Renaux

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Anatomie des reins

Localisation

Les reins sont une paire d’organes situés le long de la paroi musculaire postérieure de la cavité abdominale. Le rein gauche est situé légèrement plus haut que le rein droit en raison de la plus grande taille du foie du côté droit du corps. Contrairement aux autres organes abdominaux, les reins se trouvent derrière le péritoine qui tapisse la cavité abdominale et sont donc considérés comme des organes rétropéritonéaux. Les côtes et les muscles du dos protègent les reins des dommages extérieurs. Le tissu adipeux connu sous le nom de graisse périlésionnelle entoure les reins et agit comme un rembourrage protecteur.

Structure

Les reins ont la forme d’un haricot, le côté convexe de chaque organe étant situé latéralement et le côté concave médialement. L’échancrure sur le côté concave du rein, connue sous le nom de hile rénal, fournit un espace pour l’artère rénale, la veine rénale et l’uretère pour entrer dans le rein.

Une fine couche de tissu conjonctif fibreux forme la capsule rénale entourant chaque rein. La capsule rénale fournit une enveloppe externe rigide pour maintenir la forme des tissus internes mous.

En profondeur de la capsule rénale se trouve le cortex rénal mou, dense et vasculaire. Sept pyramides rénales en forme de cône forment la médulla rénale profonde au cortex rénal. Les pyramides rénales sont alignées avec leurs bases tournées vers l’extérieur, vers le cortex rénal, et leurs sommets pointent vers l’intérieur, vers le centre du rein.

Chaque sommet se connecte à un calice mineur, un petit tube creux qui collecte l’urine. Les calices mineurs fusionnent pour former 3 calices majeurs plus grands, qui fusionnent encore pour former le bassinet rénal creux au centre du rein. Le bassinet rénal sort du rein au niveau du hile rénal, où l’urine se draine dans l’uretère.

Alimentation en sang

1. Les artères rénales se ramifient directement de l’aorte abdominale et entrent dans les reins par le hile rénal.
2. À l’intérieur de nos reins, les artères rénales divergent en artérioles afférentes plus petites des reins.
3. Chaque artériole afférente transporte le sang dans le cortex rénal, où elle se sépare en un faisceau de capillaires appelé glomérule.
4. Du glomérule, le sang se recollecte dans des artérioles efférentes plus petites qui descendent dans la médulla rénale.
5. Les artérioles efférentes se séparent en capillaires péritubulaires qui entourent les tubules rénaux.
6. Puis, les capillaires péritubulaires fusionnent pour former des veines qui fusionnent à nouveau pour former la grande veine rénale.
7. Enfin, la veine rénale sort du rein et rejoint la veine cave inférieure, qui ramène le sang vers le cœur.

Le néphron

Chaque rein contient environ 1 million de néphrons individuels, les unités fonctionnelles microscopiques des reins qui filtrent le sang pour produire l’urine. Le néphron est constitué de 2 parties principales : le corpuscule rénal et le tubule rénal.

Responsable de la filtration du sang, notre corpuscule rénal est formé par les capillaires du glomérule et la capsule glomérulaire (également appelée capsule de Bowman). Le glomérule est un réseau de capillaires en faisceau qui augmente la surface du sang en contact avec les parois des vaisseaux sanguins. Autour du glomérule se trouve la capsule glomérulaire, une double couche d’épithélium pavimenteux simple en forme de coupe, avec un espace creux entre les couches. Des cellules épithéliales spéciales, appelées podocytes, forment la couche de la capsule glomérulaire qui entoure les capillaires du glomérule. Les podocytes travaillent avec l’endothélium des capillaires pour former un filtre fin qui sépare l’urine du sang passant dans le glomérule. La couche externe de la capsule glomérulaire maintient l’urine séparée du sang à l’intérieur de la capsule. À l’extrémité de la capsule glomérulaire, à l’opposé du glomérule, se trouve l’embouchure du tubule rénal.

Une série de tubes appelée tubule rénal concentre l’urine et récupère les solutés non déchets de l’urine. Le tubule rénal transporte l’urine depuis la capsule glomérulaire jusqu’au bassinet rénal.

1. La première section incurvée du tubule rénal est appelée tubule convoluté proximal. Les cellules tubulaires qui tapissent le tubule contourné proximal réabsorbent une grande partie de l’eau et des nutriments initialement filtrés dans l’urine.
2. L’urine passe ensuite par l’anse de Henle, un long tubule droit qui transporte l’urine dans la médulla rénale avant de faire un virage en épingle à cheveux et de retourner au cortex rénal.
3. Après l’anse de Henle se trouve le tubule contourné distal.
4. Enfin, l’urine provenant des tubules contournés distaux de plusieurs néphrons entre dans le canal collecteur, qui transporte l’urine concentrée à travers la médullaire rénale et dans le bassinet rénal.
5. Du bassinet rénal, l’urine provenant de nombreux canaux collecteurs se combine et s’écoule hors des reins et dans les uretères.

Physiologie des reins

Excrétion des déchets

La fonction principale des reins est l’excrétion des déchets résultant du métabolisme des protéines et de la contraction musculaire. Le foie métabolise les protéines alimentaires pour produire de l’énergie et produit de l’ammoniac toxique comme déchet. Le foie est capable de convertir la plupart de cet ammoniac en acide urique et en urée, qui sont moins toxiques pour l’organisme. Pendant ce temps, les muscles de notre corps utilisent la créatine comme source d’énergie et, ce faisant, produisent un déchet, la créatinine. L’ammoniac, l’acide urique, l’urée et la créatinine s’accumulent tous dans l’organisme au fil du temps et doivent être éliminés de la circulation pour maintenir l’homéostasie.

Les glomérules des reins filtrent ces quatre déchets hors de la circulation sanguine, ce qui nous permet de les excréter hors de notre corps dans l’urine. Environ 50% de l’urée présente dans le sang est réabsorbée par les cellules tubulaires du néphron et retournée dans l’approvisionnement en sang. L’urée dans le sang aide à concentrer d’autres déchets plus toxiques dans l’urine en maintenant l’équilibre osmotique entre l’urine et le sang dans la médulla rénale.

Filtration, réabsorption et sécrétion

1. Les reins filtrent le sang lorsqu’il passe dans les capillaires qui forment le glomérule. La pression sanguine force la majeure partie du plasma sanguin à traverser la paroi des capillaires et à pénétrer dans la capsule glomérulaire. Les cellules sanguines sont trop grosses pour passer à travers la paroi des capillaires et restent donc dans les capillaires avec un peu de plasma résiduel. Le plasma filtré, désormais appelé liquide tubulaire, commence à s’écouler hors de la capsule glomérulaire et dans le tubule contourné proximal.
2. Dans le même temps, le sang concentré qui reste à l’intérieur des capillaires du glomérule se déplace dans les artérioles efférentes et sur les capillaires péritubulaires entourant le tubule contourné proximal. Les cellules épithéliales qui tapissent le tubule réabsorbent activement les précieuses molécules de glucose, les acides aminés et les ions du filtrat et les redéposent dans le sang. Ces cellules absorbent également tous les déchets restant dans le sang (comme l’ammoniac et la créatinine) et sécrètent ces substances chimiques dans le filtrat. Pendant que ces solutés sont échangés, la pression osmotique repousse l’eau du filtrat dilué et hypotonique dans le sang concentré et hypertonique.
3. Du tubule contourné proximal, le fluide tubulaire entre ensuite dans l’anse de Henle, où l’eau et les ions sont réabsorbés. Le membre descendant de l’anse de Henle est perméable à l’eau et transporte le filtrat profondément dans la médulla du rein. Les tissus de la médulla entourant le tubule contiennent une forte concentration d’ions et très peu d’eau par rapport au filtrat. La pression osmotique entre le filtrat hypotonique et les cellules médullaires hypertoniques pousse l’eau hors du filtrat et dans les cellules. Les cellules de la moelle restituent cette eau au sang qui circule dans les capillaires voisins.
4. Le filtrat passe ensuite par le limbe ascendant de l’anse de Henle en sortant de la moelle. Les tissus entourant le limbe ascendant ne sont pas perméables à l’eau mais sont perméables aux ions. Le filtrat est très concentré après être passé par le membre descendant, de sorte que les ions diffusent facilement hors du filtrat et dans les cellules qui tapissent le membre ascendant. Ces ions sont renvoyés dans le sang qui circule dans les capillaires voisins.
5. Le liquide tubulaire sortant de l’anse de Henle passe ensuite dans le tubule contourné distal et le canal collecteur du néphron. Ces tubules continuent à réabsorber les petites quantités d’eau et d’ions qui restent dans le filtrat. Les tissus entourant le canal collecteur absorbent activement l’excès d’ions potassium et hydrogène des capillaires voisins et sécrètent ces ions excédentaires sous forme de déchets dans le filtrat.
6. Lorsque le filtrat atteint l’extrémité du canal collecteur, presque tous les nutriments, les ions et l’eau de valeur ont été renvoyés dans l’approvisionnement en sang tandis que les déchets et une petite quantité d’eau restent pour former l’urine. L’urine sort du canal collecteur et rejoint l’urine provenant d’autres canaux collecteurs dans le bassin rénal.

Homéostasie de l’eau

Les reins sont capables de contrôler le volume d’eau dans le corps en modifiant la réabsorption de l’eau par les tubules du néphron. Dans des conditions normales, les cellules des tubules du néphron réabsorbent (par osmose) la quasi-totalité de l’eau qui est filtrée dans l’urine par le glomérule.

La réabsorption de l’eau entraîne une urine très concentrée et la conservation de l’eau dans l’organisme. Les hormones hormone antidiurétique (ADH) et aldostérone augmentent toutes deux la réabsorption de l’eau jusqu’à ce que presque 100% de l’eau filtrée par le néphron soit renvoyée dans le sang. L’ADH stimule la formation de protéines de canaux d’eau dans les canaux collecteurs des néphrons, qui permettent à l’eau de passer de l’urine aux cellules des tubules, puis au sang. L’aldostérone fonctionne en augmentant la réabsorption des ions Na+ et Cl-, ce qui fait passer plus d’eau dans le sang par osmose.

Dans les situations où il y a trop d’eau présente dans le sang, notre cœur sécrète l’hormone peptide natriurétique atrial (ANP) afin d’augmenter l’excrétion des ions Na+ et Cl-. L’augmentation de la concentration de Na+ et de Cl- dans l’urine attire l’eau par osmose, ce qui augmente le volume d’urine produit.

Homéostasie acide/base

Les reins régulent le niveau de pH du sang en contrôlant l’excrétion des ions hydrogène (H+) et des ions bicarbonate (HCO3-). Les ions hydrogène s’accumulent lorsque les protéines sont métabolisées dans le foie et lorsque le dioxyde de carbone présent dans le sang réagit avec l’eau pour former de l’acide carbonique (H2CO3). L’acide carbonique est un acide faible qui se dissocie partiellement dans l’eau pour former des ions hydrogène et des ions bicarbonate. Ces deux ions sont éliminés du sang par filtration dans le glomérule du rein, mais les cellules tubulaires qui tapissent le néphron réabsorbent sélectivement les ions bicarbonate et laissent les ions hydrogène comme déchets dans l’urine. Les cellules tubulaires peuvent également sécréter activement des ions hydrogène supplémentaires dans l’urine lorsque le sang devient extrêmement acide.

Les ions bicarbonate réabsorbés entrent dans la circulation sanguine où ils peuvent neutraliser les ions hydrogène en formant de nouvelles molécules d’acide carbonique. L’acide carbonique passant dans les capillaires des poumons se dissocie en dioxyde de carbone et en eau, ce qui nous permet d’expirer le dioxyde de carbone.

Homéostasie des électrolytes

Les reins maintiennent l’homéostasie des électrolytes importants en contrôlant leur excrétion dans l’urine.

• Sodium (Na+) : Le sodium est un électrolyte vital pour la fonction musculaire, la fonction neuronale, la régulation de la pression sanguine et la régulation du volume sanguin. Plus de 99% des ions sodium passant par les reins sont réabsorbés dans le sang à partir du filtrat tubulaire. La plupart de la réabsorption du sodium a lieu dans le tubule contourné proximal et l’anse ascendante de Henle.
• Potassium (K+) : Tout comme le sodium, le potassium est un électrolyte vital pour la fonction musculaire, la fonction neuronale et la régulation du volume sanguin. Cependant, contrairement au sodium, seuls environ 60 à 80 % des ions potassium passant par les reins sont réabsorbés. La majeure partie de la réabsorption du potassium se produit dans le tubule contourné proximal et l’anse ascendante de Henle.
• Chlorure (Cl-) : Le chlorure est l’anion (ion chargé négativement) le plus important de l’organisme. Le chlorure est vital pour la régulation de facteurs tels que le pH et l’équilibre des fluides cellulaires et contribue à établir le potentiel électrique des neurones et des cellules musculaires. Le tubule contourné proximal et l’anse ascendante de Henle réabsorbent environ 90 % des ions chlorure filtrés par les reins.
• Calcium (Ca2+) : Le calcium est non seulement l’un des minéraux les plus importants de l’organisme qui compose les os et les dents, mais c’est aussi un électrolyte vital. Fonctionnant comme un électrolyte, le calcium est essentiel à la contraction du tissu musculaire, à la libération de neurotransmetteurs par les neurones et à la stimulation du tissu musculaire cardiaque dans le cœur. Le tubule contourné proximal et l’anse ascendante de Henle réabsorbent la majeure partie du calcium du filtrat tubulaire dans le sang. L’hormone parathyroïdienne augmente la réabsorption du calcium dans les reins lorsque la calcémie devient trop faible.
• Magnésium (Mg2+) : L’ion magnésium est un électrolyte essentiel au bon fonctionnement des enzymes qui travaillent avec des composés phosphatés comme l’ATP, l’ADN et l’ARN. Le tubule contourné proximal et l’anse de Henle réabsorbent la plupart du magnésium qui passe par le rein.

Homéostasie de la pression artérielle

Les reins aident à contrôler la pression artérielle dans le corps en régulant l’excrétion des ions sodium et de l’eau et en produisant l’enzyme rénine. Le sang étant principalement composé d’eau, une augmentation du volume d’eau dans l’organisme entraîne une augmentation du volume de sang dans les vaisseaux sanguins. L’augmentation du volume sanguin signifie que le cœur doit pomper plus fort que d’habitude pour pousser le sang dans les vaisseaux qui sont encombrés par un excès de sang. Ainsi, l’augmentation du volume sanguin entraîne une augmentation de la pression artérielle. A l’inverse, lorsque le corps est déshydraté, le volume de sang et la pression artérielle diminuent.

Les reins sont capables de contrôler la pression artérielle soit en réabsorbant de l’eau pour maintenir la pression artérielle, soit en permettant d’excréter plus d’eau que d’habitude dans l’urine et ainsi réduire le volume et la pression artérielle. Les ions sodium présents dans l’organisme aident à gérer la pression osmotique du corps en attirant l’eau vers les zones à forte concentration en sodium. Pour abaisser la pression sanguine, les reins peuvent excréter des ions sodium supplémentaires qui entraînent avec eux l’eau hors du corps. Inversement, les reins peuvent réabsorber des ions sodium supplémentaires pour aider à retenir l’eau dans le corps.

Enfin, les reins produisent l’enzyme rénine pour empêcher la pression artérielle du corps de devenir trop basse. Les reins comptent sur une certaine pression sanguine pour forcer le plasma sanguin à traverser les capillaires du glomérule. Si la pression sanguine devient trop faible, les cellules des reins libèrent de la rénine dans le sang. La rénine déclenche un processus complexe qui aboutit à la libération de l’hormone aldostérone par les glandes surrénales. L’aldostérone stimule les cellules du rein pour augmenter leur réabsorption de sodium et d’eau afin de maintenir le volume et la pression sanguins.

Hormones

Les reins maintiennent une petite mais importante fonction endocrine en produisant les hormones calcitriol et érythropoïétine.

• Le calcitriol est la forme active de la vitamine D dans l’organisme. Les cellules tubulaires du tubule contourné proximal produisent du calcitriol à partir de molécules de vitamine D inactives. A ce moment-là, le calcitriol passe des reins aux intestins en passant par la circulation sanguine, où il augmente l’absorption du calcium des aliments dans la lumière intestinale.
• L’érythropoïétine (EPO) est une hormone produite par les cellules des capillaires péritubulaires en réponse à l’hypoxie (faible taux d’oxygène dans le sang). L’EPO stimule les cellules de la moelle osseuse rouge pour qu’elles augmentent leur production de globules rouges. Le taux d’oxygène dans le sang augmente à mesure que les globules rouges arrivent à maturité et entrent dans la circulation sanguine. Une fois que les niveaux d’oxygène reviennent à la normale, les cellules des capillaires péritubulaires cessent de produire de l’EPO.

Plusieurs hormones produites ailleurs dans le corps aident à contrôler la fonction des reins.

• L’hormone antidiurétique (ADH), également connue sous le nom de vasopressine, est une hormone produite par les cellules neurosécrétoires de l’hypothalamus du cerveau. Ces cellules se prolongent dans l’hypophyse postérieure, qui stocke et libère l’ADH. La production d’ADH est stimulée par une diminution du volume sanguin et une augmentation de l’osmolarité du sang. L’ADH aide l’organisme à retenir l’eau en augmentant le nombre de canaux d’eau dans les cellules des canaux collecteurs des reins. Ces canaux à eau permettent à l’eau restant dans l’urine d’être réabsorbée dans le sang, ce qui entraîne une urine extrêmement concentrée.
• L’angiotensine II est une hormone fabriquée dans le foie et activée par les enzymes rénine et enzyme de conversion de l’angiotensine. Une fois activée, l’angiotensine II augmente la réabsorption des ions sodium et chlorure dans le tubule contourné proximal, ce qui entraîne une augmentation de la réabsorption de l’eau également.
• L’aldostérone est une hormone produite dans le cortex surrénal en réponse à l’angiotensine II. L’aldostérone se lie à des cellules cibles dans les parois des canaux collecteurs du néphron. Ces cellules réabsorbent les ions sodium et chlorure supplémentaires qui auraient été excrétés dans l’urine. Les cellules cibles éliminent également les ions potassium du sang et les excrètent dans l’urine.
• Le peptide natriurétique auriculaire (ANP) est une hormone produite par les cellules du muscle cardiaque dans les oreillettes du cœur. Ces cellules produisent de l’ANP en réponse à des taux élevés de sodium dans le sang ou à une augmentation de la pression artérielle. Dans les reins, la PNA augmente le taux de filtration glomérulaire, de sorte qu’une plus grande quantité de plasma sanguin passe dans la capsule glomérulaire et dans les tubules rénaux. La PNA élimine également certains solutés des cellules de la médulla rénale, rendant l’anse de Henle moins efficace pour réabsorber l’eau et les ions du filtrat. Le résultat net de la PNA est que davantage de sodium et d’eau finissent par être excrétés dans l’urine, que le volume sanguin diminue et que la pression artérielle diminue également.