Le rein est la voie principale d'excrétion des déchets métaboliques non volatils, certains d'entre eux étant potentiellement toxiques. C'est le cas par exemple pour l'urée, l'acide urique, la créatinine, l'acide oxalique. Le rein élimine un grand nombre de produits chimiques exogènes (toxines, médicaments) et leurs métabolites. Le rein participe également au catabolisme des protéines de petit poids moléculaire et à l'interconversion métabolique qui régule la composition des fluides biologiques. Enfin, le rein participe aux fonctions endocrines de l'organisme. Le rein est le site de production de nombreuses hormones ou autacoïdes. Le rein est aussi la cible et l'effecteur endocrine d'hormones fabriquées dans l'organisme ou dans le rein lui-même. Les principales fonctions du rein sont résumées dans le Tableau 1.

2 . Anatomie fonctionnelle du rein

Chez l'homme adulte, chaque rein pèse environ 150 g. Le rein comporte 2 régions bien distinctes : le cortex où se trouvent tous les glomérules et la médullaire dont l'extrémité interne ou papille se projette dans la cavité excrétrice (petit calice). L'urine sort du tube collecteur et s'écoule dans les calices, le bassinet puis l'uretère. Les 2 uretères s'abouchent dans la vessie après un trajet sous muqueux qui assure un dispositif anti-reflux.

Le rein est un organe très richement vascularisé qui reçoit environ 1/4 du débit cardiaque. L'artère rénale principale se divise en artères lobaires. Après avoir pénétré le parenchyme rénal, ces artères donnent les artères interlobaires qui se dirigent radialement vers le cortex pour former les artères arquées situées à la base de la médullaire. Les artères intra-lobulaires se branchent à angle droit sur les vaisseaux arqués pour traverser le cortex jusqu'à sa périphérie. Ce faisant, elles donnent naissance aux artérioles afférentes, chacune d'entre elles se terminant par un fin réseau capillaire, appelé glomérule.

voir la photo "Glomérule"

Chaque glomérule est donc alimenté par une seule artériole afférente et drainé par une artériole efférente qui se ramifie en nombreux capillaires péritubulaires qui entourent les segments tubulaires du cortex. Les vasa recta (ou vaisseaux médullaires) qui traversent la médullaire sont des capillaires qui proviennent des artérioles efférentes des glomérules juxtamédullaires, c 'est-à-dire situés dans la partie la plus profonde du cortex .

voir la figure "Schéma et vascularisation du néphron"

Le néphron est l'unité fonctionnelle du rein. Chaque rein comprend environ 1.2 million de néphron par rein avec des variations importantes 0.7 à 1.5 million qui sont déterminés génétiquement et qui pourraient expliquer la susceptibilité à certaines maladies rénales.

Chaque néphron comporte un glomérule et sa capsule et le tubule attenant.

voir la figure "Schéma du glomérule"

Le tubule est formé successivement d'un tube proximal, une anse de Henle, un tube distal et un tube collecteur. L'ultrafiltrat d'origine glomérulaire est ensuite modifié le long de son parcours tubulaire.

voir la figure " Segments du néphron"

3. Fonction exocrine du rein

Le rein assure le maintien des volumes des fluides de lorganisme (eau et compartiment hydriques). Le rein assure le maintien du bilan (quantité) et de la composition (concentration) ionique dun grand nombre dions mono- ou divalents : Na, K, Ca, Mg, Cl, Li, H, CO3, PO4. Cette fonction, dite homéostasique, est assurée par filtration glomérulaire et modifications tubulaires, celles-ci étant régulées.

3.1. Filtration glomérulaire (FG)

La FG est l'ultrafiltration à travers la paroi des capillaires glomérulaires, processus qui sépare l'eau plasmatique et ses constituants non protéiques qui entrent dans l'espace de Bowman, des cellules sanguines et des protéines qui restent dans la lumière capillaire.

voir la figure "Schéma de la filtration glomérulaire"

Environ 20 % du débit plasmatique capillaire glomérulaire est ainsi ultrafiltré pour constituer l'urine primitive. Ce pourcentage de filtration sur le débit sanguin glomérulaire constitue la fraction filtrée. Le débit de filtration glomérulaire dépend de 2 facteurs :

• Kf est le coefficient d'ultrafiltration qui dépend lui-même de la surface de capillaire disponible pour la filtration. Ce coefficient est abaissé au cours de la plupart des maladies rénales.
• PUF est la pression efficace de filtration, définie par PUF = Pcg - PB - Ponc.
• Pcg est la pression capillaire glomérulaire. C'est un déterminant essentiel du débit de filtration. Pcg est régulée ; elle dépend du niveau de la pression artérielle et du diamètre de l'artériole afférente (plus cette artériole est en vasoconstriction, plus la pression dans le capillaire glomérulaire en aval est basse, et plus le débit de sang perfusant le glomérule est réduit).
• Pcg dépend également de la contre-pression exercée par le diamètre de l'artériole efférente ; plus cette artériole est en vasoconstriction plus la Pcg augmente, tous les autres paramètres étant égaux par ailleurs.
• Ponc est la pression oncotique du plasma qui dépend essentiellement de la concentration plasmatique des protéines.
• PB est la pression hydrostatique dans l'espace de Bowman, elle-même égale à la pression dans le tube proximal ; en cas d'obstacle serré sur la voie excrétrice urinaire, l'augmentation de pression dans les cavités urinaires se transmet en amont jusque dans le tube. Lorsque PB est égal ou supérieur à Pcg -Ponc, PUF s'annule et la filtration glomérulaire cesse.

  3.2. Fonctions tubulaires

Les principales fonctions tubulaires du rein sont abordées dans la section "Fonction tubulaire et interprétation des électrolytes urinaires" ainsi que dans dans les différentes sections spécifiques consacrées aux désordres du métabolisme de l'eau, du sel, du potassium et de l'acide-base

4. Fonction endocrine du rein

Le rein représente un véritable organe endocrine capable de synthèse et de sécrétion dun grand nombre dhormones et de médiateurs autacoides.

Le rein assure un rôle important dans la régulation endocrine du volume extracellulaire et de la pression artérielle. La rénine est une hormone exclusivement synthétisée dans le rein ; elle est responsable de létape limitante de lactivation du système rénine-angiotensines-aldostérone aboutissant à la production dun vasoconstricteur puissant langiotensine II, celle-ci étant également la stimuline principale de laldostérone, hormone impliquée dans la rétention du sel et lexcrétion du potassium. Les prostaglandines rénales, notamment PGI2, PGE2 jouent un rôle important dans ladaptation de la microcirculation rénale en cas dhypovolémie et dans lexcrétion rénale du sodium. Enfin, le système kinine-kallikréine rénal intervient dans lexcrétion du sodium.

Le rein assure la synthèse et la libération de lérythropoïétine. Lérythropoïétine est la principale hormone stimulant la production médullaire des érythrocytes et régulant la masse globulaire.

L'érythropoïétine est produite par certaines cellules péritubulaires spécialisées (fibrobastes interstitiels) en réponse à la baisse de tension en oxygène dans le rein. L'érythropoïétine stimule la différenciation, la prolifération et la maturation des précurseurs érythrocytaires médullaires. La carence relative en EPO explique l'anémie de l'insuffisance rénale chronique. Inversement une concentration élevée d'érythropoïétine et une polyglobulie peuvent être observées en association avec une sténose de l'artère rénale, des kystes rénaux, un adénocarcinome rénal, une hydronéphrose ou après transplantation rénale.

Le rein assure également la régulation hormonale du métabolisme minéral en assurant la formation de calcitriol (1a-25 dihydroxycholécalciférol), la 1 a hydroxylase est une enzyme présente exclusivement au niveau des cellules tubulaires proximales) qui assure la production de lhormone active à partir du 25-OH-vit D3.

Le rein joue un rôle très important dans le catabolisme des protéines de petit poids moléculaire, en particulier des hormones polypeptidiques. Ces protéines de petit PM (< 40 KD) sont librement filtrées par le glomérule, réabsorbées à plus de 99 % et catabolisées dans le tube proximal. Cette importante fonction tubulaire permet d'une part de limiter la perte urinaire de nutriments azotés et d'autre part de réguler efficacement la concentration plasmatique de ces protéines et hormones polypeptidiques. Chez certains patients ayant des anomalies de la fonction tubulaire proximale, ou une néphropathie tubulo-interstitielle chronique, la réabsorption proximale des protéines est diminuée et ces protéines de petit PM peuvent apparaître dans l'urine. Inversement, chez les patients en insuffisance rénale, le catabolisme rénal de certaines protéines et hormones est diminué si bien que leur concentration plasmatique augmente (d'un facteur 2 en moyenne). C'est le cas notamment pour le lysozyme, la ß2-microglobuline, l'insuline, la gastrine, le glucagon, l'hormone parathyroïdienne et l'hormone de croissance.

Enfin, le rein intervient dans un certain nombre dinterconversions métaboliques, comme la néoglucogénèse, le métabolisme lipidique ou de lhomocystéine.

Le rein assure enfin la synthèse de facteurs de croissance agissant selon un mode autocrine ou paracrine : lInsulin-like Growth Factor 1 (IFG1) est un peptide qui intervient dans le processus dhypertrophie rénale après néphrectomie unilatérale ou au cours du diabète. LEpidermal Growth Factor (EGF) intervient notamment dans les phases de réparation après une nécrose tubulaire aiguë.

1. Rose B.D. : Renal circulation and glomerular filtration rate. In : Rose BD editeur. Clinical physiology of acid-base and electrolyte disorders. New Tork - Mc Graw-Hill, Inc. 1994, pp 20-65.
2. Perrone R.D., Madias N.E., Levey A.S. : Serum creatinine as an index of renal function : New Insights into old concept. Clin. Chem. 1992, 38, 1933-1953.