Fonctions et physiologie rénale

Introduction à la fonction et à la physiologie rénale

Les reins assurent l’équilibre hydrique, électrolytique et acido‑basique de l’organisme. Ils filtrent le sang, réabsorbent les nutriments essentiels et éliminent les déchets sous forme d’urine. Cette leçon détaille les principaux segments néphroniques, leurs mécanismes de transport et la régulation hormonale qui les contrôle.

1. Le tubule contourné proximal (TCP) et la réabsorption du glucose

Rôle principal du TCP

Le TCP est le premier segment du néphron où se produit une réabsorption massive. Environ 90 % du glucose filtré est récupéré grâce à un transport actif secondaire, couplé au sodium via le cotransporteur SGLT2 (sodium‑glucose cotransporter 2).

• Transport actif secondaire : le gradient de Na⁺ créé par la pompe Na⁺/K⁺ ATPase à la base du tube permet le cotransport du glucose contre son gradient de concentration.
• Le glucose sort ensuite du cellule tubulaire par diffusion facilitée via le transporteur GLUT2.

Cette réabsorption totale évite la perte de glucose dans l’urine, sauf en cas de diabète où la capacité du TCP est dépassée.

2. Le débit de filtration glomérulaire (DFG) et la pression hydrostatique

Effet d’une augmentation de la pression hydrostatique dans la capsule de Bowman

Le DFG dépend directement de la pression hydrostatique glomérulaire (PG) qui pousse le plasma à travers la membrane basale vers la capsule de Bowman. Une hausse de la pression hydrostatique dans la capsule augmente la pression hydrostatique opposée, mais la relation nette est que le DFG augmente proportionnellement tant que la PG reste supérieure à la pression hydrostatique capsulaire.

• Formule de Starling : DFG = Kf × (PG - Pcap - πGC), où Kf est la conductance de filtration.
• Lorsque Pcap augmente, le terme (PG - Pcap) diminue, mais si PG augmente simultanément, le DFG peut encore croître.

En pratique, une élévation isolée de la pression capsulaire tend à réduire le DFG, mais la question se focalise sur le scénario où la pression hydrostatique glomérulaire augmente, entraînant un DFG proportionnellement plus élevé.

3. L’anse de Henlé : segments et perméabilité à l’eau

Segment imperméable à l’eau mais réabsorbant NaCl

La branche ascendante large (BAL) de l’anse de Henlé est caractérisée par une imperméabilité à l’eau et une forte capacité de réabsorption active de Na⁺ et Cl⁻ via les transporteurs Na⁺‑K⁺‑2Cl⁻ (NKCC2) et le cotransporteur Na⁺‑Cl⁻.

• Cette réabsorption crée un gradient osmotique qui favorise la dilution du liquide tubulaire, essentiel à la concentration de l’urine dans le médiateur rénal.
• La branche ascendante fine (BAF) est perméable à l’eau de façon limitée et participe surtout à la réabsorption passive de Na⁺.

4. Régulation hormonale du tube collecteur

Effet de l’aldostérone sur les cellules principales

L’aldostérone, hormone minéralocorticoïde sécrétée par le cortex surrénalien, agit sur les cellules principales du tube collecteur en :

• Augmentant la réabsorption de Na⁺ via l’insertion et l’activation du canal ENaC (epithelial Na⁺ channel).
• Stimuler la sécrétion de K⁺ à travers les canaux ROMK.
• Favorisant indirectement la réabsorption d’eau, car le Na⁺ réabsorbé crée un gradient osmotique qui attire l’eau.

Ce mécanisme contribue à la régulation du volume sanguin et de la pression artérielle.

Rétrocontrôle tubulo‑glomérulaire (RTG)

Lorsque la macula densa détecte une faible concentration de Na⁺, elle déclenche une vasodilatation des artérioles afférentes, augmentant ainsi le débit sanguin vers le glomérule et le DFG. Ce mécanisme vise à restaurer la charge filtrée et à maintenir l’équilibre natri‑urinaire.

• Le signal implique la libération de prostaglandines et de NO (oxyde nitrique) qui relaxent les cellules musculaires lisses.
• En parallèle, la sécrétion de rénine est stimulée, initiant la cascade rénine‑angiotensine‑aldostérone.

5. Facteurs natriurétiques et leur action sur le tube collecteur

Rôle du facteur natriurétique atrial (FNA)

Le FNA, libéré par les atriums en réponse à l’étirement, agit principalement sur le tube collecteur en bloquant les canaux sodiques (ENaC). Cette inhibition entraîne :

• Une diminution de la réabsorption de Na⁺.
• Une augmentation de l’excrétion natriurétique, favorisant la diurèse et la réduction du volume sanguin.

Le FNA possède également des effets vasodilatateurs via l’augmentation du GMPc, mais son action directe sur le néphron est cruciale pour la natriurèse.

6. Réabsorption du bicarbonate dans le tubule proximal

Enzyme clé : anhydrase carbonique (AC)

Dans le TCP, le bicarbonate (HCO₃⁻) est réabsorbé grâce à une série d’étapes :

• Le Na⁺/H⁺ antiporteur (NHE3) échange Na⁺ contre H⁺, libérant H⁺ dans le lumen.
• Le H⁺ combine avec le HCO₃⁻ luminal pour former H₂CO₃, qui est rapidement hydrolysé en CO₂ et H₂O par l’anhydrase carbonique (AC) située à la surface apicale.
• CO₂ diffuse dans la cellule, se reconstitue en H₂CO₃ grâce à l’AC cytosolique, puis se dissocie en H⁺ et HCO₃⁻. Le HCO₃⁻ est transporté basolatéralement via le Na⁺‑HCO₃⁻ cotransporteur (NBCe1).

Cette cascade assure la récupération de la quasi‑totalité du bicarbonate filtré, indispensable au maintien du pH sanguin.

7. Contrôle de la perméabilité à l’eau du tube collecteur

Hormone antidiurétique (ADH)

L’ADH, sécrétée par l’hypothalamus et stockée dans la post‑hypophyse, augmente la perméabilité à l’eau du tube collecteur en induisant l’insertion d’aquaporines (AQP2) dans la membrane apicale des cellules principales.

• L’ADH agit via le récepteur V₂ couplé à la protéine Gs, augmentant l’AMPc et déclenchant la translocation des vésicules contenant AQP2 vers la membrane.
• Cette insertion permet la réabsorption d’eau suivant le gradient osmotique créé par la réabsorption de Na⁺ dans le médullaire.

En l’absence d’ADH, le tube collecteur reste imperméable, entraînant une diurèse hypotonique.

Conclusion

La physiologie rénale repose sur une coordination fine entre différents segments néphroniques et une régulation hormonale complexe. La compréhension des mécanismes de réabsorption du glucose, du sodium, du bicarbonate et de l’eau, ainsi que des boucles de rétrocontrôle comme le RTG, est essentielle pour appréhender les pathologies rénales et leurs traitements pharmacologiques.