homecarab1.fr
Physiologiechevron_rightSystème rénalchevron_rightRôle du rein dans l'équilibre acido-basique
stylus_noteS'entraînerS'entraînerarrow_backarrow_forward

Sommaire

  • 1Deux voies complémentaires de régulation du pH
  • 2Réabsorption du bicarbonate filtré
    • 2.1Principe chimique
    • 2.2Mécanisme dans le tubule proximal
  • 3Excrétion rénale de la charge acide
    • 3.1Acidité titrable
    • 3.2Excrétion d’ammonium lock — section verrouillée
  • 4Excrétion nette d’acide lock — section verrouillée
  • 5Complémentarité du rein et du poumon lock — section verrouillée
  1. Accueilchevron_right
  2. Ficheschevron_right
  3. Physiologiechevron_right
  4. Système rénalchevron_right
  5. Rôle du rein dans l'équilibre acido-basique

B8 · Système rénal

Rôle du rein dans l'équilibre acido-basique

Décrire la réabsorption des bicarbonates filtrés et leur régénération par le tubule. Présenter l'excrétion d'acidité titrable et d'ammonium et la complémentarité des compensations rénale et respiratoire.

Physiologie·schedule8 min de lecture·quiz15 QCM corrigés

Deux voies complémentaires de régulation du pH

Le pH du milieu intérieur dépend du rapport entre la concentration plasmatique en bicarbonate HCOX3X−\ce{HCO3^-}HCOX3​X− et la pression partielle artérielle en dioxyde de carbone PCOX2P_{\ce{CO2}}PCOX2​​. Le poumon règle rapidement l’élimination du COX2\ce{CO2}COX2​, tandis que le rein contrôle la quantité de bicarbonate et l’excrétion des acides non volatils.

Définition

Acide volatil

Acide pouvant être éliminé sous forme de COX2\ce{CO2}COX2​ par la ventilation pulmonaire. Le système COX2/HCOX3X−\ce{CO2}/\ce{HCO3^-}COX2​/HCOX3​X− représente la principale composante volatile de l’équilibre acido-basique.

Définition

Acide fixe

Acide non éliminable directement par les poumons, dont la charge acide doit finalement être excrétée par le rein.

Le rein remplit trois fonctions distinctes :

  • il réabsorbe la quasi-totalité du bicarbonate filtré afin d’éviter sa perte urinaire ;
  • il produit du bicarbonate nouveau, qui remplace celui consommé lors du tamponnement des acides fixes ;
  • il excrète la charge acide principalement sous forme d’acidité titrable et d’ammonium.

La filtration glomérulaire et les mécanismes généraux de transport tubulaire sont étudiés dans les fiches précédentes du sous-bloc. Ici, la charge filtrée de bicarbonate correspond au produit du débit de filtration glomérulaire par sa concentration plasmatique.

Réabsorption du bicarbonate filtré

Principe chimique

Le bicarbonate filtré ne traverse pas directement la membrane apicale de la majorité des cellules tubulaires. Sa réabsorption nécessite donc sa transformation transitoire en COX2\ce{CO2}COX2​, molécule diffusible.

Formule

Équilibre du système bicarbonate

COX2+HX2O⇌HX2COX3⇌HX++HCOX3X−\ce{CO2 + H2O <=> H2CO3 <=> H+ + HCO3^-}COX2​+HX2​O​HX2​COX3​​HX++HCOX3​X−
  • COX2\ce{CO2}COX2​ : dioxyde de carbone
  • HX2O\ce{H2O}HX2​O : eau
  • HX2COX3\ce{H2CO3}HX2​COX3​ : acide carbonique
  • HX+\ce{H+}HX+ : proton
  • HCOX3X−\ce{HCO3^-}HCOX3​X− : ion bicarbonate

L’anhydrase carbonique est une enzyme qui accélère fortement l’interconversion entre COX2\ce{CO2}COX2​ et acide carbonique. Elle est présente à la surface luminale et dans le cytoplasme de nombreuses cellules tubulaires.

Mécanisme dans le tubule proximal

La majeure partie du bicarbonate filtré est récupérée dans le tubule proximal selon une succession d’étapes couplées.

Méthode

Récupération tubulaire d'un bicarbonate filtré

  1. La cellule tubulaire sécrète un proton HX+\ce{H+}HX+ dans la lumière, principalement par l’échangeur sodium-proton
  2. Le proton s’associe au bicarbonate filtré pour former de l’acide carbonique
  3. L’anhydrase carbonique luminale transforme l’acide carbonique en COX2\ce{CO2}COX2​ et en eau
  4. Le COX2\ce{CO2}COX2​ diffuse à travers la membrane apicale vers la cellule tubulaire
  5. L’anhydrase carbonique intracellulaire reforme un proton et un bicarbonate
  6. Le proton est de nouveau sécrété dans la lumière, tandis que le bicarbonate gagne le sang par la membrane basolatérale

Le proton est donc recyclé : il permet la récupération du bicarbonate filtré mais n’est pas éliminé à cette étape. Le transport basolatéral du bicarbonate est notamment associé à celui du sodium.

Une fraction supplémentaire du bicarbonate est réabsorbée dans la branche ascendante large de l’anse de Henlé et dans les segments distaux. Dans le tube collecteur, les cellules intercalaires de type A sécrètent des protons grâce à une pompe à protons et à une pompe échangeant HX+\ce{H+}HX+ contre KX+\ce{K+}KX+. Le bicarbonate intracellulaire rejoint le sang par un échangeur basolatéral chlorure-bicarbonate.

À retenir

Réabsorption et régénération ne sont pas synonymes

La récupération d’un bicarbonate filtré empêche sa perte, mais n’augmente pas le stock total de bicarbonate de l’organisme. Un bicarbonate nouveau n’est ajouté au plasma que lorsque le proton correspondant est effectivement excrété dans l’urine avec un tampon non bicarbonate.

Excrétion rénale de la charge acide

La concentration urinaire en protons libres ne peut pas augmenter indéfiniment. Le gradient de pH finit par s’opposer à la sécrétion tubulaire, et le pH urinaire minimal est voisin de 4,54{,}54,5. La quantité de protons libres ainsi éliminée reste très faible.

Pour poursuivre l’excrétion acide, les protons sont fixés par des tampons urinaires. Deux voies dominent : l’acidité titrable et l’ammonium.

Acidité titrable

Définition

Acidité titrable

Quantité de protons excrétés dans l’urine après leur fixation sur des tampons urinaires autres que l’ammoniac, principalement le phosphate.

Le phosphate filtré existe notamment sous les formes HPOX4X2−\ce{HPO4^{2-}}HPOX4​X2− et HX2POX4X−\ce{H2PO4^-}HX2​POX4​X−. Dans la lumière tubulaire, la forme basique capte un proton :

HPOX4X2−+HX+→HX2POX4X−\ce{HPO4^{2-} + H+ -> H2PO4^-}HPOX4​X2−+HX+​HX2​POX4​X−

Le phosphate protoné est ensuite excrété. Simultanément, le bicarbonate produit dans la cellule tubulaire est transféré vers le plasma : l’excrétion d’un proton sous forme d’acidité titrable correspond donc à l’apparition d’un bicarbonate nouveau dans le milieu intérieur.

Cette voie dépend de la quantité de tampons filtrés. Sa capacité d’adaptation est ainsi limitée par la disponibilité urinaire du phosphate et des autres bases titrables.

Excrétion d’ammonium

Définition

Ammoniogenèse rénale

Production d’ammonium NHX4X+\ce{NH4+}NHX4​X+ et de bicarbonate par les cellules du tubule proximal, principalement à partir de la glutamine.

Dans la cellule proximale, le métabolisme d’une molécule de glutamine produit globalement deux ions ammonium et deux ions bicarbonate. Les bicarbonates sont transférés vers le sang. Les ions ammonium sont sécrétés dans la lumière, notamment en se substituant aux protons sur l’échangeur sodium-proton.

Une partie de l’ammonium est ensuite réabsorbée dans la branche ascendante large de l’anse de Henlé. Ce recyclage favorise son accumulation dans l’interstitium médullaire. L’ammoniac NHX3\ce{NH3}NHX3​ diffuse vers le tube collecteur, où il capte un proton :

NHX3+HX+→NHX4X+\ce{NH3 + H+ -> NH4+}NHX3​+HX+​NHX4​X+

L’ammonium chargé traverse difficilement la membrane apicale : il est donc piégé dans la lumière puis éliminé dans l’urine. Ce piégeage permet d’excréter des protons sans imposer une concentration excessive de protons libres.

Contrairement à l’acidité titrable, l’ammoniogenèse peut être fortement augmentée lors d’une charge acide prolongée. Elle constitue donc la principale réponse rénale adaptable.

Comparaison

Deux formes majeures d'excrétion acide

CritèreAcidité titrableAmmonium
Tampon principalphosphate urinairecouple NHX3/NHX4X+\ce{NH3}/\ce{NH4+}NHX3​/NHX4​X+
Origine du tamponfiltration glomérulaireproduction tubulaire
Capacité d'adaptationlimitée par les tampons filtrésfortement augmentable
Conséquenceformation de bicarbonate nouveauformation de bicarbonate nouveau

Excrétion nette d’acide

L’excrétion urinaire de bicarbonate représente une perte de base et doit donc être soustraite des formes acides éliminées.

Formule

Excrétion nette d'acide

ENA=ENHX4X++EAT−EHCOX3X−E_{\mathrm{NA}} = E_{\ce{NH4+}} + E_{\mathrm{AT}} - E_{\ce{HCO3^-}}ENA​=ENHX4​X+​+EAT​−EHCOX3​X−​
  • ENAE_{\mathrm{NA}}ENA​ : débit d’excrétion nette d’acide
  • ENHX4X+E_{\ce{NH4+}}ENHX4​X+​ : débit d’excrétion urinaire d’ammonium
  • EATE_{\mathrm{AT}}EAT​ : débit d’excrétion de l’acidité titrable
  • EHCOX3X−E_{\ce{HCO3^-}}EHCOX3​X−​ : débit d’excrétion urinaire de bicarbonate
Exemple

Calculer l’excrétion nette d’acide

Pour une journée, les mesures urinaires indiquent :

  • ENHX4X+=60 mmol / 24 hE_{\ce{NH4+}} = \pu{60 mmol/24 h}ENHX4​X+​=60 mmol/24 h ;
  • EAT=30 mmol / 24 hE_{\mathrm{AT}} = \pu{30 mmol/24 h}EAT​=30 mmol/24 h ;
  • EHCOX3X−=5 mmol / 24 hE_{\ce{HCO3^-}} = \pu{5 mmol/24 h}EHCOX3​X−​=5 mmol/24 h.

L’excrétion nette d’acide est :

ENA=60+30−5=85 mmol / 24 hE_{\mathrm{NA}} = 60 + 30 - 5 = \pu{85 mmol/24 h}ENA​=60+30−5=85 mmol/24 h

Le rein élimine donc une charge acide nette de 85 mmol / 24 h\pu{85 mmol/24 h}85 mmol/24 h. Les 5 mmol / 24 h\pu{5 mmol/24 h}5 mmol/24 h de bicarbonate urinaire sont soustraits, car ils correspondent à une perte de base et diminuent l’excrétion acide nette.

En situation de charge acide, le rein augmente la sécrétion de protons, la réabsorption du bicarbonate et surtout l’ammoniogenèse. À l’inverse, lorsque le bicarbonate est en excès, sa réabsorption diminue et les cellules intercalaires de type B peuvent le sécréter dans la lumière par un échangeur apical chlorure-bicarbonate.

La sécrétion distale de protons est également favorisée par l’aldostérone. La régulation générale de cette hormone et du système rénine-angiotensine-aldostérone relève de la fiche précédente.

Complémentarité du rein et du poumon

Définition

Compensation acido-basique

Réponse physiologique secondaire qui limite une variation du pH provoquée par une perturbation primaire, sans supprimer nécessairement sa cause.

Le poumon module rapidement la ventilation et donc PCOX2P_{\ce{CO2}}PCOX2​​, en quelques minutes. Le rein agit plus lentement, sur plusieurs heures à plusieurs jours, car son adaptation nécessite une modification des transports tubulaires et de l’ammoniogenèse.

Comparaison

Compensations respiratoire et rénale

CritèrePoumonRein
Variable régléePCOX2P_{\ce{CO2}}PCOX2​​bicarbonate plasmatique et excrétion acide
Délai principalminutesheures à jours
Perturbation compenséemétaboliquerespiratoire
Mécanismemodification de la ventilationréabsorption, régénération et excrétion

Face à une perturbation métabolique, la ventilation modifie rapidement l’élimination du COX2\ce{CO2}COX2​. Face à une perturbation respiratoire persistante, le rein ajuste la concentration plasmatique en bicarbonate et l’excrétion nette d’acide. Les mécanismes détaillés des acidoses, des alcaloses et de leurs compensations sont traités dans le sous-bloc consacré à l’équilibre acido-basique.

Attention

Une compensation n'est pas une correction de la cause

La compensation réduit l’écart de pH, mais elle agit sur l’autre composante du système bicarbonate. Elle ne doit pas être confondue avec la disparition de la perturbation primaire.

À retenir

Le rein maintient la réserve alcaline en récupérant le bicarbonate filtré, puis remplace le bicarbonate consommé grâce à l’excrétion des protons sous forme d’acidité titrable et surtout d’ammonium.

Points clés
  • Le bicarbonate filtré est récupéré après conversion luminale en COX2\ce{CO2}COX2​, puis reformé dans la cellule tubulaire
  • La réabsorption du bicarbonate filtré ne crée pas de bicarbonate nouveau
  • L’excrétion d’un proton avec un tampon non bicarbonate ajoute un bicarbonate nouveau au plasma
  • L’acidité titrable repose principalement sur le phosphate et reste limitée par la quantité de tampons filtrés
  • L’ammoniogenèse et le piégeage de NHX4X+\ce{NH4+}NHX4​X+ constituent la voie d’excrétion acide la plus adaptable
  • Le poumon compense rapidement les perturbations métaboliques, tandis que le rein compense lentement les perturbations respiratoires

Fiches connexes

À réviser dans la foulée, sur Système rénal.

  • Fiche 01Filtration glomérulaire et notion de clairanceSystème rénal
  • Fiche 02Réabsorption et sécrétion tubulairesSystème rénal
  • Fiche 03Concentration et dilution des urinesSystème rénal
lock_open

Entre ton email pour débloquer le reste de cette fiche

Il reste 2 sections à lire — plus les QCM corrigés, l'examen blanc et le suivi. 72 h d'essai gratuit, sans carte bancaire.

Déjà un compte ? Se connecter · Voir les formules

arrow_backPrécédentRégulation hydro-électrolytique : rénine-angiotensine-aldostérone et ADHSystème rénalSuivantarrow_forwardMotricité digestiveSystème digestif
Sommaire
  • 1Deux voies complémentaires de régulation du pH
  • 2Réabsorption du bicarbonate filtré
    • 2.1Principe chimique
    • 2.2Mécanisme dans le tubule proximal
  • 3Excrétion rénale de la charge acide
    • 3.1Acidité titrable
    • 3.2Excrétion d’ammonium lock — section verrouillée
  • 4Excrétion nette d’acide lock — section verrouillée
  • 5Complémentarité du rein et du poumon lock — section verrouillée