Système urogénital chez l’homme et la femme
Le système urogénital de l’humain sert à la reproduction, à l’élimination des substances nocives ainsi qu’au maintien de l’équilibre hydrique du corps. Le système urogénital comprend les reins, les uretères, qui conduisent l’urine filtrée par les reins vers la vessie, la vessie et l’urètre, ainsi que les organes génitaux masculins ou féminins. Le système urinaire et les organes sexuels ont des structures communes ; chez l’homme, les canaux déférents débouchent dans l’urètre, et chez la femme, l’urètre débouche dans la région de la vulve.
L’appareil excréteur comprend les reins, les uretères, la vessie et l’urètre. La longueur et la position de l’urètre varie selon le sexe ; chez l’homme, sa longueur est d’environ 20 cm alors qu’elle n’est que de 4-5 cm chez la femme.
Les reins
Les reins se trouvent en dehors de la cavité abdominale, dans ce que l’on appelle l’espace rétropéritonéal. La fonction principale des reins est l’élimination des substances nocives solubles dans l’eau. Depuis les glomérules, où le sang est filtré, l’urine primitive passe dans un système de tubules dans lesquels elle est concentrée, puis elle est collectée par les bassinets et s’écoule dans les uretères. Les reins ne sont pas seulement des organes excréteurs, ils jouent également un rôle dans l’équilibre hydrique de l’organisme, la régulation de la pression artérielle et l’hématopoïèse.
La fonction de filtration des reins
L’élimination des déchets à travers les corpuscules rénaux (glomérules) situés dans le cortex rénal est une première étape. Le sang arrive aux reins par les artères rénales puis est conduit aux glomérules par des artères plus petites. Les glomérules sont de sortes de pelotons de vaisseaux sanguins à travers lesquels, sous l’effet de la différence de pression hydrostatique, de grandes quantités d’eau et d’autres substances hydrosolubles sont « filtrées » avant de passer dans le réseau des tubules rénaux qui forment de nombreuses boucles. Le liquide filtré qui arrive dans les tubules rénaux est appelé urine primitive.
Dans les tubules rénaux, la plus grande partie de l’eau et les sels minéraux importants pour l’organisme sont réabsorbés et retournent dans la circulation sanguine ; l’urine excrétée est donc fortement concentrée. Jusqu’à 99% de l’eau filtrée par les glomérules et environ 90% des substances présentes dans l’urine primitive sont réabsorbées par les reins. Ce processus de concentration effectué par les reins est très important ; il permet
d’une part de diminuer le volume d’urine qui sera éliminé et d’autre part de récupérer une grande quantité d’eau et de sels minéraux (sodium, magnésium, etc.) pour les restituer à l’organisme.
La quantité d’urine excrétée dépend premièrement d’une bonne vascularisation des reins, deuxièmement de la quantité d’eau absorbée quotidiennement et troisièmement du contrôle hormonal de l’équilibre hydroélectrolytique au niveau des reins. L’hormone antidiurétique (ADH), sécrétée par l’hypophyse, est responsable du contrôle du processus de réabsorption de l’eau par les reins. Un manque de cette hormone ou une production insuffisante par l’hypophyse provoque l’élimination de grandes quantités d’urine (diabète insipide).
La fonction de filtration des reins (figure 1)
Les corpuscules rénaux (glomérules) sont les unités de filtration des reins. Dans les glomérules, sous l’effet de la pression, les fluides (eau, sels minéraux, déchets, etc.) sont poussés à travers la paroi des vaisseaux. Chez l’humain, les reins produisent chaque jour environ 180 litres d’urine primitive, dont 99% sont réabsorbés, le reste formant l’urine définitive.
Le néphron (figure 2)
Le néphron est l’unité fonctionnelle du rein, constitué d’un glomérule (corpuscule rénal) et d’un système de tubules, qui produit d’abord l’urine primitive par filtration puis la concentre fortement grâce au réseau de tubules pour former l’urine définitive. Dans les tubules, environ 99% de la portion liquide de l’urine primitive est réabsorbée pour retourner dans le sang. Le système de tubule déverse finalement l’urine définitive dans les bassinets.
La fonction hormonale des reins
La fonction rénale n’est pas seulement contrôlée par des hormones produites ailleurs, les reins eux-mêmes produisent des hormones pour l’organisme. Dans le tissu rénal, au niveau des glomérules, est produite la rénine, une hormone qui, avec deux autres hormones, l’angiotensine et l’aldostérone, régule la pression artérielle et l’équilibre minéral. La rénine et l’angiotensine font partie d’une cascade enzymatique qui exerce un effet direct sur la tension des parois artérielles, ce qui influence directement la pression artérielle. L’aldostérone, sécrétée par les glandes corticosurrénales, favorise la réabsorption des sels minéraux (surtout le sodium) par les reins. Le sodium joue un rôle important car il lie l’eau et permet de stabiliser le volume sanguin.
Les reins produisent également une autre hormone, l’érythropoïétine, très importante pour la formation du sang ; cette hormone, aussi appelée « EPO » est souvent utilisée par les sportifs à des fins de dopage, pour augmenter leurs capacités physiques. Au niveau de la moelle osseuse, cette hormone stimule la multiplication des érythrocytes (globules rouges), les cellules sanguines qui transportent l’oxygène.
Une altération de la fonction rénale peut se manifester par diverses
maladies (diabète insipide, anémie, troubles de la pression artérielle, déséquilibres électrolytiques). L’absence de rein ne permet pas une survie sur le moyen ou long terme puisque les déchets comme l’urée ne peuvent plus être éliminés et provoquent un empoisonnement de l’organisme. Dans ces situations, seule une épuration régulière du sang (dialyse) peut permettre la survie des personnes avec une maladie rénale terminale. Seule une transplantation (greffe) rénale peut permettre de restaurer une fonction rénale satisfaisante sur le long terme.
Les reins sont aussi des organes endocriniens importants. La rénine produite par les reins induit la transformation de l’angiotensinogène en l’angiotensine I qui, dans un second temps, est transformé en angiotensine II sous l’effet de l’enzyme de conversion de l’angiotensine (ECA). L’angiotensine II possède un puissant effet vasoconstricteur et stimule la réabsorption du sodium par les reins. Elle stimule aussi la libération d’aldostérone par les glandes surrénales, ce qui augmente encore la réabsorption du sodium. Ce système hormonal est important pour la régulation de la pression artérielle sur le long terme, car le sodium réabsorbé permet de stabiliser le volume sanguin.
Les uretères et la vessie
L’urine produite par les reins est collectée dans les bassinets, puis elle s’écoule vers la vessie par les uretères, qui n’ont pas d’autre fonction que de conduire l’urine à la vessie. En revanche, la vessie est un organe hautement spécialisé et pas seulement un réservoir dans lequel l’urine est stockée. Grâce à la vessie, nous n’avons pas besoin d’uriner toutes les demi-heures, car elle est capable de s’adapter au volume d’urine. La vessie peut contenir entre 0,5 et 0,75 litres d’urine, jusqu’à ce qu’une forte envie d’uriner se fasse sentir. Cette capacité de la vessie de s’adapter à différents volumes
d’urine est le résultat de la structure particulière de sa paroi. Celle-ci est très complexe et tous les détails de son fonctionnement ne sont pas encore connus.
Les reins filtrent le sang, puis après un processus de concentration dans les tubules, l’urine s’écoule dans les bassinets, les uretères et la vessie. L’urine est recueillie dans la vessie. Celle-ci est très élastique et peut contenir jusqu’à 750 ml d’urine. Lors du réflexe de miction, l’urine est excrétée par l’urètre.
Les couches de la paroi vésicale
Vu de l’intérieur, l’épithélium de la vessie est formé de plusieurs couches. Directement en contact avec l’urine, on trouve une couche protectrice de glycosaminoglycanes, constitués principalement d’acide hyaluronique, de sulfate de chondroïtine, de sulfate d’héparane et de sulfate de dermatane. Ces macromolécules forment une couche imperméable à la surface de l’épithélium vésical, de sorte que l’épithélium vésical réel (aussi connu sous le nom d’urothélium) n’est jamais en contact direct avec les substances nocives contenues dans l’urine.
L’urothélium se compose de différentes couches de cellules épithéliales, qui sont essentiellement de trois types. Les cellules basales se trouvent en contact avec la membrane basale et assurent la formation de nouvelles cellules. Les cellules intermédiaires forment un épithélium multicouche avec des cellules parapluie à sa surface. Les cellules parapluie se trouvant directement sous la couche de glycosaminoglycanes sont fonctionnellement les cellules les plus importantes de l’urothélium, car elles sont capables de fortement s’allonger. Vues au microscope, ces cellules parapluie ont une forme quasiment hexagonale. Elles ont une fonction importante, car avec la couche de glycosaminoglycanes, elles permettent à surface de l’épithélium de s’étendre lorsque la vessie se remplit sans que des substances toxiques puissent s’infiltrer entre les cellules. L’urothélium a un taux de renouvellement relativement lent de 3 à 6 mois. Pour cette raison, en cas de lésion, l’urothélium ne guérit pas aussi rapidement que les autres muqueuses de l’organisme.
Sous l’urothélium se trouve la lamina propria (un tissu conjonctif sur lequel sont fixées les cellules épithéliales), un tissu lâche contenant des cellules conjonctives, des cellules intermédiaires (un type de cellules conjonctives possédant des propriétés contractiles), des vaisseaux sanguins et des fibres nerveuses. Ce tissu conjonctif lâche contient des fibres nerveuses sensitives ; quelques-unes de
ces fibres s’étendent même jusqu’à l’urothélium. Accolé à ce tissu conjonctif lâche, se trouvent des structures musculaires (muscles lisses et striés), responsables de la dynamique de la vidange de la vessie.
Épithélium de la vessie (figure 1)
La figure montre une coupe transversale d’une vessie saine. Entre une couche musculaire et un épithélium constitué de plusieurs couches, se trouve une couche de tissu conjonctif. L’élasticité de la vessie est due à cette couche intermédiaire et à cet épithélium spécial (urothélium) ; elle est ainsi capable de se s’étirer tout en restant imperméable.
La paroi vésicale (figure 2)
La paroi vésicale est une structure complexe composée de plusieurs couches. La couche la plus superficielle de l’épithélium vésical est recouverte de glycosaminoglycanes composés essentiellement de sulfate de chondroïtine et d’acide hyaluronique. Ce sont de grosses molécules chargées (polaires) qui tiennent les substances chargées de l’urine, comme les ions potassium et sodium, à distance de l’urothélium.
L’urothélium possède une structure unique : comme tout épithélium, il est formé de plusieurs couches, avec une couche superficielle contenant de cellules en forme de nid d’abeille (cellules parapluies). Ces cellules jouent un rôle important car du fait de la structure de leur membrane, elles sont capables de couvrir une plus grande surface et de permettre à l’épithélium vésical des rester imperméable lorsque la vessie se remplit. Ainsi, la couche superficielle formée de cellules parapluie et de glycosaminoglycanes est imperméable aux substances contenues dans l’urine. Un dommage à la couche de glycosaminoglycanes peut provoquer une irritation des fibres nerveuses et donc des douleurs.
Contrôle neurologique de la vidange vésicale
La vidange de la vessie (miction) est sous le contrôle du système nerveux autonome (involontaire) sympathique et parasympathique, mais elle peut aussi être contrôlée par le système nerveux volontaire. Une sensation de besoin d’uriner se manifestant en raison du remplissage de la vessie peut, jusqu’à un certain point, être contrôlée par la musculature volontaire du sphincter externe de la vessie. Ce processus s’acquière avec l’âge et fait partie du développement normal de chaque enfant.
Le réflexe de miction est contrôlé par les neurones en provenance de la moelle sacrée (la partie la plus basse de la moelle épinière). Le remplissage de la vessie stimule des mécanorécepteurs situés dans la paroi vésicale qui activent les fibres nerveuses afférentes parasympathiques de la moelle épinière, ce qui provoque un relâchement du sphincter externe de l’urètre et la contraction du muscle détrusor de la vessie.
Ce muscle lisse est responsable de la vidange de la vessie. La miction est également sous contrôle de la volonté grâce aux liaisons nerveuses de la moelle épinière avec le tronc cérébral et le cerveau. C’est uniquement par le contrôle volontaire de la miction que l’homme peut maintenir la continence.
En cas de lésion de la moelle épinière, le contrôle vésical est altéré ; c’est aussi le cas de la vidange réflexe. Dans les semaines suivant une atteinte médullaire aiguë, la vessie a tendance à se dilater, et la rétention urinaire peut induire des modifications pathologiques de l’urothélium et une augmentation des infections urinaires. Après quelques mois, se développe un syndrome de la vessie spastique et même de faibles quantités d’urine peuvent provoquer des urgences mictionnelles. Chez les sujets paraplégiques, ces urgences mictionnelles peuvent être inhibées par des injections de toxine botulinique, qui provoque une relaxation prolongée de la vessie. En raison d’une rétention urinaire, le risque d’infections urinaires récidivantes est augmenté chez les paraplégiques. Ceux-ci doivent par ailleurs souvent utiliser une sonde urinaire, ce qui augmente encore le risque d’infection de la vessie.
Figure : connexions neuronales
La miction et la rétention d’urine nécessite des connexions neuronales complexes qui peuvent être éduquées dans une certaine mesure. Les voies nerveuses impliquées dans les réflexes vésicaux se prolongent jusqu’au cerveau, ce qui permet le contrôle volontaire de la miction..
Vessie et urètre
La vessie possède la capacité de s’étirer, ce qui lui permet de supporter le remplissage et d’assurer la continence. La miction se produit suite à la contraction réflexe du muscle détrusor et au relâchement du sphincter vésical. L’urètre de la femme mesure environ 4-5 cm ; il est bien plus court que celui de l’homme (environ 20 cm). Chez la femme, il s’abouche au niveau de la vulve, près de
l’entrée du vagin. Chez l’homme, le trajet de l’urètre est plus long ; juste après la vessie, il est entouré par la prostate et c’est dans cette région que les canaux déférents rejoignent l’urètre.
La vessie est un réservoir très élastique. Cette souplesse est due à la structure de la paroi vésicale et de son épithélium (urothélium), qui est recouvert d’une couche protectrice de glycosaminoglycanes.
