Le Rein

Généralités.

    Nous avons deux reins. Ils sont situés au milieu de la cavité abdominale, accolés au dos. Habituellement, le rein gauche est légèrement plus haut que le rein droit. Les reins servent principalement à maintenir l'équilibre ionique des liquides extracellulaires et filtrer le sang de ses impuretés.

    C'est en ajustant la rétention ou l'excrétion de l'eau et des électrolytes que le rein aide à maintenir la composition idéale du sang et du milieu extracellulaire. Par exemple, la fonction rénale doit s'ajuster à la variabilité de notre consommation d'eau et aux différentes pertes de sels causées par la sudation (production de sueur), le vomissement ou la diarrhée. Les reins ont aussi pour fonction d'éliminer différents déchets métaboliques, tels que l'urée et la créatinine, et les substances étrangères comme les médicaments, les additifs alimentaires, les pesticides ou d'autres substances qui n'ont aucun rôle nutritif. Chaque jour, pour éliminer ces toxines et substances étrangères, les reins ont besoin d'un minimum de 500ml d'eau pour former l'urine. Donc, si un individu ne boit pas au moins 500ml d'eau quotidiennement, il perdra du volume sanguin jusqu'à ce qu'il en meurt.

    Le sang pénètre dans le rein par l'artère rénale. Environ 20 à 25% du débit cardiaque passe dans les reins. Puis, au niveau de glomérules (localisés dans le cortex rénal), le plasma en est extrait et passe le long de longs tubules (localisés dans le cortex et la médulla) pour y être filtré. L'urine qui est produite sera plus ou moins concentrée selon les besoins. Une fois formée, l'urine est collectée au milieu du rein et coulera ensuite le long de l'uretère jusqu'à la vessie où elle sera temporairement emmagasinée. La vessie d'un adulte peut contenir de 250 à 400ml d'urine avant que la pression soit tellement forte que l'envie d'uriner devient irrésistible.

    La vessie est un sac qui s'étire jusqu'à un certain point et qui se contracte ensuite pour évacuer l'urine. La contraction de la vessie produit la pression nécessaire pour expulser l'urine dans l'urètre jusqu'au méat urinaire. Chez la femme, l'urètre est court et le méat urinaire est localisé au niveau de la vulve, entre le clitoris et le vagin. Chez l'homme, l'urètre est plus long et le méat urinaire est situé au bout du pénis. Pour plus de détails anatomiques, veuillez vous référer aux pages sur le système reproducteur de l'homme et de la femme.

    Dans les figures ci-dessous, vous découvrirez les détails anatomiques du rein. Vous y trouverez, entre autres, l'artère et la veine rénale, le cortex, la médulla, le hile, les pyramides et les colonnes du rein. La figure à droite, quant à elle, représente un moulage de la vascularisation (en rouge) et de l'excrétion rénale (jaune). Pour ce faire, un polymère rouge a été injecté dans l'artère rénale et un polymère jaune a été injecté dans l'uretère; dans ce cas-ci, les veines n'ont pas été injectées.

Le néphron.

    Le néphron est l'unité fonctionnelle du rein. Dans le rein, le néphron et le système vasculaire sont intimement liés, et c'est ce qui permet la filtration du sang.

    Chaque rein contient environ un million de néphrons. La partie supérieure du néphron, composée principalement du tubule proximal, du tubule distal et du glomérule, est localisée dans le cortex du rein, alors que la partie inférieure, l'anse du néphron (anse de Henlé), se situe dans la médulla. Les tubes collecteurs parcourent le rein du cortex à la médulla et se jettent dans le pelvis rénal.

    Intimement liée à ce système de tubules, il y a une composante vasculaire très importante. Le sang qui entre dans le rein atteint d'abord une artériole afférente, une pour chaque néphron. Contrairement aux artérioles du reste de notre corps qui se divisent en capillaires pour distribuer l'oxygène, les artérioles afférentes du rein donnent plutôt naissance à une "boule" de capillaire qu'on nomme le glomérule. Puis, le glomérule est dans une capsule qu'on nomme la capsule de Bowman. C'est à ce niveau qu'une partie du sang, non pas du sang entier, mais surtout un sérum ou une urine primitive, passe dans la capsule de Bowman et parcourra le système tubulaire du néphron. à la sortie du glomérule, les capillaires reforment une artériole, une artériole qu'on dit efférente. Et, cette artériole efférente donnera naissance à un réseau de capillaires qui seront intimement liés aux tubules du néphron; on les nomme les capillaires péritubulaires. Ce réseau péritubulaire servira à nourrir le tissu rénal et aux échanges de certaines substances entre l'urine dans le système tubulaire et le sang et du sang vers le système tubulaire. Finalement, ce réseau de capillaires fusionnera en une veinule, puis dans la veine rénale d'où le sang sortira du rein pour retourner vers le coeur.

    Comme nous le disions, c'est du glomérule que le sang est filtré, que l'urine primaire s'accumule dans la capsule de Bowman. Cette filtration s'effectue parce qu'il y a plus de pression sanguine dans le glomérule que dans la capsule, et que les capillaires du glomérule sont fenestrés (ont des parois trouées). La vitesse à laquelle le sang est filtré est appelée le taux de filtration glomérulaire (TFG en français, ou GFR : Glumerular Filtration Rate, en anglais), et ce taux est habituellement bien contrôlé.

    Plusieurs mécanismes participent à ce contrôle. Il y a des mécanismes d'autorégulation qui font en sorte que même si la pression artérielle systémique (du corps) change, le rein réussira, dans certaines limites, à maintenir une filtration glomérulaire constante. Cela se fait principalement en ajustant, par la vasoconstriction ou la vasodilatation, le calibre des artérioles afférentes. Pour ce faire, deux mécanismes sont possibles : un mécanisme myogénique et un mécanisme de rétrocontrôle tubuloglomérulaire. Le mécanisme myogénique est en fait un réflexe vasculaire qui fait en sorte que lorsqu'il y a plus de tension sur l'artériole, celle-ci augmentera son tonus et, inversement, elle se dilatera pour laisser passer plus de sang lorsque la pression artérielle diminuera et qu'il y aura moins de tension sur l'artériole. Le mécanisme de rétrocontrôle tubuloglomérulaire, quant à lui, implique une portion spécialisée du tubule distal. C'est une portion qui passe entre les artérioles afférente et efférente, et qui est dense en cellules sécrétrices. On nomme cette région, la macula densa. Et, elle-même est intimement associée à d'autres cellules, les cellules juxtaglomérulaires, qui sont dans la portion terminale de l'artériole afférente et qui peuvent se contracter pour réduire le débit de filtration glomérulaire. Ensemble, ces structures forment l'appareil juxtaglomérulaire qui détecte la concentration en chlorure de sodium dans le tube distal et sécrètent une substance paracrine (hormone localement active : possiblement l'endothéline pour la vasoconstriction ou la bradykinine pour la vasodilatation) qui agira sur l'artériole afférente pour diminuer ou augmenter le taux de filtration glomérulaire (TFG).

    Un autre mécanisme participe également au contrôle du taux de filtration glomérulaire. Ce mécanisme implique le système nerveux sympathique qui peut être excité ou inhiber en réponse à la stimulation des barorécepteurs du sinus carotidien et de l'arc aortique. L'activation du système nerveux sympathique, suite à une hémorragie par exemple, provoquera une vasoconstriction de l'artériole afférente ce qui diminuera le TGF, et donc la production d'urine, afin de conserver le plus de liquide corporel possible. Inversement, lorsque le volume sanguin augmente, comme après avoir bu beaucoup d'eau, l'activité du système sympathique diminuera et l'artériole afférente se dilatera pour laisser filtrer plus de liquide et produire plus d'urine afin de diminuer le surplus de volume sanguin.

     Une fois que l'urine primitive quitte le glomérule, il circule le long du tubule proximal, de l'anse de Henlé, du tubule distal et du tubule collecteur. Tout le long de ce trajet, et par des procédés très complexes, il y aura beaucoup de modifications apportées à l'urine. Ce sont des mécanismes de diffusion, de transport et de réabsorption qui sont, en partie, contrôlés par des pompes de transport membranaire, certaines hormones et des gradients d'osmolarités. Il serait trop complexe, dans le cadre de ce site, de tout expliquer ces mécanismes. Je ne vous donnerai qu'un tableau et quelques figures illustrant comment la composition de l'urine peut être modifiée le long de ce système de tubule, ainsi que différents systèmes hormonaux impliqués dans la réabsorption ou l'excrétion d'eau et de sels (surtout le chlorure de sodium: NaCl).

La miction.

    La miction est l'action d'évacuer l'urine. Cette urine qui est produite par les reins doit d'abord être emmagasinée dans la vessie. Puis, lorsque la vessie est suffisamment pleine, il faut la vider. Si ce n'était pas de cette capacité d'emmagasiner et d'évacuer l'urine produite par les reins, celle-ci sortirait goutte à goutte, et sans arrêt, de notre corps.

    Les figures de gauche montrent l'emplacement des organes responsables de l'excrétion urinaire. Comme vous pouvez le constater, il y a une proximité entre l'appareil urinaire et le système reproducteur. Chez l'homme, l'urine est évacuée au bout du pénis, alors que, chez la femme, elle est évacuée au niveau de la vulve, entre le clitoris et l'entrée du vagin. La vessie, quant à elle, se situe à l'intérieur de la cavité abdominale, mais le plus près possible du méat urinaire afin que l'urètre soit le plus court possible et ainsi offrir la moindre résistance à l'écoulement.

    Avant d'être évacuée, l'urine produite par les reins doit d'abord se rendre jusque dans la vessie pour y être temporairement emmagasinée. C'est dans l'uretère que l'urine s'écoule des reins jusqu'à la vessie. Elle s'écoule non seulement par gravité, mais elle est aussi propulsée par des contractions péristaltiques des muscles lisses de l'uretère. Puis, c'est obliquement que l'uretère pénètre profondément dans la vessie. Lorsque la vessie se remplit, le volume d'urine presse contre cette portion de l'uretère ce qui prévient le refoulement de l'urine vers les reins.

    Les parois de la vessie sont surtout constituées de muscles lisses, des muscles qui s'étirent et qui peuvent se contracter. Lorsque la vessie est remplie d'urine et que ses parois sont étirées, il y a stimulation de récepteurs sensibles à l'étirement. Cette stimulation provoquera un réflexe qui passe par la moelle épinière et qui activera les fibres du système nerveux parasympathique innervant la paroi musculaire de la vessie. Ceci provoquera la contraction du muscle lisse de la vessie, ce muscle qu'on nomme aussi le détrusor. Quand la vessie se contracte, la pression augmente et produit l'envie d'uriner. Plus il y aura de pression, plus l'envie d'uriner deviendra difficile à contrôler.

    Cependant, il y a des sphincters qui empêchent d'uriner de façon involontaire. Un sphincter est un anneau de muscle qui entoure un conduit et qui, lorsque contracté, empêche l'écoulement de substances par ce conduit. En ce qui concerne le système urinaire, il y a deux sphincters: un sphincter de muscles lisses (sphincter urétral interne) qui fait partie de la vessie et qui n'est pas vraiment sous contrôle volontaire, et un sphincter de muscles striés (sphincter urétral externe) qui est sous contrôle volontaire. Tant que la vessie ne se contracte pas, le sphincter interne ferme l'ouverture de la vessie, mais il s'ouvre lorsque la vessie se contracte. Le sphincter externe, quant à lui, est sous excitation constante et demeure fermé (contracté) à moins qu'une commande volontaire (de notre cerveau) le relaxe. Au moment de la miction volontaire, en plus de relaxer le sphincter externe, la stimulation de système parasympathique contractera encore plus la vessie et l'urine sera expulsée avec une certaine pression. Chez le jeune enfant, le réflexe de miction est plutôt involontaire et le cerveau n'a pas encore d'emprise sur ce réflexe de la moelle épinière. Ce n'est qu'avec l'entrainement, que la volonté prend le dessus sur le réflexe. Même que nous pouvons volontairement contracter davantage notre sphincter externe (jusqu'à une certaine limite) lorsque la vessie est vraiment pleine et que la pression devient presque insoutenable. à ce moment, il faudra tout de même trouver une toilette sinon l'accident sera imminent; à ce moment, c'est notre santé qui l'emportera et le réflexe deviendra incontrôlable.