Navigation : home Accueil du site > Sémiologie et néphropathies > Principales fonctions du rein

Principales fonctions du rein

Mise à jour le 5 septembre 2007, par Thierry Hannedouche, Temps de lecture estimé : 10 min.
 
Notez cet article :
2 votes

 
Print Friendly and PDF

Objectifs

  • Rappels anatomophysiologiques pour la compréhension du cours de néphrologie

1. Anatomie fonctionnelle du rein

1.1 Anatomie macroscopique des reins

Les reins siègent derrière le péritoine, à l’arrière de la cavité abdominale s’étendant de la 12ème vertèbre dorsale D12 jusqu’à la 3ème lombaire L3. Le rein droit est plus bas que le gauche en raison de la présence du foie. Le rein est recouvert par une capsule fibreuse. Le rein mais aussi la glande surrénale sont entourés par du tissu graisseux péri-néphrique à l’intérieur du fascias péri-rénal ou périnéphrique. Le cortex rénal est la zone externe du rein et la médullaire rénale est la zone interne formée des pyramides rénales. Le cortex contient tous les glomérules alors que la médullaire contient les anses de Henle, les vasa recta et les parties terminales du tube collecteur.

Les vaisseaux sanguins et l’uretère se connectent au rein au niveau du hile rénal. L’artère rénale provient de l’aorte et se divise habituellement en trois branches. Deux vont passer devant l’uretère et une derrière. Cinq ou six petites veines vont fusionner pour former la veine rénale qui quitte le rein devant la branche antérieure de l’artère rénale et pénètre la veine cave inférieure. Les nerfs sympathiques suppléent la vasculature rénale et l’appareil juxta-glomérulaire et dans une moindre mesure, le reste du néphron.

A l’intérieur du rein, le bassinet se divise en 2 ou 3 calices principaux, chacun duquel se divisant en 2 ou 2 calices mineurs. Chaque calice mineur contient une papille rénale qui représente l’apex de la pyramide médullaire. L’uretère sort du rein derrière le péritoine et rentre dans le pelvis devant l’articulation sacro-iliaque. L’uretère pénètre la vessie sur 2 cm avant de s’ouvrir à l’intérieur.

Représentation schématique des structures du rein

Légendes : 1-cortex surrénal ; 2-glande surrénale ; 3-médullaire surrénale ; 4- aorte ; 5-Calice rénal majeur ; 6-calice rénal mineur ; 7-graisse périrénale ; 8-artère rénale ; 9-calice rénal ; 10-capsule rénale ; 11-colonne rénale ; 12-cortex rénal ; 13-fascia rénal ; 14-medullaire rénale ; 15-papille rénale ; 16-parenchyme rénal ; 17-pelvis rénal ; 18-pyramide rénale ; 19-sinus rénal ; 20-veine rénale ; 21-uretère ; 22-jonction urétèro-pelvienne ; 23-veine cave inférieure

Représentation au scanner des structures du rein

Légendes : 1-cortex surrénal ; 2-glande surrénale ; 3-médullaire surrénale ; 4- aorte ; 5-Calice rénal majeur ; 6-calice rénal mineur ; 7-graisse périrénale ; 8-artère rénale ; 9-calice rénal ; 10-capsule rénale ; 11-colonne rénale ; 12-cortex rénal ; 13-fascia rénal ; 14-medullaire rénale ; 15-papille rénale ; 16-parenchyme rénal ; 17-pelvis rénal ; 18-pyramide rénale ; 19-sinus rénal ; 20-veine rénale ; 21-uretère ; 22-jonction urétèro-pelvienne ; 23-veine cave inférieure

1.2 Micro-anatomie fonctionnelle : le néphron

Le néphron est l’unité fonctionnelle de base du rein. Chaque rein contient 400 à 800 000 néphrons. Un néphron comprend le glomérule et le tube associé qui aboutit au tube collecteur.

L’urine est formée par filtration dans le glomérule et est ensuite modifiée dans le tubule par réabsorption et sécrétion de substances.

Les néphrons corticaux sont disséminés dans tout le cortex rénal et possèdent des anses de Henle courtes. Les néphrons juxta-médullaires commencent près de la jonction cortico-médullaire et possèdent des anses de Henle longues qui descendent profondément jusque dans la médullaire et permettent une concentration efficace de l’urine. Les néphrons corticaux sont beaucoup plus nombreux que les néphrons juxtaglomérulaires (rapport 7 à 1).

Le cortex contient 2 types de cellules interstitielles, des cellules phagocytiques et des cellules de type fibroblastiques. L’érythropoïétine est fabriquée dans les cellules de type fibroblastique. Trois types de cellules interstitielles médullaires ont été identifiées, l’un contient des gouttelettes lipidiques qui pourraient fournir les précurseurs de la synthèse des prostaglandines dans le rein.

Structures du rein

1.3 La barrière de filtration = le glomérule

Le glomérule est une touffe ("floculus") de capillaires entourée par la capsule de Bowman, une capsule creuse issue de l’épithélium tubulaire dans lequel l’urine est filtrée. Le glomérule contient aussi des cellules mésangiales qui procurent un échafaudage supportant les anses capillaires et qui a des propriétés contractile et phagocytaire.

Le sang rentre dans les capillaires glomérulaires à partir de l’artériole afférente et en sort par l’artériole efférente et non pas par une veinule. La vasoconstriction artériole efférente crée une pression hydrostatique élevée dans le capillaire glomérulaire forçant l’eau, les ions et les petites molécules à travers la barrière de filtration. La capacité d’une substance à être filtrée dépend à la fois de sa taille moléculaire et de sa charge.

Glomérule en microscopie électronique à balayage

Schéma du glomérule et du processus de filtration glomérulaire

La barrière de filtration comprend 3 couches de dedans en dehors :

  • Des cellules endothéliales de faible épaisseur et qui ménagent de nombreuses fentes de grande taille (triangles noirs) chargées de glycoprotéines négativement chargées, essentiellement de la podocalixine.
  • La membrane basale glomérulaire est une membrane basale capillaire spécialisée qui contient également des glycoprotéines chargées négativement. Cette membrane est constituée de collagène de type 4, de protéoglycane, de laminine, de podocalixine et de petites quantités de collagène de type 3 et de type 5, de fibronectine et d’entactine. Le collagène de type 4 forme une structure hélicoïdale en 3 dimensions sur laquelle les autres composants sont fixés.
  • Les cellules épithéliales ou podocytes ont des longues projections émettant des pédiculations (pédicelles) qui s’attachent sur le versant urinaire (ou externe) de la membrane basale glomérulaire. Ces pédicelles provenant de différents podocytes s’entrecroisent comme des doigts en ménageant des fentes dites « fentes de filtration ». Tendu entre ces fentes, le diaphragme de fente (flèches noires) est un tissu hautement organisé composé de nombreuses glycoprotéines (la principale étant la néphrine, mais aussi la podocine et la P-cadhérine) qui ménage des pores d’environ 25 x 65 nm à travers desquels intervient la filtration de l’eau et des petites molécules dissoutes. En revanche ces pores restreignent le passage de molécules plus volumineuses (de taille de l’albumine et au delà).

Coupe de la barrière de filtration glomérulaire (explications dans le texte ci-dessus)

2. Fonction exocrine du rein

Le rein assure l’excrétion des déchets métaboliques terminaux endogènes, tels que l’urée, la créatinine, l’acide urique et l’oxalate. Le rein assure aussi l’élimination des toxines, médicaments et xénobiotiques en général. Le mécanisme d’élimination varie selon la substance considérée : filtration glomérulaire et modifications tubulaires.

Le rein assure le maintien des volumes des fluides de l’organisme (eau et compartiments hydriques). Le rein assure le maintien du bilan (quantité) et de la composition (concentration) ionique d’un grand nombre d’ions mono- ou divalents : Na, K, Ca, Mg, Cl, Li, H, HCO3, PO4. Cette fonction, dite homéostasique, est assurée par filtration glomérulaire et modifications tubulaires, celles-ci étant régulées.

2.1. Fonctions tubulaires du rein

Le rein maintient un environnement extracellulaire stable permettant le fonctionnement de toutes les cellules de l’organisme. Il contrôle notamment la balance de l’eau et des ions en régulant l’excrétion de l’eau, du sodium, du potassium, du chlore, du calcium, du magnésium, du phosphate et de nombreuses autres substances et en régulant l’équilibre acide-base.

L’ultrafiltrat glomérulaire (ou urine primitive) passe dans les tubules où son volume et son contenu sont modifiés par réabsorption ou sécrétion. La plupart de la réabsorption de soluté intervient dans le tube proximal avec des ajustements plus fins de la composition de l’urine dans le tube distal et le tube collecteur. L’anse de Henle sert essentiellement à la concentration de l’urine. L’épithélium tubulaire est constitué d’une seule couche cellulaire. Les cellules tubulaires ont des jonctions serrées à leur côté apical ou luminal qui sépare le fluide tubulaire du plasma péri-tubulaire permettant un processus de transport pour établir un gradient de concentration à travers l’épithélium tubulaire.

Dans le tube proximal, de nombreuses substances sont activement réabsorbées, notamment le sodium, le potassium, le calcium, le phosphate, le glucose, les acides aminés et l’eau. Cette réabsorption réduit le volume de filtrat mais dans le mesure où les transferts d’eau sont isoosmotiques avec la réabsorption de soluté, le filtrat n’est pas concentré.

Dans la branche ascendante large de l’anse de Henle
 [1], il existe essentiellement une réabsorption électro-neutre de sodium, potassium et chlorure sans réabsorption parallèle d’eau.

L’appareil juxta-glomérulaire est une structure spécialisée comportant une partie de cellules tubulaires spécialisées appelée macula densa, des cellules granulaires situées principalement dans la paroi artériolaire afférente et des cellules mésangiales extra-glomérulaires. Les cellules granulaires artériolaires fabriquent et sécrétent la rénine.

Le tube distal s’étend au delà de la macula densa. Dans le tube contourné distal intervient la réabsorption électro-neutre de chlorure de sodium. Le tube collecteur comporte 3 sections différentiée par leur profondeur différente dans le rein : tube collecteur cortical, tube collecteur médullaire externe et tube collecteur médullaire interne. Le tube collecteur médullaire interne débouche dans le canal papillaire qui s’ouvre dans la papille rénale d’un calice mineur.


Classification internationale des segments du néphron : noter les différences anatomiques entre les néphrons corticaux superficiels et les néphrons corticaux justamédullaires

Légendes : 1 = glomérule, 2 = tube proximal, 3 =segment droit du tube proximal, 4 = branche descendante fine, 5 = branche ascendante fine, 6 = branche large ascendante, 7 = macula densa, 8 = tube contourné distal, 9 = tubule connecteur, 10 = tube collecteur cortical, 11 = tube collecteur médullaire externe, 12 = tube collecteur médullaire interne.

2.2 Vascularisation de la médullaire interne et de l’anse de Henle.

Les artérioles efférentes des néphrons corticaux forment un lit capillaire, les capillaires péritubulaires qui entourent le reste du système tubulaire. Cependant dans les néphrons juxtamédullaires, les artérioles efférentes forment des faisceaux vasculaires qui donnent naissance à la fois aux capillaires péri-tubulaire et aux vaisseaux droits qui à leur tour donnent les vasa recta.

Les vasa recta descendent profondément dans la médullaire interne le long des anses de Henle. A ce niveau, les branches vasculaires forment un réseau capillaire qui se résout dans des vasa recta ascendants. Ces veines voyagent vers le cortex mais à proximité des vasa recta descendants. Les vasa recta constituent la seule source d’alimentation sanguine à la médullaire.

2.3 Processus de transport dans les tubules.

Les transports actifs nécessitent de l’énergie sous la forme d’ATP, par exemple la pompe 3 Na2K ATPase. Les ions ou les molécules peuvent se déplacer par transport passif le long d’un gradient de concentration ou électro-chimique.
Les molécules d’eau ne peuvent être pompées directement. Elles se déplacent par osmose quand il existe un gradient de concentration d’ions ou de molécules à travers une membrane semi-perméable. Lorsque des particules chargées se déplacent, l’électroneutralité est maintenue soit par un co-transport dans la même direction d’une particule de charge opposée, soit par un contre-transport ou antiport dans la direction opposée d’une particule de même charge. Les molécules peuvent se déplacer par transport liées à une autre molécule qui se déplacent le long d’un gradient de concentration ou électrochimique.

Ces processus et leur régulation sont détaillés dans les chapitres correspondants :

3. Fonction endocrine du rein

Le rein est à la fois l’organe effecteur de nombreux systèmes hormonaux et un véritable organe endocrine capable de réguler le métabolisme des petites hormones polypeptidiques mais aussi de fabriquer des hormones ou des médiateurs d’action locale.

3.1 Catabolisme rénal des hormones polypeptiques

Le rein assure la dégradation et le catabolisme des hormones peptidiques tels que l’insuline, le glucagon, la parathormone, la calcitonine, l’hormone de croissance, etc... et de façon générale le catabolisme des protéines de petit poids moléculaire, chaînes légères d’immunoglobuline, béta 2-microglobuline ; tous ces petits polypeptides sont librement filtrés par le glomérule, réabsorbés au niveau du tube proximal où ils sont dégradés.

Il s’agit d’un important mécanisme de régulation de l’activité hormonale à court terme puisque toute élévation de la concentration circulante d’une hormone polypeptidique augmente la charge filtrée et donc l’élimination rénale.

3.2 Hormones agissant sur le rein.

  • L’hormone antidiurétique (ADH ou arginine vasopressine) est un peptide libéré par la posthypophyse. Elle provoque la réabsorption d’eau dans les tubes collecteurs.
  • L’aldostérone est une hormone stéroïdienne produite par le cortex surrénal qui stimule la réabsorption de sodium dans le tube collecteur.
  • Le peptide atrial natriurétique (ANP) est produit par les cellules cardiaques et stimule l’excrétion de sodium dans les tubes collecteurs.
  • L’hormone parathyroïdienne (PTH) est une hormone polypeptidique produite par la glande parathyroïde qui stimule l’excrétion rénale de phosphate, la réabsorption de calcium et la production de vitamine D.

3.3 Hormones produites par le rein.

  • La rénine est une protéine libérée par l’appareil juxta-glomérulaire. La rénine stimule la formation d’angiotensine II. L’angiotensine II est un puissant vasoconstricteur et stimule la réabsorption de sodium soit directement, soit via la production d’aldostérone (voir aussi Biologie rénovasculaire).
  • La vitamine D est une hormone stéroïdienne métabolisée par le rein sous sa forme active, 1,25 dihydroxycholécalciférol ou calcitriol qui stimule l’absorption intestinale de calcium et de phosphate.
  • L’érythropoïétine (EPO) est une hormone glycopeptidique produite dans le rein qui stimule la formation des globules rouges dans la moelle osseuse. L’érythropoïétine est la principale hormone régulant la masse globulaire (voir aussi : EPO et maladies rénales).
  • Les prostaglandines sont produites par le rein, elles ont de nombreux effets notamment sur la vascularisation rénale et la natriurèse.
  • L’IGF1 et l’EGF (epidermal growth factor) sont des hormones polypeptidiques qui interviennent localement dans la croissance ou la régénération des cellules tubulaires rénales.

Les principales fonctions physiologiques du rein sont résumées dans le tableau suivant.

Principales fonctions du rein
Maintien du volume et de la composition ionique des liquides de l’organisme
(homéostasie)
Excrétion des déchets métaboliques terminaux (urée, créatinine, acide urique, oxalate).
Détoxification et élimination des toxines, médicaments et de leur métabolites.
Régulation endocrine des volumes extracellulaires et de la pression artérielle (système
rénine-angiotensine ; prostaglandines rénales ; système kinine-kallikréine
Contrôle endocrine de la masse érythrocytaire (érythropoïétine)
Contrôle endocrine du métabolisme minéral (calcitriol)
Catabolisme des protéines de petit poids moléculaire (ß2-microglobuline, chaînes
légères d’immunoglobuline) et des hormones polypeptidiques (insuline, glucagon,
parathormone, calcitonine, hormone de croissance)
Interconversion métabolique (néoglucogénèse, métabolisme lipidique)
Synthèse de facteurs de croissance (IGF1 ; EGF).
 

Notes

[1NB : Henle s’écrit sans accent. Le nom est celui du physiologiste allemand Friedrich Gustav Jakob Henle qui a décrit l’anatomie du rein dans les années 1840