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Régulation rénale de l’équilibre acido-basique. (Maurice Bichara, DR1 INSERM). Rein. Transports. Systêmes. Poumon. membranaires. tampons. Foie. Cellules. CO. 2. -. -. HCO. HCO. 3. 3. -. [HCO. ]. 3. -. OH. pHi. pHe = k. PCO. a. (7,10-7,50). (7,35-7,43). 2. H. O. +. - PowerPoint PPT Presentation
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Régulation rénale de l’équilibre acido-basique
(Maurice Bichara, DR1 INSERM)
pHi
CO2
H2O
OH-
HCO3-
pHe = k . [HCO3
-]
PCO2
HCO3-
H+H+
ReinPoumonFoie
Systêmestampons
Transportsmembranaires
(7,35-7,43)(7,10-7,50)
Cellules
Secteurintracellulaire
Secteurextracellulaire
CO2 : 15-20000 mmol/24h
A-H+ : 60-80 mmol/24h(H3PO4 - H2SO4H-anions organiques)
Na+ HCO3- H+ A-
CO2 H2CO3
Na+ + A-
A- H+
60-80 mmol/24h
3Na HCO60-80 mmol/24h
Charge acide métabolique
Proteines
NH4++HCO3
-
urée ou glutamine
H3PO4
H2SO4
HPO4-- + 2H+
SO4-- + 2H+
2HCO3-
2HCO3-
H2O + CO2 poumon
HCO3- régénéré
NH4++H2PO4
-
2NH4++SO4
--
Charge acide
urine urine
métabolisme
[ NH4+ + Ac. Titr. = ~60 meq/24h chez l'homme
~800 µeq/24h chez le rat ]
Charge alcaline
Sels SucresLipides
H+ - anions organiques
H2O + CO2
Na+ - HCO 3-
K+ - HCO 3-
Na+
K+- anionsmétabolisables
poumon
métabolisme
métabolisme
Na+
K+ - HCO3- H+
Na+
K+- anionsorganiques
HCO3- = < 5 meq chez l'homme
300 µeq chez le ratAnionsorganiques = 40 meq chez l'homme
2000 µeq chez le rat
urine
[ cations (Na+K+Ca+Mg+NH4)- anions (Cl+HCO3+SO4+PO4)]
Roles du rein: régulation de la concentration de bicarbonateextracellulaire
1. Réabsorption des bicarbonates filtrés, mais excrétion de la charge alcalined’origine alimentaire (bicarbonate + sels d’anions organiques non métabolisés)
Excrétion nette d’acide: (acidité titrable + NH4+) - (HCO3
- + anions organiques)
2. Excrétion de la charge acide (accompagnée de la génération de nouveaux bicarbonates):
- ions H+ libres: négligeable (0.064 mmol/24h au maximum pour 2 l d’urine)
- acidité titrable: acides faibles non dissociés (20 mmol/24h)
- ammonium NH4+ (40 mmol/24h) : (excrétion des ions H+ des acides forts dissociés: 2NH4
+-SO4--)
(HPO42-- + H+ H2PO4
-)
NH3 + H+ NH4+
Lumière
Absorption de bicarbonate(tout le long du néphron)
H+ + HCO3
-
HCO3- + H+
CO2
H2O
CO2
H2O
Na+/H+
H+-ATPase
H2CO
3H2CO
3
Diverstransporteurs
ACAC
(AC: anhydrase carbonique)
Na+ Na+
Lumière
H+ + HCO3
-
HPO4--
+ H+
CO2
H2O
Na+/H+
H+-ATPase
Na+ H2PO4
-
H2CO
3AC
Formation d’acidité titrable(tout le long du néphron)
HCO3-
2 Na+ Na+
Générationnouveau bicarbonate
CO2
(AC: anhydrase carbonique)
Production de NH4+
(tubule proximal)
Lumière
NH4+ + HCO3
-H2PO4-
+ NH4+
Glutamine
Na+/H+
NH4+
H2PO4-
HCO3-
Na+ Na+
Générationnouveau bicarbonate
HCO3-
HCO3-
HC
O3-
HC
O3-
NH4+
NH4+
NH4+ NH4
+
NH4+
HCO3-
Transport de HCO3- et NH4
+ le long du néphron
75-80%
15-20%
Tubule proximal:- réabsorption de phosphate- transport d’anions organiques
Na+
H+
ATP3Na+
Cellule SangUrine
2K+
ATP
HCO3-
1Na+
NaHCO3
H2CO3
CO2
+H2O H2O
+CO2
H2CO3
H+ 3HCO3-
NHE3
NBC1
CA IV
CA II
Tubule proximal
Adaptation du tubule proximal à l’acidose métabolique
1. Augmentation de NHE3 apical et de NBCe1 basolatéral
- pH acide: mécanisme incertain
- glucocorticoïdes: transcription des gènes
- angiotensine II: probablement phosphorylation des protéines
2. Augmentation d’abondance d’anhydrase carbonique
3. Adaptation du transport de phosphate et des anions organiques
Branche large ascendante de l’anse de Henle
HCO3-
K+
H+
H+
Na+
NHE3, NHE2
V. H+-ATPase
AE1, AE2 (AE3)
Cl-
HCO3-
NBCn1
HCO3-
Na+
H+
Na+ NHE1
Acidose métabolique: augmentation de l’expression (ARNm et protéine) de NHE3
Sécrétion d’H+ et HCO3- dans les canaux collecteurs
C. Principale
C. Intercalaires et
C. Intercalaire
C. Intercalaire
C. Principale
C. Principale
C.I.C. TCN
C. Tdist.
H+
H+
H+
H+ ou HCO3-
H+ ou HCO3
-
- C. Tdist: cellule tubulaire distale- C.TCN: cellule tubule connecteur- C.I.: cellule intercalaire et
Acidose métabolique: stimule la sécrétiond’H+ (H+-ATPase vacuolaire: nombre deC.I. ; aldostérone)
Alcalose métabolique: augmentation de lasérétion de HCO3
- (nombre de C.I. )
H+
Cellule SangUrine
K+
H+
NH3
kAE1Cl-
Cl-
HCO3-
HCO3-
H2CO3
CO2H2O CO2
H2CO3
ATP
H+
ATP
AC AC
H2O
Cellule intercalaire des canaux collecteurs
Cellule SangUrine
NH3
Pendrin
Cl-Cl-
HCO3-
CO2
H2CO3
H+ ATP
H2O CO2
Cellule intercalaire des canaux collecteurs
I. Productionet sécrétion de NH4
+
NH4+
NH4+
NH4+
/NH3II. Absorption de NH4
+ par la MTALet accumulation dans la medullaire
NH4+
/NH3
III. Sécrétion de NH4+/NH3
dans canaux collecteursmédullaires
Transport de NH4+: trois étapes principales
Cellule SangUrine
GA
GDH
PEPCK
Na+
NHE3NH4
+
Na+
H+
ATP
NH3
NHE3
Ammoniogénèse et sécrétion d’ammoniac dans le tubule proximal
ATP3Na+
2K+
K+
NH4+
Mitochondrie
NH3+ H+
NH4+
H+
Glutamine
Gln
Glu
kGMalMal
OAA
PEP
NH4+
NH3
Glucose
HCO3-
HCO3-
1. Augmentation de production de NH4+ par augmentation des ARNm:
-Phosphoenolpyruvate carboxykinase: le pH acide augmente la transcription
-Glutaminase mitochondriale: le pH acide augmente la stabilité de l’ARNm(role de la protéine -crystallin/NADPH: quinone reductase)
Role important des glucocorticoïdes qui stimulent la transcription de cesgènes.
2. Augmentation de NHE3 apical
Adaptation à l’acidose métabolique
Stabilisation de l’ARNm de la glutaminase par-crystallin/NADPH:quinone reductase
Acidose métabolique pH acide
UUAAAAUAGA mRNA 3’ UTR
-crystallin
UUAAAAUA
liaison
augmentation 1/2 vie
Etat acid-base normal
UUAAAAUAGA mRNA 3’ UTR
UUAAAAUA
-crystallin
RNase
dégradation
Pas de liaison
NH4+
NH4+
/NH3II. Absorption de NH4
+ par la MTALet accumulation dans la médullaire
NH4+
/NH3
Cellule SangUrine
Mécanismes de transport de NH4+ dans la MTAL
K+
NH4+
NH4+ NH4
+
Na+
2Cl-
NH4+
(K+)
BSC1
Na+
NH4+
(H+)
NHE1
Na+
NH4+NHE3
NH4+
3Na+
K+
ATP2K+
(NH4+)
Cl-
NH4+
Cl-KCC4
NH4+
Adaptation de la MTAL à l’acidose métabolique
Augmentation de l’expression du cotransporteur
Na+-K+(NH4+)-2Cl- (BSC1/NKCC2) :
- le pH acide augmente la stabilité de l’ARNm: role de la protéine
-crystallin/NADPH: quinone reductase
- role des glucocorticoïdes
NH4+
/NH3
NH4+
/NH3
III. Sécrétion de NH4+/NH3
dans canaux collecteursmédullaires
Cell BloodUrine
ATP3Na+
NH4+
Na+
2 Cl-
NH4+
NKCC1
NH3
H+
ATP
K+
H+
ATP
NH4+
Transport de NH4+/NH3 dans les canaux
collecteurs médullaires
NH3
NH4+
H+
+
NH4+ ?
Rôle des RhC- et RhB-Glycoproteines ?
Acidose métabolique: stimule la H+-ATPase vacuolaire et l’expressiondu NKCC1
Transport d’ammoniac par les protéines Amt/MEP/Rh(S. Khademi et al. Science 305:1587-1594, 2004)
NH4+
H+
NH3
NH4+
Am1Am2
Am3
H+
NH3
pKa < 6
Membrane
Un pH élevé facilite la dissociation de NH4
+
Un pH bas facilite la formation de NH4
+
AmtB est un canal NH3
ATP-ase
(N. Bakouh et al. J. Biol. Chem. 279:15975-15983, 2004)
K+
K+
C.I.C. TCN
C. Principale
C. Intercalaire
RhCG
RhBG
C. Intercalaire
C. Intercalaire
C. Principale
C. Principale
Cortex
Medullaire
D. Eladari et al., and F. Quentin et al. J. Am. Soc. Nephrol. 13:1999, 2002; 14:545, 2003
RhCG and RhBG: - régulent les activités d’autres transporteurs d’H+ et HCO3-
- pourraient contribuer à la sécrétion de NH3 couplée à la sécrétion d’H+
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