Régulation rénale du sodium

Le sodium est le principal cation extracellulaire et sa concentration plasmatique est très finement régulée (138-142 mmol/l).

La consommation alimentaire occidentale de NaCl est d’environ 12-16 grammes / jour qui doivent être éliminés par les reins.

Les ions sodium et chlore sont librement filtrés par le glomérule et leur concentration dans l’ultrafiltrat est identique à celle du sang. La charge filtrée de NaCl est d’environ 2 kg/jour alors que 12-16 g apparaîtront dans l’urine. Le rein réabsorbe donc une quantité énorme de sel au niveau du tube proximal et dans l’anse de Henle. Ce qui reste au niveau du tube rénal est réabsorbé, de façon extrêmement précise et régulée, par le tube distal et le tube collecteur pour maintenir une balance sodée exacte. Environ 5 % de l’apport en sodium est perdu dans la sueur et les fèces.

Mouvements du sodium le long du néphron.

Les membranes baso-latérales des cellules tubulaires contiennent des Na-K ATPases qui pompent activement du sodium vers le plasma péri-tubulaire. De là les ions sodium passent librement dans le sang pour achever le processus de réabsorption. Le pompage continu de sodium en dehors de la cellule et sa soustraction par le sang créée un gradient de sodium entre le fluide tubulaire et le cytoplasme cellulaire. Ce gradient permet au sodium du fluide tubulaire d’entrer dans les cellules passivement au niveau des membranes apicales, dans la mesure où des canaux ou des transporteurs adéquats sont présents.

Tube proximal.

65 % du sodium filtré est réabsorbé dans le tube proximal. Dans le tube proximal initial, la réabsorption est quantitativement importante mais les jonctions cellulaires sont relativement perméables, limitant le gradient de concentration qui peut être établi entre les filtrats et le plasma péritubulaire. Dans le tube proximal terminal, le taux de transport est plus bas mais les jonctions serrées permettent d’établir un gradient de concentration plus important.

Dans le tube proximal initial, le gradient de sodium gouverne le co-transport du sodium avec le bicarbonate, les acides aminés, le glucose et d’autres molécules organiques. L’échangeur Na-H+ (NHE-3) utilise le gradient de sodium pour entraîner une réabsorption de sodium à partir du filtrat et une sécrétion de protons vers la lumière. L’anhydrase carbonique est présente dans le cytoplasme cellulaire et la lumière tubulaire, si bien que la sécrétion de protons est équivalente à la réabsorption de bicarbonate. La sécrétion apicale de protons est contrebalancée par la sortie baso-latérale de bicarbonate avec du sodium. Lorsque les ions H+ positivement chargés quittent la lumière avec des molécules organiques neutres, la lumière se charge négativement. Ceci repousse les ions chlore négativement chargés qui quittent la lumière par une voie paracellulaire. Lorsque le filtrat atteint la partie terminale du tube proximal, la plupart des molécules organiques et du bicarbonate ont déjà été réabsorbées et les ions sodium sont alors réabsorbés essentiellement avec des ions chlore. L’échangeur Na-H+ fonctionne en parallèle avec un échangeur chlore-base et comme cette base (habituellement formate, oxalate ou bicarbonate) est recyclée à travers la membrane apicale, l’effet global est celui d’une réabsorption de chlorure de sodium. Les ions chlore quittent la cellule seule ou en échange avec un autre ion chargé négativement ou en cotransport avec le potassium.

Régulation rénale des mouvements du sodium

Anse de Henle

L’anse de Henle réabsorbe globalement 25 % du sodium filtré.

Dans les branches fines, les cellules tubulaires pariétales sont constituées d’un épithélium fin et aplati. Aucun transport actif n’intervient ici et il n’y a que peu de mitochondries source d’énergie. La branche descendante fine est perméable à l’eau mais pas au sodium, si bien que l’eau quitte le tube passivement pour rentrer dans l’interstitium médullaire hypertonique. A l’inverse, la branche ascendante fine est perméable au sodium mais pas à l’eau. Comme le filtrat perd de l’eau dans la branche descendante, il y a une haute concentration de sodium et de chlore dans la lumière de la branche ascendante fine et ces 2 ions diffusent à l’extérieur.

Branche ascendante large de l’anse de Henle (BAL) :

Les cellules de la BAL sont larges avec des mitochondries multiples qui génèrent l’énergie pour des transports actifs, notamment d’ions sodium. La principale molécule de transport est le cotransport Na-K-2Cl qui utilise le gradient de sodium pour le cotransport de 2 ions chlore avec 1 sodium et 1 poassium. Comme l’ion potassium peut réentrer dans le tubule via le canal apical ROMK, l’effet net est la réabsorption de 1 sodium et de 2 ions chlore quittant la lumière tubulaire positivement chargés. Ce potentiel positif entraîne le transport paracellulaire d’ions chargés positivement incluant le sodium, le potassium, le calcium, le magnésium et l’ammonium. Le cotransport Na-K-2Cl a de nombreux domaines transmembranaires et est inhibé par le diurétique furosémide (diurétique de l’anse).

Tube distal.

Le tube distal réabsorbe environ 5 % du sodium filtré. Ce transport se fait via un cotransport Na-Cl apical qui est inhibé par les diurétiques thiazidiques. Comme le fluide luminal dans cette portion du néphron est négativement chargé, il y a aussi des mouvements paracellulaires d’ions chlore négativement chargés.

Tube collecteur
Environ 2 à 5 % du sodium filtré est réabsorbé dans le tube collecteur qui contient deux types cellulaires caractéristiques.

 Les cellules principales : le sodium entre dans ces cellules via un canal sodium épithélial apical (ENaC) laissant une lumière négativement chargée. Cette charge négative gouverne le mouvement paracellulaire de chlore. Le canal ENaC est composé de 3 sous unités homologues et il est inhibé pharmacologique par le diurétique amiloride.

 Les cellules intercalaires : ces cellules n’ont pas de Na-K ATPase mais en revanche une H+ ATPase qui établie un gradient de sécrétion de protons. L’énergie requise pour les fonctions de transport de ces cellules est dérivée du gradient de protons au lieu du gradient de sodium comme c’est le cas habituel. Au fur et à mesure que les protons sont soustraits de la cellule, le résultat net est la sécrétion de bicarbonate couplée à la réabsorption de chlore.

La réabsorption de chlore par les cellules intercalaires et la réabsorption de sodium par les cellules principales sont l’étape finale de la réabsorption de chlorure de sodium avant que l’urine quitte les reins.