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UE4 Uro-néphrologie Cours n°7

Pr Flamant

Le 31/10/2017 à 15h30-17h30

Ronéotypeur : Madalin DOBRE

Ronéolecteur : Madalin DOBRE / Cyrielle CHOTEAU

UE 4 Cours n°7

Physiologie rénale : Bilan du Na+

Le Pr Flamant a créé 100 questions vrai faux sur Moodle qui reprennent les points importants du

premier cours de physiologie. Il a précisé que si un nombre important d’étudiants font les questions il

va faire la même chose pour le deuxième cours.

Objectifs pédagogiques

1. Connaître le fonctionnement général du tubule et les principaux segments le constituant

2. Connaître le principe de boucle homéostatique, en sachant distinguer l’autolimitation de

la boucle de régulation asservie

3. Connaître le lien entre bilan du Na+ et VEC

4. Connaître les mécanismes cellulaires de réabsorption du Na+ le long du tubule, segment

par segment

5. Comprendre le principe de la balance glomérulaire-tubulaire et de rétrocontrôle tubulo-

glomérulaire sur le bilan du Na+

6. Connaître les systèmes hormonaux contrôlant le bilan du Na+

7. Savoir décrire la boucle de régulation homéostatique du Na+ en situation de régime pauvre

/ riche en NaCl

8. Connaître les mécanismes de stimulation de la rénine en situation d’hypovolémie

J’ai regroupé à la fin du cours les QCMs et leur correction.


Sommaire

I. Introduction et concepts généraux

A. Rôle homéostatique du rein

1. Autolimitation

2. Boucle de régulation asservie

II. Bilan du Na+

A. Généralités

B. Comportement rénal du Na+

1. Le Tube Contourné Proximal

2. L’Anse de Henlé

3. Le Tube Contourné Distal

4. Canal collecteur

C. Modulation de l’excrétion de Na+

1. Balance glomerulo-tubulaire

2. Rétrocontrôle tubulo-glomérulaire

3. Contrôle hormonal indépendant de la filtration

a) Système Rénine Angiotensine Aldostérone

b) Peptides natriurétiques

D. Lien entre la variation de la volémie et synthèse de rénine

E. Boucles de régulation


I. Introduction et concepts généraux

A. Rôle homéostatique du rein L’homéostasie est un processus de régulation par lequel l’organisme maintient constant le milieu

interieur. Il s’agit d’une condition nécessaire et suffisante pour les substances non métabolisées. Les

sorties de l’organisme doivent être égales aux entrées (bilan nul). Cet équilibre est obtenu par adaptation

des sorties aux entrées et non l’inverse. L’homéostasie est une fonction du rein assurée par le tubule

rénal qui ajuste finement la composition de l’urine définitive.

La fonction tubulaire est de concentrer les urines par réabsorption d’eau (solvant), d’ajout de solutés

(sécrétion tubulaire) et de soustraction de solutés (réabsorption tubulaire). La quantité de solutés et

d’eau éliminée par 24 heures est variable afin de rendre égale les entrées (alimentation) aux sorties

(bilan nul) ce qui permet de maintenir l’homéostasie du milieu intérieur.

Structure générale du tubule Description générale

Le tubule se situe en continuité anatomique avec la chambre urinaire du glomérule et se draine

jusqu’au système excréteur urinaire. La structure tubulaire est tapissée d’un épithélium. Les cellules

qui le composent sont polarisées (apical/basolatéral). Cette polarité vient du fait qu’elles possèdent des

transporteurs différents entre apical et basolatéral ce qui va permettre un transport de part de d’autre de

l’épithélium (réabsorption / sécrétion). Ce qui implique qu’au moins un des deux transports soit actif

(consomme de l’ATP).

Description schématique des différents segments tubulaire

Le tube contourné proximal (TCP) se situe juste après le glomérule, il a une grande surface

d’échange et des nombreux transporteurs. A ce niveau du tubule il y a une réabsorption importante.

2/3 soit 66% de ce qui a été filtré est réabsorbé systématiquement dans le TCP.

Anse de Henlé est aussi le siège d’une réabsorption (moins importante que celle au niveau du

TCP) de 25% ce qui est nécessaire pour pouvoir concentrer les urines.

Au niveau du tube contourné distal (TCD) la réabsorption est quantitativement faible (5 -10%).

Le canal collecteur est le site de la régulation hormonale (homéostasie). Les échanges qui ont

lieu sont régulés, la réabsorption et la sécrétion sont quantitativement faible (<5%).

Données quantitatives Le transport tubulaire d’eau et de solutés varie quantitativement en fonction des apports

alimentaires : il est propre à chaque soluté et il varie d’un jour à l’autre.

A la différence de la filtration qui est un phénomène global de composition fixe qui ne varie

pas d’un jour à l’autre physiologiquement (DFG régulé). Toute baisse du DGF est pathologique

(Insuffisance rénale).

Pour chaque substance :

• Quantité excrétée dans l’urine définitive = Quantité filtrée + Quantité sécrétée –

Quantité réabsorbée

• Quantité excrétée dans l’urine = Quantité ingérée (homéostasie)


Dans cet exemple on observe que DFG ne varie pas avec les ingestas d’eau. Par contre la quantité d’eau

réabsorbé (qui est une fonction du tubule) varie en fonction des ingestas afin d’obtenir un bilan nul

(sorties = entrées).

Dans ce deuxième exemple on observe également que la fonction du glomérule (c’est-à-dire la

filtration) ne varie pas avec les ingestas. La charge filtrée de Na dépend uniquement de la natrémie et

du DFG. Par contre c’est la fonction du tubule qui va varier très finement afin d’obtenir un bilan sodé

nul.

En fonction de la substance plasmatique il y a 2 types d’homéostasies.

1. L’Autolimitation

C’est la variation de la concentration plasmatique de la substance qui permet d’adapter les sorties aux

entrées (la concentration n’est pas régulée et détermine l’excrétion). La valeur plasmatique est non

régulée et s’établit à une valeur permettant un bilan nul de la substance.

Exemple : la créatinine

La créatinémie n’est pas une variable régulée, elle s’établit à la valeur qui permet une excrétion

de créatinine égale à la production et plus le DFG est bas plus il faut une valeur élevée de créatinémie

pour que ce bilan soit nul.

2. La boucle de régulation asservie

La boucle d’asservissement adapte les sorties aux entrées de manière à éviter (ou minimiser) une

variation de la concentration plasmatique de la substance (maintenir une concentration stable par un

nouvel état d’équilibre ou homéostasie)


Pour l’eau et les électrolytes = boucle de régulation asservie

Acteurs :

1. Variable régulée

2. Sensor

3. Système hormonal ou neuro-hormonal

4. Effecteur renal (transporteur tubulaire sous le contrôle des hormones)

II. Bilan du Na+

A. Généralités Dans le cadre du bilan du Na+ les acteurs sont les suivants :

1. Variable régulée = Volémie

2. Sensor = Baro et volorécepteurs carotidiens et intra-rénaux

3. Système hormonal et neuro-hormonal = Système sympathique / SRAA / FAN

4. Effecteur rénal = Transporteurs du Na+

Le bilan du Na+ contrôle le secteur extra-cellulaire de la manière suivante :

• Pour un bilan sodé nul (sorties = entrées) le VEC est stable.

• Pour un bilan sodé positif (sorties < entrées) le VEC augmente.

• Pour un bilan sodé négatif (sorties > entrées) le VEC diminue.

Cette notion sera illustrée avec l’exemple d’un traitement diurétique et avec le cas de

l’hyperaldostéronisme.

Exemple : le traitement diurétique

Sur le graphique on observe qu’avant le traitement les entrées de Na sont égales aux sorties (100 osmol

le premier jour, 120 osmol le deuxième jour etc). La mise en place du traitement diurétique induit un

bilan sodé négatif de 140 mmol (sorties > entrées) dans les 2 premiers jours. Or la natrémie est une

variable régulée donc pour la maintenir constante il faut diminuer le VEC. Pour 140 mmol de Na+

élimines il faut perdre 1L de liquide extra-cellulaire (DEC = Déshydratation extra-cellulaire).

Mais l’effet du diurétique est transitoire car après le deuxième jour on observe un retour à l’équilibre

entre les sorties et les entrées (bilan sodé nul). Ceci est due à la mise en place de systèmes contre-

régulateurs anti natriurétiques.


Exemple : hyperaldostéronisme

Cette fois ci nous avons la situation inverse. On observe sur le graphique que pendant 2 jours on a un

bilan sodé positif de 140 mmol (sorties < entrées) ce qui va entrainer une augmentation du liquide

extra-cellulaire de 1L (HEC = hydratation extra-cellulaire).

Comme dans le cas précèdent l’effet est transitoire grâce à la mise en place de systèmes contre-

régulateurs pro natriurétiques (on parle d’échappement à l’aldostérone).

Entrées de Na+ Sorties de Na+

Ingestas

• Alimentaire (variables 100-200 mmol/j soit 6-12 g/j)

• Postes :

o Sel de cuisine (50%)

o Laitage

o Charcuterie o Plats cuisinés

Absorption

• Grêle >> Colon

• Couplé au Glucose

Extra-rénale négligeables et non régulées

• Selles 5 mmol/j

• Sueurs 5 à 80 mmol/j (20 mmol/j en moyenne)

Rénales importantes et régulées


• Coefficient d’absorption = 100%

Le coefficient d’absorption du Na est de 100% or les sorties extra-rénales sont négligeables donc

excrétion urinaire de Na est égale aux apports alimentaires de Na.

B. Comportement rénal du Na+

1. Le TCP

Le TCP est le site principal de réabsorption de Na et de H20 : 2/3 du Na filtré est réabsorbé (16000

mmol/j) et 2/3 de l’eau filtrée est réabsorbée (120 L/j). Il s’agit donc d’une absorption isoosmolaire car

1L H20 est réabsorbé pour 140 mmol Na réabsorbé. Du coup la concentration de l’urine en Na ne va

pas varier tout le long du TCP ([Na+] fin tube proximal = [Na+] filtrat glomérulaire).

Il s’agit d’une réabsorption modulée (et non régulée) par la balance glomérulo-tubulaire (facteurs

physiques péritubulaires) et l’Angiotensine 2 (AT II).

Pour que les cellules épithéliales du TCP soient capable d’une réabsorption si importante elles

présentent un appareil mitochondrial important (car besoin d’ATP important) et une bordure en brosse

(surface d’échange importante).


Mécanisme cellulaire

Partie proximale (P1) Partie distale (P2 et P3)

Transport transcellulaire actif et exclusif

Transport apical

Couplé a des substances organiques (AA, glucose) ou a des substances minérales

différentes du Cl (cotransport phosphore,

antiport H+) Transport basolatéral

Na/K ATPase

Co-transport Na/HCO3 Transport H20 isoosmotique

PAS de réabsorption de Cl

Transport transcellulaire (60%)

Transport apical Contre transports parallèles Na/H et Cl/HCO3

Transport basolatéral

Na/K ATPase Co transport K/Cl

Transport H20 isoosmotique La réabsorption de Na se fait couplée au

Cl (concentration de Na et Cl sont

stables)

Transport paracellulaire (40%)

Le Cl est réabsorbé suivant un gradient chimique

qui va créer une différence de potentiel (ddp) positive favorable à la réabsorption de Na+.

Dans la partie initiale on observe une faible

variation de la [Na+] car la réabsorption est

isoosmolaire. [Inuline] et [Cl-] augmente tout le long de la

partie initiale du TCP car ces substances ne sont

pas absorbées a cet endroit du tubule, voire

jamais pour l’inuline et de plus il y a une réabsorption importante d’H20.

[HCO3], [Glucose] et [AA] diminuent car ces

molécules sont réabsorbées.

La [Cl-] devient stable dans la partie terminale du

TCP car sa réabsorption commence et elle est

isoosmolaire. La diminution importante de la quantité d’eau

fait augmenter la [HCO3], [AA] et [glucose].

La [inuline] continue à augmenter car cette

molécule n’est pas réabsorbée et que la quantité d’H20 dans urine continue à diminuer.

La [Na+] continue à rester stable car sa

réabsorption est encore isoosmolaire.


2. Anse de Henle (Branche Anscendante Large)

Dans cette portion il y a une réabsorption de 20 à 25% du Na+ filtré et pas de transport d’H20.

• Transport transcellulaire

o Apical : Il y a un cotransport électroneutre Na/K/2Cl (NKCC2) sensible au Furosémide

(Lasilix®)

o Basolatéral : Na/K ATPase et un canal Cl-.

• Transport paracellulaire : Na/K/2Cl couplé au canal K (ROMK) ce qui crée une différence de

potentiel (ddp) positive (car à cause du canal K l’absorption ne sera pas électroneutre)

favorisant la réabsorption paracellulaire de Na+ (mais aussi K+, Mg2+, Ca2+).

3. TCD

Dans cette portion du tubule il y a une réabsorption de 5% du Na+ filtré.


o Apical : Il s’agit d’un cotransport électroneutre Na/Cl (NCCT) sensible à

l’hydrochlorothiazide (Esidrex®).

o Basolatéral : Na/K ATPase.

4. Canal collecteur

Le canal collecteur est le site de la régulation hormonale (ajustement fin des sorties aux entrées sous

le contrôle de l’Aldostérone). La réabsorption est active et indépendante de celle de l’eau, la quantité

de Na réabsorbé varie entre 5 et 10% du Na filtré.


o Apical : Canal sodique (ENaC) sensible à l’Amiloride

o Basolatéral : Na/K ATPase

L’entrée de Na est découplée de l’entré de Cl- ce qui crée une différence de potentiel ddp

négative.

C. Modulation de l’excrétion de Na+ 3 phénomènes permettent la modulation de l’excrétion de Na dont 2 dépendent de la filtration (balance

glomérulaire-tubulaire et le rétrocontrôle tubulo-glomérulaire) et le dernier est indépendant de la

filtration, il s’agit du contrôle hormonal.


1. Balance glomérulaire-tubulaire

La balance glomérulaire-tubulaire permet la modulation de la réabsorption proximale de Na+ de sorte

que le débit de Na+

réabsorbé par le TCP représente toujours 2/3 du débit de Na+

filtré par le

glomérule, quel que soit la valeur du DFG. Cette réabsorption de se fait via un phénomène physique

péritubulaire seul (indépendant de tout facteur hormonal ou autacoïde).

Le rôle de la balance est de limiter la perte de Na+ quand le DFG augmente et d’éviter une trop grande

rétention de Na+ quand le DFG baisse.

L’augmentation du DFG entraine une augmentation de la concentration péritubulaire des protéines qui

aura comme conséquence l’augmentation de la pression oncotique. C’est ce qui explique que la

réabsorption augmente.

La diminution du DFG entraine une diminution de la concentration péritubulaire des protéines qui aura

comme conséquence la diminution de la pression oncotique. C’est ce qui explique que la réabsorption

est diminuée.

2. Rétrocontrôle tubulo-glomerulaire

La modification du DFG entraine une modification de la quantité de NaCl dans le TCD (malgré la

balance glomérulo-tubulaire) ce qui va avoir comme conséquence une variation des résistances

artériolaires afférentes (autorégulation du DFG / !\ notion déjà traité dans le premier cours de physio) et une

variation de la synthèse de rénine modulant ainsi l’excrétion de Na+. La dernière conséquence est une

réponse adaptée aux variations de volémie.


Une hypervolémie va entrainer une augmentation du DFG ce qui aura comme conséquence une

augmentation de la quantité de Na+ dans le TCD. Il y aura une diminution de la synthèse de rénine et

donc une augmentation de l’excrétion de Na+. En même temps les résistances artériolaires afférentes

vont augmenter afin de diminuer le DFG.

Une hypovolémie induit une diminution du DFG ce qui aura comme conséquence une diminution de la

quantité de Na+ dans le TCD. Il y aura une augmentation de la synthèse de rénine et donc une diminution

de l’excrétion de Na+. En même temps les résistances artériolaires afférentes vont diminuer afin

d’augmenter le DFG.

3. Contrôle hormonal indépendant de la filtration

Ce contrôle hormonal est composé d’un système antinatriurétique (SRAA) et d’un système

pronatriurétique (FAN = Facteur Atrial Natriurétique)

a) Système Antinatriurétique

Le système Rénine Angiotensine Aldostérone (SRAA) est le principal système antinatriurétique de

l’organisme. Il augmente la volémie et la PA il a comme donc comme rôle le maintien du VEC et de

la PA. Etape limitante du système est la transformation de l’Angiotensinogène en Angiotensine I,

cette étape est contrôlée par la rénine.

Ce système exerce son rôle antinatriurétiques via l’Angiotensine II et via l’Aldostérone

• Effet tubulaire antinatriurétiques de l’Angiotensine II

Le rôle de cette molécule est minoritaire par rapport à l’Aldostérone. L’Angiotensine II agit

sur le TCP en activant l’antiport Na+/H+ apical (qui se trouve sur la partie proximale et terminale

du TCP).

Angiotensine II est également un vasoconstricteur péripherique et stimule le syntèse d’ADH

(ces effets visent à maintenir la PA)

• Effet tubulaire antinatriurétique de l’Aldostérone

L’Aldostérone est le principal facteur antinatriurétique. Elle est synthétisée dans la zone

glomérulée de la corticosurrénale sous la dépendance de l’Angiotensine II et de la kaliémie.

Elle agit au niveau du Canal Collecteur en se fixant à un récepteur cytoplasmique et exerce

son effet par un mécanisme transcriptionnel essentiellement.

L’aldostérone exerce son effet antinatriurétique au niveau de la cellule principale en

augmentant le nombre de Na+/K+ ATPase et en augmentant le nombre et la conductance des

canaux ENaC.

En plus de l’effet antinatriurétique elle induit aussi au niveau de la cellule intercalaire une

augmentation du nombre et de la conductance des canaux K+ apicaux ainsi qu’une augmentation

du nombre de H+ ATPase.

Effet global de l’Aldostérone est : l’expansion sodé, hypokaliémie et l’alcalose métabolique.


b) Système Pronatriurétiques

Les peptides natriurétiques forment le système pronatriurétique qui a comme rôle la diminution de la

volémie et de la PA. Le principal peptide est le FAN (Facteur Atrial Natriurétique) qui est composé de

28 aa. Il est secrété par les myocytes auriculaire en réponse à l’étirement des oreillettes cardiaques (ce

qui arrive en hypervolémie).

Le FAN agit à 2 niveaux : il inhibe la synthèse de rénine (et donc d’aldostérone) et il agit également

sur le Canal Collecteur via son récepteur membranaire en inhibant l’ouverture du canal ENaC.

Les peptides natriurétiques contrebalancent l’effet de l’aldostérone. Ce qui explique l’échappement à

l’aldostérone en cas d’hyperaldostéronisme.

D. Lien entre variation de volémie et synthèse de rénine La variation de la volémie sera détectée par les barorécepteurs périphériques (aortiques et

carotidiens), barorécepteurs intra-rénaux et le rétrocontrôle tubulo-glomérulaire en fonction de

la quantité de NaCl dans le TCD.

Les barorécepteurs périphériques possèdent des afférences nerveuses (nerfs IX et X) vers les

centres bulbaires (Noyau Tractus Solitaire). A partir de ce dernier il y a des efférences nerveuses

(voies sympathiques et parasympathiques) qui vont agir au niveau du cœur, et de l’appareil juxta-

glomérulaire (lieu de synthèse de la rénine).


E. Boucles de régulation


QCMs

QCM n°1 Parmi les items suivants lequel (lesquels) est (sont) exact(s) ?

A. La charge filtrée en sodium varie avec le DFG

B. La charge filtrée en sodium varie avec la natrémie

C. La charge filtrée en sodium varie avec le débit urinaire

D. L’homéostasie du Na+ est une fonction du tubule

E. Pour une alimentation normale, l’EF du Na+ ne peut être de 50%


A. Le bilan de Na+ permet de maintenir constante le volume d’eau total de l’organisme

B. La natrémie s’établit à la valeur permettant un bilan nul de Na+

C. Le bilan de Na+ se fait par boucle de régulation asservie

D. La créatinémie n’est pas régulée mais modulée

E. Un bilan sodé positif de 140 mmol s’accompagne d’une augmentation du VEC de 1L et du VIC

de 2L

QCM n°3 Un sujet a une diurèse quotidienne de 3L. Vous mesurez dans ce recueil la concentration de

Na+ à 34 mmol/L. Parmis les items suivants lequel est exacts ?

A. L’apport sodé quotidien est de 2g

B. L’apport sodé quotidien est de 4g

C. L’apport sodé quotidien est de 6g

D. L’apport sodé quotidien est de 8g

E. On ne peut pas calculer les apports sodés à partir des urines car on ne connaît pas le taux

d’absorption


A. L’évolution de la concentration de Na+ et Cl- dans le TCP n’est pas parallèle

B. Le transporteur du Na+ dans l’Anse de Henlé est le TCD est le même

C. La réabsorption de Na+ dans l’Anse de Henlé est sensible au furosemide

D. La réabsorption de Na+ dans l’Anse de Henlé est isotonique

E. Le transport de Na+ dans le TCP se fait par un transporteur unique


A. La balance glomérulo-tubulaire amortit les variations de natriurèse induite par les variations de

DFG

B. Le rétrocontrôle tubulo-glomérulaire participe au contrôle hormonal de l’excrétion de Na+

C. Le rétrocontrôle tubulo-glomérulaire lie la volémie à la synthèse de rénine

D. En cas d’hypervolémie, la balance glomérulo-tubulaire ne permet pas de maintenir totalement

constante la natriurèse

E. La balance glomérulo-tubulaire dépend des forces de pression hydrostatiques dans le capillaire

péritubulaire


A. L’effet anti natriurétique de l’angiotensine II passe uniquement par l’aldostérone

B. La transformation de l’angiotensine I en angiotensine II constitue l’étape limitante de la

synthèse d’aldostérone

C. L’angiotensine II est transformée en aldostérone dans la corticosurrénale

D. Le récepteur à l’aldostérone est cytoplasmique

E. L’effet tubulaire de l’aldostérone n’est pas restreint au bilan du Na+

Correction

QCM n°1

A. Vrai Charge filtrée en sodium = [Na]p x DFG


B. Vrai cf A.

C. Faux

D. Vrai

E. Vrai. Si l’EF serai de 50% cela voudrait dire que la quantité qui devrait être excrété dans l’urine

sera de 25000 /2 = 12500 mmol. Or 1 g de Na = 17 mmol. Donc la quantité a excréter en

grammes si l’EF serait de 50% est de 735g (ce qui est loin d’être physiologique).

QCM n°2

A. Faux. Uniquement le VEC

B. Faux. Elle s’établit à la valeur permettant un bilan nul d’eau

C. Vrai

D. Vrai

E. Faux. Il n’y a pas d’augmentation de 2L du VIC (Volume Intra Cellulaire)

QCM n°3

A. Faux

B. Faux

C. Vrai. L’apport sodé quotidien (c’est-à-dire sur 24h) = Excrétion urinaire de sodium sur 24h =

quantité d’urine des 24h (diurèse quotidienne) x concentration de Na dans les urines

= 3L x 34 mmol/L = 102 mmol de Na = 102 / 17 = 6g de Na

D. Faux

E. Faux. Le taux d’absorption du Na est de 100%

QCM n°4

A. Vrai

B. Faux

C. Vrai

D. Faux. Il n’y a pas d’absorption d’eau au niveau de l’anse de Henlé donc l’absorption n’est pas

isotonique.

E. Faux. Plusieurs transporteurs de Na dans le TCP.

QCM n°5

A. Vrai

B. Vrai. Car il y a production de rénine

C. Vrai (cf schéma récapitulatif)

D. Vrai

E. Faux. Elle dépend de la pression oncotique dans le capillaire péritubulaire.

QCM n°6

A. Faux. L’AT II a une action minoritaire sur un transporteur de Na au niveau du TCP.

B. Faux. La transformation de l’Angiotensinogène en AT I par la rénine représente l’étape

limitante de la synthèse d’Aldostérone.

C. Faux. AT II induit la synthèse d’aldostérone.

D. Vrai

E. Vrai. Elle a un effet aussi sur le bilan des protons (pH) et le bilan de potassium.


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