvre en Na+.

• Compartiment extracellulaire (LEC): 40% de l'ECT (20% du poids corporel). Riche en Na+, pauvre en K+.

  • Secteur plasmatique (intravasculaire): 12% de l'ECT (5% du poids corporel).

  • Secteur interstitiel: 20% de l'ECT (15% du poids corporel).

  • Espace transcellulaire: 2,5% du LEC (liquides des sécrétions).

Les échanges d'eau entre compartiments dépendent de l'osmolalité. (Source 41)

• Osmolalité: concentration en substances dissoutes par kg d'eau. Normale: 290 ± 5 mOsm/kg d'eau.

• Les variations de l'osmolalité LEC (principalement dues au Na+) induisent des transferts d'eau pour rétablir l'équilibre.

• Les échanges entre plasma et interstitiel sont régis par les pressions oncotique (retient l'eau dans les vaisseaux) et transmurale (tend à faire sortir l'eau). (Source 42)

Bilan hydrique

L'équilibre est maintenu par un bilan nul entre les entrées et les sorties. (Source 43)

• Apports hydriques (~2300 ml/24h):

  • Exogènes: Boissons, aliments (sensation de soif).

  • Endogènes: Métabolisme cellulaire (eau métabolique), ~600 ml/24h. (Source 44)

• Pertes hydriques:

  • Insensibles (~500 ml/24h): Cutanées (évaporation), pulmonaires. (Source 46)

  • Sensibles: Urines (1500 ml/24h), fèces (~100 ml/24h), transpiration (variable). (Source 47)

La régulation du bilan hydrique se fait par l'osmolalité plasmatique, détectée par les osmorécepteurs hypothalamiques, et met en jeu l'ADH et la soif. Le peptide auriculaire natriurétique (ANP) intervient en cas d'augmentation du volume sanguin. (Source 48)

Électrolytes majeurs

• Sodium (Na+): Principal cation extracellulaire, déterminant majeur du volume LEC et de l'hydratation intracellulaire. (Source 52, 55)

  • Concentration plasmatique (natrémie): 138-142 mmol/l.

  • Apports alimentaires: 150-200 mmol/24h.

  • Sorties: Principalement rénales (régulées), adaptation aux apports. (Source 53, 54)

• Potassium (K+): Principal cation intracellulaire (90%), important pour le potentiel de repos membranaire et l'excitabilité neuromusculaire/cardiaque. (Source 56, 60)

  • Concentration plasmatique (kaliémie): 3,8-5 mmol/l.

  • Apports alimentaires: 50-150 mmol/24h.

  • Sorties: Principalement rénales (90%), régulées par l'aldostérone et la kaliémie. (Source 57, 58)

  • Les variations de pH (acidose/alcalose) et l'insuline modifient la répartition entre LEC et LIC. (Source 56, 59)

• Calcium (Ca2+): Majoritairement osseux (97%), rôle dans la rigidité osseuse, l'excitabilité neuromusculaire et la coagulation. (Source 61, 65)

  • Concentration plasmatique (calcémie): 2,1-2,6 mmol/l.

  • Régulation par la PTH et la vitamine D active. (Source 61)

  • Apports alimentaires: 1g/jour, absorption intestinale régulée. (Source 62)

  • Élimination: urinaire et fécale, réabsorption rénale sous l'influence de la PTH et de la calcitonine. (Source 63)

• Phosphore: Majoritairement osseux (70%), composant structurel/fonctionnel des cellules (ex: ATP). (Source 66, 69)

  • Concentration plasmatique (phosphorémie): 0,8-1,4 mmol/l.

  • Apports alimentaires: 600mg/jour, absorption intestinale sous dépendance de la vitamine D. (Source 67)

  • Élimination: urinaire (substance seuil) et fécale, réabsorption rénale régulée par la PTH. (Source 68)

Méthodes d'évaluation des compartiments liquidiens

L'évaluation des compartiments liquidiens en pratique repose sur des signes cliniques et des bilans biologiques, car les techniques de dilution ne sont pas courantes.

Examen Clinique

Recherche de signes de déshydratation ou d'hyperhydratation:

• Sensation de soif ou dégoût de l'eau.

• État d'hydratation de la peau (pli cutané) et des muqueuses (langue).

• Présence d'œdèmes (rétention hydrosodée).

• Variations rapides du poids.

• Bilan des entrées et des sorties.

• Troubles neurologiques éventuels.

• Paramètres hémodynamiques: pression artérielle, fréquence cardiaque, pression veineuse centrale (PVC), pression capillaire pulmonaire (PCP).

Examens Biologiques

Ces examens permettent de diagnostiquer et de caractériser les troubles de l'hydratation (déshydratation, hyperhydratation intra- ou extracellulaire). (Source 51)

• Ionogramme sanguin et urinaire.

• Urée, créatininémie, glycémie, protidémie.

• Hématocrite, hémoglobine.

• Osmolalité plasmatique et urinaire.

Points Clés

• Les reins sont des organes complexes filtrant le sang et produisant l'urine grâce aux néphrons, unités fonctionnelles.

• Les grandes fonctions rénales incluent la formation d'urine, la régulation de l'érythropoïèse, l'activation de la vitamine D et la sécrétion de rénine.

• L'évaluation de la fonction rénale repose sur la diurèse, les analyses sanguines (urée, créatinine, ionogramme) et le calcul du débit de filtration glomérulaire (clairance de la créatinine).

• Le rein joue un rôle prépondérant dans l'équilibre acido-basique (réabsorption de bicarbonates, excrétion d'H+, d'ammonium) et hydro-électrolytique (régulation de l'eau, du sodium, du potassium, du calcium et du phosphore).

• L'équilibre hydrique est maintenu par un bilan entrées/sorties et la régulation est principalement assurée par l'ADH et la soif.

• L'évaluation des compartiments liquidiens se fait cliniquement et biologiquement (ionogrammes, créatinine, osmolalité).