Sans tes reins t’es rien, avec Claudine t’as une belle urine !

Par Gabriele Bersano Marchisio, Yann Frey, Diane Girard et Margot Sahnine

Mots clés : Billets de Blog, Bionum, MEG
Etiquettes: anomalies congénitales rénales, calculs rénaux, claudine, développement rénal, jonctions serrées, néphron, reins

Les reins on n’y connait rien et Claudine on la connait encore moins ! Quel peut bien être le rôle de Claudine dans le développement des reins, quelle est son importance pour leur bon fonctionnement et quel est l’impact de sa dérégulation dans les maladies ? Tu es prêt ? Alors c’est parti !

Les reins ça sert pas à rien

Aujourd’hui on va parler des reins. Parce que sans tes reins t’es rien ! (Cette blague a demandé du temps en rédaction). Ce sont des organes vitaux, aussi indispensables à notre vie que notre cœur ou nos poumons. Une malformation ou des anomalies affectant leurs fonctions sont à l’origine de nombreuses maladies. On va donc t’expliquer pourquoi si tu es dans un lit d’hôpital sous dialyse, ce n’est pas toujours ta faute, mais parfois celle de Claudine. Certes souffrir, ça passe toujours mieux avec un bouc émissaire. Mais quel est le rôle des reins dans notre corps ? Comment se mettent-ils en place ? Et surtout, que vient faire Claudine dans toute cette histoire ?

Nous savons que tu étais sûrement occupé à lutter contre la faim dans le monde ou à jouer à Candy Crush pendant tes cours de SVT, donc nous allons brièvement t’expliquer ce que sont les reins. Ce sont des organes qui ressemblent à deux petits haricots rouges et qui font partie de ton appareil urinaire. Où sont-ils ? Sous tes côtes, de chaque côté de la colonne vertébrale et pas dans le bas du dos, contrairement aux idées reçues (1). Donc quand Mémé dit “J’ai mal aux reins !” en se tenant le bas du dos, en réalité Mémé a mal aux lombaires. Si Mémé avait vraiment mal aux reins, elle aurait mal beaucoup plus haut et elle ne pourrait même pas articuler sous l’effet de la douleur !

Les reins ont plusieurs fonctions importantes. La principale consiste à filtrer 180 litres de sang par jour (rien que ça), pour le nettoyer de tous ses composants toxiques. Les reins forment ensuite l’urine à partir de ce filtrat de déchets toxiques récupérés dans le sang. Le tout est ensuite stocké dans la vessie avant d’être évacué. L’évacuation de l’urine permet ainsi d’éliminer les déchets. La filtration du sang permet aussi de réguler la teneur en minéraux et en eau de l’organisme. Les reins maintiennent également le bon équilibre entre les substances acides et basiques de notre corps en les réabsorbant, c’est-à-dire en les renvoyant dans le sang. Enfin les reins produisent des hormones et enzymes qui jouent des rôles importants pour d’autres fonctions de l’organisme, comme par exemple la régulation de la pression artérielle grâce à la production de rénine (1) & (2). Comme tu peux le voir, nos deux petits haricots ne manquent pas de boulot !

Claudine: le super agent de la circulation

 

La partie du rein qui assure tout le travail en filtrant le sang et en produisant l’urine, est le néphron (1) & (2). C’est d’ailleurs pour cela que les médecins spécialistes des reins sont appelés néphrologues. Chaque rein est composé d’environ un million de néphrons (1) & (2).

 

Le néphron est formé de plusieurs segments qui permettent la filtration des éléments toxiques du sang. Cette filtration débute au niveau du corpuscule de Bowman qui fonctionne comme une passoire. Le sang passe au travers du corpuscule pour que les minéraux, acides-aminés, ions, sucres et molécules toxiques puissent entrer dans le néphron. Le sang propre retourne se balader dans le reste de l’organisme. Le filtrat passe ensuite par les différents segments du néphron, qui forment un circuit dans lequel les composants “utiles” comme les sucres, acides aminés, sels et minéraux sont renvoyés dans la circulation sanguine. Les éléments toxiques restent dans le néphron pour être éliminés dans l’urine. La réabsorption des composés utiles, se fait entre ou au travers des cellules de la paroi du néphron (1) & (2). C’est là qu’interviennent nos amies Claudines qui ont un rôle primordial dans cette réabsorption paracellulaire (entre cellules) des ions, des sels et des minéraux.

 

Les Claudines sont des protéines trans-membranaires, c’est-à-dire des protéines traversant la membrane cellulaire, responsables de la formation de contacts étroits entre les cellules. Pour former ces contacts étroits, appelés de manière plus scientifique des “jonctions serrées”, les Claudines présentes à la surface de nos cellules s’accrochent fortement les unes aux autres, comme un velcro. Ces jonctions permettent de contrôler la circulation des molécules entre les cellules (7). Les Claudines bloquent le passage de certaines molécules et en laissent passer d’autres, à l’image du videur du Macumba le samedi soir. Leur rôle dans la fonction de filtration des reins est donc essentiel, puisqu’elles permettent la circulation de molécules du néphron vers le sang et inversement. On observe des perméabilités différentes en fonction des segments du néphron. Cela est dû aux différents types de Claudines présents dans ces segments. Pour l’instant, 24 Claudines différentes ont été identifiées et chacune a ses spécificités (3) & (7).

 

Par exemple les Claudines 16 et 19, présentes dans le segment appelé anse de Henle, créent un passage permettant aux ions sodium du sang d’entrer à l’intérieur du néphron. L’augmentation de sodium dans le néphron entraîne la sortie du magnésium et du calcium. En bref, le magnésium et le calcium font le chemin inverse du sodium, en sortant du néphron pour rejoindre le sang. La Claudine 1 quant à elle est exprimée un peu partout dans le rein (3) & (7).

De tout ce périple résulte un liquide chargé en toxines, qui n’est autre que ta future urine (à quelques détails près). Maintenant à chaque pipi tu peux être fier de tout le travail que tes reins ont fourni.

Quand rein ne va …

Mais la vie n’est pas toujours rose, parfois les reins fonctionnent mal et l’urine n’est plus si belle… Il existe de nombreuses pathologies et troubles des reins, dont on distingue deux types. Il y a d’une part les maladies liées à une malformation des reins en raison d’anomalies se produisant au cours de leur développement, et d’autre part les pathologies liées à des anomalies de leur fonctionnement. Ces dernières apparaissent soit au cours de la vie soit sont présentes dès la naissance. Pour ces maladies précoces, on parle alors d’anomalies congénitales, et certaines sont dues à un dérèglement des Claudines.

La majorité des maladies rénales affecte la fonction de filtration des reins entraînant, une détérioration progressive et irréversible de leur capacité à éliminer les déchets de l’organisme. En conséquent, il y a accumulation dans notre organisme de molécules toxiques et dangereuses qui affectent les organes vitaux. L’une des pathologies rénales les plus fréquentes et certainement la plus réputée est la lithiase rénale, ce qui, hors jargon médical, signifie la formation avoir des calculs rénaux (8).

La formation d’un calcul est généralement due à une trop forte concentration en minéraux, tels que le calcium, dans nos urines. L’accumulation des minéraux entraîne la formation de cristaux qui bouchent les reins (8). Et ce n’est pas le genre de cristaux qu’on va acheter dans une bijouterie, mais plutôt qu’on va chercher avec une tige dans l’urètre. Cette hausse de la concentration en minéraux peut être causée par :

• une production trop faible d’urine due à une mauvaise hydratation, d’où l’importance de boire suffisamment (8) (le pastis à la bière ne compte pas)
• un défaut de filtration rénale du composé formant le calcul (8)
• une consommation excessive d’aliments riches en sels, lipides et protéines (8). Le kebab au petit déjeuner, tu te doutais bien que c’était pas une bonne idée.

Claudine fait des calculs

Nous t’avions promis un bouc émissaire pour tes soucis de santé. Claudine est la cible parfaite. Mais avant de taper dessus, il faut comprendre comment notre bonne vieille amie peut entraîner la formation de calculs. Une mutation des Claudines peut soit provoquer un défaut de filtration rénale, soit exacerber l’impact d’une mauvaise alimentation ou d’une mauvaise hydratation. Tout cela va conduire à la formation de calculs rénaux. Et dès le plus jeune âge en plus ! Car une Claudine mutée peut être défectueuse dès la naissance. Un enfant prodige en calculs, c’est pourtant le rêve de tous parents !

Des mutations des Claudines 16 et 19, évoquées plus haut, provoquent une forte augmentation de la concentration en calcium (hypercalcémie) dans le sang et la formation de calculs dans le néphron (néphrolithiase). Cela est la conséquence d’un défaut de circulation des ions. Les jonctions, formées par ces Claudines défectueuses, ont une mauvaise conformation, ce qui bloque le passage des ions calcium et entraîne leur accumulation dans le néphron (3). Autre exemple : les mutants de la Claudine 14 qui empêchent le calcium de sortir dans le sang. Le calcium bloqué dans le néphron s’accumule et cristallise pour former des calculs. Et comme le sang ne transporte plus autant de calcium, il y a une diminution de la quantité de calcium dans les os ce qui entraîne leur fragilisation (3). En bref, quand nos amies Claudines sont hors-service, on a alors des jonctions mal formées donc une accumulation importante des ions et minéraux provoquant ainsi des dommages dans le néphron.

A ce stade du billet, tu es démoralisé parce que tu te dis qu’il suffit d’une mutation des Claudines rénales pour être foutu. Mais tout n’est pas perdu ! Depuis plusieurs années les laboratoires des Dr. Indra Gupta et Dr. Aimee Ryan au Canada, cherchent à identifier les variants de Claudine, c’est-à-dire des formes mutées des gènes codant ces protéines, impliqués dans les pathologies congénitales rénales. Les laboratoires de recherche de ces deux équipes sont installés dans un hôpital. Là-bas, une fois que les bébés/enfants ont passé leur « douloureuse » consultation chez le médecin, ils peuvent se défouler avec une activité qui n’est pas socialement acceptable en temps normal. Le jeu consiste à cracher le plus de salive possible dans un tube. Le gagnant est celui qui vise le mieux et qui remplit le tube le plus rapidement. Cela sert à analyser leur ADN pour voir si leurs Claudines ne sont pas folles. Ce laboratoire étudie aussi le développement embryonnaire des reins. Quel rapport avec les Claudines ? Et bien, Claudine, en plus d’être agent de la circulation ionique, est aussi impliquée dans le développement de tes haricots.

Claudine la développeuse-programmeuse

Là tu te demandes “Mais comment se développent les reins et quel est le rôle des Claudines lors de ce processus ?” Non ? Ben on va te le dire quand même, on est payés à la longueur !

 

Les reins ont la même origine que le squelette, les muscles et le coeur. Le bourgeon urétéral est la première structure rénale à se former à partir des cellules souches du développement. Ces cellules sont capables de se transformer pour donner de nombreux types cellulaires différents. Pendant la formation des tissus d’un organe, les cellules souches deviennent des cellules spécialisées qui assurent une fonction bien précise au sein de ce tissu. Quel rapport avec Claudine ? Et bien, nos bonnes vieilles amies sont essentielles à cette étape de bourgeonnement. En effet, les Claudines 3, 4, 7 et 8 permettent la différenciation des cellules souches en cellules spécialisées du rein (4), (5) & (6).

Le bourgeon va ensuite s’étendre et se ramifier pour former le réseau des canaux collecteurs d’urine (9), de façon comparable à un arbre qui se développe pour former des branches à partir de son tronc. A la pointe de ces ramifications, se trouvent des petits amas ou “coiffes” de cellules souches, comme des feuilles à l’extrémité des branches. Ces amas vont former les néphrons suite à leur transition en cellules spécialisées (9). Cette transition est permise par les Claudines présentes dans les cellules souches des coiffes, notamment les Claudines 1 et 6 (4), (5) & (6). Les Claudines sont donc essentielles au développement puisqu’elles permettent la formation d’un néphron bien structuré et stable (4), (5) & (6).

Ici encore si nos Claudines font des excentricités et mutent, alors bonjour les reins mal formés (dysplasie rénale) ou plus petits (hypoplasie pour les intimes) (4), (5), (6) & (9). Ces anomalies peuvent aussi être associées à des malformations du système urinaire ou d’autres organes de notre corps (4), (5), (6) & (9). Elles sont de causes variées: génétiques, environnementales ou encore incertaines (4), (5), (6) & (9). Plusieurs laboratoires travaillent dur pour trouver les causes de ces maladies, tout particulièrement les causes génétiques. En revanche, les causes environnementales sont bien connues.

Nous disons maintenant au revoir à toutes les Claudines qui nous ont accompagnés dans les méandres des reins. Si vous avez apprécié leur présence, elles pourront vous accompagner lors de nouvelles aventures puisqu’elles sont dans tous les tissus de revêtement de nos organes et dans notre peau. Ces autres Claudines ont un rôle dans le développement de différents organes et sont aussi étudiées minutieusement dans des laboratoires de recherche. Ainsi le Dr. Aimee Ryan, qui collabore étroitement avec le Dr. Indra Gupta, s’intéresse au rôle des claudines dans le développement du système nerveux. Au revoir Claudine !

Co-écrit par Gabriele Bersano Marchisio, Yann F., Diane Girard et Margot Sahnine

Références:

(1) Physiologie Médicale. William F. Ganong et al. 3ème édition, De Boeck Supérieur.

(2) Atlas de Physiologie. Stefan Silbernagl & Agamemnon Despopoulos. 4ème édition, Médecine Sciences Publications.

(3) Gupta IR, Ryan AK. Claudins: unlocking the code to tight junction function during embryogenesis and in disease. Clin Genet 2010: 77: 314–325. DOI:10.1111/j.1399-0004.2010.01397.x

(4) Kristopher Schwab, Larry t. Patterson, Bruce j. Aronow, Ruth Luckas, Hung-chi Liang, and S. Steven Potter. A catalogue of gene expression in the developing kidney. Kidney International, Vol. 64 (2003), pp. 1588–1604. DOI:10.1046/j.1523-1755.2003.00276.x

(5) Alexander N. Combes, Jamie A. Davies, Melissa H. Little. Cell–Cell Interactions Driving Kidney Morphogenesis. DOI:10.1016/bs.ctdb.2014.12.002

(6) Tobias N. Meyer, Catherine Schwesinger Kevin T. Bush , Robert O. Stuart, David W. Rosee , Mita M. Shah , Duke A. Vaughn , Dylan L. Steer , Sanjay K. Nigam. Spatiotemporal regulation of morphogenetic molecules during in vitro branching of the isolated ureteric bud: toward a model of branching through budding in the developing kidney. Developmental Biology 275 (2004) 44 – 67. DOI:10.1016/j.ydbio.2004.07.022

(7) Findley MK, Koval M. Regulation and roles for claudin-family tight junction proteins. IUBMB life. 2009;61(4):431-437. DOI:10.1002/iub.175

(8) Buffet C., Jacquemin E., Erlinger S. Physiopathologie, épidémiologie et histoire naturelle de la lithiase biliaire. EMC (Elsevier Masson SAS, Paris), Hépatologie, 7-047-A-10, 2008.

(9) Seely JC. A brief review of kidney development, maturation, developmental abnormalities, and drug toxicity: juvenile animal relevancy. Journal of Toxicologic Pathology. 2017;30(2):125-133. DOI:10.1293/tox.2017-0006.

Sources :

https://fr.wikipedia.org/wiki/Jonction_serr%C3%A9e
http://www.chu-toulouse.fr/-que-sont-les-maladies-renales-
http://www.who.int/mediacentre/factsheets/fs370/fr/
http://invs.santepubliquefrance.fr/fr../Dossiers-thematiques/Maladies-chroniques-et-traumatismes/Malformations-congenitales-et-anomalies-chromosomiques/Point-sur-les-connaissances
http://metiers.siep.be/metier/nephrologue/
http://www.lyc-mendesfrance-vitrolles.ac-aix-marseille.fr/chamilo/courses/BIOCHIMIEPREMIERESTL/document/Theme_2___Les_systemes_vivants_echangent_de_la_matiere_et_de_l_energie/Chapitre_4/06_formationdelurine.pdf
http://atlasgeneticsoncology.org/Genes/Images/CLDN7Fig1.png
http://www.medwob.com/fr/2918.html
http://recap-ide.blogspot.fr/2013/12/anatomie-urinaire.html
http://www.unifr.ch/anatomy/elearning/fr/epithel/images/epithel/liaison04.gif
http://www.embryology.ch/francais/turinary/urinhaute02.html
http://www.corpshumain.ca/Rein.php
http://www.fondation-du-rein.org/comprendre-votre-maladie/quest-ce-que-la-dialyse.html
https://www.dessins-urgence.fr/wp-content/uploads/2016/07/image-11.jpeg