EXPLORATION FONCTIONNELLE RÉNALE - Freechristelle.larcher.free.fr/exploration_renale.pdf · 2017-04-19 · Cours biochimie BTS_ABM2 2016-2017 C. Larcher 3-Exploration_fonctionnelle_rénale

Cours biochimie BTS_ABM2 2016-2017 C. Larcher 3- Exploration_fonctionnelle_rénale – Page 1 / 11 –

EXPLORATION FONCTIONNELLE RÉNALE 1. Anatomie et structure de l’appareil urinaire ....................................................................................................... 2

1.1. Éléments de l’appareil urinaire ............................................................................................................... 21.2. Anatomie du rein .................................................................................................................................... 2

1.2.1. Structure interne ......................................................................................................................... 21.2.2. Structure de l’unité fonctionnelle rénale : le néphron ................................................................ 3

2. Mécanisme de formation de l’urine .................................................................................................................... 32.1. Pression nette de filtration (PNF) ........................................................................................................... 32.2. Fonctionnement de la structure A du néphron : filtration glomérulaire ................................................. 42.3. Fonctionnement des structures B et C du néphron ................................................................................. 4

2.3.1. Réabsorption tubulaire ............................................................................................................... 52.3.2. Sécrétion tubulaire ..................................................................................................................... 7

3. Analyses au laboratoire de biologie médicale .................................................................................................... 83.1. Exploration de la fonction glomérulaire ................................................................................................. 8

3.1.1. Débit de filtration glomérulaire (DFG) ...................................................................................... 83.1.2. Clairance de la créatinine ........................................................................................................... 83.1.3. Dosage de la créatinine plasmatique et urinaire ......................................................................... 9

3.2. Exploration des fonctions tubulaires (détermination du Tm du glucose) ............................................... 93.3. Détermination du débit plasmatique rénal (DPR) et du débit sanguin rénal (DSR) .............................. 9

4. Principales pathologies rénales ........................................................................................................................... 94.1. Insuffisance rénale ................................................................................................................................ 10

4.1.1. Types d’insuffisance rénale ..................................................................................................... 104.1.2. Prévalence et facteurs de risque ............................................................................................... 104.1.3. Supplantation de la fonction rénale .......................................................................................... 10

4.2. Syndrome néphrotique .......................................................................................................................... 114.2.1. Protéinuries .............................................................................................................................. 114.2.2. Conséquences d’un syndrome néphrotique .............................................................................. 11

Les reins sont deux organes de l’appareil urinaire, situés dans la partie postérieure de l’abdomen au niveau de la région lombaire. Ils assurent de nombreuses fonctions :

• excrétion des déchets métaboliques • régulation de la pression artérielle • maintien de l’équilibre hydrominéral • production d’érythropoïétine • néoglucogenèse


1. Anatomie et structure de l’appareil urinaire 1.1. Éléments de l’appareil urinaire

L’appareil urinaire est l’ensemble des organes qui assurent la fonction d’excrétion. Il est situé dans le plan profond de la cavité abdomino-pelvienne. Il comprend :

• Deux reins • Deux uretères urétéro- • D’une vessie cysto- ou vésico- • Et de l’urètre urétro-

1- rein

2- veine rénale

3- artère rénale

4- veine cave inférieure

5- artère abdominale

6- uretère

7- vessie

8- urètre

Figure 1 : anatomie de l’appareil urinaire masculin et féminin 1.2. Anatomie du rein

1.2.1. Structure interne

1- artère rénale 2- veine rénale 3- uretère 4- cortex 5- médulla (pyramide de Malpighi) 6- bassinet

Figure 2 : coupe longitudinale d’un rein Dans un rein, on distingue en allant de l’extérieur vers l’intérieur :

• La capsule • Le cortex cortico- • La médulla médullo- • Le bassinet pyélo-

Le sang arrive aux reins par l’artère rénale et en repart par la veine rénale.


1.2.2. Structure de l’unité fonctionnelle rénale : le néphron

1- artériole efférente

2- artériole afférente

3- capillaire

4- capsule de Bowman

5- anse de Henlé

A- glomérule rénal

B- tube contourné proximal

C- tube contourné distal

D- tubule rénal collecteur

Artériole efférente

Capillaires

Artériole afférente

Artère rénale

Veine rénale

Capillaires péritubulaires

Figure 3 : structure de l’unité fonctionnelle rénale : le néphron http://musibiol.net/biologie/sujets/bio/annexes/doc04AG.htm

2. Mécanisme de formation de l’urine 2.1. Pression nette de filtration (PNF)

La pression nette de filtration correspond à la résultante de 3 forces : • la pression hydrostatique glomérulaire correspond à la pression due à la pression de l’eau

plasmatique dans les parois capillaires. • la pression hydrostatique capsulaire correspond à la pression hydrostatique de l’urine

primitive • la pression oncotique, pression osmotique due aux protéines plasmatiques.


Figure 4 : origines de la pression nette de filtration

http://www.uvp5.univ-paris5.fr/wikinu/docvideos/Grenoble_1011/godin_ribuot_diane/godin_ribuot_diane_P04/godin_ribuot_diane_P04.pdf

La pression nette de filtration vaut : PNF = 55 – 15 – 30 = 10 mmHg.

Le débit de filtration glomérulaire (DFG) est le volume d’urine primitive formée par les reins par unité de temps. DFG = 125 mL·min-1 » 2 mL·s-1.

Calculer le volume d’urine primitive formé par jour sans réabsorption d’eau au niveau des capillaires péritubulaires.

DFG = 125 ´ 60 ´ 24 = 180 000 mL soit 180 L. Chaque jour, le plasma sanguin (» 3 L) est filtré 60 fois et l’eau corporelle (60 % de masse

corporelle totale soit environ 40 L) est filtré 4 fois. 2.2. Fonctionnement de la structure A du néphron : filtration glomérulaire

Constituants Concentration plasmatique

Concentration dans l’urine primitive contenue en A Masse molaire

Eau 900 g·L-1 900 g·L-1 18 g·mol-1 Glucose 5,5 mmol·L-1 5,5 mmol·L-1 180 g·mol-1 Sodium Na+ 142 mmol·L-1 142 mmol·L-1 23 g·mol-1 Chlorure Cl- 101 mmol·L-1 101 mmol·L-1 35 g·mol-1 Urée 5 mmol·L-1 5 mmol·L-1 60 g·mol-1 Protéines 80 g·L-1 0,07 g·L-1 104 à 1,3.105 g·mol-1 Triglycérides 1,5 g·L-1 0 g·L-1

La comparaison des compositions de l’urine primitive et du plasma montre que les 2 fluides ne diffèrent que par les PROTÉINES qu’on ne retrouve que dans le plasma.

Les molécules de haute masse moléculaire (> 70 kDa) restent dans le plasma alors que les molécules de petite masse moléculaire diffusent, passent librement et sont en quantité identique dans les deux fluides.

La structure A c’est-à-dire le glomérule est responsable de la FILTRATION du sang qui donne naissance à l’urine primitive. 2.3. Fonctionnement des structures B et C du néphron

Constituants Quantité en 24 h dans la structure A

Quantité en 24 h dans les urines

Eau 160 L 1,5 L Glucose 935 mmol 0 Sodium Na+ 24,4 mol 0,22 mol Potassium K+ Urée 850 mmol 420 mmol Ammonium NH4

+ 0 30 mmol


2.3.1. Réabsorption tubulaire Il y a plus d’eau, de sodium, de glucose, et d’urée au niveau du glomérule que dans les urines

définitives. Ces molécules sont réabsorbées dans le milieu intérieur au niveau du tubule contourné proximal, de l’anse de Henlé et du tubule contourné distal.

La réabsorption au travers des cellules des tubules se fait par différents mécanismes : • diffusion simple (eau, urée, …) • diffusion facilitée (transporteur du glucose au niveau basal des cellules du TCP) • transport actif secondaire (cotransporteur Na+/glucose (SGLT) au niveau apical des

cellules du TCP). a. Réabsorption d’eau

Le volume d’eau passe de 180 L d’urine primitive à un volume final de 1,5 L d’urine définitive (en 24 heures).

90 % de l’eau de l’urine primitive est réabsorbée au niveau du tubule contourné proximal de manière obligatoire.

La branche ascendante de l’anse de Henlé et le tubule contourné distal sont imperméables à l’eau.

La réabsorption d’eau au niveau du canal collecteur est facultative et est régulée par la vasopressine ou ADH (hormone anti-diurétique ; neurohormone sécrétée par la neurohypophyse). En absence d’ADH, il n’y a pas de réabsorption facultative d’eau au niveau du canal collecteur à l’origine de la polyurie observée dans le cas d’un diabète insipide. L’ADH régule la réabsorption d’eau dans le milieu intérieur et donc la volémie.

Figure 5 : réabsorption régulée par la vasopressine au niveau des cellules du canal collecteur Source : manuel de Biologie humaine TSMS (O. d’Andria, collection Figarella)

Figure 6 : bilan des échanges de solutés et d’eau au niveau du néphron http://www.pharmacorama.com/Rubriques/Output/Diuretiquesa2.php


b. Réabsorption du sodium

85 % du sodium de l’urine primitive est réabsorbée au niveau du tubule contourné proximal de manière obligatoire.

La réabsorption de sodium au niveau du tubule contourné distal est régulée par l’aldostérone. L’aldostérone permet une régulation de la natrémie (hypernatrémiante).

Figure 7 : action de l’aldostérone sur les cellules du tubule contourné distal

Source : manuel de Biologie humaine TSMS (O. d’Andria, collection Figarella)

c. Réabsorption du glucose

Dans les conditions physiologiques, le glucose est totalement réabsorbé dans la première moitié du TCP. Dans le cas d’une glycémie normale, les urines définitives sont dépourvues de glucose.

Figure 8 : transport actif du glucose

T1 : symport Na+/glucose (SGLT) ; T2 : uniport à glucose (GLUT) Source : manuel de Biologie humaine TSMS (O. d’Andria, collection Figarella)

Mais la capacité de réabsorption est limitée par le nombre de transporteurs. Au-delà d’une glycémie de 10 mmol·L-1, il y a glycosurie.


Figure 9 : évolution des débits de glucose en fonction de la glycémie

Tracer la courbe correspondant à la quantité de glucose réabsorbé par unité de temps, en fonction de la concentration en glucose sanguin, sur le même graphique.

Source : sujet Biologie Humaine Bac SMS Septembre 1999 ; http://www.didier-pol.net/00smna9s.htm

Le glucose filtré augmente de façon proportionnelle à la glycémie puisqu’il est librement filtré. La concentration en glucose dans l’urine primitive augmente, mais il n’y a pas de glucose dans les

urines définitives. Tout le glucose est réabsorbé. À partir d’une certaine glycémie (10 mmol/L, 1,8 g/L), du glucose apparaît dans les urines

définitives. Du glucose n’est donc pas réabsorbé. Les SGLT sont saturés. On peut définir un Taux maximum de réabsorption du glucose (TmG) de 2 mmol.min-1 soit

360 mg.min-1. 2.3.2. Sécrétion tubulaire

Il y a moins d’ammonium au niveau du glomérule que dans les urines définitives. Cet ion est sécrété au niveau du tubule contourné proximal à partir du milieu intérieur.

Les ions potassium K+ sont presque totalement réabsorbés au niveau du TCP. Leur excrétion est due à la sécrétion au niveau du TCD.

Par son fonctionnement, le rein joue un rôle dans l’excrétion des déchets métaboliques et dans le maintien

de l’homéostasie du milieu intérieur (régulation de la volémie, de la natrémie, du pH sanguin).

Figure 10 : bilan des fonctions rénales

http://unf3s.cerimes.fr/media/paces/Grenoble_1112/godin_ribuot_diane/godin_ribuot_diane_p06/godin_ribuot_diane_p06.pdf

Débit de glucose mmol·min-1 Glucose

filtré

Glucose excrété

Glycémie mmol·L-1


3. Analyses au laboratoire de biologie médicale 3.1. Exploration de la fonction glomérulaire

3.1.1. Débit de filtration glomérulaire (DFG) La créatinine est une molécule naturellement présente en très petite quantité dans le plasma et

excrétée par voie urinaire. Elle est produite suite à la déshydratation de la créatine musculaire. Dans les conditions normales, elle traverse le filtre glomérulaire et se retrouve dans l’urine sans avoir été réabsorbée ni sécrétée.

On collecte l’urine d’un individu sur une période de 24 heures soit un volume de 1,75 litre. Deux prises de sang sont réalisées en début et en fin de collecte. Le dosage plasmatique de la créatinine révèle un taux sensiblement constant de 0,08 mmol·L-1. Le dosage de la créatinine dans l’urine collectée donne un taux de 8,6 mmol·L-1.

En admettant que la quantité de créatinine filtrée par les reins est égale à la quantité de créatinine excrétée dans l’urine, calculer le volume plasmatique filtré par les reins en 24 heures. En déduire le débit de filtration glomérulaire (DFG) exprimé en mL de plasma filtré par minute.

Source : manuel de Biologie humaine TSMS (O. d’Andria, collection Figarella)

Quantité de créatinine éliminée dans les urines en 24 h : ncréatinine = 8,6.10-3 ´ 1,75 = 15,05 mmol Volume de plasma filtré : Vplasma = 15,05 / 0,08 = 188 L en 24 heures. DFG = (188/24)/60 = 130 mL·min-1 = 2 mL·s-1

Le débit de filtration glomérulaire correspond au volume de plasma filtré par unité de temps : DFG = 180 L/24 h = 125 mL·min-1 = 2 mL·s-1 DFG normalisé sur la surface corporelle = 72 mL·min-1/1,73 m2

3.1.2. Clairance de la créatinine La clairance correspond au volume de sang entièrement purifié d’une substance par unité de temps. Comme la créatinine est une substance qui est seulement filtrée (ni réabsorbée, ni sécrétée), la

clairance de la créatinine est égale au débit de filtration glomérulaire. a. Détermination à partir de la créatininémie, la créatininurie et la diurèse

Créatininémie = Ccréatinine ; plasma = Pcréatinine Créatininurie = Ccréatinine ; urine = Ucréatinine DFG = volume de plasma filtré par unité de temps Diurèse = volume d’urine éliminée par unité de temps ncréatinine filtrée = ncréatinine excrétée

Pcréatinine · DFG = Ucréatinine · diurèse soit DFG= Ucréatinine . diurèsePlcréatinine

Remarque : Ucréatinine · diurèse = créatininurèse

Clairance (mL·min-1) = Ucréatinine (µmol.L-1) · diurèse(mL.min-1)

Pcréatinine (µmol.L-1)

Mais la diurèse doit être parfaitement connue, ce qui est difficile en pratique. En fonction de la diurèse, on distingue :

• < 0,5 L/24 h : anurie - oligurie • entre 0,5 et 2 /24 h : diurèse normale • > 2 L/24 h : polyurie

b. Détermination à l’aide de la formule de Cockcroft et Gault

Clairance mL·min-1 = 140 - âge en année · poids en kg ·k

créatininémie en µmol·L-1

avec k = 1,24 (homme) et 1,04 (femme) http://www.soc-nephrologie.org/eservice/calcul/eDFG.htm


3.1.3. Dosage de la créatinine plasmatique et urinaire Voir TP : dosage de la créatinine par méthodes en point final (Jaffé) et cinétique

3.2. Exploration des fonctions tubulaires (détermination du Tm du glucose) Voir 2.3.1.c : réabsorption du glucose

Diagnostic de pathologies à glycosurie : - cas du diabète de type I (hyperglycémie et glycosurie) ; hyperglycémie supérieure à

10 mmol·L-1, donc saturation des SGLT et glycosurie. - cas du diabète rénal (glycosurie sans hyperglycémie) ; défaut au niveau des SGLT. Soit, ils

ne sont pas fonctionnels, soit ils ne sont pas synthétisés en assez grande quantité. Dans tous les cas, le TmG est abaissé et il y a glycosurie même sans hyperglycémie.

3.3. Détermination du débit plasmatique rénal (DPR) et du débit sanguin rénal (DSR) La mesure du DSR repose également sur le concept de clairance, par calcul de la clairance du PAH.

Le PAH est une substance exogène qui est totalement éliminée par le rein en un seul passage (autrement dit, la concentration de PAH dans la veine rénale est nulle). Cette excrétion de PAH se fait pour partie par filtration et pour partie par sécrétion tubulaire.

De ce fait, la quantité de PAH excrété dans l’urine par unité de temps (UPAH · DU) est égale au débit de PAH dans l’artère rénale (PPAH · DPR).

𝑈#$% · 𝐷𝑈 = 𝑃#$% · 𝐷𝑃𝑅

Le DPR peut ainsi être calculé à partir du dosage biologique sanguin et urinaire du PAH selon l’équation :

𝐷𝑃𝑅 =𝑈#$% · 𝐷𝑈𝑃#$%

= 𝑐𝑙𝑎𝑖𝑟𝑎𝑛𝑐𝑒𝑑𝑒𝑃𝐴𝐻

Le DSR peut ensuite être calculé à partir du DPR et de l’hématocrite (Ht) selon l’équation :

𝐻𝑡 = 6789:;8<=>?6@<A7;=A

1 − 𝐻𝑡 = 1 − 6789:;8<=>?6@<A7;=A

= 6D8<@E<

6@<A7;=A

𝑉GHIJKLI =

6D8<@E<

MN%O donc 𝐷𝑆𝑅 = Q#R

MN%O

L’évaluation du DSR n’a que peu d’intérêt en pratique clinique courante, et est restreinte à des études de recherche cliniques étudiant l’hémodynamique rénale.

4. Principales pathologies rénales Schématiquement on peut considérer deux grands types de pathologies :

• Soit le nombre de néphrons actifs diminue ; les reins ne permettent plus l’élimination des déchets : la diurèse diminue et les concentrations plasmatiques en solutés augmentent. On parle d’insuffisance rénale.

• Soit les glomérules sont poreux, toutes les protéines passent. On parle de syndrome néphrotique.


4.1. Insuffisance rénale

4.1.1. Types d’insuffisance rénale1 a. Aiguë

L’insuffisance rénale aiguë survient le plus souvent après une agression comme une baisse brutale et transitoire de la pression artérielle, lors d’une hémorragie, d’une infection générale (septicémie), d’une intoxication médicamenteuse ou encore en cas d’obstruction des voies urinaires par un calcul ou un adénome prostatique. Les reins mettent quelques jours à retrouver spontanément un fonctionnement normal après traitement. Pendant cette période, il faut recourir à la dialyse qui permet au patient de survivre pendant le processus d’auto-réparation rénale.

b. Chronique (IRC)

L’insuffisance rénale chronique ne régresse pas, par définition. Elle est induite par des pathologies (diabète, hypertension…) qui détruisent progressivement et de façon irréversible les différentes structures rénales. Il existe cinq stades de la maladie jusqu’au stade terminal auquel la capacité de filtration est inférieure à 15 % de la normale pour l’ensemble des reins. Ce stade nécessite d’envisager les techniques de remplacement de la fonction rénale : dialyse et transplantation rénale.

Stades Définitions DFG mL/min/1,73 m2

1 Marqueurs d’atteinte rénale avec DFG normal ou augmenté ≥ 90 2 Marqueurs d’atteinte rénale avec DFG légèrement diminué 60 – 89 3 Insuffisance rénale chronique modérée 30 – 59 4 Insuffisance rénale chronique sévère 15 – 29 5 Insuffisance rénale chronique terminale < 15

Tableau 1 : classification des insuffisances rénales chroniques http://www.soc-nephrologie.org/PDF/epart/rein/ABM-MRC.pdf

4.1.2. Prévalence et facteurs de risque2 En 2009, 36 000 personnes étaient dialysées en France et 31 000 personnes ont bénéficié

d’une greffe de rein (dont 2 800 nouveaux greffés). La prévalence de cette maladie devrait encore augmenter dans les années qui viennent en raison du vieillissement de la population et de l’augmentation du diabète, deux causes majeures d’insuffisance rénale chronique, et grâce à l’amélioration de la survie des patients transplantés et dialysés.

Les facteurs de risques de l’IRC sont : diabète, hypertension artérielle, obésité, maladies cardiovasculaires, personnes âgées de + de 60 ans, antécédents familiaux d’IRC, uropathies obstructives, médicaments néphrotoxiques,… 4.1.3. Supplantation de la fonction rénale

a. Hémodialyse et dialyse péritonéale

L’hémodialyse correspond à un rein artificiel et permet de remplacer la fonction d’épuration des reins via un circuit extracorporel. Elle a lieu en général par séance de 4 heures trois fois par semaine mais une fréquence plus élevée permet d’obtenir une meilleure régulation du métabolisme grâce à une filtration plus régulière. Elle peut se faire dans des centres spécialisés, dans des centres d’autodialyse, et même à domicile, mais sa pratique nécessite une bonne formation.

La dialyse péritonéale représente environ 7 % des dialyses et permet de filtrer le sang à domicile au niveau du péritoine qui sert de membrane. Cette technique est aussi efficace que l’hémodialyse au début mais peut moins souvent être utilisée au-delà de 5 ans en raison de l’altération de la capacité de filtration du péritoine au cours du temps.

La dialyse permet de vivre de nombreuses années et contribue en général à baisser l’utilisation des antihypertenseurs mais elle ne dispense pas des autres traitements.

1 http://www.inserm.fr/thematiques/physiopathologie-metabolisme-nutrition/dossiers-d-information/insuffisance-renale 2 http://www.soc-nephrologie.org/PDF/epart/rein/ABM-MRC.pdf


b. Transplantation

La transplantation consiste à remplacer les reins déficients par un rein sain. Cette technique permet plusieurs années de vie sans dialyse. Après 10 ans, environ 70 % des greffons sont encore fonctionnels. La greffe rénale est la plus fréquente des transplantations en France et bénéficie à des sujets plutôt jeunes (âge médian 55 ans). Plus de 2 800 personnes ont pu en bénéficier en 2009 mais près de 7 000 autres patients étaient en attente d’un greffon.

4.2. Syndrome néphrotique Définition strictement biologique :

• protéinurie > 3 g/24 h • hypoprotéinémie < 60 g·L-1 • hypoalbuminémie < 30 g·L-1

4.2.1. Protéinuries L’électrophorèse des protéines urinaires permet de distinguer 2 types de protéinuries :

a. Protéinurie sélective

Protéinurie constituée essentiellement d’albumine (> 85 % d’albumine ou clairance IgG/clairance transferrine < 0,1). Elle correspond à une perte des charges anioniques de la membrane basale glomérulaire sans lésions observées au microscope optique. b. Protéinurie non sélective

Protéinurie constituée d’albumine et de protéines de haute masse moléculaire (immunoglobulines). Elle correspond à des lésions observées au microscope optique.

4.2.2. Conséquences d’un syndrome néphrotique Perte en albumine et en protéines : donc diminution de la pression oncotique donc au niveau

des pôles artériel veineux moins d’entrée d’eau dans les capillaires donc plus de filtration et moins de réabsorption donc formation d’œdème.

Perte en immunoglobulines donc risque infectieux.

Figure 11 : conséquences d’un syndrome néphrotique

http://www.memobio.fr/html/bioc/bi_re_snp.html Le rein est un organe essentiel dans de nombreuses régulations. Il intervient aussi dans la régulation de

l’équilibre phosphocalcique, de l’équilibre acidobasique et de l’équilibre hydrominéral. Sources http://medecine.univ-batna.dz/medecine/images/pdf/14-15/cours/EFR.pdf http://www.uvp5.univ-paris5.fr/wikinu/docvideos/Grenoble_1011/godin_ribuot_diane/godin_ribuot_diane_P04/godin_ribuot_diane_P04.pdf http://unf3s.cerimes.fr/media/paces/Grenoble_1112/godin_ribuot_diane/godin_ribuot_diane_p06/godin_ribuot_diane_p06.pdf DSR et DPR : http://cuen.fr/lmd/IMG/pdf/2-DFGDSR_02072013v2.pdf

Documents

EXPLORATION FONCTIONNELLE RÉNALE - Freechristelle.larcher.free.fr/exploration_renale.pdf · 2017-04-19 · Cours biochimie BTS_ABM2 2016-2017 C. Larcher 3-Exploration_fonctionnelle_rénale