Excrétion urinaire

La principale voie par laquelle le corps élimine les substances est celle des reins. La principale fonction du rein est l’excrétion des déchets corporels et des produits chimiques nocifs dans l’urine. L’unité fonctionnelle du rein responsable de l’excrétion est le néphron. Chaque rein contient environ un million de néphrons. Le néphron comporte trois régions principales qui fonctionnent dans le processus d’excrétion rénale : le glomérule, le tubule proximal et le tubule distal (figure 2).

Figure 1. Composants du système urinaire
(Source de l’image : Adapté de iStock Photos, ©)

Trois processus sont impliqués dans l’excrétion urinaire :

1. Filtration
2. Sécrétion
3. Réabsorption

Figure 2. Néphron du rein
(Source de l’image : Adapté de Wikimedia Commons, obtenu par domaine public, Creative Commons CC0 1.0 Universal Public Domain Dedication. View original image.)

Filtration

La filtration a lieu dans le glomérule, qui est le début vasculaire du néphron. Environ un quart du débit sanguin du débit cardiaque circule dans le rein, soit le plus grand débit sanguin de tous les organes. Une quantité considérable de plasma sanguin filtre à travers le glomérule dans le tubule néphronique. Cela résulte de la grande quantité de sang qui traverse le glomérule, des grands pores (40 angströms) des capillaires glomérulaires et de la pression hydrostatique du sang. Les petites molécules, y compris l’eau, passent facilement à travers le filtre en forme de tamis dans le tubule néphronique. Les substances liposolubles et polaires traversent le glomérule et passent dans le filtrat du tubule. La quantité de filtrat est très importante, environ 45 gallons par jour chez un humain adulte. Environ 99 % du filtrat aqueux, des petites molécules et des substances liposolubles sont réabsorbés en aval dans le tubule néphronique. Cela signifie que la quantité d’urine éliminée ne représente qu’environ un pour cent de la quantité de liquide filtré par les glomérules dans les tubules rénaux.

Les molécules dont le poids moléculaire est supérieur à 60 000 (qui comprennent les grosses molécules de protéines et les cellules sanguines) ne peuvent pas passer à travers les pores des capillaires et restent dans le sang. Si l’urine contient de l’albumine ou des cellules sanguines, cela indique que les glomérules ont été endommagés. La liaison aux protéines plasmatiques influencera l’excrétion urinaire. Les substances polaires ne se lient généralement pas aux protéines plasmatiques et peuvent donc être filtrées du sang vers le filtrat tubulaire. En revanche, les substances fortement liées aux protéines plasmatiques restent dans le sang.

Sécrétion

La sécrétion, qui se produit dans la section du tubule proximal du néphron, est responsable du transport de certaines molécules hors du sang et dans l’urine. Les substances sécrétées comprennent les ions potassium, les ions hydrogène et certains xénobiotiques. La sécrétion se fait par des mécanismes de transport actifs capables de différencier les composés en fonction de leur polarité. Deux systèmes existent, l’un qui transporte les acides faibles (comme de nombreux médicaments conjugués et pénicillines) et l’autre qui transporte les substances basiques (comme l’histamine et la choline).

Réabsorption

La réabsorption a lieu principalement dans le tubule contourné proximal du néphron. La quasi-totalité de l’eau, du glucose, du potassium et des acides aminés perdus au cours de la filtration glomérulaire réintègre le sang à partir des tubules rénaux. La réabsorption se produit principalement par transfert passif basé sur un gradient de concentration, passant d’une concentration élevée dans le tubule proximal à la concentration plus faible dans les capillaires entourant le tubule (Figures 4-6).

Un facteur qui affecte grandement la réabsorption et l’excrétion urinaire est le pH de l’urine. C’est notamment le cas des électrolytes faibles. Si l’urine est alcaline, les acides faibles sont davantage ionisés et leur excrétion est augmentée. Les acides faibles (tels que les conjugués glucuronide et sulfate) sont moins ionisés si l’urine est acide et subissent une réabsorption et l’excrétion rénale est réduite. Comme le pH urinaire varie chez l’homme, les taux d’excrétion urinaire des électrolytes faibles varient également.

• Les exemples sont le phénobarbital (un médicament acide) qui est ionisé dans une urine alcaline et l’amphétamine (un médicament basique) qui est ionisé dans une urine acide. Le traitement d’un empoisonnement aux barbituriques (comme une surdose de phénobarbital) peut inclure la modification du pH de l’urine pour faciliter l’excrétion.
• Le régime alimentaire peut avoir une influence sur le pH urinaire et donc sur l’élimination de certains toxiques. Par exemple, un régime riche en protéines entraîne une urine acide.

Les propriétés physiques (principalement la taille moléculaire) et la polarité d’une substance dans le filtrat urinaire affectent grandement son élimination finale par le rein. Les petits toxiques (polaires et liposolubles) sont filtrés sans difficulté par le glomérule. Dans certains cas, les grosses molécules (y compris celles qui sont liées aux protéines) peuvent être sécrétées (par transfert passif) à partir du sang à travers les cellules endothéliales capillaires et les membranes des tubules néphroniques pour passer dans l’urine. La principale différence dans le destin final est régie par la polarité d’une substance. Les substances qui sont ionisées restent dans l’urine et quittent l’organisme. Les toxiques liposolubles peuvent être réabsorbés et réintégrer la circulation sanguine, ce qui allonge leur demi-vie dans l’organisme et leur potentiel de toxicité.

Les reins, qui ont été endommagés par des toxines, des maladies infectieuses ou en raison de l’âge, ont une capacité diminuée à éliminer les toxiques rendant ainsi ces individus plus sensibles aux toxines qui entrent dans l’organisme. La présence d’albumine dans l’urine indique que le système de filtration du glomérule est endommagé, laissant passer les grosses molécules. La présence de glucose dans l’urine indique que la réabsorption tubulaire a été altérée.

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