BILAN RENAL DE L’EAU

Pr Christine CLERICI

Département de PhysiologieUFR de Médecine

Université Paris Diderot Paris 7

2008-2009

Eau corporelle• 60% du poids su corps (36L)

• Répartition– 2/3 dans le secteur intracellulaire– 1/3 dans le secteur extracellulaire

• Plasmatique• Interstitium

• Mouvements d’eau entre les secteurs– Dans le secteur extracellulaire: échange entre plasma et liquide

interstitiel – Entre le secteur extracellulaire et intracellulaire: mouvements

d’eau générés par les différences osmolalité entre les secteurs

OSMOLALITE EXTRACELLULAIRE

Essentiellement due à Na+, Cl-, HCO3-

OSMOLALITE INTRACELLULAIRE

=

NOMBRE DES OSMOLES CONSTANT (7200 mosmoles pour sujet de 60 kg)

H2O

H2O

Plasmatique

Interstitielle

Perturbations- Nb d’osmoles- Volume solvant

300 mosm / kg H2O

300 mosm / kg H2O

=

Tonicité

ROLE DU REIN DANS LE BILAN DE L’EAU

• Bilan de l’eau : entrées et sorties• Bilan des sorties rénales d’eau

– Filtration glomérulaire– Réabsorption tubulaire proximale de l’eau– Mouvements d’eau au niveau de l’anse de Henlé- TD-TC

• Mécanismes de concentration dilution des urines -gradient osmotique CP

• Réabsorption de l’eau dans le tube distal et tube collecteur

• Régulation du bilan de d’eau: variable régulée osmolalité plasmatique +++

• Soif• ADH

• Clairance osmolaire – Clairance de l’eau libre• Diurèse osmotique

BILAN DE L’EAU : ENTREES

Apports endogènes :

Eau d’oxydation lors du métabolisme des protides,

glucides et lipides

(~ 500 mL/j)

Apports exogènes :

Eau de boissonEau contenue dans les aliments

(1-3 L/j)

REGULATION PAR LASENSATION DE SOIF

Dépend de l’accès à l’eau Habitus

BILAN DE L’EAU : SORTIES

Sorties extrarénales :

Cutanées (sueur)Respiratoires

Fécales

(faibles en situation normale~ 500 mL/j)

Sorties rénales :

~ 1% des 180 L/jd’eau filtrée

(~ 1.8 L/j)

REGULATION PAR LE REINDU VOLUME D’EAU EXCRETE

Bilan nul d'eau et d'osmoles

S. Extra rénales~0.5 L/J

Entrées~ 2 L/J

Sorties rénales~1,8 L/J

BILAN DE L’EAU

EC12L

IC 24L

~0.2 L/J

0.5 L/J

Diurèse

http://images.google.fr/imgres?imgurl=http://www.bioweb.lu/Anatomie/Rein/rein.jpg&imgrefurl=http://www.bioweb.lu/Anatomie/Rein/rein_test.htm&h=284&w=192&sz=71&hl=fr&start=6&tbnid=pMjfc0sz-sPJSM:&tbnh=134&tbnw=91&prev=/images?q=rein&gbv=2&svnum=10&hl=frhttp://images.google.fr/imgres?imgurl=http://www.cliquiz.com/images/article-32/image-1.jpg&imgrefurl=http://www.cliquiz.com/detail.php?choix=BIO&article=32&h=263&w=284&sz=42&hl=fr&start=4&tbnid=1Emf_cBOalDiqM:&tbnh=106&tbnw=114&prev=/images?q=glandes+sudoripares&gbv=2&svnum=10&hl=frhttp://images.google.fr/imgres?imgurl=http://www.svt-biologie.fr/respiration-pulmonaire/schema-vide-poumons.jpg&imgrefurl=http://www.svt-biologie.fr/respiration-pulmonaire/respiration-pulmonaire.htm&h=560&w=452&sz=53&hl=fr&start=4&tbnid=DXkSwoCYHEmAaM:&tbnh=133&tbnw=107&prev=/images?q=poumons&gbv=2&svnum=10&hl=fr

Débit urinaireL/24h

5

1

Apports hydriques (L/24h)

5 10

Excrétion urinaire de NaCl en mmoles/24h

100

200

300

15

10

Bilan rénal de l’eau: perméabilité à l’eau des segments du néphron

Cortex

Médullaireinterne

Perméableà l’eau (AQP1)

Impermeable aux solutés

Imperméableà l’eau

NaCl

Perméableà l’eau (PC + AQP1)

Perméableà l’eau

+/-

AQP2(AQP3AQP4)

REABSORPTION RENALE D’EAU

300 300

1200

600

900

[osm.]mosm/kgH2O

300 300

1200

150 100

~ 15-20 % ADH

Filtration :180 L/j

H2O ∼66%NaCl

NaCl

H2O

H2O

CONCENTRATION / DILUTION DE L’URINE

• Le rein adapte le volume d’urine aux entrées d’eau de façon à maintenir l’osmolalité plasmatique constante.

• Le rein peut éliminer le même nombre d’osmoles dans un volume d’urine très variable :

60 ≤ Uosm ≤ 1200 mosm/kg H2O

• Excrétion quotidienne obligatoire d’urée sulfates et phosphates : 600 mosm/j

Débit urinaire minimum : 0.5 L/j

LE GRADIENT CORTICO PAPILLAIRE

• Concentration des urines: le système a contre courant multiplicateur

La branche descendante de l’anse de Henlé est perméable à l’eau mais imperméable au Na et au Cl.

la branche ascendante de l’anse de Henlé réabsorbe a la fois le Na Cl mais est imperméable a l’eau

2. Création du gradient cortico papillaire (interstitiel): Na,K-2Cl de la branche large ascendante de l’anse de Henlé

3. Maintien du gradient cortico papillaire : les vasa recta

290300

400

600

800

1200

600

400

200

100

H2O

NaCl

R Na: 66%R H2O: 66%

R Na: 95 %R H2O: 80 %

300

400

600

800

Le Gradient Cortico Papillaire

1200 R Na: 66 %R H2O: 80%

400

600

800

300

400

600

800

Au départ : iso-osmolarité de tous les segments et du milieu interstitiel

300 300 300

proximal distalinterstitium

Bran

che

desc

enda

nte

Bran

che

asce

ndan

te

300

Ajout de Na depuis la branche ascendante vers le milieu interstitiel grâce aux pompe Na

300 400 200

Na

Na Équilibreentre sortie de Naet fuite de Nalimitant le gradient

Branche ascendante large et tubule distal initial

Lumièretubulaire

Interstitium

Furosémide

Na+

K+

Na+

H+

ATP

+

2 Cl-Na+

K+

K+K+

_Na+

Amiloride(10-3 M)

Transfert de H2O et équilibration des osmolarités

400

300 150

Na200

300

400

H2O

Etc....etc

Équilibrationdes osmolarités

Concentration des urines et gradient médullaire

Étape finale : formation du gradient cortico-médullaire

600

300 125

600

300

600500 400500425 325425325 300325325 225325concentration D

ilutio

n

600600

600

GRADIENT OSMOTIQUE CORTICO-PAPILLAIRE

C

P

Urée

• Le gradient CP est d’autant plus important que les anses de Henle sont longues

• L’urée participe à l’hyper osmolalité de l’interstitium dans la médullaire interne et la papille

(70-80% des néphrons)

Rôle dans laconcentration

de l’urine

MAINTIEN DU GRADIENT CORTICO-PAPILLAIRE

Cortex

Papille

80L/24h300 300

600 600

900 900

1200 1200

300

1200

H2O

Osmoles

325

• VASA RECTA : - trajet parallèle aux anses de Henle- débit faible (shunt) : 1% du débit total

300

600

900

50L/24h

Importance des vasa-recta pour le maintien du gradient = échanges à contre courant

600

125

600

300

500 400425 325325 300325 225concentration D

ilutio

n

Vasa R

ecta

1400 mOsm/L

concentration

TC

NaH2O

Débit sanguin médullaire (L/24h)

Osm

olal

ité u

rinai

re m

osm

/L

50 100 150 200

1200

900

600

300

ALTERATION DU POUVOIR DE CONCENTRATION DE L'URINE

• Furosemide– Inhibe le cotransport Na,K,2Cl– supprime le gradient cortico papillaire

• Regime sans protides– absence d'urée dans l'urine– diminue le gradient cortico papillaire

• Diurèse osmotique– Augmentation du débit dans les vasa recta– diminution du gradient cortico papillaire

concentration

Dilution

300

325

425

500

600

800

1000

125

225

325

500

1000

900

concentrationROLE DU GRADIENT CORTICO PAPILLAIRE

300

425

500

600

800

1000

300

425

500

600

800

1000

REABSORPTION RENALE D’EAU

300 300

1200

600

900

[osm.]mosm/kg H2O

300 300

1200

150 100

~ 15-20 % ADH

Filtration :180 L/j

H2ONaCl

NaCl

H2O

H2O

EFFET DE L’ADMINISTRATION D’ADH

300

1200

600

900

1200

150 100

H2O

1200

600

900

Urée

290

600

1200

Uosm 1200 mOsm/LUrée: 600 mOsm/LNaCl: 600 mOsm/l

Débit urinaire 0.75L/24h

900 mOsm/24h(urée 450 NaCl 450)

EFFET DE L’ABSENCE D’ADH

300

1200

600

900

1200

150 100

H2O

1200

600

900

Urée

60

60

60

Uosm: 60 mOsm/LUrée: 30 mOsm/LNaCl: 30 mOsm/l

Débit urinaire 15L/24h

900 mOsm/24h

HORMONE ANTIDIURETIQUEEffet sur l’organe cible

Lumièretubulaire

Interstitium

ATP

AMPc

ATP

AMP+

phosphoprotéine

Phospho--kinase

Ca2+

Adénylatecyclase

Récepteurs V2

ADH

AQP

Papille

H2OAQP2

AQP3

COLLECTEUR MEDULLAIRE

H2O

• La capacité du rein à concentrer l’urine dépend de 3 facteurs :

– Capacité de constituer et de maintenir un gradient osmotique cortico-papillaire

– Dépend du Na,K,2Cl– indépendant de l’ADH

– Sécrétion adaptée d’hormone anti-diurétique ou arginine-vasopressine (ADH ou AVP)

– Réponse adéquate de l’organe cible = ↑ perméabilité à l’eau de la membrane apicale du

canal collecteur

CONCENTRATION / DILUTION DE L’URINE

Régulation physiologique du bilan de l’eau

La variable régulée

- le contenu en eau de l’organisme

- l’osmolalité plasmatique efficace donc la concentration plasmatique de Na

280 mosm/kg H2O ou 140 mmol/l

VARIABLE REGULEE : OSMOLALITE

• L’OSMOLALITE – Osmolalité plasmatique mesurée :

Posm = 295 ± 5 mosm/kg d’H2O – Osmolalité plasmatique calculée ≈

2 x [Na+] + [glucose] + [urée] ≈ 285-290 mosm/kg H20

- Osmolalité efficace (concentration de Na plasmatique)2 x (Na+) = osmolalité plasmatique - urée- glucose

SOIFOSMORECEPTEURSHYPOTHALAMIQUES ADH

Ingestioneau

OSMOLALITÉPLASMATIQUE

Excrétion rénaleeau

MISE EN ŒUVRE DE LA SOIF

↑ Posm

OSMORECEPTEURShypothalamus)

Centres de la SOIF

Consciencede la soif

PRISE D’EAU

↓↓ VOLEMIE

Barorecepteurscentraux

Centres Σbulbaires

OSMORECEPTEURS(Portion haute

du tractus digestif)

_App. juxta-glomérulaire

Système Σ

Rénine Angiotensine II

+

+

_ (en 30 min)

Habitus

SOIF

• Modulation par des facteurs pharmacologiques

• augmentation de la soif : - agonistes cholinergiques (muscariniques)- agonistes adrénergiques beta (isoproterenol

• diminution de la soif : - amphétamines- glycosides cardiaques

• Le seuil de stimulation par les variations de Posm sont proches de celles qui déclenche la libération d'ADH environ 295 mosm/kg H20 plasmatique

HORMONE ANTIDIURETIQUELieu de synthèse

STIMULI A L’ORIGINE DE LA LIBERATION PLASMATIQUE D’HORMONE ANTIDIURETIQUE

SOIF

Régulation de la sécrétion d'ADH

Stimulus hémodynamique: ↓ de plus de 7% du volume sanguin

Quelle que soit l’osmolalité plasmatique

Clairance osmolaire – Clairance de l’eau libre

• Clairance osmolaire : Cosm = Uosm x V / Posm

= volume de plasma qui peut être entièrement débarrassé de ses osmoles par minute par le rein

• Clairance de l’eau libre : CH2O = V – Cosm = V (1 – Uosm / Posm)

= volume d’eau par minute qu’il faut ajouter ou retrancher au volume d’urine émis par minute pour que l’osmolalité urinaire devienne égale à celle du plasma

– Si Uosm > Posm (urine plus concentrée que plasma) → CH20 négative

– Si Uosm < Posm (urine moins concentrée que plasma) → CH20 positive

.

. .

LES MODIFICATIONS DE LA DIURESE

Conditions physiologiques– Diurèse et antidiurèse en fonction des entrées

Conditions non physiologiques- diurèse aqueuse

• pas d’ADH• insensibilité à l’ADH• abolition du gradient cortico papillaire

- diurèse osmotique

Distal

Urine

Distal

Urine

[osm]mosm/L

DébitL/j

100

1200

15

0.75

Uosm x V = 900 mosm/j.

ADH ↑↑

Antidiurèse

(Privation d’eau)Distal

Urine

Distal

Urine

[osm]mosm/L

DébitL/j

100

60

15

15

Uosm x V = 900 mosm/j.

Diurèse aqueuse(Diabète insipide)

Transport maximum du glucose

[glucose] plasm 2 g/L10 mmoles/L

Débit massiqueGlucose/24h F

iltré

Excré

té

Tm

Réabsorbé(g/24h) 460(mmoles/24h) 2300

Glycémie

300 300

350

300

[osm.]mosm/kg H2O

300 350

350

150 100Filtration :180 L/j NaCl

H2OH2O

DIURESE OSMOTIQUE

R Na: 60%R H2O: 50%

R Na: 85%R H2O: 50%

350 mOsm/L

Uosm: 350 mOsm/LNaCl: (70 mmol/L)140 mOsm/LDébit urinaire/ 36L/24h

débit urinaire osmoles 350 x 36 12600 mOsm/24hDébit urinaire de NaCl 70 x 36 ~2500 mmoles/24h (10%)

Diurèse osmotique

Diurèse osmotique

= Présence anormale dans le plasma d’une substance filtrée mais peu réabsorbée– Substance exogène : mannitol, produit de contraste radiologique– Substance endogène à une concentration plasm. anormalement élevée:

glucose (diabète), urée

• Réabsorption insuffisante de Na+ et d’eau dans le proximal

• Abolition du gradient cortico-papillaire : interstitium à 300 mosm/L du cortex à la papille– ↑ vitesse d’écoulement du fluide tubulaire– ↑ flux dans les vasa recta

• ↑ Posm → ↑ ADH → Collecteur perméable à l’eau

Uosm = Posm (polyurie isotonique) avec ↑↑ Cosm

300

300

300

300 300

300

300300

300

300

400

400

400

400

400

300

200400

400

400

400

400

200

200

200

200

Flux d’eauFlux de NaCl

LE GRADIENT CORTICO PAPILLAIRE : SYSTEME A CONTRE COURANT MULTIPLICATEUR

800

1000

1200

300

400

600

1000

800

600

400

200

100

800

1000

1200

400

600

300

Multiplication par contre courant

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