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Il existe deux types de néphrons dans le rein : les néphrons corticaux (principalement chargés des fonctions d'excrétion et de régulation) et les néphrons juxtamédullaires (qui concentrent et diluent l'urine).
Les structures qui constituent le néphron
Le néphron est constitué de différentes régions, chacune ayant des fonctions différentes. Ces structures comprennent :
- Capsule de Bowman : le début du néphron, qui entoure un réseau dense de capillaires sanguins appelé glomérule. La couche interne de la capsule de Bowman est tapissée de cellules spécialisées appelées podocytes qui empêchent le passage de grosses particules telles que les cellules du sang dans le néphron. La capsule de Bowman et le glomérule sont appelés corpuscule.
- Tubule contourné proximal : le prolongement du néphron à partir de la capsule de Bowman. Cette région contient des tubules très tordus entourés de capillaires sanguins. En outre, les cellules épithéliales qui tapissent les tubules contournés proximaux possèdent des microvillosités qui améliorent la réabsorption des substances du filtrat glomérulaire.
Lesmicrovillosités (forme singulière : microvillus) sont des protubérances microscopiques de la membrane cellulaire qui élargissent la surface pour améliorer le taux d'absorption avec une très faible augmentation du volume de la cellule.
Le filtrat glomérulaire est le liquide qui se trouve dans la lumière de la capsule de Bowman, produit à la suite de la filtration du plasma dans les capillaires glomérulaires.
- Boucle de Henle : une longue boucle en forme de U qui s'étend du cortex jusqu'à la moelle, puis revient dans le cortex. Cette boucle est entourée de capillaires sanguins et joue un rôle essentiel dans l'établissement du gradient cortico-médullaire.
- Tubule contourné distal : le prolongement de l'anse de Henle tapissé de cellules épithéliales. Les capillaires entourant les tubules de cette région sont moins nombreux que ceux des tubules contournés proximaux.
- Conduit collecteur : tube dans lequel s'écoulent plusieurs tubules contournés distaux. Le canal collecteur transporte l'urine et s'écoule finalement dans le bassin rénal.
Fig. 1 - La structure générale du néphron et ses régions constitutives.
Divers vaisseaux sanguins sont associés à différentes régions du néphron. Le tableau ci-dessous présente le nom et la description de ces vaisseaux sanguins.
Description des vaisseaux | |
Artériole afférente | Il s'agit d'une petite artère issue de l'artère rénale. L'artériole afférente pénètre dans la capsule de Bowman et forme le glomérule. |
Glomérule | Réseau très dense de capillaires issus de l'artériole afférente où le liquide du sang est filtré dans la capsule de Bowman. Les capillaires glomérulaires fusionnent pour former l'artériole efférente. |
Artériole efférente | La recombinaison des capillaires glomérulaires forme une petite artère. Le diamètre étroit de l'artériole efférente augmente la pression sanguine dans les capillaires glomérulaires, ce qui permet de filtrer davantage de liquides. L'artériole efférente donne de nombreuses branches formant les capillaires sanguins. |
Les capillaires sanguins | Ces capillaires sanguins proviennent de l'artériole efférente et entourent le tubule contourné proximal, l'anse de Henle et le tubule contourné distal. Ces capillaires permettent la réabsorption des substances du néphron dans le sang et l'excrétion des déchets dans le néphron. |
Tableau 1. Les vaisseaux sanguins associés aux différentes régions d'un néphron.
La fonction des différentes parties du néphron
Étudions les différentes parties d'un néphron.
Capsule de Bowman
L'artériole afférente qui apporte le sang au rein se ramifie en un réseau dense de capillaires, appelé glomérule. La capsule de Bowman entoure les capillaires glomérulaires. Les capillaires fusionnent pour former l'artériole efférente.
L'artériole afférente a un diamètre plus grand que l'artériole efférente. Cela entraîne une augmentation de la pression hydrostatique à l'intérieur qui, à son tour, pousse les fluides hors du glomérule dans la capsule de Bowman. Cet événement est appelé ultrafiltration, et le liquide créé s'appelle le filtrat glomérulaire . Le filtrat est composé d'eau, de glucose, d'acides aminés, d'urée et d'ions inorganiques. Il ne contient pas de grosses protéines ni de cellules car elles sont trop grosses pour passer à travers l'endothélium glomérulaire.
Le glomérule et la capsule de Bowman présentent des adaptations spécifiques pour faciliter l'ultrafiltration et réduire sa résistance. Il s'agit notamment :
- Desfenestrations dans l'endothélium glomérulaire : l'endothélium glomérulaire présente des espaces entre sa membrane basale qui permettent un passage facile des fluides entre les cellules. Cependant, ces espaces sont trop petits pour les grosses protéines, les globules rouges et blancs et les plaquettes.
- Podocytes : la couche interne de la capsule de Bowman est tapissée de podocytes. Ce sont des cellules spécialisées dotées de minuscules pédicelles qui s'enroulent autour des capillaires glomérulaires. Il existe des espaces entre les podocytes et leurs processus qui permettent aux liquides de les traverser rapidement. Les podocytes sont également sélectifs et empêchent l'entrée des protéines et des cellules sanguines dans le filtrat.
Le filtrat contient de l'eau, du glucose et des électrolytes, qui sont très utiles à l'organisme et doivent être réabsorbés. Ce processus se produit dans la partie suivante du néphron.
Fig. 2 - Structures à l'intérieur de la capsule de Bowman
Tubule contourné proximal
La majorité du contenu du filtrat est constituée de substances utiles que l'organisme doit réabsorber. La majeure partie de cette réabsorption sélective se produit dans le tubule contourné proximal, où 85 % du filtrat est réabsorbé.
Les cellules épithéliales qui tapissent le tubule contourné proximal possèdent des adaptations permettant une réabsorption efficace. Il s'agit notamment de :
- Lesmicrovillosités sur leur face apicale augmentent la surface de réabsorption de la lumière.
- Lesplis du côté basal, augmentent la vitesse de transfert des solutés des cellules épithéliales dans l'interstitium puis dans le sang.
- De nombreux cotransporteurs dans la membrane luminale permettent le transport de solutés spécifiques tels que le glucose et les acides aminés.
- Un nombre élevé de mitochondries générant de l'ATP est nécessaire pour réabsorber les solutés contre leur gradient de concentration.
Les ions Na (sodium) + sont activement transportés hors des cellules épithéliales et dans l'interstitium par la pompe Na-K pendant la réabsorption dans le tubule contourné proximal. Ce processus fait que la concentration de Na à l'intérieur des cellules est plus faible que dans le filtrat. Par conséquent, les ions Na diffusent le long de leur gradient de concentration depuis la lumière jusqu'aux cellules épithéliales par l'intermédiaire de protéines porteuses spécifiques. Ces protéines transporteuses co-transportent également des substances spécifiques avec le Na. Il s'agit notamment des acides aminés et du glucose. Par la suite, ces particules sortent des cellules épithéliales du côté basal de leur gradient de concentration et retournent dans le sang.
En outre, la plupart de la réabsorption de l'eau se produit également dans le tubule contourné proximal.
L'anse de Henle
L'anse de Henle est une structure en épingle à cheveux qui s'étend du cortex à la moelle. Le rôle principal de cette boucle est de maintenir le gradient d'osmolarité de l'eau cortico-médullaire qui permet de produire une urine très concentrée.
L'anse de Henle a deux branches :
- Une branche descendante fine qui est perméable à l'eau mais pas aux électrolytes.
- Une branche ascendante épaisse qui est imperméable à l'eau mais très perméable aux électrolytes.
Le flux de contenu dans ces deux régions est en sens inverse, c'est-à-dire qu'il s'agit d'un flux à contre-courant, similaire à celui observé dans les branchies des poissons. Cette caractéristique permet de maintenir le gradient d'osmolarité cortico-médullaire. Par conséquent, l'anse de Henle agit comme un multiplicateur de contre-courant.
Le mécanisme de ce multiplicateur de contre-courant est le suivant :
- Dans la branche ascendante, les électrolytes (en particulier le Na) sont activement transportés hors de la lumière et dans l'espace interstitiel. Ce processus est dépendant de l'énergie et nécessite de l'ATP.
- Cela abaisse le potentiel de l'eau au niveau de l'espace interstitiel, mais les molécules d'eau ne peuvent pas s'échapper du filtrat puisque le limbe ascendant est imperméable à l'eau.
- L'eau diffuse passivement hors du lumen par osmose au même niveau mais dans le limbe descendant. Cette eau qui s'est déplacée ne modifie pas le potentiel hydrique de l'espace interstitiel puisqu'elle est captée par les capillaires sanguins et emportée.
- Ces événements se produisent progressivement à chaque niveau le long de la boucle de Henle. Par conséquent, le filtrat perd de l'eau au fur et à mesure qu'il traverse le limbe descendant, et sa teneur en eau atteint son point le plus bas lorsqu'il atteint le point d'inflexion de la boucle.
- Lorsque le filtrat passe par la branche ascendante, il est pauvre en eau et riche en électrolytes. La branche ascendante est perméable aux électrolytes tels que le Na, mais elle ne permet pas à l'eau de s'échapper. Par conséquent, le filtrat perd sa teneur en électrolytes de la moelle au cortex puisque les ions sont activement pompés dans l'interstitium.
- En raison de ce flux à contre-courant, l'espace interstitiel au niveau du cortex et de la moelle se trouve dans un gradient de potentiel hydrique. Le cortex a le potentiel hydrique le plus élevé (concentration d'électrolytes la plus faible), tandis que la moelle a le potentiel hydrique le plus faible (concentration d'électrolytes la plus élevée). C'est ce qu'on appelle le gradient cortico-médullaire.
Le tubule contourné distal
Le rôle principal du tubule contourné distal est d'effectuer des ajustements plus fins de la réabsorption des ions du filtrat. De plus, cette région aide à réguler le pH du sang en contrôlant l'excrétion et la réabsorption des ions H + et bicarbonate. Tout comme son homologue proximal, l'épithélium du tubule contourné distal comporte de nombreuses mitochondries et microvillosités. Cela permet de fournir l'ATP nécessaire au transport actif des ions et d'augmenter la surface de réabsorption et d'excrétion sélectives.
Le canal collecteur
Le canal collecteur va du cortex (potentiel hydrique élevé) vers la moelle (potentiel hydrique faible) et se draine finalement dans les calices et le bassinet du rein. Ce canal est perméable à l'eau, et il en perd de plus en plus au fur et à mesure qu'il traverse le gradient cortico-médullaire. Les capillaires sanguins absorbent l'eau qui pénètre dans l'espace interstitiel, de sorte qu'elle n'affecte pas ce gradient. Il en résulte que l'urine est très concentrée.
La perméabilité de l'épithélium du canal collecteur est ajustée par les hormones endocrines, ce qui permet de contrôler finement la teneur en eau du corps.
Fig. 3 - Résumé des réabsorptions et des sécrétions le long du néphron
Néphron - Points clés
- Un néphron est une unité fonctionnelle du rein.
- Le tubule contourné du néphron possède des adaptations pour une réabsorption efficace : microvillosités, repli de la membrane basale, nombre élevé de mitochondries et présence de nombreuses protéines co-transporteuses.
- Le néphron est constitué de différentes régions. Il s'agit notamment de :
- La capsule de Bowman
- Tubule contourné proximal
- Boucle de Henle
- Tubule contourné distal
- Canal collecteur
- Les vaisseaux sanguins associés au néphron sont :
- Artériole afférente
- Glomérule
- Artériole efférente
- Capillaires sanguins
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