Concentration et dilution de l'urine
La concentration et la dilution de l'urine représentent la capacité rénale à faire varier l'osmolarité de l'urine excrétée sur une large plage tout en conservant ou en éliminant l'eau, de sorte que l'osmolarité plasmatique reste quasi constante malgré d'importantes fluctuations de l'apport hydrique. Le rein y parvient en générant un interstitium hyperosmolaire dans la médullaire, puis en régulant la quantité d'eau que le tubule collecteur réintègre dans l'organisme, principalement sous le contrôle de l'hormone antidiurétique.
Definition
La concentration et la dilution de l'urine désignent l'ajustement régulé de l'osmolarité urinaire finale, réalisé par un gradient osmotique corticomédullaire généré par la multiplication à contre-courant dans les anses de Henle et par une réabsorption d'eau variable, contrôlée par les hormones, le long du tubule collecteur.
Scope
Ce domaine vise à expliquer au lecteur comment le rein des mammifères produit une urine qui peut être beaucoup plus concentrée ou beaucoup plus diluée que le plasma. Il aborde la formation du gradient osmotique médullaire par le mécanisme de multiplication à contre-courant, la préservation de ce gradient par les vasa recta, la contribution du recyclage de l'urée, et les déterminants de la concentration urinaire maximale qui peut être atteinte. Il s'agit d'un aperçu de référence de la physiologie, et non d'une directive clinique.
Sub-topics
Core questions
- Comment un gradient osmotique prononcé est-il établi et maintenu au sein de la médullaire rénale ?
- Comment le rein dissocie-t-il l'excrétion d'eau de l'excrétion de solutés ?
- Qu'est-ce qui fixe la limite supérieure de la concentration que l'urine peut atteindre ?
- Comment l'hormone antidiurétique fait-elle passer le rein des modes de concentration aux modes de dilution ?
Key concepts
- Gradient osmotique corticomédullaire
- Multiplication à contre-courant
- Échange à contre-courant par les vasa recta
- Effet unique de la branche ascendante épaisse
- Hormone antidiurétique (vasopressine) et aquaporine-2
- Recyclage de l'urée
- Clairance de l'eau libre
- Osmolarité urinaire maximale et minimale
Key theories
- Hypothèse de la multiplication à contre-courant
- L'anse de Henle agit comme un multiplicateur à contre-courant : la réabsorption active de NaCl par la branche ascendante épaisse, imperméable à l'eau, établit une petite différence osmotique transversale qui est multipliée le long de la médullaire en un grand gradient axial, que le tubule collecteur utilise ensuite pour concentrer l'urine.
Mechanisms
Deux processus couplés sous-tendent cette fonction. Premièrement, l'anse de Henle établit et maintient un gradient d'osmolarité interstitielle croissant du cortex vers la médullaire interne : la branche ascendante épaisse réabsorbe activement le NaCl tout en restant imperméable à l'eau, et la disposition à contre-courant des branches descendante et ascendante multiplie cet effet unique en un gradient axial prononcé. Les vasa recta préservent le gradient en agissant comme des échangeurs à contre-courant, et le recyclage de l'urée contribue à l'osmolarité de la médullaire interne. Deuxièmement, le tubule collecteur traverse ce gradient ; en présence d'hormone antidiurétique, les canaux hydriques aquaporine-2 sont insérés dans la membrane apicale, l'eau s'écoule osmotiquement dans l'interstitium hyperosmolaire, et il en résulte une urine concentrée, tandis qu'avec de faibles niveaux hormonaux, le tubule reste relativement imperméable à l'eau et une urine diluée est excrétée.
Clinical relevance
Le mécanisme de concentration et de dilution explique comment l'organisme défend l'osmolarité plasmatique et l'équilibre hydrique, et ses perturbations sont à l'origine de plusieurs schémas reconnus de dysrégulation hydrique abordés en physiologie clinique, tels que les conditions d'altération de la conservation de l'eau ou d'altération de l'excrétion de l'eau. Cette entrée décrit la physiologie que de telles conditions perturbent et ne constitue pas une base de diagnostic ou de traitement.
Evidence & guidelines
Les mécanismes résumés ici sont tirés de revues physiologiques et de manuels de référence plutôt que d'essais cliniques ; les principales synthèses modernes sont des articles de revue sur le mécanisme de concentration de l'urine et sur les aquaporines rénales.
History
L'hypothèse du contre-courant est apparue au milieu du XXe siècle pour expliquer comment le rein pouvait produire une urine beaucoup plus concentrée que le plasma, et les décennies suivantes ont clarifié les propriétés de transport de chaque segment du néphron. L'ère moléculaire a ajouté le clonage des canaux hydriques aquaporines et des transporteurs d'urée, ce qui a fourni une base moléculaire aux mouvements régulés d'eau et d'urée que les modèles classiques avaient inférés fonctionnellement.
Key figures
- Jeff M. Sands
- Harold E. Layton
- Mark A. Knepper
- Søren Nielsen
- Peter Agre
Related topics
Seminal works
- sands-layton-2014
- nielsen-2002
Frequently asked questions
- Pourquoi le rein peut-il produire une urine plus concentrée que le sang ?
- Parce que l'anse de Henle construit un interstitium médullaire hyperosmolaire par multiplication à contre-courant ; l'eau quitte ensuite le tubule collecteur osmotiquement vers cet interstitium lorsque l'hormone antidiurétique rend le tubule perméable à l'eau.
- Quelle est la différence entre la concentration et la dilution de l'urine ?
- Les deux dépendent du même gradient médullaire. La concentration se produit lorsque l'hormone antidiurétique rend le tubule collecteur perméable à l'eau, de sorte que l'eau est réabsorbée ; la dilution se produit lorsque le niveau hormonal est bas, le tubule reste imperméable à l'eau, et le soluté éliminé par la branche ascendante laisse l'urine hypo-osmotique.