Le système urinaire (cours 1)

1. Anatomie

Le système urinaire regroupe l'ensemble des organes nécessaires à l'élaboration, au transport, au stockage et à l'élimination de l'urine. Il intervient avec d'autres organes dans l'équilibre hydrique et ionique du milieu intérieur. Il comprend les reins (1) qui élaborent l'urine, et les voies urinaires, ensemble de canaux excréteurs et de réservoirs, parmi lesquels on distingue les calices (2), les bassinets (3), les uretères (4), la vessie (5) et l'urètre (6).

De teinte rouge­brun et de consistance ferme, les reins ont la forme d'un haricot. La face antérieure, visible sur cette diapositive, est bombée et la face postérieure est plane. Le bord externe est convexe, et l'interne est échancré. A ce niveau se trouve le hile, comblé d'un tissu graisseux de teinte jaunâtre et par où passent les vaisseaux, les nerfs et l'uretère. L'extrémité supérieure est plus large que l'inférieure. Chez l'adulte, les reins mesurent environ 12 cm de haut, 6 cm de large et 3 cm en épaisseur. Le poids individuel des reins peut varier, mais le poids global est généralement voisin de 300 g.

Les deux reins sont rétro­péritonéaux et appliqués contre la paroi postérieure de l'abdomen, de part et d'autre de la colonne vertébrale. Le hile du rein droit (1) est situé au niveau de la deuxième vertèbre lombaire. Du fait de ses rapports avec le foie non représenté sur ce schéma, il est situé 2 cm plus bas que le rein gauche (2). Le rein droit est en rapport avec le duodénum, la tête du pancréas et l'angle colique droit. Le rein gauche est en rapport avec la rate, la queue du pancréas et l'angle colique gauche.

Chaque rein est entouré de 2 capsules: une capsule fibreuse qui lui est propre (1) et une capsule fibro­adipeuse externe. La première adhère intimement au parenchyme rénal. La seconde délimite la loge rénale et maintient les reins en place. Elle est constituée d'une lame fibreuse externe (2) et d'une couche graisseuse (3) qui renferme des vaisseaux. Les deux capsules sont représentées ici en coupe frontale et du côté droit. La loge rénale est fixée au diaphragme (4) par un feutrage fibreux très dense. A son pôle caudal, la loge est ouverte et ceci explique la possibilité d'une descente du rein, encore appelée ptose rénale. Au­dessus du rein, se trouve la surrénale qui en est séparée par un dédoublement du fascia fibreux.

En examinant le schéma d'une section sagittale médiane, on remarque que le hile se prolonge à l'intérieur du rein par une cavité appelée le sinus rénal. Cette cavité qui contient le début des voies urinaires, les gros vaisseaux et les nerfs, est comblée par des expansions de la capsule fibro­adipeuse. Le parenchyme est composé de deux grandes parties: une zone externe claire, la corticale (C), de couleur brun­rouge et une zone interne plus sombre, la médullaire (M). La médullaire est constituée de structures coniques, les pyramides de Malpighi (1) entre lesquelles s'insinuent les colonnes de Bertin (2), prolongements du cortex rénal contenant des vaisseaux en provenance du sinus. Dans l'espèce humaine, le nombre des pyramides varie entre 8 et 18; dans d'autres espèces, comme le rat par exemple, il n'en existe qu'une. Le sommet de chaque pyramide est appelé papille (3) et sa pointe est percée de petits orifices, les pores urinaires, points d'émergence des tubes rénaux. C'est par là que l'urine quitte le parenchyme rénal pour s'écouler dans les voies urinaires. Chaque papille est enveloppée par l'épithélium du calice (4), début des voies urinaires dont nous détaillerons l'agencement ultérieurement. La transition entre les pyramides et le cortex est marquée par les stries de Ferrein (5).

Voici une tranche sagittale comparable à celle du schéma précédent. La distinction entre cortex et médullaire est évidente. La médullaire est partagée en pyramides. Le sommet de chaque pyramide, ou papille rénale, fait saillie dans le sinus rénal, comblé par du tissu adipeux. Les pyramides sont séparées les unes des autres par des expansions du cortex et du sinus, les colonnes de Bertin.

2. Microanatomie

Le parenchyme rénal peut donc être subdivisé en deux grandes parties, le cortex et la médullaire. Elles sont, d'un point de vue histologique, très différentes et, avant de décrire le détail de chaque structure rénale, nous examinerons leur aspect général à faible grossissement.

Dans le parenchyme cortical se trouvent de nombreux petits amas ronds dispersés; ce sont les glomérules de Malpighi. Ceux­ci, typiques du cortex, sont néanmoins absents de sa zone la plus externe (1) située immédiatement sous la capsule fibreuse. Dans le reste du cortex (2) et en dehors des glomérules, le parenchyme est constitué d'un lacis de tubes dont les plus nombreux sont très colorés. La zone (3), située en dessous de la ligne pointillée, est la médullaire.

Le parenchyme de la médullaire, subdivisé en pyramides, est composé exclusivement de tubes qui, dans cette préparation, sont moins colorés que les tubes corticaux. Leur diamètre est très variable, certains sont larges et d'autres sont étroits.

La base des pyramides se prolonge par des expansions perpendiculaires à la surface rénale qui correspondent aux striations intermédiaires entre le cortex et la médullaire décrites dans la coupe macroscopique. Elles sont appelées pyramides de Ferrein ou stries médullaires. Cette région est une zone de transition où les tubes passent du cortex dans la médullaire ou inversement.

Au niveau des papilles qui font saillie dans le sinus rénal, le parenchyme de la médullaire est composé de tubes plus volumineux dont le diamètre est à peu près constant.

En fonction de sa microanatomie, le rein a été subdivisé en lobes et en lobules. Un lobe est l'équivalent d'une pyramide et du territoire cortical adjacent. Un lobule est l'équivalent d'une strie médullaire et du territoire cortical qui l'entoure.

3. Structure générale des néphrons

Les glomérules de Malpighi, situés dans le cortex, et tous les tubes tant corticaux que médullaires sont des segments des unités histophysiologiques du rein, les néphrons. Il en existe un million à un million quatre cent mille par rein. Bien que leur structure générale soit identique, ils diffèrent selon leur taille, leur localisation et certaines particularités fonctionnelles.

Un néphron mesure entre 2 et 5 cm. Son glomérule est destiné à la filtration du sang. Ses segments tubulaires sont destinés à la réabsorption et à la sécrétion; on distingue parmi eux le tube proximal, le segment grêle et le tube distal qui débouche avec plusieurs autres dans un tube collecteur.

Le glomérule, situé dans le cortex (C), est drainé par le tube proximal. Celui­ci, représenté en vert, possède une partie initiale contournée et une partie rectiligne qui pénètre dans la médullaire (M). Cette partie droite se prolonge par le segment grêle, très étroit, représenté en gris. Il est suivi à son tour par le tube distal, représenté en brun; sa partie droite regagne le cortex, entre en contact avec le glomérule et se poursuit par une partie contournée qui s'abouche au tube collecteur coloré ici en jaune.

La portion du néphron comprise entre la partie contournée du tube proximal et la partie contournée du tube distal est appelée anse de Henlé. Dans celle­ci, la séquence des segments est toujours la même: portion droite du tube proximal, segment grêle et portion droite du tube distal. La longueur respective des segments varie suivant la localisation des glomérules dans le cortex.

Les néphrons internes qui représentent environ 12% de la population totale des néphrons ont une anse très longue. Elle est constituée essentiellement par le segment grêle.

Les néphrons externes ont une anse de Henlé beaucoup plus courte. La branche descendante est formée par la partie droite du tube proximal et par un court segment grêle; la courbure de l'anse et la branche ascendante sont formées par la partie droite du tube distal. Les néphrons situés dans la partie moyenne du cortex ont une anse de type intermédiaire.

Précisons cependant que certains, définissant la anse de Henlé d'un point de vue physiologique, n'y incluent pas la partie droite du tube proximal.

Les tubes distaux de plusieurs néphrons sont drainés par un canal collecteur, représenté en jaune. Il est appelé canal de Bellini à proximité de son point d'abouchement dans la papille rénale.

4. Vascularisation rénale

Emanant de l'aorte abdominale, chaque artère rénale (A) vascularise un rein et se divise au niveau du hile en deux troncs, pyélique (B) et rétro­pyélique (C). Ceux­ci se subdivisent dans le sinus en artères segmentaires dont chacune irrigue une partie du rein, appelée segment. La division du rein en segments, sur base de la vascularisation, est surtout utilisée en chirurgie. Le rein peut être amputé d'un de ses segments sans préjudice pour le fonctionnement des autres.

Les artères segmentaires se scindent en artères interlobaires (1) qui s'enfoncent dans le parenchyme au niveau des colonnes de Bertin. Lorsqu'elles atteignent la base des pyramides, ces artères se divisent en deux branches qui suivent un trajet parallèle à la surface de l'organe et portent dès lors le nom d'artères arquées ou arciformes de premier ordre. Des ramifications parallèles s'en détachent, ce sont les artères subarciformes ou arciformes de 2e et 3e ordre (2). Celles­ci donnent à leur tour des branches ascendantes, les artères interlobulaires (3), perpendiculaires à la surface du cortex. Elles atteignent la partie la plus externe du cortex, dépourvue de glomérules, et s'y résolvent en un réseau capillaire, le plexus sous­capsulaire (4). Certaines cependant se dirigent vers la capsule qu'elles irriguent; ce sont les artères perforantes de Hyrtl (5). Les artères arciformes sont anastomosées entre elles mais la vascularisation corticale, dépendante des artères interlobulaires, est terminale; l'obstruction d'une artère ne peut donc être compensée par une artère voisine. La médullaire quant à elle, est irriguée par les artères droites (6) qui se détachent soit des artères arciformes, soit des artères interlobulaires.

Les artères pyéliques sont des branches de l'artère rénale. Elles sont situées dans le sinus du rein et s'y subdivisent en artères segmentaires. Comme toutes les autres artères elles possèdent une intima, une média et une adventice.

L'artère interlobaire, branche de la segmentaire, s'insinue entre deux pyramides de Malpighi. Dans cette préparation à faible grossissement, elle est coupée longitudinalement et accompagnée d'une veine.

Les artères arciformes, branches des interlobaires, sont beaucoup plus petites et situées à la jonction corticomédullaire.

Les artères interlobulaires, branches des arciformes, sont situées dans le cortex. Ce sont de très petites artères dont la média est limitée à une ou deux couches musculaires.

L'artère interlobulaire donne naissance à de nombreuses branches qui pénètrent dans les glomérules et sont, pour cette raison, appelées artérioles afférentes. De rares artérioles afférentes naissent cependant des artères arciformes.

La caractéristique de la vascularisation dans le glomérule est son organisation en réseau admirable. Dans un tel système, l'artériole afférente (1) se résout en une touffe de capillaires, le flocculus (2), drainé lui­même par une artériole efférente (3), et non par un réseau veineux. Les deux artérioles sont unies également par l'artère de Ludwig (4), située en dehors du flocculus et qui permet de court­circuiter le système admirable.

Entre l'artère interlobulaire et le glomérule, la paroi de l'artériole afférente est composée d'une intima et d'une couche unique de cellules musculaires lisses. A son entrée dans le glomérule, la paroi de l'artériole afférente est modifiée; la lame élastique interne qui limite l'intima disparaît et les cellules musculaires de sa média entrent dans la constitution de l'appareil juxta­glomérulaire dont nous parlerons plus loin. Le calibre de l'artériole efférente est plus petit que celui de l'artériole afférente, ce qui maintient le gradient de pression nécessaire à la filtration. Sa structure est, dès la sortie du glomérule, celle de toute autre artériole.

Lorsque l'artériole efférente provient des glomérules de Malpighi les plus externes, elle est de fin calibre et se termine en un réseau capillaire cortical. Celle des glomérules juxta­médullaires est plus large et se dirige vers la médullaire où elle se résout en faisceaux de capillaires à parois minces et de plus gros calibre qu'habituellement, les vasa recta, qui engainent à contre­sens les anses de Henlé. Nous reparlerons de ces rapports en étudiant l'histophysiologie des tubes rénaux.

Les veines du rein suivent le trajet des artères. Les capillaires de la capsule et du réseau sous-capsulaire se jettent dans des veinules qui forment les étoiles de Verheyen (1) à la surface du rein. Le centre de ces étoiles est drainé par un vaisseau qui s'enfonce dans le cortex et devient la veine interlobulaire (2) qui draine également le plexus cortical. Les veines interlobulaires aboutissent aux veines arciformes (3) qui elles­mêmes confluent pour former les veines interlobaires (4). Celles­ci finalement se rassemblent pour former les veines pyéliques dans le sinus rénal.

Les vaisseaux lymphatiques sont relativement peu importants. Ceux de la capsule sont drainés, via la circulation lymphatique des organes voisins, vers les ganglions aortiques supérieurs. Ceux du parenchyme forment un réseau entre les tubes, surtout dans le cortex et confluent en vaisseaux parallèles aux vaisseaux sanguins. Il n'existe pas de lymphatiques dans les glomérules et dans les pyramides de Ferrein. L'innervation rénale dépend du plexus rénal, situé le long de l'artère rénale depuis son émergence de l'aorte jusqu'au hile. Il est composé essentiellement de fibres orthosympathiques issues des ganglions de la chaîne prévertébrale situés au niveau des 10e, 11e et 12e racines dorsales et de la 1e lombaire et de quelques fibres parasympathiques en provenance des nerfs vagues. A partir du plexus rénal, les fibres nerveuses suivent le trajet des artères jusqu'aux glomérules. Elles innervent les vaisseaux et l'épithélium des tubes contournés.

La prochaine leçon sera consacrée à l'étude détaillée du néphron.