Intérêt du système à contre-courant

L’intérêt du système à contre-courant est d’engendrer et de maintenir une concentration en substances dissoutes suffisamment haute (en particulier en sodium, chlorure et urée) au niveau de l’interstitium médullaire rénal pour attirer l’eau dans une région ayant une concentration plus faible en substances dissoutes (lumière des tubules distaux et des tubes collecteurs).
L’importance de l’urée dans ce système à contre-courant est illustrée par le fait que les chiens recevant un régime à forte teneur protéique sont plus capables de concentrer au maximum leur urine que les chiens nourris avec un régime à faible teneur protéique. Une perte excessive de sodium, chlorure ou urée à partir de l’interstitium médullaire (appelée extraction médullaire des substances dissoutes) sera associée à une diminution de la capacité de concentration de l’urine. De la même manière, la diminution du fonctionnement d’une population de néphrons lors de pathologie primitive glomérulaire, tubulaire, interstitielle ou vasculaire, interfèrera avec la formation de l’hyperosmolarité médullaire rénale par l’anse de Henlé. En conséquence on constatera une polyurie obligatoire puis une polydipsie compensatrice (Osborne et Stevens, 1999).
On comprend donc les anomalies urinaires possibles si l’anse de Henlé ne peut concentrer l’urine des carnivores domestiques.
Mais, les mécanismes de concentration de l’urine ne s’arrêtent pas à cette portion du tube urinaire. Le tube distal à également un rôle précis.

Les mécanismes de réabsorption dans le tube distal

Réabsorption du Sodium, chlorure et bicarbonate

♦ Réabsorption du Na+ et Chlorure au niveau du TCD
●Mécanisme de réabsorption
Au niveau du tube contourné distal, 3 mécanismes continuent à intervenir dans l’absorption du Na+.
Dans la partie initiale du TCD, dite « segment cortical de dilution », une réabsorption du Na+ à lieu au travers d’un transporteur Na+/K+/2Cl-. Ce transporteur fait entrer un ion sodium, un ion potassium et deux ions chlorure au sein de la cellule épithéliale. Le sodium entre ensuite dans l’interstitium via la pompe Na/K ATPase. Cette réabsorption d’ions aboutit à former une urine tubulaire hypotonique par rapport au plasma (Combrisson, 2007).
●Régulation de la réabsorption de Na+ dans le TCD
La régulation de la réabsorption du Na+ au niveau du TCD fait intervenir le système Rénine-Angiotensine-Aldostérone.

L’aldostérone

L’aldostérone est le chef de fil des minéralocorticoïdes produit par la zone glomérulé de la corticosurrénale. Cette molécule stimule la réabsorption du Na+ au niveau du TCD en se fixant sur les co-transporteurs en question et en permettant ainsi l’ouverture des canaux ioniques.
La sécrétion de l’aldostérone est stimulée par l’angiotensine II, elle-même activé par l’enzyme de conversion de l’angiotensine qui transforme l’angiotensine I en angiotensine
II. L’angiotensine I provient de l’action protéolytique de la rénine sur l’angiotensinogène. La rénine est produite par le système juxtaglomérulaire et en particulier par les cellules de l’artériole afférente. Mais, la sécrétion de la rénine est sous dépendance de différents facteurs (Osborne et al., 1976).

Stimulation de la sécrétion de Rénine

La régulation de la libération de la rénine à lieu au niveau de l’appareil juxtaglomérulaire et met en jeu le « feed back tubulo-glomérulaire ». Le signal dépend du flux tubulaire de NaCl qui sort de la branche ascendante large de l’anse de Henlé. La structure qui assure la détection des modifications de ce flux est la macula densa. L’entrée de NaCl dans les cellules de la macula densa (MD) se fait essentiellement par un co-transport Na+/2Cl-/K+ comme vu précédemment. Une partie du Na+ pénètre dans les cellules de la MD par un échangeur avec H+. L’entré de NaCl dans les cellules de la MD provoque une augmentation de l’entrée de calcium ainsi que la libération de substances qui ont des actions proches sur les cellules : ATP, PGE2 et NO (Combrisson, 2007).
La libération d’ATP provoque directement ou après transformation en adénosine, une augmentation du calcium intra-cellulaire dans les cellules mésangiales par activation des récepteurs A1. Ce calcium intra-cellulaire entraîne une vasoconstriction de l’artériole afférente et d’une diminution de la sécrétion de rénine. Les cellules mésangiales, musculaires lisse de l’artériole afférente et celles secrétant la rénine sont en contacte par des « gap jonctions ». Cela permet la propagation de l’augmentation du calcium.
D’autre part, une diminution du DFG, engendre une diminution de l’entrée de NaCl dans les cellules de la macula densa. Le calcium intra-cellulaire augmente, ce qui active la phospholipase A2 qui libère de l’acide arachidonique. Cet acide permet la formation de PGE2 qui est activateur de la libération de rénine par les cellules de l’artériole afférente.
L’activation du système rénine-angiotensine-aldostérone permet d’augmenté la réabsorption de sodium au niveau du TCD et donc d’eau.
Néanmoins, le rôle principal du TCD reste la réabsorption du HC03- et l’acidification de l’urine.
♦ Réabsorption du bicarbonate au niveau du TCD
Il existe dans le TCD une réabsorption des ions bicarbonates conjointement à celle du sodium (cf. Figure 20). Mais, cette fois-ci, sans intervention de l’anhydrase carbonique, et à plus faible intensité que dans le TCP. Néanmoins, jusqu’à 100% des HC03- filtrés pourront être repris.
Chez le chien, la concentration normale de bicarbonate dans le sang est de 25 à 28 mEq/L. Si la concentration de bicarbonate dans le sang est en dessous de ce taux, une quantité plus élevée de bicarbonate est réabsorbée par les tubules rénaux. Si la concentration du sang dépasse la normale, le bicarbonate est éliminé par le rein. Le bicarbonate jour un rôle important dans l’équilibre acido-basique car il agit comme un tampon qui réduit au minimum les variations de pH du sang dues aux modifications dans la production ou la rétention des ions hydrogènes (Osborne et Stevens, 1999 ; Osborne et al., 1976).
L’étude de la réabsorption du Na+ s’accompagne donc de l’étude des mouvements des ions chlorures et bicarbonates. Après toutes ces réabsorptions ioniques au sein du TCD, l’osmolarité de l’urine passe de 150 mOsm/L au début du tubule à 300 mOsm/L à la fin de ce dernier. Cette augmentation de la concentration urinaire est en partie du à la réabsorption d’eau.

Réabsorption de l’eau

Nous avons vu précédemment que l’eau était majoritairement réabsorbée dans le TCP. Mais, sa réabsorption ne s’arrête pas là. En effet, les organismes vivant en milieu terrestre doivent réabsorbée un maximum d’eau cf(. Figure 20). Ceci est une adaptation pour lutter contre la dessiccation permise par des mécanismes spécifiques apparus au fur et à mesure de la sortie et de l’éloignement du milieu aquatique.
Dans les tubules distaux et conduits collecteurs, la réabsorption de l’eau est dite facultative en comparaison avec la réabsorption obligatoire au sein du TCP. Elle varie selon les besoins du corps.
♦ Réabsorption de l’eau dans le tube contourné distal
Au niveau du TCD, l’eau est réabsorbée par les cellules épithéliales de la fin de ce tubule, dans la portion de connexion avec le tube collecteur (cf. Figure 20). Le mécanisme est identique pour tout le tube distal. Nous détaillerons donc la réabsorption hydrique dans le paragraphe consacré au tube collecteur.
Figure 20 : Les principales réabsorptions tubulaires (Wyers et Gallas, 1995).
♦ Réabsorption de l’eau dans le tube collecteur
Dans le tube collecteur, la réabsorption de l’eau dépend de l’hormone anti-diurétique (ADH) ou vasopressine.
● Origine de l’ADH ou vasopressine
Cette hormone du système hypothalamo-neurohypophysaire est synthétisée dans les noyaux hypothalamiques et gagne la neurohypophyse par voie axoplasmique (Osborne et al., 1976). Cette hormone est stockée dans des cellules glandulaires spécialisée appelées pituicytes.
Vers 1910, Cushing réalise des hypophysectomies et décrit le syndrome de suppression, qui comporte un diabète insipide. En l’absence de cette hormone, les tubes contournés distaux et les tubes collecteurs deviennent relativement imperméables à l’eau, une diurèse aqueuse en résulte. Dans le cas du diabète insipide rénal, les tubules distaux ne répondent plus à l’ADH bien qu’elle soit présente. En revanche, dans le cas du diabète insipide central, l’ADH n’est pas produite par l’hypothalamus (Monroe et Leib, 1996).
L’ADH est un peptide de 9 acides aminés cyclisés par un pont disulfure. Le terme de « vasopressine » se rapporte à la première action connue de cette hormone, son effet vasoconstricteur. Du fait que seule l’action anti-diurétique est physiologique, le nom d’ADH est plus correct.
Sa libération est dépendante de certains facteurs aujourd’hui établis (Osborne et al., 1976).
●Libération de l’ADH ou vasopressine
La libération de l’hormone anti-diurétique se produit surtout si la pression osmotique du plasma augmente. Une diminution du volume du liquide extra-cellulaire peut aussi provoquer cette libération (Osborneet al., 1976).

Osmorécepteur et sécrétion d’ADH

Les noyaux d’origine des neurones qui élabore l’ADH sont osmosensibles. Ces noyaux sont situés dans l’hypothalamus. Cette osmosensibilité centrale directe est montrée par exemple par l’accroissement de l’activité électrique des neurones des noyaux supra-optiques (N.S.O) suite à l’injection d’une solution hypertonique. On observe cette même réponse après injection de solution hypertonique dans les N.S.O. Cette osmosensibilité centrale directe explique la majorité des faits.