Mécanisme et composition du filtrat
La première étape de la formation de l'urine se déroule dans le corpuscule rénal. Le sang qui arrive dans les capillaires glomérulaires est soumis à un processus d'ultrafiltration. Sous l'effet d'une pression hydrostatique élevée, la partie liquide du plasma est littéralement pressée à travers les pores microscopiques de la paroi capillaire pour pénétrer dans la cavité de la capsule de Bowman. C'est ainsi que se forme l'urine primitive.
La barrière de filtration fonctionne comme un filtre physique strict : elle retient efficacement les éléments cellulaires du sang et les grandes protéines, les laissant circuler dans la circulation sanguine. En revanche, l'eau, les électrolytes, les acides aminés, les molécules de glucose, ainsi que diverses vitamines et oligo-éléments pénètrent librement dans la cavité de la capsule. Sont également filtrés les produits du métabolisme azoté (urée, créatinine, acide urique), les hormones (par exemple, l'insuline) et les pigments (urobiline, indican). Sur le plan de sa composition chimique, le filtrat obtenu est presque entièrement identique au plasma sanguine, à l'exception de l'absence de composés de haut poids moléculaire.
Pression de filtration efficace (PFE)
Le processus de filtration glomérulaire est assuré par un équilibre délicat des forces de Starling — la différence de pression de part et d'autre de la barrière. Le principal paramètre hémodynamique est ici la pression de filtration efficace (PFE). Elle représente la différence entre la force qui pousse le liquide hors des vaisseaux sanguins et les forces qui tendent à le maintenir à l'intérieur.
Trois paramètres clés participent au calcul physiologiques :
- Pression artérielle (PA) : il s'agit de la pression hydrostatique du sang directement dans les capillaires glomérulaires. C'est la principale force motrice de l'ensemble de la filtration. Sa valeur normale est de 70 mm Hg.
- Pression oncotique (PO) : elle est créée par les protéines plasmatiques (principalement l'albumine) qui n'ont pas traversé le filtre, sont restées dans le vaisseau et attirent les molécules d'eau vers elles, s'opposant activement à leur sortie. Sa valeur est de 30 mm Hg.
- Pression hydrostatique de l'urine (PU) : il s'agit de la résistance du liquide présent dans la cavité de la capsule et dans les tubules rénaux. Elle s'oppose également à une nouvelle filtration. Elle est de 20 mm Hg.
La formule générale de calcul est la suivante : $$PFE = PA - (PO + PU)$$
En remplaçant par les valeurs normales, on obtient : 70 - (30 + 20) = 20 mm Hg. C'est cette valeur positive qui assure la formation continue et stable de l'urine primitive.
Influence du tonus artériolaire sur la diurèse
Le tonus des vaisseaux sanguins menant au glomérule rénal régule directement le volume de l'urine primitive formée et la diurèse globale.
- Constriction de l'artériole efférente : dans cette situation, l'écoulement du sang hors du réseau glomérulaire est entravé. Le sang s'accumule dans les capillaires, ce qui entraîne une forte augmentation de la pression hydrostatique en leur sein. Cela conduit logiquement à une augmentation de la PFE, à une hausse du volume de filtration et, par conséquent, à une augmentation directe de la diurèse.
- Spasme de l'artériole afférente : dans cet état, l'afflux de sang frais vers le corpuscule rénal diminue. La pression hydrostatique dans les capillaires baisse, et la PFE chute de manière spectaculaire. En conséquence, la formation d'urine primitive est fortement réduite, et la diurèse chute jusqu'au développement d'une oligurie (quantité anormalement faible d'urine) ou d'une anurie (arrêt complet de la formation d'urine).
Autorégulation du processus et marqueurs
L'organisme sain s'efforce de maintenir le volume d'urine primitive à un niveau strictement constant, malgré les fluctuations physiologiques importantes de la pression artérielle systémique dans une large plage allant de 70 à 180 mm Hg.
Ce processus est appelé autorégulation. Il est réalisé grâce au mécanisme myogénique — la contraction ou le relâchement autonome des sphincters précapillaires sans l'intervention du système nerveux ni des hormones. Il est important de noter que ce mécanisme est particulièrement bien exprimé dans les néphrons corticaux, mais totalement absent dans les néphrons juxtamédullaires, situés à la frontière du cortex et de la médulla.
En temps normal, la pression oncotique du plasma est une constante stricte. Si l'équilibre des forces est perturbé (par exemple, en cas d'augmentation incontrôlée de la pression sanguine ou de chute critique de la pression oncotique), la pression hydrostatique de l'urine elle-même dans la capsule augmente de manière compensatoire en réponse. Cela annule les variations et maintient le débit de filtration glomérulaire stable.
Pour une évaluation clinique précise de l'intensité de filtration, on utilise des substances marqueurs spéciales : l'inuline et la créatinine. Leur particularité réside dans le fait qu'elles traversent librement la barrière de filtration, mais ne sont absolument pas réabsorbées dans les tubules rénaux. Leur concentration dans l'urine définitive permet aux médecins d'évaluer objectivement la qualité de la fonction rénale.
En bref : réponses aux questions sur le sujet
Quelles sont les couches structurales qui composent la barrière de filtration du corpuscule rénal ?
Le barrière de filtration du corpuscule rénal est décrite dans la littérature comme suit :
- La lame basale est une forme spécialisée de matrice extracellulaire ; dans les glomérules rénaux, elle est située entre deux couches cellulaires et agit comme une barrière de filtration hautement sélective.
- Les podocytes sont les cellules de la feuillet viscéral de la capsule ; ils sont en contact avec la lame basale par de courts prolongements appelés pédicelles.
- Il existe entre les pédicelles adjacents des fentes de filtration qui communiquent avec la cavité de la capsule rénale et assurent l'écoulement du filtrat.
- Du côté sanguin, la partie liquide du plasma traverse les pores capillaires pour pénétrer dans la capsule.
Quelle est la valeur normale du débit de filtration glomérulaire (DFG) en millilitres par minute ?
En normoglycémie/en conditions normales, le débit de filtration glomérulaire (DFG) est de 115–125 ml/min.
Valeurs normales du DFG pour une masse corporelle de 70 kg et une surface corporelle de 1,73 m² :
- chez l'homme — 120–125 ml/min ;
- chez la femme — environ 110 ml/min.
La valeur du DFG est calculée en ml/min pour 1,73 m² de surface corporelle.
Questions des cours et des examens
Qu'est-ce que la pression de filtration efficace ?
Il s'agit de la force résultante assurant la filtration du plasma. Elle est calculée comme la différence entre la pression hydrostatique sanguine (qui pousse le liquide vers l'extérieur) et la somme de la pression oncotique du plasma et de la pression de l'urine primitive (qui retiennent le liquide).
En quoi l'urine primitive diffère-t-elle du plasma sanguin ?
Sur le plan chimique, l'urine primitive est presque entièrement identique au plasma. La principale différence réside dans l'absence totale d'éléments figurés du sang et de composés de haut poids moléculaire (protéines de masse supérieure à 70 kDa).
Pourquoi le spasme de l'artériole afférente conduit-il à l'anurie ?
En cas de spasme de l'artériolaire afférente, l'afflux sanguin vers le glomérule diminue drastiquement. De ce fait, la pression hydrostatique dans les capillaires chute au point de réduire la pression de filtration efficace, entraînant l'arrêt du processus de formation de l'urine.
À étudier également sur le sujet
- Structure de la barrière de filtration du corpuscule rénal
- Différences entre néphrons corticaux et néphrons juxtamédullaires
- Processus de réabsorption tubulaire des substances
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