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11.2 : Le système urinaire et l'homéostasie - Biologie

11.2 : Le système urinaire et l'homéostasie - Biologie


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Objectifs d'apprentissage

À la fin de cette section, vous serez en mesure de :

  • Décrire le rôle des reins dans l'activation de la vitamine D
  • Décrire le rôle des reins dans la régulation de l'érythropoïèse
  • Fournir des exemples spécifiques pour démontrer comment le système urinaire réagit pour maintenir l'homéostasie dans le corps
  • Expliquer comment le système urinaire se rapporte aux autres systèmes du corps dans le maintien de l'homéostasie
  • Prédire les facteurs ou situations affectant le système urinaire qui pourraient perturber l'homéostasie
  • Prédire les types de problèmes qui se produiraient dans le corps si le système urinaire ne pouvait pas maintenir l'homéostasie

Tous les systèmes du corps sont interdépendants. Un changement dans un système peut affecter tous les autres systèmes du corps, avec des effets légers à dévastateurs. Une défaillance de la continence urinaire peut être gênante et gênante, mais ne met pas la vie en danger. La perte d'autres fonctions urinaires peut s'avérer fatale. Un échec à synthétiser la vitamine D en est un exemple.

Synthèse de la vitamine D

Pour que la vitamine D devienne active, elle doit subir une réaction d'hydroxylation dans le rein, c'est-à-dire qu'un groupe -OH doit être ajouté au calcidiol pour fabriquer du calcitriol (1,25-dihydroxycholécalciférol). La vitamine D activée est importante pour l'absorption du Ca++ dans le tube digestif, sa réabsorption dans les reins et le maintien de concentrations sériques normales de Ca++ et phosphate. Le calcium est d'une importance vitale pour la santé des os, la contraction musculaire, la sécrétion d'hormones et la libération de neurotransmetteurs. Ca inadéquat++ entraîne des troubles comme l'ostéoporose et ostéomalacie chez les adultes et le rachitisme chez les enfants. Les déficits peuvent également entraîner des problèmes de prolifération cellulaire, de fonction neuromusculaire, de coagulation sanguine et de réponse inflammatoire. Des recherches récentes ont confirmé que les récepteurs de la vitamine D sont présents dans la plupart, sinon dans toutes les cellules du corps, reflétant l'importance systémique de la vitamine D. De nombreux scientifiques ont suggéré qu'elle soit qualifiée d'hormone plutôt que de vitamine.

Érythropoïèse

L'EPO est une protéine de 193 acides aminés qui stimule la formation de globules rouges dans la moelle osseuse. Le rein produit 85 pour cent de l'EPO circulante ; le foie, le reste. Si vous vous déplacez à une altitude plus élevée, la pression partielle d'oxygène est plus faible, ce qui signifie qu'il y a moins de pression pour pousser l'oxygène à travers la membrane alvéolaire et dans le globule rouge. Une façon dont le corps compense est de fabriquer plus de globules rouges en augmentant la production d'EPO. Si vous commencez un programme d'exercice aérobie, vos tissus auront besoin de plus d'oxygène pour faire face et le rein réagira avec plus d'EPO. Si des érythrocytes sont perdus en raison de saignements sévères ou prolongés, ou sous-produits en raison d'une maladie ou d'une malnutrition sévère, les reins viennent à la rescousse en produisant plus d'EPO. L'insuffisance rénale (perte de production d'EPO) est associée à l'anémie, ce qui rend difficile pour le corps de faire face à des demandes accrues d'oxygène ou de fournir de l'oxygène de manière adéquate, même dans des conditions normales. L'anémie diminue les performances et peut mettre la vie en danger.

Régulation de la pression artérielle

En raison de l'osmose, l'eau suit où Na+ pistes. Une grande partie de l'eau que les reins récupèrent de la formation d'urine suit la réabsorption de Na+. La stimulation par l'ADH des canaux aquaporines permet de réguler la récupération d'eau dans les canaux collecteurs. Normalement, tout le glucose est récupéré, mais la perte de contrôle du glucose (diabète sucré) peut entraîner une diérèse osmotique suffisamment grave pour produire une déshydratation grave et la mort. Une perte de la fonction rénale signifie une perte de contrôle efficace du volume vasculaire, entraînant une hypotension (pression artérielle basse) ou une hypertension (pression artérielle élevée), pouvant entraîner un accident vasculaire cérébral, une crise cardiaque et la formation d'anévrisme.

Les reins coopèrent avec les poumons, le foie et le cortex surrénalien via le système rénine-angiotensine-aldostérone. Le foie synthétise et sécrète l'angiotensinogène précurseur inactif. Lorsque la pression artérielle est basse, le rein synthétise et libère de la rénine. La rénine convertit l'angiotensinogène en angiotensine I, et l'ECA produite dans les poumons convertit l'angiotensine I en angiotensine II biologiquement active (Figure 1). L'effet immédiat et à court terme de l'angiotensine II est d'augmenter la pression artérielle en provoquant une vasoconstriction généralisée. l'angiotensine II stimule également le cortex surrénalien pour libérer l'hormone stéroïde aldostérone, ce qui entraîne une réabsorption rénale de Na+ et sa récupération osmotique associée de l'eau. La réabsorption de Na+ aide à augmenter et à maintenir la pression artérielle à plus long terme.

Régulation de l'osmolarité

La pression artérielle et l'osmolarité sont régulées de la même manière. Une hypo-osmolarité sévère peut causer des problèmes comme la lyse (rupture) des cellules sanguines ou un œdème généralisé, qui est dû à un déséquilibre des solutés. Une concentration inadéquate de soluté (comme des protéines) dans le plasma entraîne le déplacement de l'eau vers une zone de concentration plus élevée de soluté, dans ce cas, l'espace interstitiel et le cytoplasme cellulaire. Si les glomérules rénaux sont endommagés par une maladie auto-immune, de grandes quantités de protéines peuvent être perdues dans l'urine. La baisse de l'osmolarité sérique qui en résulte entraîne un œdème généralisé qui, s'il est grave, peut entraîner un gonflement cérébral dommageable ou mortel. Des états hypertoniques sévères peuvent survenir avec une déshydratation sévère due à un manque d'apport en eau, des vomissements sévères ou une diarrhée incontrôlée. Lorsque le rein est incapable de récupérer suffisamment d'eau dans l'urine qui se forme, les conséquences peuvent être graves (léthargie, confusion, crampes musculaires, et enfin, décès).

Récupération des électrolytes

Le sodium, le calcium et le potassium doivent être étroitement régulés. Le rôle de Na+ et ca++ l'homéostasie a été longuement discutée. Échec de K+ La régulation peut avoir de graves conséquences sur la conduction nerveuse, la fonction des muscles squelettiques et, plus important encore, sur la contraction et le rythme du muscle cardiaque.

Régulation du pH

Rappelons que les enzymes perdent leur conformation tridimensionnelle et donc leur fonction si le pH est trop acide ou basique. Cette perte de conformation peut être une conséquence de la rupture des liaisons hydrogène. Éloignez le pH de l'optimum pour une enzyme spécifique et vous pouvez gravement entraver sa fonction dans tout le corps, y compris la liaison aux hormones, la signalisation du système nerveux central ou la contraction du myocarde. Le bon fonctionnement des reins est essentiel pour l'homéostasie du pH.

Connexions quotidiennes : cellules souches et réparation des lésions rénales

Les cellules souches sont des cellules non spécialisées qui peuvent se reproduire par division cellulaire, parfois après des années d'inactivité. Dans certaines conditions, ils peuvent se différencier en cellules spécifiques d'un tissu ou d'un organe avec des fonctions spéciales. Dans certains cas, les cellules souches peuvent se diviser continuellement pour produire une cellule mature et se remplacer. La thérapie par cellules souches a un énorme potentiel pour améliorer la qualité de vie ou sauver la vie de personnes souffrant de maladies débilitantes ou potentiellement mortelles. Il y a eu plusieurs études chez l'animal, mais comme la thérapie par cellules souches en est encore à ses balbutiements, il y a eu des expériences limitées chez l'homme.

Les lésions rénales aiguës peuvent être causées par un certain nombre de facteurs, notamment les greffes et autres interventions chirurgicales. Elle affecte 7 à 10 pour cent de tous les patients hospitalisés, entraînant la mort de 35 à 40 pour cent des patients hospitalisés. Dans des études limitées utilisant des cellules souches mésenchymateuses, il y a eu moins de cas de lésions rénales après la chirurgie, la durée des séjours à l'hôpital a été réduite et il y a eu moins de réadmissions après la libération.

Comment ces cellules souches agissent-elles pour protéger ou réparer le rein ? Les scientifiques ne sont pas sûrs à ce stade, mais certaines preuves ont montré que ces cellules souches libèrent plusieurs facteurs de croissance de manière endocrinienne et paracrine. Au fur et à mesure que d'autres études seront menées pour évaluer l'innocuité et l'efficacité de la thérapie par cellules souches, nous nous rapprocherons d'un jour où les lésions rénales seront rares et les traitements curatifs de routine.

Revue de chapitre

Les effets d'une défaillance de certaines parties du système urinaire peuvent aller de gênants (incontinence) à mortels (perte de filtration et bien d'autres). Les reins catalysent la réaction finale dans la synthèse de la vitamine D active qui à son tour aide à réguler le Ca++. L'hormone rénale EPO stimule le développement des érythrocytes et favorise une O2 transport. Les reins aident à réguler la pression artérielle grâce à Na+ et la rétention et la perte d'eau. Les reins travaillent avec le cortex surrénalien, les poumons et le foie dans le système rénine-angiotensine-aldostérone pour réguler la pression artérielle. Ils régulent l'osmolarité du sang en régulant à la fois les solutés et l'eau. Trois électrolytes sont régulés plus étroitement que d'autres : Na+, Californie++, et K+. Les reins partagent la régulation du pH avec les poumons et les tampons plasmatiques, afin que les protéines puissent préserver leur conformation tridimensionnelle et donc leur fonction.

Auto contrôle

Répondez aux questions ci-dessous pour voir dans quelle mesure vous comprenez les sujets abordés dans la section précédente.

Questions de pensée critique

  1. Comment le manque de protéines dans le sang provoque-t-il un œdème ?
  2. Quels sont les trois électrolytes les plus étroitement régulés par le rein ?

[reveal-answer q="962202″]Afficher les réponses[/reveal-answer]
[réponse cachée a=”962202″]

  1. Les protéines ont des propriétés osmotiques. S'il n'y a pas assez de protéines dans le sang, l'eau sera attirée vers l'espace interstitiel et le cytoplasme cellulaire, ce qui entraînera un œdème tissulaire.
  2. Les trois électrolytes les plus étroitement régulés par le rein sont le calcium, le sodium et le potassium.

[/réponse-cachée]

Glossaire

ostéomalacie : ramollissement des os dû à un manque de minéralisation en calcium et en phosphate; le plus souvent en raison d'un manque de vitamine D; chez les enfants, l'ostéomalacie est appelée rachitisme; à ne pas confondre avec l'ostéoporose

Les références

Bagul A, Frost JH, Drage M. Les cellules souches et leur rôle dans les lésions de reperfusion d'ischémie rénale. Suis J Nephrol [Internet]. 2013 [cité le 15 avril 2013] ; 37(1):16-29. Disponible sur : http://www.karger.com/Article/FullText/345731


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