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Physiopathologie

Les reins reçoivent 20% du débit cardiaque, mais ne consomment que 10% de l'oxygène transporté et ne représentent que le 1% du poids corporel. Les glomérules filtrent passivement le plasma; ils reçoivent 85% du flux plasmatique rénal (FPR), mais consomment très peu d'O2 par rapport à la medulla. La médullaire, au contraire, a un débit sanguin 5-10 fois plus faible, mais elle consomme beaucoup d'O2 car elle opère tout le travail de concentration active de l'urine; elle est donc beaucoup plus sensible à l'ischémie et à l'hypovolémie [1]. La filtration glomérulaire (GFR Glomerular filtration rate) est directement proportionnelle à la pression hydrostatique intravasculaire et inversement proportionnelle à la pression oncotique (normalement 25 mmHg). La GFR diminue avec l'âge; de 125 mL/min chez le jeune adulte, elle passe à 80 mL/min à 60 ans et à 60 mL/min à 80 ans [6]. 
 
Si la pression artérielle baisse, l’autorégulation rénale maintient le FPR et la filtration glomérulaire par vasodilatation des artérioles préglomérulaires (mécanisme myogène) et par vasoconstriction des artérioles postglomérulaires (angiotensine II). Lorsque la perfusion rénale diminue de plus de 50% pendant 1 heure, la GFR baisse proportionnellement beaucoup plus que le FPR; le FPR est alors réparti préférentiellement vers la zone corticale profonde et vers la médullaire par la stimulation sympatho-adrénergique [12]. La baisse du débit cardiaque et de la pression de perfusion entrainent une stimulation sympathique, une sécrétion de vasopressine et d'ADH, et l'activation du système rénine-angiotensine; tous ces phénomènes concourent à retenir de l'eau et du sodium par le rein. L’ischémie rénale provoque un collapsus des systèmes de transport tubulaire et une accumulation de NaCl dans les tubules ; cette accumulation stimule la sécrétion de rénine-angiotensine par la macula densa, qui diminue la GFR et prévient de ce fait des pertes liquidiennes excessives [12]. L'hémodilution de la CEC augmente le flux plasmatique rénal et baisse les résistances vasculaires intraparenchymateuses, mais l'hypothermie et la non-pulsatilité induisent une vasoconstriction préférentiellement corticale. 
 
Flux sanguin rénal
 
La GFR et le FPR sont maintenus quasi constants par un système d’autorégulation basé sur trois déterminants : le débit cardiaque, la pression de perfusion et les facteurs vasculaires glomérulaires [11]. 
 
  • Une chute du débit cardiaque stimule le système sympathique et la sécrétion de rénine-angiotensine et de vasopressine ; l’élévation de la pression de perfusion est au prix d’une vasoconstriction. La meilleure prévention est le maintien du débit cardiaque (agents inotropes) et du volume circulant (cristalloïdes et colloïdes). Le bas débit est un des facteurs prédictifs majeurs de l’insuffisance rénale postopératoire parce que l’apport d’O2 devient insuffisant pour la médullaire.
  • L’autorégulation maintient le FPR sur une plage de pression allant de 80 à 180 mmHg de pression artérielle moyenne (PAM). Une PAM de 60-70 mmHG est donc en dessous de la zone d’autorégulation, et le FPR y est pression-dépendant ; la régulation s’étend plus loin vers les hautes pressions que vers les basses. Une PAM de 70-80 mmHg est le minimum vital pour le rein adulte. L’autorégulation est atténuée en cas de néphropathie aiguë, de sepsis sévère et de dépulsation du flux artériel comme pendant la CEC. L’augmentation de la pression n’est efficace sur la fonction rénale que si le débit cardiaque et le volume circulant sont assurés [8]. Le flux plasmatique rénal et sa répartition cortico-médullaire sont mieux conservés en l'absence de vasoconstriction systémique.
  • En cas d’hypoperfusion, l’artériole afférente se dilate et l’artériole efférente se constricte, de manière à maintenir la pression et le flux transglomérulaire. Plusieurs phénomènes interviennent. 
    • Sécrétion de rénine ; à basse concentration, l’angiotensine II (ATII) ne constricte que l’artériole efférente (augmentation de GFR), mais à haute concentration, elle provoque une vasoconstriction systémique, une vasoconstriction afférente (baisse de la GFR) et une rétention accrue de sodium et d’eau. Les inhibiteurs de l’enzyme de conversion (IEC) vasodilatent l’artériole efférente et baissent la pression dans le glomérule [4].
    • L’adrénaline et la noradrénaline ont les mêmes effets en fonction des concentrations.
    • La vasopressine (2 U/h) vasoconstricte les artérioles efférentes des glomérules, ce qui augmente la filtration glomérulaire en plus de hausser la pression artérielle [9].
    • La stimulation des récepteurs dopaminergiques (DA1 et DA2) provoque une vasodilatation, une augmentation du FPR et une natriurèse [5].
    • Les prostaglandines ont un effet vasodilatateur rénal et préviennent un excès de vasoconstriction sur les stimulations sympathiques [2]. Leurs effets sont inhibés par l’aprotinine et les AINS, qui peuvent ainsi potentialiser la chute du FPR et de la fonction rénale en cas de baisse du débit cardiaque, de la volémie ou de la pression artérielle. 
    • Lorsque l'autorégulation est perdue, le flux devient pression-dépendant ; c’est le cas lors de choc septique, vasoplégie, dépulsation de CEC, syndrome inflammatoire systémique. 
 
Effets de l’anesthésie et de la chirurgie
 
Malgré une tendance à la vasoconstriction et à la baisse de la GFR, les fonctions rénales ne sont pas significativement modifiées, ni par l'anesthésie, ni par l'opération, ni par la ventilation en pression positive, ni par la CEC: les tests habituels (taux ou clearance de la créatinine, par exemple) restent inchangés dans la grande majorité des cas. Des altérations subtiles et réversibles sont cependant décelables par des mesures plus fines: par exemple, la variation de la clearance à la créatinine lors d'une surcharge protéique, qui mesure la réserve fonctionnelle rénale, diminue de manière réversible pendant plusieurs semaines après CEC [7]. Cette dysfonction minime peut venir amplifier les retombées d'une altération fonctionnelle préexistante mais infraclinique (artériopathie, âge, etc) ou être potentialisée par des évènements peropératoires: hypotension, médicaments néphrotoxiques, etc. Le sevoflurane est métabolisé en fluoré inorganique (composant A) potentiellement néphrotoxique ; il devrait être évité dans les opérations à risque d’ischémie rénale. La sympathicolyse de la péridurale (D4-D10) freine la vasoconstriction rénale, pour autant que la pression de perfusion et le débit cardiaque soient maintenus ; toutefois, aucune étude n’a démontré un clair avantage de l’anesthésie combinée sur la fonction rénale ou l’incidence de dysfonction rénale postopératoire [12].
 
Les études comparant la manière de régler le pH, l'hypothermie versus la normothermie, le flux pulsatile versus le flux non-pulsatile, n'ont pas pu, jusqu'ici, mettre en évidence un avantage significatif d'une technique de CEC sur une autre dans la préservation de la fonction rénale [3]. Cependant, la pression de perfusion est certainement un facteur-clef, pour autant que le débit de la pompe et le volume circulant soient normaux. D’autre part, la fonction rénale s’aggrave linéairement avec la baisse de l’hémoglobine lorsque l’hématocrite est inférieur à 30% [10]. Pour minimiser les risques d’insuffisance rénale postopératoire, il faut donc impérativement prévenir quatre facteurs :
 
  • L'hypovolémie;
  • L’hypotension artérielle (PAM < 70 mmHg);
  • Le bas débit cardiaque;
  • L’anémie.
 
Physiopathologie rénale
La stimulation sympatho-adrénergique détourne le flux plasmatique rénal (FPR) vers la medulla, qui consomme beaucoup d’O2 ; la filtration glomérulaire (GFR) diminue alors davantage que le FPR. La GFR et le FPR sont maintenus quasi constants par un système d’autorégulation basé sur trois déterminants : le débit cardiaque, la pression de perfusion et les facteurs vasculaires glomérulaires.
 
La meilleure protection rénale est le maintien dans la normalité de la PAM (≥ 70 mmHg), du volume systolique et de l’Hb.


© CHASSOT PG, Juin 2008, dernière mise à jour, Juin 2018
 
 
Références
 
  1. BREZIS M, ROSEN S. Hypoxia of the renal medulla – its implications for disease. N Engl J Med 1995; 332:647-55
  2. BREYER MD, BREYER RM. Prostaglandin receptors: their role in regulating renal function. Curr Opin Nephrol Hypertens 2000; 9:23-9 
  3. GARWOOD S. Cardiac surgery-associated acute renal injury: New paradigms and innovative therapies. J Cardiothorac Vasc Anesth 2010; 24:990-1001
  4. GOODFRIEND TL, ELLIOTT ME, CATT KJ. Angiotensin receptors and their antagonists. N Engl J Med 1996; 334:1649-54
  5. JOSE PA, EISNER GM, FELDER RA. Role of dopamine receptors in the kidney in the regulation of blood pressure. Curr Opin Nephrol Hypertens 2002; 11:87-92
  6. LAMEIRE N, VAN BIESEN, VANHOLDER R. Acute renal failure. Lancet 2005; 365:417-30
  7. MAZZARELLA V., TACCONE G.M., TOZZI C., et al. Renal functions in patients undergoing cardiopulmonary bypass operations. J Thorac Cardiovasc Surg 1992; 104:1625-7
  8. O’DWYER C, WOODSON LC, CONROY BP. Regional perfusion abnormalities with phenylephrine during normothermic bypass. Ann Thorac Surg 1997; 63:728-35
  9. PATEL BM, CHITTOK DR, RUSSEL JA, WALLEY KR. Beneficial effects of short-term vasopressin infusion during severe septic shock. Anesthesiology 2003; 96:576-82
  10. SWAMINATHAN M, PHILIPS-BUTE BG, CONLON PJ, et al. The association of lowest hematocrit during cardiopulmonary bypass with acute renal injury after coronary artery bypass surgery. Ann thorac Surg 2003; 76:784-91
  11. TANG IY, MURRAY PT. Prevention of perioperative acute renal failure: what works ? Best Pract Res Clin Anaesthesiol 2004; 18:91-111
  12. WAGENER G, BRENTJENS TE. Renal disease: The anesthesiologist’s perspective. Anesthesiol Clin N Am 2006; 24:523-47
24. Protection des organes en chirurgie cardiaque