L'excrétion urinaire

1. L'excrétion : se débarrasser des déchets

Le fonctionnement des cellules produit sans cesse des déchets qui deviendraient toxiques s'ils s'accumulaient. L'excrétion est l'élimination hors de l'organisme des déchets du métabolisme et des substances en excès.

Les reins sont les principaux organes excréteurs des déchets azotés (urée, acide urique). Attention : les excréments (selles) ne sont pas un produit d'excrétion, mais surtout des restes d'aliments non digérés qui ne sont jamais entrés dans le milieu intérieur.

2. L'appareil urinaire

L'appareil urinaire comprend :

• deux reins, en forme de haricot, d'environ 12 cm de long, placés de chaque côté de la colonne vertébrale, en arrière de l'abdomen, au niveau des dernières côtes ;
• deux uretères, fins conduits qui amènent l'urine des reins à la vessie ;
• la vessie, réservoir musculaire qui stocke l'urine ;
• l'urètre, canal qui conduit l'urine de la vessie vers l'extérieur.

Chaque rein reçoit une artère rénale (branche de l'aorte) et renvoie le sang épuré par une veine rénale (vers la veine cave inférieure). Les reins reçoivent environ 1,2 L de sang par minute, soit près d'un quart du débit cardiaque au repos.

3. La structure du rein et le néphron

Une coupe longitudinale de rein (de mouton ou de chèvre, par exemple) montre trois zones :

• à l'extérieur, le cortex, rouge foncé et granuleux ;
• à l'intérieur, la médullaire, organisée en pyramides striées ;
• au centre, le bassinet, cavité en entonnoir qui collecte l'urine et se prolonge par l'uretère.

Au microscope, on découvre que le rein est formé d'environ un million de néphrons. Le néphron est l'unité fonctionnelle du rein : chacun fabrique de l'urine. Il comprend :

1. le glomérule, une pelote de capillaires sanguins, entourée d'une petite coupe, la capsule de Bowman (ensemble appelé corpuscule rénal, situé dans le cortex) ;
2. le tube contourné proximal ;
3. l'anse de Henle, en forme d'épingle à cheveux, qui descend dans la médullaire ;
4. le tube contourné distal ;
5. le tube collecteur, commun à plusieurs néphrons, qui débouche dans le bassinet.

Le tube est entouré de capillaires sanguins : il y a ainsi des échanges permanents entre le sang et le liquide qui circule dans le tube.

4. La formation de l'urine en trois étapes

Étape 1 : la filtration glomérulaire. Dans le glomérule, la pression du sang pousse une partie du plasma à travers la paroi des capillaires, dans la capsule de Bowman. Cette paroi agit comme un filtre : l'eau et les petites molécules (glucose, urée, acides aminés, sels minéraux) passent ; les cellules du sang et les protéines, trop grosses, restent dans le sang. Le liquide obtenu s'appelle l'urine primitive. Les reins en produisent environ 180 L par jour.

Étape 2 : la réabsorption tubulaire. Le long du tube, les cellules reprennent et renvoient dans le sang ce qui est utile :

• tout le glucose (tant que la glycémie reste normale) et tous les acides aminés ;
• la plus grande partie de l'eau (environ 99 %) ;
• une grande partie des sels minéraux, selon les besoins ;
• une partie seulement de l'urée.

Étape 3 : la sécrétion tubulaire. Les cellules du tube ajoutent directement dans l'urine certaines substances prises dans le sang : ions ammonium, ions hydrogène (pour régler l'acidité du sang), certains médicaments.

Le liquide qui arrive dans le bassinet est l'urine définitive : environ 1,5 L par jour.

5. Exploiter un tableau de composition

Lecture :

• Protéines : présentes dans le plasma, absentes de l'urine primitive → elles ne passent pas le filtre glomérulaire.
• Glucose : présent dans l'urine primitive, absent de l'urine définitive → filtré puis totalement réabsorbé.
• Urée : même concentration dans le plasma et l'urine primitive (filtrée), beaucoup plus concentrée dans l'urine définitive → concentrée par la réabsorption de l'eau.
• Ions ammonium : absents du plasma et de l'urine primitive, présents dans l'urine → sécrétés par le tube.

6. Le rein, gardien du milieu intérieur

En réglant la quantité d'eau et de sels qu'il élimine, le rein maintient constante la composition du sang. Quand on a beaucoup bu, il élimine plus d'eau (urine abondante et claire) ; quand on transpire beaucoup, pendant la saison sèche ou un travail aux champs, il économise l'eau (urine rare et foncée). Si les reins cessent de fonctionner (insuffisance rénale), l'urée et d'autres déchets s'accumulent dans le sang : c'est grave. On peut alors épurer le sang avec un rein artificiel (dialyse) ou greffer un rein.