25.5 : Physiologie de la formation de l'urine
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Objectifs d'apprentissage
- Décrire les forces hydrostatiques et osmotiques colloïdales qui favorisent et s'opposent à la filtration
- Décrire le débit de filtration glomérulaire (TFG), indiquer la valeur moyenne du TFG et expliquer comment le taux de clairance peut être utilisé pour mesurer le TFG
- Prédisez les facteurs spécifiques qui augmenteront ou diminueront le DFG
- Indiquez le pourcentage du filtrat qui est normalement réabsorbé et expliquez pourquoi le processus de réabsorption est si important
- Calculer la production d'urine quotidienne
- Énumérer les symptômes courants de l'insuffisance rénale
Après avoir passé en revue l'anatomie et la microanatomie du système urinaire, le moment est venu de se concentrer sur la physiologie. Vous découvrirez que différentes parties du néphron utilisent des processus spécifiques pour produire de l'urine : filtration, réabsorption et sécrétion. Vous apprendrez comment fonctionne chacun de ces processus et où ils se produisent le long du néphron et des conduits collecteurs. L'objectif physiologique est de modifier la composition du plasma et, ce faisant, de produire les déchets urinaires. Une défaillance de l'anatomie et/ou de la physiologie rénales peut entraîner une insuffisance rénale soudaine ou progressive. Dans ce cas, un certain nombre de symptômes, de signes ou de résultats de laboratoire indiquent le diagnostic (tableau\(\PageIndex{1}\)).
| Faiblesse | Arythmies cardiaques |
| Léthargie | Urémie (taux élevé d'urée dans le sang) |
| Essoufflement | Perte d'appétit |
| Œdème répandu | fatigue |
| anémie | Urination excessive |
| Acidose métabolique | Oligurie (débit urinaire insuffisant) |
| Alcalose métabolique |
Débit de filtration glomérulaire (GFR)
Le volume de filtrat formé par les deux reins par minute est appelé débit de filtration glomérulaire (TFG). Le cœur pompe environ 5 L de sang par minute au repos. Environ 20 pour cent, soit un litre, pénètrent dans les reins pour être filtrés. En moyenne, ce litre produit environ 125 ml/min de filtrat produit chez l'homme (plage de 90 à 140 ml/min) et 105 ml/min de filtrat produit chez la femme (plage de 80 à 125 ml/min). Cette quantité correspond à un volume d'environ 180 L/jour chez les hommes et 150 L/jour chez les femmes. Quatre-vingt-dix-neuf pour cent de ce filtrat est renvoyé dans la circulation par réabsorption, de sorte que seuls 1 à 2 litres d'urine sont produits par jour (Tableau\(\PageIndex{2}\)).
| Débit par minute (mL) | Calcul | |
|---|---|---|
| Débit sanguin rénal | 1050 |
Le débit cardiaque est d'environ 5 000 ml/minute, dont 21 % passent par les reins. 5000*0,21 = 1050 ml de sang/min |
| Flux plasmatique rénal | 578 |
Le débit plasmatique rénal est égal au débit sanguin par minute multiplié par l'hématocrite. Si une personne a un hématocrite de 45, le débit plasmatique rénal est de 55 pour cent. 1050 x 0,55 = 578 ml de plasma/min |
| Débit de filtration glomérulaire | 110 |
Le DFG est la quantité de plasma entrant dans la capsule de Bowman par minute. C'est le débit plasmatique rénal multiplié par la fraction qui entre dans la capsule rénale (19 pour cent). 578*0,19 = 110 ml de filtrat/min |
| Urine | 1296 ml/jour |
Le filtrat non récupéré par les reins est l'urine qui sera éliminée. C'est le GFR multiplié par la fraction du filtrat qui n'est pas réabsorbée (0,8 %). 110*.08 = 0,9 ml d'urine /min Multipliez l'urine/min par 60 minutes par 24 heures pour obtenir une production d'urine quotidienne. 0,9*60*24 = 1296 ml/jour d'urine |
Le DFG est influencé par la pression hydrostatique et la pression osmotique colloïdale de chaque côté de la membrane capillaire du glomérule. Rappelons que la filtration se produit lorsque la pression force le fluide et les solutés à traverser une barrière semi-perméable, le mouvement du soluté étant limité par la taille des particules. La pression hydrostatique est la pression produite par un fluide contre une surface. Si vous avez un fluide des deux côtés d'une barrière, les deux fluides exercent une pression dans des directions opposées. Le mouvement net du fluide se fera dans le sens de la pression inférieure. L'osmose est le mouvement du solvant (eau) à travers une membrane imperméable à un soluté présent dans la solution. Cela crée une pression, une pression osmotique, qui existera jusqu'à ce que la concentration du soluté soit la même des deux côtés d'une membrane semi-perméable. Tant que la concentration est différente, l'eau se déplace. La filtration glomérulaire se produit lorsque la pression hydrostatique glomérulaire dépasse la pression hydrostatique luminale de la capsule de Bowman. Il existe également une force opposée, la pression osmotique, qui est généralement plus élevée dans le capillaire glomérulaire.
Pour comprendre pourquoi il en est ainsi, examinez de plus près le microenvironnement de chaque côté de la membrane de filtration. Vous trouverez la pression osmotique exercée par les solutés à l'intérieur de la lumière du capillaire ainsi qu'à l'intérieur de la capsule de Bowman. Comme la membrane de filtration limite la taille des particules qui traversent la membrane, la pression osmotique à l'intérieur du capillaire glomérulaire est supérieure à la pression osmotique dans la capsule de Bowman. Rappelons que les cellules et les protéines de taille moyenne à grande ne peuvent pas passer entre les processus podocytaires ou à travers les fenestrations des cellules endothéliales capillaires. Cela signifie que les globules rouges et blancs, les plaquettes, les albumines et les autres protéines trop grosses pour passer à travers le filtre restent dans le capillaire, créant une pression osmotique colloïdale moyenne de 30 mm Hg dans le capillaire. L'absence de protéines dans l'espace de Bowman (la lumière de la capsule de Bowman) entraîne une pression osmotique proche de zéro. Ainsi, la seule pression qui fait passer le fluide à travers la paroi capillaire dans la lumière de l'espace de Bowman est la pression hydrostatique. La pression hydrostatique (fluide) est suffisante pour faire passer l'eau à travers la membrane malgré la pression osmotique qui agit contre elle. La somme de toutes les influences, osmotiques et hydrostatiques, donne une pression de filtration nette (NFP) d'environ 10 mm Hg (Figure\(\PageIndex{1}\)).
Une concentration appropriée de solutés dans le sang est importante pour maintenir la pression osmotique à la fois dans le glomérule et de manière systémique. Dans certains troubles, une trop grande quantité de protéines passe à travers les fentes de filtration et se retrouve dans le filtrat rénal. Cet excès de protéines dans le filtrat entraîne une déficience en protéines plasmatiques circulantes. À son tour, la présence de protéines dans l'urine augmente son osmolarité, ce qui retient plus d'eau dans le filtrat et entraîne une augmentation du volume de l'urine. Comme il y a moins de protéines circulantes, principalement d'albumine, la pression osmotique du sang diminue. La diminution de la pression osmotique attirant l'eau dans les capillaires fait pencher la balance vers la pression hydrostatique, qui tend à la pousser hors des capillaires. L'effet net est que l'eau est perdue de la circulation vers les tissus et les cellules interstitiels. Cela « repulpe » les tissus et les cellules, une affection appelée œdème systémique.
Pression de filtration nette (NFP)
Le NFP détermine les taux de filtration par le rein. Il est déterminé comme suit :
NFP = Pression hydrostatique sanguine glomérulaire (GBHP) — [pression hydrostatique capsulaire (CHP) +pression osmotique colloïdale sanguine (BCOP)] = 10 mm Hg
C'est :
NFP = GBHP — [CHP+ BCOP] = 10 mm Hg
Ou :
PFN = 55 — [15 + 30] = 10 mm Hg
Comme vous pouvez le constater, la pression nette est faible à travers la membrane de filtration. Intuitivement, vous devez vous rendre compte que des modifications mineures de l'osmolarité du sang ou des modifications de la pression artérielle capillaire entraînent des modifications majeures de la quantité de filtrat formée à un moment donné. Le rein est capable de faire face à un large éventail de pressions sanguines. Cela est dû en grande partie à la nature autorégulatrice des muscles lisses. Quand on l'étire, il se contracte. Ainsi, lorsque la pression artérielle augmente, les muscles lisses des capillaires afférents se contractent pour limiter toute augmentation du débit sanguin et du débit de filtration. Lorsque la pression artérielle baisse, les mêmes capillaires se relâchent pour maintenir le flux sanguin et le débit de filtration. Il en résulte un flux sanguin relativement régulier dans le glomérule et un débit de filtration relativement stable malgré des variations importantes de la pression artérielle systémique. La pression artérielle moyenne est calculée en ajoutant 1/3 de la différence entre les pressions systolique et diastolique à la pression diastolique. Par conséquent, si la pression artérielle est de 110/80, la différence entre la pression systolique et la pression diastolique est de 30. Un tiers de cette valeur correspond à 10, et si vous ajoutez cela à la pression diastolique de 80, vous obtenez une pression artérielle moyenne calculée de 90 mm Hg. Par conséquent, si vous utilisez la pression artérielle moyenne pour le GBHP dans la formule de calcul de la PFN, vous pouvez déterminer que tant que la pression artérielle moyenne est supérieure à environ 60 mm Hg, la pression sera suffisante pour maintenir la filtration glomérulaire. Une pression artérielle inférieure à ce niveau altérera la fonction rénale et provoquera des troubles systémiques suffisamment graves pour menacer la survie. Cette condition est appelée choc.
La détermination du DFG est l'un des outils utilisés pour évaluer la fonction excrétoire du rein. Il s'agit de bien plus qu'un simple exercice académique. Comme de nombreux médicaments sont excrétés dans les urines, une diminution de la fonction rénale peut entraîner des accumulations toxiques. De plus, l'administration de doses appropriées pour les médicaments principalement excrétés par les reins nécessite une évaluation précise du DFG. Le DFG peut être estimé de près par administration intraveineuse d'inuline. L'inuline est un polysaccharide végétal qui n'est ni réabsorbé ni sécrété par les reins. Son apparition dans l'urine est directement proportionnelle à la vitesse à laquelle elle est filtrée par le corpuscule rénal. Cependant, étant donné que la mesure de la clairance de l'inuline est fastidieuse en milieu clinique, le plus souvent, le DFG est estimé en mesurant la créatinine d'origine naturelle, une molécule dérivée d'une protéine produite par le métabolisme musculaire qui n'est pas réabsorbée et qui n'est que légèrement sécrétée par le néphron.
Révision du chapitre
Le volume total du sang est filtré par les reins environ 300 fois par jour et 99 pour cent de l'eau filtrée est récupérée. Le GFR est influencé par la pression hydrostatique et la pression osmotique colloïdale. Dans des circonstances normales, la pression hydrostatique est nettement plus élevée et la filtration se produit. La pression hydrostatique du glomérule dépend de la pression artérielle systémique, des mécanismes autorégulateurs, de l'activité nerveuse sympathique et des hormones paracrines. Le rein peut fonctionner normalement sous une large gamme de pressions sanguines en raison de la nature autorégulatrice des muscles lisses.
Questions de révision
Q. ________ la pression doit être plus élevée du côté capillaire de la membrane de filtration pour obtenir la filtration.
A. Osmotique
B. Hydrostatique
Réponse : B
Q. La production d'urine destinée à modifier la composition du plasma est le résultat de ________.
A. filtration
B. absorption
C. sécrétion
D. filtration, absorption et sécrétion
Réponse : D
Q. La pression artérielle systémique doit rester supérieure à 60 pour que la quantité de filtration appropriée se produise.
A. vrai
B. faux
Réponse : B
Questions sur la pensée critique
Q. Donnez la formule de la pression de filtration nette.
A. Pression de filtration nette (NFP) = pression hydrostatique sanguine glomérulaire (GBHP) — [pression hydrostatique capsulaire (CHP) +pression osmotique colloïdale sanguine (BCOP)]
Q. Nommez au moins cinq symptômes d'insuffisance rénale.
R. Les symptômes de l'insuffisance rénale sont les suivants : faiblesse, léthargie, essoufflement, œdème généralisé, anémie, acidose ou alcalose métabolique, arythmie cardiaque, urémie, perte d'appétit, fatigue, miction excessive et oligurie.
Lexique
- débit de filtration glomérulaire (GFR)
- taux de filtration rénale
- inuline
- polysaccharide végétal injecté pour déterminer le DFG ; n'est ni sécrété ni absorbé par les reins, de sorte que son apparition dans l'urine est directement proportionnelle à son taux de filtration
- pression de filtration nette (NFP)
- pression du liquide à travers le glomérule ; calculée en prenant la pression hydrostatique du capillaire et en soustrayant la pression osmotique colloïdale du sang et la pression hydrostatique de la capsule de Bowman
- oedème systémique
- rétention accrue de liquide dans les espaces interstitiels et les cellules du corps ; peut se manifester par un gonflement de grandes parties du corps, en particulier des membres inférieurs