Appareil urinaire

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UNIVERSITE DE SFAX
ANNEE UNIVERSITAIRE
INSTITUT SUPERIEUR DE
2004-2005
BIOTECHNOLOGIE DE SANTE
2ème ANNEE BASE
COURS D’HISTOLOGIE SPECIALE
L’APPAREIL URINAIRE
Préparé par : Pr. Ag Leila Keskes
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I. INTRODUCTION
L’appareil urinaire est composé de deux reins, deux uretères, la vessie et
l’urètre (figure 1).
Les reins assurent le maintien de l’équilibre hydroélectrolytique de l’organisme
grâce à sa capacité de filtrer le plasma sanguin. La filtration du sang aboutit à la
formation de l’urine primitive qui subit des modifications dans le tubule rénal grâce à
des mécanismes de réabsorption et de sécrétion assurés par les structures rénales,
transformant l’urine primitive en urine définitive. Celle-ci est véhiculée dans les
uretères puis stockée dans la vessie jusqu’à son émission en dehors de l’organisme
au cours de la miction par l’urètre.
Figure 1 : Appareil urinaire
II. LES REINS
A. ORGANISATION GENERALE ET ANATOMIE MICROSCOPIQUE
Au nombre de deux, les reins sont situés dans la région lombaire de part et
d’autre de la colonne vertébrale. Ils sont plaqués contre la paroi abdominale
postérieure.
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Ils ont la forme de haricot à grand axe longitudinal, légèrement oblique de
dedans en dehors. Leur bord interne est concave, le bord externe est convexe. Ils
mesurent environ 12 cm de long, 6 cm de large et 3 cm d’épaisseur (figure 2).
Ils sont enveloppés d’une capsule fibreuse et entourés par du tissu adipeux.
Figure 2 : Schéma de l’anatomie des reins
En coupe frontale et médiale, le bord interne présente une dépression
centrale, le hile qui contient le bassinet. Celui-ci est une cavité de forme conique qui
se prolonge à l’intérieur du rein par 2 ou 3 grands calices. Ces derniers se ramifient
en 8 à 10 petits calices (figure 3).
Figure 3 : Schéma d’une coupe frontale du rein
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Le parenchyme rénal est divisé en deux zones distinctes: la médullaire (M)
interne et la corticale externe (C) (figure4).
La médullaire est constituée par une douzaine de formations triangulaires à
base externe, les pyramides de Malpighi (1). Leur sommet fait saillie dans les petits
calices sous forme d’une zone renflée, la papille (3). Celle-ci est percée d’une
vingtaine d’orifices (aire criblée) d’où s’écoule l’urine.
Figure 4 : Parenchyme rénal en coupe frontale
La base des pyramides de Malpighi se continue dans le cortex par de fins
prolongements, les pyramides de Ferrein (5) à sommet externe.
Cet aspect macroscopique du parenchyme rénal est dû à l’arrangement
spatial des tubules rénaux qui constituent les unités morphologiques et fonctionnelles
du rein.
En effet, le rein est formé par la juxtaposition d’un nombre très élevé de
tubules comprenant chacun une partie excrétrice ou tube collecteur sur lequel se
branchent des parties filtrantes et sécrétrices, les néphrons. Entre les structures
tubulaires se trouve le tissu interstitiel formant de fines travées contenant les
ramifications vasculaires
Chaque néphron présente à décrire quatre segments (figure 5):
* le glomérule ou corpuscule de Malpighi qui représente la partie
filtrante siégeant exclusivement dans le cortex.
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* le segment proximal, formé du tube contourné proximal (TCP) situé
dans le cortex ; celui-ci est poursuivi par un court segment droit qui pénètre dans la
zone médullaire. Il est le siège de la réabsorption et de la sécrétion de nombreuses
substances.
* le segment moyen, composé de l’anse de Henlé, située dans la zone
médullaire
* et le segment distal comportant un court segment droit situé dans la
médullaire se prolongeant dans le cortex par le tube contourné distal (TCD). Il a
également une fonction de réabsorption et de sécrétion.
Les tubes collecteurs sont rassemblés en petits nombres dans le cortex,
réalisant les pyramides de Ferrein. De là, ils descendent dans la médullaire
perpendiculairement à la surface du rein et traversent la pyramide de Malpighi en
s’élargissant ; ils deviennent alors les tubes de Bellini qui s’abouchent dans l’aire
criblée par un orifice excréteur.
Figure 5 : Schéma du néphron
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B. HISTOLOGIE DU TUBULE RENAL (NEPHRON - TUBE COLLECTEUR)
1) Le glomérule rénal ou corpuscule de Malpighi
C’est une vésicule de 175 à 200 µm de diamètre formée d’une capsule, la
capsule de Bowman disposée autour d’un peloton vasculaire formé de trois à six
capillaires en forme d’anse.
Cette vésicule présente deux pôles diamétralement opposés : un pôle
vasculaire par où pénètre une artériole afférente et sort une artériole efférente et un
pôle urinaire d’où part le TCP (figure 5).
• La capsule de Bowman est composée de deux feuillets :
* l’un pariétal formant la limite externe du glomérule,
* l’autre dit viscéral tapissant la face externe des capillaires.
Les deux feuillets délimitent un espace ou chambre glomérulaire en continuité
avec la lumière du TCP.
Figure 5 : Schéma et coupe histologique du glomérule rénal
Le feuillet pariétal est formé d’une fine couche conjonctive et d’une couche
discontinue de cellules épithéliales pavimenteuses. Il se réfléchit au niveau du pôle
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vasculaire et se continue par le feuillet viscéral. Celui-ci est formé par une couche
de cellules volumineuses, les podocytes (figure 6).
Les anses capillaires sont réunies autour d’un axe conjonctif, le mésangium
formé de cellules mésangiales de nature myofibroblastique.
Figure 6 : Schéma montrant les podocytes autour des capillaires glomérulaires
Les podocytes sont des cellules qui possèdent un corps contenant le noyau et
des prolongements cytoplasmiques qui entourent les capillaires. Les prolongements
primaires donnent naissance à des prolongements secondaires qui s’intercalent
entre ceux des podocytes voisins (figure 7).
Figure 7 : Ultrastructure du podocyte montrant les prolongements primaires et
secondaires
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Chaque prolongement secondaire forme au contact de la membrane basale
des capillaires des petites expansions, les pédicelles délimitant entre elles des
fentes de filtration à travers lesquelles s’écoule l’urine primitive (figure 8).
Figure 8 : Coupe en Microscopie électronique montrant les podocytes autour des
capillaires glomérulaires
Le peloton vasculaire est composé de capillaires de 5 à 15 µm de diamètre
issus de la ramification de l’artère afférente.
L’endothélium capillaire est formé de cellules jointives percées de pores de 50
à 100 nm de diamètre. Elles reposent sur une membrane basale continue composée
de collagène type IV. Cette lame basale joue un rôle majeur dans la sélectivité de la
filtration glomérulaire, notamment aux protéines.
Elle est le constituant principal de la barrière sang-urine (figure 9) qui est
composée des éléments suivants :
• prolongements cytoplasmiques des cellules endothéliales
• membrane basale
• pédicelles des podocytes.
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Figure 9 : Ultrastructure de la barrière sang-urine
2)Le segment proximal
Il fait suite au glomérule, partant du pôle urinaire. Il est large de 50 à 65 µm.
Sa paroi est formée d’un épithélium cubique simple reposant sur une
membrane basale (figure 10).
Figure 10 : Schéma montrant les différents segments du néphron et leur histologie
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Les cellules épithéliales présentent des différentiations membranaires apicale
à type de bordure en brosse (figure 11 et 12).
Au pôle basal, la membrane plasmique décrit de nombreux replis basaux irréguliers
donnant en coupe l’aspect de labyrinthe (figure 12).
Le noyau des cellules épithéliales est rond, volumineux et en position centrale.
Figure 11 : Histologie du TC
Le cytoplasme est riche en organites cytoplasmiques, surtout en mitochondries (figure 12).
La structure de ces cellules épithéliales est en rapport avec une intense
activité de réabsorption d’électrolytes et de métabolites (sucres, protéines.......).
Figure 12 : Schéma montrant l’utrastructure de la paroi du TCP
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3) Le segment moyen
Il correspond à l’anse de Henlé qui comporte deux portions :
- une descendante grêle de 15 µm de diamètre, bordée par un
épithélium endothéliforme (figures 10 et 13).
- une ascendante large de 30 µm de diamètre, bordée par un épithélium
cubique bas pauvre en organites (figure 13).
Figure 13 : Coupe du rein montrant des sections transversales de l’anse de Henlé et du Tube
collecteur
4) Le Segment distal
Il fait suite à la branche montante de l’anse de Henlé. Il a un diamètre moyen
de 40 µm.
Après un cours trajet rectiligne, il devient sinueux et forme le tube contourné
distal qui avant de se jeter dans un tube collecteur de la pyramide de Ferrein,
marque un bref passage à proximité du pôle vasculaire du glomérule d’origine. A ce
niveau il forme la macula densa et participe à la formation de l’appareil juxtaglomérulaire.
L’épithélium qui borde sa lumière est cubique et moins différencié que celui du
segment proximal. Les cellules sont dépourvues de bordure en brosse (figure 14). Le
cytoplasme est clair, pauvre en organites. Les microvillosités sont rares et courtes.
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Figure 14 : Histologie des TCD et TCP
5) Le tube collecteur
Les tubes collecteurs naissent dans la région corticale et pénètrent dans la
médullaire où ils forment les tubes de Bellini.
Leur lumière est bordée par des cellules cubiques dont la hauteur augmente
au fur et à mesure le calibre des tubes augmente (figure 15). Le cytoplasme des
cellules est clair car pauvre en organites.
Figure 15 : Coupes tranversale et longitudinale du tube collecteur
6)Appareil juxta-glomérulaire
L’appareil juxta-glomérulaire (AJG) est formé par l’association au pôle
vasculaire du glomérule des artères afférente et efférente, de la macula densa et des
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cellules du lacis. Ces dernières occupent la zone triangulaire délimitée par les autres
constituants de l’AJG (figure 16).
L’AJG est un maillon important de la chaîne de régulation de l’homéostasie
grâce à la synthèse de la rénine qui stimule la production par le foie d’angiotensine
qui elle même stimule la sécrétion d’aldostérone dont l’action s’exerce au niveau du
TCD pour réguler les échanges ioniques.
Figure 16 : Schéma montrant le
glomérule et l’AJG
C. VASCULARISATION DU TUBE RENAL
La physiologie rénale est conditionnée par le mode de distribution des
vaisseaux sanguins à l’intérieur de l’organe.
Le sang arrive au rein par l’artère rénale qui pénètrent par le hile. Elle se
divise en 2 à 3 branches d’où se détachent des artères interlobaires. Celles-ci
montent entre les pyramides de Malpighi, jusqu'à la jonction cortico-médullaire où
elles se divisent en artères arciformes qui ont un trajet parallèle à la surface rénale
(figure 17).
De ces artères arciformes naissent deux types de branches : des artères
corticales qui montent perpendiculairement en direction de la surface et des
branches descendantes destinées à la médullaire.
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Les artères corticales donnent régulièrement naissance aux artères afférentes
des glomérules puis pénètrent dans la capsule en se ramifiant.
Figure 17 : Vascularisation sanguine du rein
Les artères efférentes qui font suite aux capillaires donnent naissance à un
réseau capillaire péritubulaire qui entourent les parties proximales, moyennes et
distales des tubules rénaux.
Le retour veineux commence dans la capsule dans des veines capsulaires qui
donnent naissance à des veines corticales. Celles-ci reçoivent le sang provenant des
réseaux capillaires péritubulaires ; elles se jettent ensuite dans les veines arciformes
qui accompagnent les artères arciformes, ensuite dans des veines médullaires qui
confluent elles-mêmes vers les veines rénales.
D. HISTOPHYSIOLOGIE
Les structures du néphron sont adaptées à trois fonctions principales :
filtration du plasma, réabsorption et sécrétion (figure 18).
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Figure 18 : Histophysiologie du rein
La filtration se fait à travers la barrière glomérulaire qui ne retient en principe
que les protéines de poids moléculaire supérieur ou égal à 70Kda.
Les substances filtrées (eau, électrolytes) franchissent facilement cette
barrière en traversant les pores cytoplasmiques des cellules endothéliales, la lame
basale et les fentes de filtration.
La barrière est formée par la membrane basale qui constitue un tamis à
mailles serrées, et par les prolongements cytoplasmiques des cellules endothéliales
et des podocytes.
Le débit de la filtration dépend de la perméabilité de la barrière et de la
pression de filtration (pression hydrostatique et oncotique).
Il est habituellement de 180l/j, ce qui implique que la quasitotalité de l’ultratfiltrat est destiné à être réabsorbé dans les structures tubulaires du néphron.
La réabsorption et la sécrétion tubulaire s’effectuent le long du tubule rénal
et servent à modifier la composition de l’urine primitive, permettant ainsi l’adaptation
de l’osmolarité urinaire aux besoins de l’organisme.
- Dans le segment proximal, la réabsorption concerne essentiellement
l’eau et le sodium. C’est une réabsorption iso-osmotique.
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D’autres électrolytes comme le K+, l’ion phosphate, le Ca+, Mg et bicarbonate
sont réabsorbés à plus de 85 %.
Les protéines sont réabsorbées par pinocytose à la base des microvillosités.
Le glucose est réabsorbé en totalité grâce à un co-transport avec le Na ; puis
il est excrété vers le milieu interstitiel grâce à une excrétion passive facilitée.
- Dans la branche descendante, l’eau et le Na+ diffusent librement ; par
contre, la branche ascendante est imperméable à l’eau, mais possède une pompe à
Na+ qui absorbe activement l’ion Na+ ; celui-ci est par la suite excrété de façon
active dans le milieu interstitiel.
Cette différence de perméabilité crée un gradient de pression osmotique corticomédullaire puisque l’urine de la partie inférieure de l’anse, perméable a une
osmolarité égale à celle du milieu interstitiel (1200 mosm/l), mais l’urine qui arrive
dans le TCD l’urine est hypotonique et possède une osmolarité de (100 mosm/l) du
fait de la diminution de la concentration du Na sans élimination d’eau (figure 18).
- Au niveau du TCD, la réabsorption du Na+ est active et se fait en
échange avec l’ion K+ grâce à une ATPase Na+-K+ dépendante. Cette pompe est
sous le contrôle de l’aldostérone secrétée par la surrénale dont la synthèse est
modulée par le système rénine-angiotensine.
Le TCD participe aussi à l’équilibre acido-basique de l’organisme grâce à l’excrétion
d’ions H+ et d’ammoniaque, sous forme d’ions ammonium (NH4+).
- Au niveau du tube collecteur, la perméabilité des cellules épithéliales
à l’eau est variable selon la présence ou non d’une hormone hypothalamique l’ADH
(hormone antidiurétique) dont la synthèse est régulée par l’osmolarité plasmatique.
En présence d’ADH, les cellules sont perméables à l’eau qui va diffuser
librement vers l’interstitium. L’osmolarité urinaire augmente ainsi progressivement et
les urines deviennent hypertoniques.
En l’absence d’ADH, l’eau ne diffuse pas à travers la paroi tubulaire et
l’osmolarité de l’urine reste basse (urines hypotoniques).
III. LES VOIES URINAIRES
Les voies urinaires comprennent un segment sus-vésical, composé des
calices, du bassinet et des deux uretères, un segment vésical et un segment sousvésical correspondant à l’urètre (figure 19).
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Figure 19 : Schéma des voies urinaires
La structure histologique de la paroi des différents constituants est formée de
3 couches: une muqueuse, une musculeuse et une adventice.
La muqueuse est formée par un épithélium urinaire qui repose sur un
chorion. L’épithélium est stratifié de type polymorphe. Il est composé de cellules
basales, de cellules intermédiaires et de cellules superficielles en forme de raquette.
(figure 20).
Le chorion est fait de tissu conjonctif riche en fibres élastiques ainsi qu’en
vaisseaux sanguins et lymphatiques.
Figure 20 : Structure de la muqueuse des voies urinaires
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- La musculeuse est formée par des faisceaux de cellules musculaires lisses
séparés par des travées conjonctives. Ces faisceaux constituent deux couches
longitudinales interne et circulaire externe dans les calices, le bassinet et les 2/3
supérieurs de l’uretère et trois couches, longitudinales interne et externe et circulaire
moyenne dans le 1/3 inférieur de l’uretère (figure 21).
Dans la vessie, la musculeuse est développée et de structure plexiforme
- L’adventice est composée de tissu conjonctif lâche contenant des fibres de
réticuline et d’élastine, des faisceaux et des nerfs et de nombreux adipocytes.
Figure 21 : Coupe transversale de l’uretère montrant les trois couches de la paroi
La structure diffère selon le sexe :
- l’urètre masculin comprend trois segments: l’urètre prostatique,
l’urètre membraneux, et l’urètre spongieux (12-13cm).
La muqueuse est formée par un épithélium urinaire près de la vessie, puis devient
cylindrique stratifié et enfin se transforme en épithélium pavimenteux stratifié non
kératinisé près de l’orifice urétral externe.
- L’urètre féminin a une longueur moyenne de 4 cm ; il suit un trajet
rectiligne entre la vessie et la vulve. Sa structure histologique est similaire à celle de
l’urètre masculin.
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