DCEM1 Module d’uro-néphrologie: physiologie

BILAN DU POTASSIUM ET DIURETIQUES

DCEM1Module d’uro-néphrologie: physiologie

Pr Christine CLERICI

UFR de Médecine Denis Diderot – Paris 72008-2009

REPARTITION DU POTASSIUM DANS L'ORGANISMERépartition

• K total 50 mmoles/kg de poids (~ 3500 mmol)

• K intracellulaire ~ 90 % [K+]i ~ 3000 mmol (150 mmol/l)

• K extracellulaire ~ 2 % [K+]e ~ 70 mmolK plasma ~ 0,5 % [K+]p ~ 20 mmol

Kaliémie 3,5 – 4,5 mmol/l

• Os ~ 8 % du K total

Contenu en K+ (mmoles)

- Globules rouges 250 - Cellules musculaires 2700 - Foie 250 - Os 300

Variable régulée

• La grandeur régulée(K) Intra / K extra

Em ≠ -61,5 log (K) Intra / K extra -90 mV

K intra varie peu et élevé 120 mMK extra variable et faible 4 mM

K extra contrôle Em

K extra est la grandeur réglée

BILAN DU POTASSIUM (1)

• Entrées

alimentaires non régulées 50 à 100 mmoles /24 heures

• Absorption digestive ~ complète

• Sorties- Fécales : 5 – 10 mmol/j

- Sueur : 5 – 10 mmol/j

- Urine : adaptée aux entrées mais adaptation lente

POTASSIUM TOTAL DE L'ORGANISME

APPORT ALIMENTAIRE100 mmol/j

LECLIC

3500 mmol

70 mmol -

Excrétion Urinaire95 mmol/j

Pertes extrarénales5 mmol/j

[K]e 4 mmoles/l (3.5-4.5)

BILAN DU POTASSIUM (2)

100 mmol/j

E

S

5 mmol/j

8-10 J

BILAN DU POTASSIUM

Régulation de la kaliémie

� aiguë (charge aiguë en K+)

- 50% du K+ retenu � transloqué dans les cellules- 50% de la charge apparaît en 4-6 heures dans les urines

� chronique

-Rôle essentiel du rein notamment de l'aldostérone

Il existe une régulation extrarénale et rénale du K+

REGULATION A COURT TERME DE KALIEMIE

TRANSFERT DU K+ ENTRE MILIEU EXTRA ET INTRA CELLULAIRE

3 Na+2 K+

ATP

ADPK+


• Insuline � du transfert dans les cellules

- Charge en K+ � � [insuline]

- Cibles: muscle, foie, tissu adipeux

- Mécanisme: récepteur insuline = tyrosine kinase effet sur le K+ indépendant de l'effet du glucose


• Glucagon � du transfert dans les cellules

- effet indirect (via augmentation de l'insuline secondaire àl'augmentation de la glycémie)

• Catécholamines- effet net : transfert de K+ vers cellule- effet complexe

� β2 prédominant : transfert vers la cellule� AMPc � stimulation de la Na,K-ATPase

� α1: précoce et transitoire � transfert de K+ hors de la cellule

• Equilibre acido – basique

- Acidose aiguë � sortie du K+ des cellules- Alcalose aiguë � transfert du K+ dans les cellules� 0,1U pH � � 0,5 – 0,6 mmol/l [K+]e

-Acidose métabolique > alcalose respiratoire

- Acidose hyperchlorémique : �� [K+]e >> acidose normochlorémique

- à pH constant la diminution des HCO3-� sortie de K+



• Minéralocorticoïdes - Aldostérone- � contenu en K+ des fécès, sueur, salive- rôle dans la tolérance d'une charge aiguë en K+ lors d'un

régime riche en K+

POTASSIUM ET REIN

1

10

5

0,5

]P[]TF[

TCP TCD urine

70%

20%

(régulés)

~35 mmoles/24h

720 mmoles/24h

POTASSIUM ET REIN

1. Filtration glomérulaire

~ 720 mmoles filtrés par jour

2. Tubule proximal• réabsorption de 70% du K+ filtré

- en partie active [K+] fin prox < [K+] pl

- en grande partie passive paracellulaire

potentiel transépithélial +++

L PT

K+

3 Na+2 K+

K+

TCP

-

+

K+

3. Anse de Henlé

- anse ascendante: réabsorption de 20%- réabsorption paracellulaire

+ _

K+

Na+

H+

2 Cl-Na+K+

K+

K+

K+

Conductance apicale

� apport de K+

AMPc

+

4. Tubule distal – Canal collecteur

C. Principales

Na+

Sécrétion de K+

K+

K+ K+

Na+

�PD= -50mV

C. Intercalaires

K+

Na+

K+

H+ K+

Réabsorption de K+

�PD= -50mV

Modulation de la sécrétion distale de K+

1. Effet de la kaliémie� de la kaliémie > 4.2 mmoles

Na,K-ATPase� � sécrétion aldostérone

synthèse

� K cell PTP <0 � perméabilité K

� Kaliurèse

2. Equilibre acide base

- �

2

4

6

8

2 4 6

Exc

retio

n ur

inai

rede

K(m

mol

es/l

de D

FG

[K+] plasma (mmoles/l)

pH 7,57

pH 7,4

pH 7,17

3. Débit de Na+ délivré au tubule distal

� Na+ délivré au distal� �sécrétion

K+

K+

Na+Na+

Ca2+

4. Débit de fluide dans le tubule distal� du débit hydrique� � sécrétion de K

10

20

30

40

5 10 15

Séc

rétio

n di

stal

e de

K(p

mol

es /l

Débit distal nl/ml

20

5. Aldostérone� sécrétion de K par

- augmentation de la Na,K-ATPase- augmentation de la conductance apicale Na- captation basolatérale K+

Pas d'échappement (� Na)++

2

100

200

300

Exc

retio

n ur

inai

rede

K(m

mol

es/2

4h

[K+] plasma (mmoles/l)

Aldo 250 µg/jAldo 100 µg/j

Aldo 50 µg/j

2 4 6

200 mmoles/24h

Aldosteronesécrétion de K 20%

H/K ATPase

R 95%

K filtré 800 mmol/jKe 5mM

ADAPTATION A UNE CHARGE DE POTASSIUM

Kaliémienormale

Hypokaliémie

� aldo � insuline αααα +

K+ � hors cellule

� excrétion K+ rein fécès

ββββ+ � insuline � aldo

Hyperkaliémie

K+ � vers cellule

� excrétion K+ rein fécès

REGULATION DE LA KALIEMIE

HYPOKALIEMIE

1. Définition

- [K]plasma < 3,5 mmol/l (sévère si < 3,0 mmol/l)

- Souvent accompagnée d'une déplétion du stock intracellulaire de K� 1 mmol/l [K+]e � � 100-200 mmol stock K

2. Circonstances et mécanismes

- apports < pertes (rénales ou digestives)

- transfert LEC vers les cellules

HYPOKALIEMIE: MECANISMES

1. Carence d'apport: rare, anorexie

2. Pertes urinaires augmentées

a. Hypersécrétions corticosurrénales- Minéralocorticoides

Hyperaldostéronisme I: aldo � rénine 0Hyperaldostéronisme II : aldo � rénine � (volémie �, perte de NaCl, ischémie rénale)

- Glucocorticoïdes: hypercorticisme


b. Médicaments- diurétiques (anse, thiazides)++++- glucorticoides- antibiotiques (ampho B, pénicilline)

c. Maladies rénales (ou conséquences rénales)- alcalose métabolique


3. Pertes digestives- vomissements : en fait perte rénale de K (hyperaldo et alcalose) - diarrhée y compris laxatifs- fistules digestives

4. Transfert de K du LEC vers les cellules- alcalose aiguë- traitement par l'insuline

HYPOKALIEMIE: SIGNES CLINIQUES

1. Cardiovasculaires- Anomalies ECG

- Troubles du rythme: - Tachycardie SV- Extrasystoles SV- Torsade de pointe

- Danger digitaline++ augmentation de la toxicité

HYPOKALIEMIE: SIGNES CLINIQUES

2. Neuromusculaires- diminution de la force musculaire- paralysies avec abolition des ROT

3. Digestifs- ralentissement du transit- syndromes pseudo occlusifs

HYPERKALIEMIE: DEFINITION

1. Définition[K+]e > 5.3 mmol/lcause d'erreur: hémolyse, hyperplaquettose +++++danger vital � 7,0 mmol/l

2. Circonstance et mécanismesapports > excrétion� excrétion rénaleapports exogènes > capacité d'excrétion

transfert de K LIC� LEC

HYPERKALIEMIE: MECANISMES

1. Défaut d'excrétion rénale- insuffisance rénale aiguë

surtout si acidose

- Insuffisance rénale chronique

- insuffisance de sécrétion distale de Kinsuffisance surrénale aiguëinsuffisance surrénale chroniquediurétiques d'épargne du Khypoaldostéronisme hyporéninémique

HYPERKALIEMIE: MECANISMES

2. Transfert du K du LIC vers le LEC- acidose- destruction cellulaire

traumatismes, bruluresrhabdomyolyse, hémolysechimiothérapie des lymphomes

- diabète avec hyperglycémie majeure- intoxication a la digitaline

3. Apports exogènes > capacité d'excrétion- alimentaires- transfusions de sang conservé- médicaments sous forme de sel de K (pénicilline)

HYPERKALIEMIE: SIGNES CLINIQUES

1. Troubles myocardiques

- � amplitude ondes T pointues- � longueur PR- � aplatissement des ondes P- élargissement QRS � anomalies de la conduction intra

ventriculaires- tachycardie ventriculaire

� traduction brutale collapsus

2. Troubles neuromusculairesparesthésies

DIURETIQUES

PHARMACOLOGIE DES DIURETIQUES

• Le rôle des diurétiques est de réduire le volume EC

• Diurétiques � les sorties de NaCl >> entrées de NaCl

• Tous les diurétiques, sauf les spironolactones, exercent leurs effets dans la lumière du néphron

- Mannitol : filtration glomérulaire- Les autres diurétiques sont sécrétés au niveau du TCP

66%1. Inhibiteurs de

l'anhydrasecarbonique

2. Diurétiques osmotiques

3. Diurétiques de l'anse

4. Thiazides

5. Diurétiques épargneurs de K Antagonistes de l'aldostérone

25%

7%

2%

TUBULE PROXIMAL

� Réabsorption de 66% de la quantité de Na filtré � active transcellulaire: Na-H, Na-Pi, Na-glucose, Na-AA� passive paracellulaire

� Réabsorption du chlore par voie paracellulaire ( < Na+)

� Réabsorption des bicarbonates 80-85% par voie transcellulaire

� Réabsorption de 50% du K par voie paracellulaire

� Réabsorption de 50% du Ca

� Réabsorption de 66% de l'eau

� Fluide tubulaire iso-osmotique au plasma a la fin du proximal

� Ammoniogénèse production et sécrétion luminale de NH3-NH4+

INHIBITEURS DE L'ANHYDRASE CARBONIQUE

• Site d'action- Inhibe la formation de CO2 a partir des

bicarbonates filtrés � diminue la réabsorption des HCO3-

du fluide tubulaire

- Diminue la formation de H+ intracellulaire

• Conséquences- Acidose métabolique hyperchlorémique avec bicarbonaturie paradoxale

- Augmentation de la natriurèse- Augmentation de la kaliurèse- hypokaliémie

INHIBITEURS DE L'ANHYDRASE CARBONIQUE

� Mauvais diurétique

-2/3 de la réabsorption du Na+ dans le TCP est accompagné par le Cl-

- augmentation de quantité de Na dans le TCD � feed back tubulo-glomérulaire � diminution DFG

- effet transitoire sur la bicarbonaturie

� Indications- glaucome +++- l'œdème aigu hypoxique- alcalinisation des urines

DIURETIQUES OSMOTIQUES (1)

• Sites d'action et mécanismes

– augmente le DSR et le DFG

– diminue la réabsorption d'eau et de Na dans le TCP

– augmente le débit de sang dans les vasa recta �diminution du gradient cortico papillaire

augmente la diurèse

• Indications– Insuffisance rénale aiguë

Augmentation du DFG

Augmentation du débit de fluide tubulaire

Augmentation du débit dans les vasa recta médullaire interne

- Œdème cérébral

• Effets secondaires- effet précoce: augmentation de l'osmolalité EC � hyponatrémie hypertonique

- effet a moyen terme: acidose hyperkaliémique

- effet tardif : deshydratation hypernatrémique liée a l'augmentation de la diurèse

DIURETIQUES OSMOTIQUES (2)

BRANCHE LARGE ASCENDANTE

Lumièretubulaire

Interstitium

K+

Na+ATP

+

2 Cl-Na+

K+ (NH4+)

K+K+

_

Na+

30 mV

K+

K+

Na+

H+

Ca++

Mg+

BRANCHE LARGE ASCENDANTE

� Réabsorption de Na+ par voie transcellulaire > paracellulaire

� Réabsorption de K+ par voie paracellulaire (30%)

� Réabsorption de Ca++ par voie trans et paracellulaire (30%)

� Réabsorption de NH4+ par le cotransport Na,K-2Cl

� Sécrétion de protons par Na-H

� Réabsorption de Mg++ par voie paracellulaire (80%)

� Fluide tubulaire hypo osmotique (~150 mosm/kg eau)

DIURETIQUES DE L'ANSE• Sites d'action

– Branche large ascendante de l'anse de Henlé:• inhibition du Na,K-2Cl � diminution de la ddp transépithéliale• augmentation de l'activité du Na/H• diminution de la réabsorption de K, Ca2+, Mg2+

Tubule Contourné Distal: • augmentation de la réabsorption de Na et augmentation de la kaliurèse

– Tubule Collecteur : • diminution de la réabsorption d'eau libre par inhibition du gradient

cortico papillaire

DIURETIQUES DE L'ANSE

• Conséquences- Augmentation de la natriurèse- Augmentation de la diurèse- Augmentation de la calciurie et de la magnésurie- Augmentation de la kaliurèse

• Effets secondaires- Déshydratation extracellulaire (hyperaldo 2aire)- Alcalose métabolique de contraction- Hypokaliémie- Hyponatrémie par hypersecretion d'ADH (mais rare

car pas de CP)

DIURETIQUES DE L'ANSE

• Indications-Insuffisance cardiaque congestive (ICG)- Cirrhose- syndrome néphrotique réfractaire à la restriction sodique ou aux thiazides- insuffisance rénale (clairance de la créatinine < 30ml/min)- Hypercalcémie- syndrome de sécrétion inappropriée d'ADH- Insuffisance rénale aiguë ( anurie � oligurie)

Na+

K+

Na+

Cl-

ATP

Lumièretubulaire

Interstitium

LE TUBULE DISTAL

-

Ca2+

Ca2+ ATP

Ca2+

Na+

THIAZIDES

• Sites et mécanismes d'action-Inhibition de la réabsorption du NaCl dans la partie initiale du TCD- pas d'effet direct sur le K+- augmentation de la réabsorption de Ca2+ - effet diurétique minime car pas de modification du gradient CP

• Effets secondaires- Hypokaliémie fréquente (meme mecanisme furosémide)- alcalose métabolique (méme mécanisme furosemide)- hyponatrémie par hypersécretion ADH (presence GCP)

THIAZIDES

• Indications- Hypertension artérielle- autres indications : ICG, syndrome néphrotique ..- hypercalciurie- lithiase rénale- goutte (hyperuricémie)

Le canal collecteur :

• Cellules principales :papille> médullaire int> cortex70-80% 100%

– Réabsorption Na+

- Sécrétion K+

• Cellules intercalaires :Cortex > médullaire int > papille20-30% 0%

– Cellules intercalaires A� sécrétion d’ions H+

� réabsorption K+

– Cellules intercalaires B� sécrétion d’ions

HCO3-

2 types des cellules :

Canal collecteur

C. Principales

Na+H

Réabsorption de Na+

Sécrétion de K+

K+

K+ K+

Na+

�PD= -50mV

Na+

TUBULE COLLECTEUR

� Réabsorption de Na+ régulée par l'aldostérone ++

� Sécrétion nette de K+ mais dépend de la charge

� Sécrétion de H+ régulée par l'aldostérone

� Régénération des HCO3-

� Lieu principal de l'action de l'aldostérone

� Lieu d'action de l'ADH régulant la perméabilité a l'eau du tubule collecteur

� Fluide urinaire soit hypertonique – hypotonique – isotonique / plasma

DIURETIQUES EPARGNEURS DU POTASSIUM

-1. Les antagonistes spécifiques de l'aldostérone: spironolactone2. Les substances amiloride-like qui inhibent les canaux sodiques

• Les sites d'action et mécanismes- partie terminale TCD – tubule connecteur – partie initiale TC- inhibe l'entrée luminale du Na+ et diminue l'activité N,K-ATPase - diminution du [K+]i � hyperpolarisation � � sécrétion de K+ et H+

• Effets- action diurétique et natriurétique peu importante - hyperkaliémie et alcalose métabolique

DIURETIQUES EPARGNEURS DU POTASSIUM

• Les indications-Hyperaldostéronisme primaire ou secondaire- association avec des diurétiques qui s'accompagnent d'une hypokaliémie

• Les contre indications-Toutes les maladies pouvant s'accompagner d'une hyperkaliémie

-Diabète, myélome, insuffisance rénale

LES INDICATIONS DES SALIDIURETIQUESEtats pathologiques avec augmentation

du contenu en NaCl et du VEC

1. Rétention hydrosodée rénale primitive avec augmentation du volume plasmatique et hypertension artérielle- glomérulonéphrite aiguë- insuffisance rénale chronique- HTA essentielle

2. Rétention hydrosodée rénale secondaire a une hypovolémie efficace avec baisse de la PA- IC gauche ou IC globale- cirrhose- syndrome néphrotique

LIMITATION DE LA PERTE RENALE DE NaCl

1. Immédiatement Augmentation de la rébsorption tubulaire d'aval

2. A court terme- stimulation des voies de régulation secondaire a l'hypovolémie- augmentation de la réabsorption de NaCl dans les segments non cibles - diminution du DFG par retrocontrole TG

3. A long terme modulation des transporteurs de Na par modification trophique des cellules cibles

COMPLICATIONS DES DIURETIQUES

1. Deshydratation - prescription prolongée ou élevée de diurétiques- pathologie intercurrente: diarrhée vomissement hyperthermie - sujets agés

2. Hypokaliémie- fréquente avec diurétiques de l'anse et thiazides- secondaire a une stimulation du système renine angiotensine et alcalose sous diurétiques (transfert du K+ dans la cellule)

3. Hyponatrémie- thiazides +++

4. Hypercalcémie: thiazides5. Hypomagnésémie: diurétiques de l'anse thiazides 6. Modification de l'équilibre acide base

- alcalose: diurétiques de l'anse thiazides- acidose: inhibiteurs de AC et épargneurs du K

Na+

GlucoseA. Aminés

HPO42-

Na+

H+

K+

Na+

H2CO3

HCO3-

CO2 + H20H20

+ CO2

H+HCO3-

H2CO3

2 mV

AC

ATP

K+K+AC

Na+

Cl-

_

Lumière tubulaire Interstitium

TUBULE PROXIMAL (S1)

Na+

Na+

• AMMONIOGENESE par les cellules tubulaires proximales possédant une GLUTAMINASE

A- + Na+

2 H+

(CO2) HCO3-

NH4+ 2 NH4

+


HCO3-

Bilan : excrétion d’1 NH4+, régénération d’1 HCO3

-

Glutamine

αKG2-

2 NH3

H+

NH3

+

A- - NH4+

(α-céto-glutarate)

(aniond’acide fort)

NaNH4

+

Na+ K+

Na+H+ ATP

Na+

Cl-

+


TUBULE PROXIMAL (S2)

Cl-

K+

2 mV

POTASSIUM ET REIN

1

0,2

0,02

TCP TCD urineK/IN ]P[]TF[

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