Toutes les cellules de notre organisme ont des besoins et utilisent les nutriments apportés par l’alimentation et le dioxygène respiré, elles sont ainsi le siège de nombreuses réactions biochimiques pour produire de l’énergie et fabriquer de la matière vivante spécifique. Ces réactions produisent en contre partie des déchets qui sont toxiques pour la plupart et libérés dans le milieu intérieur. Quels sont ces déchets produits par l’organisme et comment sont-ils éliminés ?
A. Les constituants de l’urine
Pour connaître les constituants de l’urine on peut faire des analyses simples :
1. mise en évidence de l’urée par un réactif spécifique le xanthydrol. Il se forme un précipité caractéristique.
2. mise en évidence des chlorures par le nitrate d’argent : il se forme un précipité blanc de chlorure d’argent qui noircit à la lumière.
3. On peut aussi utiliser des « bandelettes-tests » vendus en pharmacie pour déceler dans l’urine la présence de constituants anormaux.
– Quelles substances peut-on avoir besoin de rechercher dans l’urine ?
– Pourquoi est-il important que les reins aient un bon fonctionnement ?
2. Comparaison de la composition de plasma sanguin et de l’urine
L’urine est produite par les reins, un adulte produit environ 1,5 litres par jour. C’est un liquide toxique pour l’organisme et doit être évacuée sinon elle entraîne la mort par asphyxie.
Si on injecte dans le sang d’un lapin l’urine qu’il produit en 24 heures, l’animal meurt empoisonné. L’injection de la même quantité d’eau salée est inoffensive.
La composition quantitative et qualitative d’un litre d’urine d’un individu sain peut être comparée avec celle du plasma sanguin (tableau ci-contre).
– Pourquoi les constituants indiqués dans le tableau sont ici présentés en trois ensembles ?
– Quels sont les constituants dits « anormaux » ? Justifie pourquoi.
“L’excrétion urinaire est le moyen d’épurer le sang des déchets azotés” Qu’est-ce qui dans l’analyse de ce tableau permet de justifier cette affirmation ?
3. L’alimentation et la composition de déchets azotés.
La production et l’élimination des déchets.
La dégradation des glucides (glucose par exemple) et des lipides aboutit à la formation de dioxyde de carbone et d’eau. Le dioxyde de carbone est éliminé par les poumons au cours de la respiration.
La dégradation des acides aminés produit en outre des déchets azotés, par exemple de l’ammoniac. L’ammoniac est très toxique. Le foie le transforme en urée, molécule inerte, de toxicité faible. Une fois formée, l’urée est excrétée dans l’urine donc éliminée par les reins.
La comparaison de la composition du plasma sanguin et de l’urine permet de faire des constats sur le fonctionnement de l’appareil urinaire :
– Le glucose, les protéines, les lipides, présents dans le plasma d’un individu en bonne santé sont absents dans son urine : l’appareil urinaire joue le rôle de barrière pour ces substances ;
– Les sels minéraux, l’urée, l’acide urique, présents à la fois dans le plasma et dans l’urine sont à des concentrations différentes supérieures dans l’urine : l’appareil urinaire joue le rôle de filtre sélectif pour ces substances ;
– L’ammoniac, présent dans l’urine et absent dans le plasma montre que l’appareil urinaire élabore certaines substances : il a un rôle sécréteur.
B. La formation de l’urine
L’urine est fabriquée continuellement par les reins.
– Quel trajet suit l’urine depuis les reins jusqu’à son élimination au cours de la miction ?
– Quels sont les organes qui constituent l’appareil urinaire ?
– Les reins sont des organes très richement irrigués. En quoi cette abondante irrigation favorise-t-elle l’épuration du sang ?
– Décris un tube urinifère. Cite ses constituants.
Les reins de mammifères ont tous une structure interne semblable. Sur une coupe longitudinale on observe de l’intérieur vers l’extérieur :
– Une cavité en forme d’entonnoir aux parois fibreuses de couleur blanche, c’est le bassinet qui débouche dans l’uretère ;
– Autour du bassinet, la zone médullaire est constituée de cônes rougeâtres : les pyramides ;
– Vers l’extérieur, un tissu granuleux brun clair révèle la présence de nombreux vaisseaux sanguins, c’est la zone corticale.
– L’ensemble du rein est limité par une membrane fibreuse.
– De part et d’autre de l’uretère, arrivent deux vaisseaux sanguins : la veine et l’artère rénales.
Les reins sont parmi les organes les plus vascularisés.
Une irrigation sanguine très riche :
Environ 1650 litres de sang traversent les deux reins chaque jour. Ainsi la totalité des 5 litres de sang de notre corps passe dans l’un ou l’autre de nos reins 330 fois par jour !
Les reins reçoivent le 1/4 ou le 1/5 du débit cardiaque (5L/min) bien que leur masse soit à peine égale à 1 % de la masse corporelle totale.
Chaque rein comporte environ un million de tubes urinifères encore appelés néphrons. Chaque tube urinifère à une longueur de 2 à 3 cm et 20 à 50 micromètres de diamètre. On évalue à 20 km la longueur totale des tubes urinifères des deux reins.
Sur toute la longueur des tubes urinifères sont accolés des vaisseaux sanguins à paroi mince qui permettent les échanges entre le contenu des tubes et le plasma sanguin. On estime leur surface à 3 m2 environ.
L’appareil excréteur (ou urinaire) joue le rôle de filtre. Il empêche l’élimination des substances utiles aux cellules et rejette les substances toxiques fabriquées par le métabolisme cellulaire.
– Quelles sont les barrières entre le plasma sanguin et l’intérieur du tube urinifère ?
– Quels sont les constituants du plasma sanguin que tu peux identifier en contact avec le tube urinifère ?
– Quelles sont les molécules du plasma sanguin qui ne franchissent pas cette barrière ?
– Que se passe-t-il le long des tubes contournés par rapport à certains constituants du plasma Sanguin ?
– Y a-t-il des constituants du plasma sanguin qui sont directement évacués dans l’urine ? Lesquels.
Dans les glomérules, le plasma sanguin traverse presque entièrement la paroi des capillaires et celle du tube urinifère.
Les grosses molécules comme les lipides ou les protides ne franchissent pas cette barrière.
Le long des tubes contournés, l’eau et certaines substances dissoutes (minéraux et glucose) sont ensuite réabsorbées par les capillaires sanguins.
Dans certains cas, du glucose peut passer dans l’urine : c’est la glycosurie. Elle indique qu’il y a trop de glucose dans le sang. Dans ce cas, il n’est pas réabsorbé en totalité par le plasma sanguin. Le glucose est éliminé par l’urine lorsque sa concentration dépasse le seuil de 1,8 g/litre de sang. Les médecins parlent alors d’hyperglycémie. De l’eau et des sels minéraux non réabsorbés ainsi que l’urée et l’acide urique sont acheminés vers le bassinet et évacués par les uretères.
Rôles des reins :
Les reins ont donc pour rôle d’évacuer les déchets produits par l’organisme.
Les reins réagissent en corrigeant un apport excessif d’eau mais aussi les apports importants de sels minéraux, ils permettent de maintenir constante la composition du milieu intérieur grâce à la réabsorption d’eau et de sels minéraux.
Les insuffisances rénales :
– En cas d’insuffisance rénale grave les reins déficients peuvent être remplacés par un appareil appelé « rein artificiel » qui fait l’épuration du sang par dialyse (ou hémodialyse).
– Certains symptômes de mauvais fonctionnement des reins sont mis en évidence par des analyses d’urine : exemples : l’albuminurie ; la glycosurie ; les calculs urinaires ; l’hématurie …
D’autres organes excréteurs :
À part les reins il existe dans l’organisme d’autres organes excréteurs :
– Les glandes sudoripares : qui sécrètent la sueur ;
– Le foie : qui sécrète la bile
Vocabulaire
Albuminurie : C’est la présence d’albumine dans l’urine.
Appareil urinaire : Ensemble des organes qui fabriquent l’urine.
Déchet : Substance produite par le fonctionnement des organes et éliminée par l’organisme.
Élimination : Rejet hors de l’organisme des déchets fabriqués lors de son fonctionnement
Excrétion : Rejet des déchets par un organe
Filtration rénale : Passage de liquide et de certains éléments du sang dans les tubes urinaires
Glycosurie : C’est la présence de glucose dans l’urine.
Hémodialyse : Méthode thérapeutique pour éliminer les déchets de l’organisme au cours des insuffisances rénales, elle s’effectue par un “rein artificiel”.
Les calculs urinaires : Des concrétions solides de substances cristallisées se forment dans les voies urinaires.
L’hématurie : C’est la présence de sang dans l’urine, qui est le signe d’infection de l’appareil excréteur.
Rein : Organe pair qui sécrète l’urine.
Substances azotées : Substance contenant de l’azote, l’urée par exemple
Tube urinaire ou urinifère : Tube minuscule qui produit l’urine par filtration du sang
Urée : Déchet qui se forme à partir de l’utilisation des protéines par l’organisme
Uretère : Conduit qui achemine l’urine du rein à la vessie
Urètre : Conduit acheminant l’urine de la vessie jusqu’à l’orifice urinaire
Urine : Liquide jaune éliminé par l’orifice urinaire
L’essentiel à retenir
L’urine est fabriquée dans les reins à partir du plasma sanguin. Une comparaison entre la composition du sang et celle de l’urine montre clairement le rôle des reins :
– Empêcher la fuite dans l’urine des substances indispensables au fonctionnement de l’organisme (protéine, glucose etc.) ;
– Concentrer dans l’urine les déchets azotés produits par l’activité des cellules de l’organisme. (Essentiellement urée et acide urique).
Les reins, organes richement irrigués, jouent donc dans l’organisme, le rôle de « stations d’épuration » du sang.
Exercices
Exercice 1 :
Parmi les affirmations suivantes, dire lesquelles sont exactes. Corrige celles qui sont inexactes :
1. L’urine contient des substances minérales et des nutriments.
2. L’urée et l’acide urique sont des déchets qui proviennent de la dégradation du glucose.
3. Les tubes urinifères filtrent les molécules au niveau des glomérules en fonction de leur grosseur.
4. Les uretères dirigent la bile vers la vessie.
5. La sueur a la même composition que celle de l’urine.
6. L’albuminurie correspond à la présence de glucose dans l’urine.
Exercice 2 :
On analyse dans un laboratoire le plasma et l’urine. Les résultats sont les suivants (en g/litre):
| Constituants | Plasma | urine |
| Eau | 905 | 950 |
| Glucose | 1 | 0 |
| Lipides | 5 | 0 |
| Protides | 80 | 0 |
| Sels minéraux | 7,3 | 15 |
| Urée et acide urique | 0,3 | 21 |
1. Où trouve-t-on le plasma ?
2. Quel est l’organe responsable de la formation de l’urine ?
3. En t’aidant des résultats obtenus, montre quel est le rôle de l’organe responsable ?
4. Avec l’urine d’un patient, la liqueur de Fehling donne, à chaud, un précipité rouge brique :
a. Fais un schéma de la réaction et indique ce qu’elle met en évidence.
b. La personne est-elle malade ? Justifie ta réponse.
c. Qu’indique la présence d’albumine dans l’urine ?
d. Le médecin recommande à certaines personnes un régime sans sel, pourquoi ?
