9. Système Urinaire

1. Composition du système urinaire

2. Anatomie des reins

• Forme : haricot, ~11 cm, bords latéraux convexes, bords médians concaves.
• Couleur : brun rougeâtre.
• Hile rénal : zone concave centrale où passent les vaisseaux sanguins et l’uretère.

Les reins jouent un rôle central dans l’homéostasie en filtrant le sang, en régulant l’équilibre hydrique, électrolytique et acido-basique, et en produisant des hormones essentielles à la fonction cardiovasculaire et à la minéralisation osseuse.

1. Structure générale du rein

• Capsule rénale : mince couche fibreuse protectrice entourant le rein.
• Deux zones principales :
  • Cortex : zone périphérique à aspect granuleux.
  • Médulla : zone centrale striée.

Le cortex émet des colonnes rénales qui s’enfoncent dans la médulla et divisent cette dernière en plusieurs pyramides rénales (ou pyramides de Malpighi). Chaque pyramide se termine par une papille rénale, surmontée d’un calice (entonoir). Les calices fusionnent pour former le bassinet, cavité centrale dilatée à l’entrée de l’uretère.

2. Unités fonctionnelles : les tubules rénaux

Chaque rein contient plus d’un million de tubules rénaux, unités fonctionnelles composées de deux parties :

a) Néphron

• Glomérule : pelote de capillaires sanguins entourée par la capsule de Bowman, qui agit comme un filtre rénal.
• Tubules :
  • Tube contourné proximal : première partie très repliée.
  • Anse de Henlé : partie médiane en forme d’épingle à nourrice.
  • Tube contourné distal : dernière partie également très enroulée.

Le tube contourné distal débouche dans un tube collecteur qui rejoint un calice.

À retenir : Le rein est organisé en cortex et médulla, avec des unités fonctionnelles appelées néphrons, composés d’un glomérule (filtration) et de tubules (réabsorption et sécrétion), aboutissant aux tubes collecteurs qui drainent l’urine vers le bassinet.

1. Structure du rein

• Cortex rénal : contient les glomérules, les tubes contournés proximaux et distaux.
• Médulla rénale : formée par les anses de Henlé et les tubes collecteurs.
• Les tubes collecteurs reçoivent en moyenne une dizaine de néphrons avant de fusionner et rejoindre un calice.

2. Vascularisation du rein

3. Données fonctionnelles clés

• Les reins reçoivent 20 % du débit cardiaque total.
• Environ 1,5 L de sang circulent chaque minute dans les reins.
• Cette circulation sanguine intense permet une filtration efficace du sang par les néphrons.

À retenir : Le rein est organisé en cortex (glomérules, tubes contournés) et médulla (anses de Henlé, tubes collecteurs), avec une vascularisation hiérarchisée depuis l'artère rénale jusqu'aux capillaires péritubulaires, assurant une filtration et un échange sanguin optimaux.

1. Les tubes rénaux et unités fonctionnelles

a) Unité fonctionnelle du rein : le néphron

• Le néphron est l’unité fonctionnelle du rein, responsable de la formation de l’urine.
• Chaque rein contient environ 1 million de néphrons.
• Le néphron est composé de :
  • Corpuscule rénal : glomérule + capsule de Bowman, où se fait la filtration du plasma sanguin.
  • Tube rénal : segment tubulaire où s’effectuent la réabsorption et la sécrétion.

b) Structure et fonction des tubes rénaux

• La réabsorption permet de récupérer la majeure partie de l’eau et des solutés filtrés.
• La sécrétion tubulaire élimine certaines substances du sang vers le tubule.

c) Circulation sanguine associée

• Le sang arrive au glomérule par l’artériole afférente.
• La filtration se fait dans les capillaires glomérulaires.
• Le sang sort par l’artériole efférente, qui se divise en capillaires péritubulaires entourant les tubules pour les échanges.

d) Débit et filtration

• Le rein filtre environ 180 L de plasma par jour.
• Le volume sanguin total est filtré en moins de 4 minutes.
• Cette filtration rapide permet une régulation fine de la composition sanguine.

e) Uretères

• Canaux de 25 à 30 cm reliant les reins à la vessie.
• Transport de l’urine assuré par :
  • La pesanteur.
  • Les contractions péristaltiques des muscles lisses (couche longitudinale interne et couche circulaire externe).
• Entrée dans la vessie via un tunnel dans la paroi vésicale, avec des valvules anti-reflux empêchant le reflux urinaire.

f) Vessie

• Organe creux situé dans le bassin, réservoir d’urine.
• Se remplit progressivement jusqu’à ce que la distension déclenche la miction.
• Le col de la vessie s’ouvre sur l’urètre, fermé par deux sphincters :
  • Sphincter interne : contrôle involontaire.
  • Sphincter externe : contrôle volontaire.
• Paroi tapissée d’un épithélium déformable à 3 couches cellulaires :
  • Couche de base : cellules hautes.
  • Couche moyenne : cellules en raquette avec prolongements.
  • Couche superficielle : cellules plates.
• Cette organisation permet une augmentation de la surface lors de la distension, grâce à l’insinuation des cellules en raquette.

À retenir : Le néphron, unité fonctionnelle du rein, filtre rapidement le plasma sanguin et ajuste la composition de l’urine via ses différents segments tubulaires, tandis que les uretères et la vessie assurent le transport et le stockage de l’urine avant son évacuation.

1. Uretères

• Fonction : conduits qui transportent l'urine des reins vers la vessie.
• Structure : tubes musculaires composés d’un épais faisceau de fibres musculaires lisses disposées dans tous les sens, permettant la contraction péristaltique pour propulser l’urine.

2. Vessie

• Fonction : réservoir musculaire qui stocke l’urine avant son évacuation.
• Paroi : constituée de fibres musculaires lisses organisées en couches permettant la distension et la contraction lors de la miction.

3. Urètre

• Définition : canal unique d’évacuation de l’urine de la vessie vers l’extérieur.

• Différences anatomiques selon le sexe :

  Sexe	Longueur de l’urètre	Trajet et ouverture
  Femme	Court	S’ouvre au niveau du vestibule, juste avant le vagin, entre les petites lèvres
  Homme	Long	Traverse la prostate puis toute la longueur du pénis

4. Physiologie du système urinaire : 5 étapes clés

1. Filtration

   • Se déroule dans les reins, au niveau des glomérules.
   • Processus passif où le plasma et les petites molécules passent à travers la paroi des capillaires glomérulaires et la capsule de Bowman.
   • Les cellules sanguines et protéines de grande taille restent dans le sang.
   • Produit l’urine primaire (~180 L/jour).

2. Réabsorption

   • Récupération des substances utiles filtrées (glucose, ions, eau) dans le tubule rénal.

3. Sécrétion

   • Élimination active de substances indésirables dans le tubule.

4. Excrétion

   • Élimination de l’urine finale vers les uretères.

5. Miction

   • Contraction de la vessie et relaxation des sphincters pour évacuer l’urine via l’urètre.

À retenir : L’urètre est le canal final d’évacuation de l’urine, court chez la femme et long chez l’homme, traversant la prostate et le pénis.

1. Réabsorption tubulaire après filtration glomérulaire

Après filtration glomérulaire, 99 % du volume plasmatique filtré est réabsorbé au niveau des tubules rénaux, via un réseau dense de capillaires péritubulaires.

2. Deux étapes de la réabsorption

3. Réabsorption active

• Réalisée par des transporteurs spécifiques situés sur la paroi des tubules rénaux.
• Ces transporteurs déplacent les molécules du filtrat tubulaire vers le liquide interstitiel, puis vers les capillaires péritubulaires.
• Limite de saturation : si la concentration dans le filtrat dépasse la capacité des transporteurs, les molécules excédentaires sont éliminées dans l’urine.
• Exemple clé :
  • Glucose : seuil de saturation à 1,8 g/L dans le filtrat.
  • Au-delà, apparition de glycosurie (glucose dans les urines), typique du diabète non contrôlé.

4. Réabsorption passive

• Ne nécessite pas d’énergie cellulaire.
• Se fait par osmose (mouvement de l’eau vers les zones de forte concentration en solutés) puis par diffusion (mouvement des solutés selon leur gradient de concentration).
• Permet la récupération d’eau et d’autres substances dissoutes.

À retenir : La réabsorption tubulaire est essentielle pour récupérer la quasi-totalité du plasma filtré, combinant un transport actif limité par saturation et un transport passif énergétique.

1. Réabsorption de l'eau

• La réabsorption active crée un gradient osmotique entre le contenu tubulaire et le milieu interstitiel, entraînant le passage d'eau par osmose.
• Environ 2/3 de l'eau filtrée est réabsorbée au niveau du tube contourné proximal.
• L'eau est également réabsorbée dans :
  • La branche descendante de l’anse de Henlé
  • Le tube collecteur, où la réabsorption peut être augmentée par l’ADH (hormone antidiurétique) sécrétée par la neurohypophyse en cas de déshydratation.

2. Réabsorption des solutés par diffusion

• La réabsorption d'eau augmente la concentration des substances restantes dans les tubules.
• Ces substances passent alors par diffusion simple à travers la paroi tubulaire pour équilibrer leur concentration entre tubule et interstitium.
• Les ions Cl⁻ suivent les ions Na⁺ par diffusion, attirés électriquement.

3. Spécialisation des segments tubulaires

La réabsorption tubulaire permet de concentrer l'urine en ajustant la quantité d'eau et de solutés réabsorbés selon les besoins de l'organisme.

1. Sécrétion tubulaire

• Définition : Processus par lequel les cellules des tubes contournés sécrètent activement des substances du sang vers l’urine en formation.
• Rôles principaux :
  • Régulation du pH urinaire :
    • Sécrétion d’ions $H^+$ augmente l’acidité de l’urine.
    • Sécrétion d’ammoniaque ($NH_3$) augmente le pH pour limiter la précipitation de l’acide urique et du phosphate de calcium (formation de calculs urinaires).
  • Élimination de substances étrangères :
    • Sécrétion d’ions $K^+$, pénicilline, et autres médicaments dans l’urine.
• Conséquence : La sécrétion tubulaire permet d’éliminer des substances non filtrées ou en excès, contribuant à l’homéostasie.

2. Excrétion

• Définition : Élimination de l’urine définitive, issue du filtrat glomérulaire après réabsorption et sécrétion tubulaire.
• Fait clé : Seul environ 1 % du plasma filtré arrive à l’extrémité du tube collecteur sous forme d’urine.
• Trajet de l’urine :
  1. Tube collecteur → calice (sommet des pyramides de Malpighi)
  2. Calice → bassinet
  3. Bassinet → uretères (contraction péristaltique)
  4. Uretères → vessie

3. Miction

• Définition : Processus d’évacuation de l’urine stockée dans la vessie.
• Seuil de déclenchement : Environ 400 mL d’urine dans la vessie.
• Mécanisme :
  • La paroi vésicale, sensible à la distension, active des récepteurs.
  • Ces récepteurs envoient des influx nerveux à la moelle épinière.
  • La moelle épinière coordonne la contraction des sphincters et de la vessie pour permettre la miction.
• Note : Chez le bébé, ce réflexe est automatique (réflexe médullaire).

1. Miction

• Miction réflexe : À un stade précoce, l'arc réflexe provoque le relâchement simultané des sphincters et l'évacuation incontrôlée de l'urine.
• Miction volontaire : À l’« âge de raison », seul le sphincter interne se relâche réflexivement, tandis que le sphincter externe reste contracté sous contrôle volontaire du cortex cérébral.

2. Analyse d’urine

La composition de l’urine normale dépend du fonctionnement rénal et de la composition sanguine initiale.

3. Significations cliniques des anomalies urinaires

• Glycosurie (glucose dans l’urine) : signe d’une glycémie élevée (diabète).
• Albuminurie (protéines dans l’urine) : indique une pathologie de la filtration glomérulaire.
• Hématurie (sang dans l’urine) : témoigne d’une inflammation aiguë (infection, tumeur, calcul).
• Pyurie (pus dans l’urine) : signe d’infection urinaire.
• Cétonurie (corps cétoniques) : associée au diabète, anorexie ou dénutrition.
• Urobilinogénurie (urobilinogène) : signe d’anémie hémolytique, hépatite, obstruction biliaire ou cirrhose.
• pH urinaire anormal : favorise la formation de calculs rénaux.

4. Indicateur sanguin d’insuffisance rénale

• Augmentation de l’urée sanguine : marqueur d’insuffisance rénale.

La composition et l’analyse de l’urine fournissent des informations essentielles sur l’état de santé rénal et métabolique.