système rénal - module 6

Question 1

Pourquoi est-il important de maintenir basse et constante la concentration d’ions hydrogènes (H+) ?

Answer 1

Car l’activité de presque tous les systèmes enzymatiques est influencée par la concentration en H+

Question 2

Quels sont les rôles des ions H+ ? Que causent des variations en H+ ?

Answer 2

• Modifient la charge électrique des enzymes, leur structure et leur fonction
• Variations en ions H+ conduisent à une perte de l’activité enzymatique, ralentissement du métabolisme ¢aire et de la production d’ATP et à un dysfonctionnement ¢aire
  Modifient aussi excitabilité des ¢ musculaires et nerveuses

Question 3

Sous quelle forme la concentration en H+ est généralement exprimée ?

Answer 3

Comme valeurs très basses, généralement exprimée sur une échelle logarithmique, en utilisant les unités de pH
Équation suivante définit la relation entre le pH et la concentration de H+

Question 4

Quelle est la valeur normale de la concentration en H+ ?

Answer 4

40 nEq/L = pH de 7,4

Question 5

Quels sont les 3 principaux systèmes de défense qui permettent à l’animal de contrôler le pH sanguin et celui des autres liquides corporels à l’intérieur de limites précises ?

Answer 5

1. Systèmes tampons
2. Système respiratoire
3. Système rénal

Question 6

Décrire le système de défense suivant :
Systèmes tampons

Answer 6

• Voie très rapide
• 1e ligne de défense qui opère de façon immédiate (secondes)
• Permet au tampon de se combiner avec un acide (ou une base), prévenant de grandes fluctuations de [H+]
• N’élimine (ou n’ajoute) pas les ions H+ de l’organisme mais les garde sous une forme liée jusqu’au moment où l’équilibre est rétabli

Question 7

Décrire le système de défense suivant :
Système respiratoire

Answer 7

• Voie rapide
• 2e ligne de défense qui opère de façon rapide (minutes)
• Requiert une fonction respiratoire normale
• Augmentation de [H+] et de CO2 stimule respiration et donc élimination de CO2
• Comme production de H2CO3 (acide carbonique) par CO2 et H2O = source importante de H+, élimination de CO2 par poumons permet de neutraliser les []de H+
• Comme pour systèmes tampons, ne peut éliminer excès d’acide ou de base non volatil

Question 8

Décrire le système de défense suivant :
Système rénal

Answer 8

• Voie plus lente
• 3e ligne de défense qui opère de façon + lente (heures, jours)
• A la plus grande capacité de réguler l’équilibre acido-basique
• Le seul à pouvoir éliminer l’excès de base ou d’acide non volatil de l’organisme

Question 9

Qu’est-ce qu’un acide ?

Answer 9

Substance qui peut donner un ion H+

Question 10

Qu’est-ce qu’une base ?

Answer 10

Substance qui peut recevoir un ion H+

Question 11

Qu’est-ce qu’un acide fort ?

Answer 11

Acide qui se dissocie rapidement et qui relâche de grandes quantités de H+ en solution

Question 12

Qu’est-ce qu’un acide faible ?

Answer 12

Acide qui se dissocie plus difficilement et relâche moins facilement des ions H+

Question 13

Les acides et bases qui forment des tampons et qui participent à la régulation de l’équilibre acido-basique sont généralement des acides et bases ____.

Answer 13

Faibles

Question 14

Quelles sont les 2 grandes catégories d’acides ?

Answer 14

1. Acides volatils (acide carbonique (H2CO3) et CO2)
2. Acides non volatils (H2SO4, H3PO4, acide lactique, acide urique, corps cétoniques, etc)

Question 15

Décrire les acides volatils (H2CO3 et CO2).

Answer 15

• H2CO3 = formé à partir du CO2 et de H2O
• Afin d’éviter qu’il y ait trop de H2CO3 dans organisme (augmenterait libération de H+ et abaisserait le pH), important d’éliminer le CO2 par ventilation alvéolaire
• CO2 ≠ acide (ne libère pas de H+) mais souvent considéré comme tel à cause de sa conversion rapide (avec H2O) en acide faible (H2CO3) qui libère des H+
• CO2 (H2CO3) = donc considéré comme acide volatil car il s’agit d’un gaz éliminé par poumons

Question 16

Décrire les acides non volatils (H2SO4, H3PO4, acide lactique, acide urique, corps cétoniques, etc).

Answer 16

• Acides fixes
• Ne peuvent pas être éliminés par les poumons
• Acides sont d’abord neutralisés par des tampons intra et extra¢aires afin d’éviter trop grandes variations de pH, puis sont éliminés par les reins

Question 17

Quelles sont les différentes sources à l’origine des acides et des bases fixes qui se retrouvent dans l’organisme ?

Answer 17

1. Métabolisme oxydatif des protéines alimentaires
2. Sécrétions du tractus gastro-intestinal
3. Métabolisme anaérobique des glucides et des lipides

Question 18

Décrire la source suivante à l’origine des acides et des fixes qui se retrouvent dans l’organisme :
Métabolisme oxydatif des protéines alimentaires

Answer 18

• Peut produire un surplus d’acides ou de bases selon la nature des protéines/aa impliqués
• Carnivores : alimentation produit davantage des acides (urine acide)
• Herbivores : alimentation produit davantage de bases (urine alcaline)

Question 19

Décrire la source suivante à l’origine des acides et des fixes qui se retrouvent dans l’organisme :
Métabolisme oxydatif des protéines alimentaires

Answer 19

• Peut produire un surplus d’acides ou de bases selon la nature des protéines/aa impliqués
• Carnivores : alimentation produit davantage des acides (urine acide)
• Herbivores : alimentation produit davantage de bases (urine alcaline)

Question 20

Décrire la source suivante à l’origine des acides et des fixes qui se retrouvent dans l’organisme :
Sécrétions du tractus gastro-intestinal

Answer 20

• Produisent bcp d’ions H+ et de HCO3- qui dérivent de l’acide carbonique généré à partir du CO2 et du H2O et de l’enzyme anhydrase carbonique
• Dans ¢ gastro-intestinales, le transport des H+ et des HCO3- hors de la ¢ se fait dans des directions opposées; un dans lumière du tractus, l’autre dans espace interstitiel et donc vers circulation
  ⇒ DONC quand dans une région du tractus la sécrétion de H+ acidifie lumière, interstice et sang la drainant deviennent + alcalin
  Dans région différente, inverse se produit et quand sécrétion de HCO3- alcalinise la lumière, l’interstice et le sang s’acidifient
• Au global : somme est presque neutre !!
• Cependant, chez animaux qui vomissent ou qui ont diarrhé, il y a une perte importante d’acide ou de base et une rétention majeure correspondante de base ou d’acide dans le sang
  (vomissement = perte de H+ et rétention de HCO3- → animal en alcalose; diarrhé = perte de HCO3- et rétention de H+ → animal en acidose)

Question 21

Décrire la source suivante à l’origine des acides et des fixes qui se retrouvent dans l’organisme :
Métabolisme anaérobique des glucides et des lipides

Answer 21

• Peut produire une quantité importante d’acides fixes
  Exemples : métabolisme anaérobique des glucides en acide lactique, métabolisme anaérobique des triglycérides en corps cétoniques [acide β-hydroxybutyrique, acide acéto-acétique]

Question 22

Qu’est-ce qu’un tampon et quel est le rôle des systèmes tampons ?

Answer 22

• Tampon = molécule qui permet de maintenir pH relativement stable en liant ou libérant des ions H+, selon présence d’un apport en acide (libère H+) ou en base (capte H+)
• Sans systèmes tampons, changements de []en H+ seraient dramatiques et incompatibles avec le fonctionnement ¢aire
• Majorité des tampons agissent en liant des H+

Question 23

Où sont localisés les systèmes tampons ?

Answer 23

• Fluide intra¢aire
• Fluide extra¢aire
• Matrice osseuse

Question 24

Décrire briévement les différents systèmes tampons.

Answer 24

• Tampons intra¢aires : majorité (60%) de la capacité tampon de l’organisme, sont constitués principalement par les protéines et secondairement par les phosphates
  Hémoglobine = prot tampon dans GR, joue rôle important dans capture et relâche de H+
• Tampons extra¢aires (bicarbonate, phosphates, protéines) incluant ceux dans plasma, réagissent rapidement avec ajouts acide et basique
• Tampons dans matrice osseuse (phosphate et carbonate) : ont effet - rapide

Question 25

Décrire le système tampon CO2-HCO3-.

Answer 25

Syst. tampon extra¢aire le + important * CO2 = acide car en réagissant avec H2O (tjrs en excès), il produit acide faible H2CO3 qui libère HCO3- et H+ * Si enzyme anhydrase carbonique, Rx grandement accélérée et étape de formation de H2CO3 = inexistance, CO2 alors considéré comme acide faible * Selon équation, augmentation de CO2 = nouvel équilibre vers droite où qté absolues de H+ et HCO3- = augmentées * Augmentation H+ = solution + acide et abaisse pH, augmentation HCO3- = sans effet, car bcp bicarbonate déjà dans plasma * Cependant, excès H+ doit être éliminé pour rétablir équilibre * Inverse : ajout de H+ dans plasma = nouvel équilibre vers gauche où qté de CO2 et H2O = augmentées, mais HCO3- = diminuée, car utilisé comme tampon pour H2CO3 et ensuite CO2 et H2O * Tamponnement consomme HCO3- et réduit capacité tampon du plasma, organisme doit veiller à rétablir capacité pour éviter épuisement * Excès CO2 doit être éliminé pour retourner à l'équilibre * Animal sain : ventilation pulmo sert à maintenir constante concentration plasmatique en CO2 alors que reins assurent réabsorption du HCO3- filtré, regénération du HCO3- consommé et excrétion des acides non volatils

Question 26

Décrire le système tampon ions phosphates.

Answer 26

* Bcp - important que celui utilisant le HCO3- * Sa [ ] = 1/10 de celle du HCO3- * Joue rôle important dans fluide tubulaire rénal et dans fluide intra¢aire * Composé d'ions phosphate dihydrogène monovalent (H2PO4-) et d'ions phosphate monohydrogène divalent (HPO42-) * Système tampon = formé d'un acide faible (H2PO4-) qui donne un H+ et d'une base conjuguée (HPO42-) qui peut recevoir un H+

Question 27

Décrire le système tampon protéines.

Answer 27

* 60% de la capacité tampon totale de l'organisme = dans la ¢ et les protéines présentes en grandes quantités à l'intérieur des ¢ = largement responsables de cette capacité * Dans GR, l'hémoglobine agit comme une base faible qui peut capter un H+ et devenir un acide conjugué faible (HHb)

Question 28

Le système rénal est le seul système à pouvoir ....

Answer 28

éliminer les excès d'acide (libère H+ et fait diminuer les HCO3-) ou de base (capte H+ et fait augmenter les HCO3-) non volatil qui se retrouvent dans la circulation et qui sont temporairement neutralisés par les tampons pour éviter de grandes variations du pH

Question 29

Quels sont les rôles du rein dans le maintien de l'équilibre acido-basique ?

Answer 29

1. **Réabsorber tout le HCO3- filtré par le glomérule**, ce qui ne corrige pas un débalancement mais prévient la perte dans l'urine d'une composante (HCO3-) du plus important système tampon de l'organisme 2. **Sécréter l'excès de H+ ou de HCO3-** afin de débalancer l'entrée nette de l'un ou de l'autre dans l'organisme 3. **Régénérer au besoin les pertes en HCO3-**

Question 30

Par quoi est réabsorbé le HCO3- ?

Answer 30

Principalement par le tubule proximal (80%), mais aussi par la branche ascendante large de l'anse de Henle (10%) et les tubules connecteurs et les canaux collecteurs (10%)

Question 31

Comment est la réabsorption du HCO3- ?

Answer 31

* Est un processus actif, mais n'est pas conventionnel, car il n'y a pas de transporteur de HCO3- dans la membrane apicale du tubule proximal * Mécanisme de réabsorption implique la sécrétion de H+

Question 32

Expliquer les mécanismes par lesquels le HCO3- filtré par le glomérule est réabsorbé par le tubule proximal et la branche ascendante large de l'anse de Henle.

Answer 32

* Une fois sécrété par le Na+/H+ antiport, le H+ se combine avec le HCO3- filtré et forme le H2CO3 qui, sous l'effet de l'anhydrase carbonique dans la lumière tubulaire, est converti en CO2 et H2O * Ces derniers diffusent dans ¢ et, sous effet de anhydrase carbonique intra¢aire, sont convertis en H2CO3 qui forme du H+ et du HCO3- * H+ = sécrété à membrane apicale et se combine avec autre HCO3- filtré alors que HCO3- intra¢aire quitte ¢ à membrane basolatérale via Na+/HCO3- symport et entre dans sang * Ainsi, pour chaque H+ sécrété dans lumière tubulaire, il y a un HCO3- réabsorbé dans sang

Question 33

Expliquer les mécanismes par lesquels le HCO3- filtré par le glomérule est réabsorbé par le tubule connecteur/canal collecteur (¢ intercalaires de type A).

Answer 33

Mécanisme = identique à tubule proximal/branche ascendante large de l'anse de Henle, mais transporteurs membranaires sont différents : * H+ = sécrété à membrane apicale (¢ intercalaires) via pompe H+-ATPase ou pompe H+/K+-ATPase * HCO3- = réabsorbé à membrane basolatérale par Cl-/HCO3- antiport

Question 34

Vrai ou faux. La réabsorption du HCO3- du filtrat glomérulaire est importante et essentielle et a donc un effet important sur la balance acido-basique. EXPLIQUER.

Answer 34

Faux, n'a pas d'effet sur la balance acido-basique; au final, c'est comme s'il n'y avait pas eu de filtration glomérulaire de HCO3- !

Question 35

Que se passe-t-il lorsqu'il y a un ajout de base dans l'organisme via la diète ?

Answer 35

Quand ajout de base dans organisme via diète, effet final = augmenter le HCO3- dans fluides Si augmentation de HCO3- dans sang, reins agissent en éliminant une qté équivalente de HCO3- à celle ajoutée afin de maintenir équilibre acido-basique.

Question 36

Décrire les deux mécanismes par lesquels les reins excrètent des bases.

Answer 36

1. Permettre qu'une partie du HCO3- filtré ne soit pas réabsorbée 2. Sécréter du HCO3- via des ¢ intercalaires de type B des canaux collecteurs Ces ¢ peuvent sécréter du HCO3-, car la disposition apicale vs basolatérale de leur transporteur membranaire = inversée par rapport à celle des ¢ intercalaires de type A ⇒ DONC HCO3- produit par ¢ = sécrété à membrane apicale par Cl-/HCO3- antiport et le H+ = réabsorbé à membrane basolatérale par pompes H+-ATPase et K+/H+-ATPase H+ entre donc dans sang où il se combine avec HCO3-; processus conduit à disparition de l'excès de HCO3- dans plasma et apparition de HCO3- dans urine (alcalinisation de l'urine)

Question 37

Quelle est la voie par laquelle les reins génèrent de nouveaux HCO3- et excrètent des H+ avec les ions phosphates ?

Answer 37

* Quand CO2 se combine au H2O sous effet de anydrase carbonique, il y a formation de H+ et de HCO3- * Si H+ qui est sécrété dans lumière tubulaire se combine avec HCO3- filtré, il contribue à réabsorption de HCO3- filtré (pas d'ajout net); si H+ qui est sécrété dans lumière tubulaire se lie à tampon urinaire (base conjuguée) autre que HCO3-, le H+ associé au tampon = excrété dans urine et HCO3- synthétisé dans ¢ = transporté à membrane basolatérale dans circulation et représente un nouveau HCO3- (ajout net de HCO3- dans organisme) * H+ sécrété dans lumière tubulaire se combine à ion phosphate monohydrogène divalent (HPO42-, base faible, capte H+) produisant ainsi forme acide du tampon (H2PO4-) qui est éliminé dans urine * HCO3- produit dans ¢ entre dans sang et représente gain net de HCO3- (et non la réabsorption d'un HCO3- filtré)

Question 38

Comment les tampons urinaires autres que le HCO3- sont obtenus ?

Answer 38

Par la filtration glomérulaire ou la synthèse tubulaire

Question 39

Quel est le principal tampon filtré et le principal tampon synthétisé ?

Answer 39

* Phosphate = principal tampon filtré * Ammoniac (NH3) = principal tampon synthétisé

Question 40

Quelle est la nécéssité du système tampon NH4+/NH3 ?

Answer 40

* D'un pdv quantitatif, bcp + de H+ peuvent être sécrétés via l'ammonium, et de nouveaux HCO3- générés que par utilisation de tampons filtrés (tampon phosphate) * De plus, peut être fortement régulé pour répondre à des besoins importants d'excrétion de H+ et de régénération de HCO3-, par exemple lors d'acidose

Question 41

Quelle est la source de NH3 et de NH4+ ?

Answer 41

* Catabolisme des prots et oxydation des aa par foie génèrent CO2, H2O et de l'urée ou de la glutamine * Métabolisme des composantes centrales d'un aa (-COOH et NH2) = neutre d'un pdv acidobasique, car groupe carboxyle produit du HCO3- et groupe amine produit du NH4+ * Rx ne s'arrête pas là car NH4+ toxique et est donc métabolisé par foie en urée ou en glutamine, Rx qui consomme le HCO3- * Donc glutamine = composée de NH4+ (acide faible) et de HCO3- (base) * NH4+ peut libérer un H+ pour former le NH3 (base conjuguée)

Question 42

Quel est le fonctionnement du système tampon NH4+/NH3 ?

Answer 42

* Glutamine produite par foie prend circulation sanguine et entre dans ¢ du tubule proximal soit par lumière tubulaire (glutamine filtrée) ou par interstice * ¢ des tubules proxi vont faire l'opposé des ¢ hépatiques et retransformer glutamine en NH4+ et HCO3- * NH4+ = sécrété à membrane apicale dans lumière tubulaire et HCO3- = réabsorbé à membrane basolatérale dans interstice et sang, contribuant à ajout net de nouveaux HCO3- dans sang et excrétion d'un acide (NH4+) dans filtrat tubulaire * Une partie du NH4+ sécrétée emprunte transit tubulaire complexe, impliquant sa réabsorption dans anse de Henle (branche ascendante large) et l'interstice, puis sa sécrétion et son élimination dans canal collecteur * Dans canal collecteur, addition de NH4+ se fait aussi d'une autre façon H+ produit dans ¢ = sécrété à membrane apicale où il se combine avec NH3 pour former NH4+ qui = excrété dans urine Pour chaque H+ sécrété et NH4+ formé, il y a un nouveau HCO3- produit et ajouté à circulation, renouvelant ainsi HCO3- perdu par charge acide et contribuant au retour de l'équilibre acido-basique

Question 43

Quel est le facteur clé déterminant la quantité de H+ qui doit être excrété par le rein ?

Answer 43

Le pH ([H+]) dans MEC et MIC (cytosol) de la ¢ rénale DONC reins = comme des pH-mètres qui ajustent excrétion rénale de H+ en fonction du pH

Question 44

Comment les reins régulent l'excrétion d'une charge acide (acidose) ?

Answer 44

*Quand balance acido-basique = normale (pH = 7,4), pas d'ajout net d'acide ou de base et tubules sécrètent qté précise de H+ nécessaire à réabsorption du HCO3-.* Charge acide (acidose ; pH < 7,4), qté additionnelle de H+ = sécrétée et se combine au tampon phosphate et excès acide est aussi sécrété sous forme de NH4+, tous deux s'accompagnent de la production et du retour de nouveaux HCO3- dans le sang

Question 45

Comment les reins régulent l'excrétion d'un excès de base (alcalose) ?

Answer 45

*Quand balance acido-basique = normale (pH = 7,4), pas d'ajout net d'acide ou de base et tubules sécrètent qté précise de H+ nécessaire à réabsorption du HCO3-.* Excès de base (alcalose ; pH>7,4), qté de H+ sécrétée doit être inférieure à qté nécessaire à la réabsorption du HCO3- filtré, permettant ainsi la perte de HCO3- dans urine Dans ce cas, pas de H+ qui se combine avec tampons phosphate et pas de sécrétion de NH4+, évitant la production et le retour de nouveaux HCO3- dans le sang De plusm des ¢ spécialisées du tubule connecteur et du canal collecteur (¢ intercalaires de type B) sécrètent du HCO3- dans lumière tubulaire et retournent des H+ dans la sang

Question 46

Comment les reins régulent l'excrétion d'un excès de base (alcalose) ?

Answer 46

*Quand balance acido-basique = normale (pH = 7,4), pas d'ajout net d'acide ou de base et tubules sécrètent qté précise de H+ nécessaire à réabsorption du HCO3-.* Excès de base (alcalose ; pH>7,4), qté de H+ sécrétée doit être inférieure à qté nécessaire à la réabsorption du HCO3- filtré, permettant ainsi la perte de HCO3- dans urine Dans ce cas, pas de H+ qui se combine avec tampons phosphate et pas de sécrétion de NH4+, évitant la production et le retour de nouveaux HCO3- dans le sang De plusm des ¢ spécialisées du tubule connecteur et du canal collecteur (¢ intercalaires de type B) sécrètent du HCO3- dans lumière tubulaire et retournent des H+ dans la sang

Question 47

En plus de réguler l'excrétion rénale de H+, le pH agit à d'autres niveaux, soit ____ et ____.

Answer 47

La production hépatique de glutamine et le métabolisme rénal de la glutamine

Question 48

Quelle est la participation du foie dans la régulation d'une charge acide ou d'un excès de base ?

Answer 48

Quand pH extra¢aire diminue (acidose), il y a augmentation de production de glutamine par foie; une partie du métabolisme hépatique de NH4+ = dirigé vers glutamine plutôt que l'urée Quand pH augmente (alcalose), la production hépatique de glutamine chute

Question 49

Comment se fait le métabolisme rénal de la glutamine ?

Answer 49

Chute de pH (acidose) stimule métabolisme de la glutamine par les ¢ tubulaires rénales, alors qu'une hausse du pH (alcalose) l'inhibe