BIEN SE NOURRIR EN AFRIQUE

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Remonter aux sources de la vie

1 Tout a commencé dans l'eau

Initialement dans les temps anciens il y a eu des êtres unicellulaires, c'est-à-dire ne comptant qu'une seule cellule. Au fur et à mesure de l'évolution des espèces, certains se sont organisés en colonies, puis en organismes pluricellulaires plus ou moins compliqués. Il en est résulté une grande diversité biologique, chacun luttant pour la vie au détriment des autres, ou s'associant avec d'autres organismes pour s'adapter aux conditions imposées par l'environnement naturel.

On peut prendre l'exemple du parasite responsable du paludisme . Il est "injecté" par un moustique dans le sang de l'hôte humain. Il se présente sous forme de cellules isolées qui pénètrent dans les globules rouges où elles se multiplient, jusqu'à l'éclatement des globules (Figure 1). Les cellules filles vont à leur tour contaminer d'autres globules, déclenchant une crise de paludisme, réaction violente du malade  pouvant entraîner une crise aigüe d'insuffisance rénale ; les résidus des globules contaminés ne sont pas éliminés et finissent par empoisonner le malade.

Figure 1-Globules rouges infectés par le parasite Plasmodium

Au centre, un globule rouge éclaté. Le parasite apparaît sous forme de granules de couleur orange .



L'homme en bonne santé quant à lui se livre à toutes sortes d'activités (Figure 2) et les enfants poursuivent leur croissance. Celle-ci se termine à l'âge adulte et les milliards de cellulles corporelles ne se reproduisent plus, à quelques exceptions prés. Groupés dans des organes spécialisés, elles vivent en harmonie avec celles des organes voisins, dans l'ambiance qui leur est nécessaire, et convenablement alimentées.


Figure 2-La vie au village

Chacun vaque à ses activités: la préparation du repas



L'évolution des êtres vivants, des plus simples aux plus organisés, s'est faite très lentement. La vie est apparue sur terre, il y a environ 4 milliards d'années, dans le milieu marin (Figure 3). La composition de l'eau de mer n'a évolué que très peu, et très lentement. Les végétaux et animaux se sont adaptés au même rythme.

Figure 3-Fond marin

Il n'est donc pas surprenant que l'on trouve une analogie entre la composition du milieu marin et celle du milieu intérieur d'organismes en apparence très éloignés les uns des autres. Le constituant le plus abondant est le chlorure de sodium (sel marin), dont les concentrations moyennes varient suivant les espèces, tout en ayant des ordres de grandeur comparables :

   dans l'eau de mer                          28,4  grammes/litre

   chez les poissons marins             11,0          "

   chez les poissons d'eau douce       8,9          "

   chez la baleine                             9,9          "

   chez l'homme                               8,4          "

Mais qu'est-ce que le milieu intérieur animal ou végétal ?

Tous les organes baignent dans un liquide dont la composition varie peu. On y trouve pêle-mêle toutes sortes de constituants, à la fois des substances alimentaires et les déchets de l'organisme. Le milieu alimentaire circule lentement. Les reins sont chargés d'éliminer les déchets et de maintenir sensiblement constante la teneur en eau du milieu.

On voit dans la liste ci-dessus que les poissons et les baleines ont dans leur milieu intérieur une teneur en chlorure de sodium très inférieure à celle de l'eau de mer dans laquelle ils sont plongés. Le rein constitue une barrière qui s'oppose à une entrée excessive de chlorure de sodium dans les organismes concernés (Figures 4).

Il en va de même pour le corps humain. Il y a du sel dans les aliments. Les reins éliminent le sel en excédent de manière à maintenir constante la teneur en sel du milieu intérieur. En même temps il élimine toutes les substances excédentaires, dont les déchets.
En fait la frontière entre le monde aquatique et celui des végétaux et animaux terrestres se situe dans les organes qui ont des cellules spécialisées dans la communication avec l'extérieur. Chez les végétaux, les racines ont des poils absorbants qui pompent l'eau du sol chargée d'éléments nutritifs, tandis que les feuilles ont des cavités où se fixe l'oxygène de l'air, alors que le gaz carbonique est rejeté dans l'atmosphère. Chez les animaux, le tube digestif absorbe l'eau et les nutriments issus des repas, les poumons fixent l'oxygène de l'air, les reins éliminent l'eau et les éléments minéraux en excédent, ainsi que les déchets du corps.


Le rein, un organe vieux comme le monde, existe chez tous les animaux vertébrés : poissons, reptiles, oiseaux, etc. Il a un rôle fondamental dans les échanges entre les différentes parties du corps, les organes, et le milieu extérieur (Figure 5) On peut vivre avec un seul rein, mais on ne peut pas vivre sans rein, et l'on vit mal avec un rein malade.

Figure 4-Echanges vitaux entre le milieu extérieur et les différents compartiments du milieu intérieur.

Figure 5-Relations entre le milieu intérieur, les organes, le sang, et l'environnement
Figure 5-Relations entre le milieu intérieur, les organes, le sang, et l'environnement

2 Le rein

Figure 6-La cavité abdominale dans la région des vertèbres lombaires.


Le corps humain est un ensemble d'organes coordonnés dans leur fonctionnement. Chaque organe a une fonction spécifique conditionnant la bonne santé et la vie de l'individu. Une entité de cet ensemble est le rein (Figure 6).

Lorsque le rein est sain, il mesure chez l'adulte environ 12 cm de hauteur, 6 cm de largeur et 3 cm d'épaisseur.


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Figure 7-Schéma de l'appareil urinaire.

Le rein est relié à la circulation sanguine par de gros vaisseaux : -l'artère rénale, directement connectée à l'artère aorte (bleue sur la vue schématique), - la veine cave (en rouge sur la vue schématique).
Le flux sanguin irriguant le rein est énorme : chez l'homme en moyenne 1200 millilitres par minute. En gros, toutes les quatre minutes, la totalité du sang contenu dans le corps a traversé le rein, soit plus de 1700 litres par jour.L'urine est collectée dans les uretères (en blanc sur la figure 6) et évacuée vers la vessie.
Le rein est surmonté par une glande qui ne fait pas partie de l'appareil urinaire, la capsule surrénale (en gris pâle, figure 6) qui a un rôle important dans l'organisme car elle émet (excrète) des substances indispensables à son bon fonctionnement, des hormones.


Figure 8-1  en suivant les flèches : -flèche descendante ; la partie charnue du rein est occupée par de minuscules corpuscules , les néphrons. Ce sont les unités structurelles et fonctionnelles de cet organe. Ils sont à peine visibles à l'œil nu. Chaque rein en comporte environ 1 million. Leur nombre est définitif à la naissance. Il peut être insuffisant, en cas de retard de croissance de l'embryon, souvent dû à la malnutrition de la mère. -flèche remontante ; les néphrons sont à la base de pyramides constituées de faisceaux de tubes dirigés vers la partie centrale du rein. -flèche vers la droite ; aperçu général de la micro-sructure comportant le glomérule (teinté en orange) et le système tubulaire (en jaune)
Le néphron (Figures 8-1, 8-2,  9), appelé aussi glomérule, est un amas de vaisseaux capillaires sanguins, enfermés dans une sorte de sac à double paroi, la capsule de Bowman.
L'ensemble est largement vascularisé : sang entrant à épurer (en rouge), sang sortant épuré (en bleu).

Figure 8-Organisation générale du rein
Figure 8-Organisation générale du rein

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Figure 8-2-Schéma d'un néphron


Le néphron, appelé aussi glomérule, est un amas de vaisseaux capillaires sanguins, enfermés dans une sorte de sac à double paroi, la capsule de Bowman.

Le rein fonctionne suivant un processus d'ultrafiltration. La distinction avec la filtration tient à la taille des particules séparées. Un ultrafiltre doit être capable de retenir 99,9 % des particules de diamètre supérieur à 0,00001 millimètre. A cette échelle les particules sont des « molécules ».

Une comparaison permet d'expliquer la différence :

Quand on prépare du café moulu sur du papier-filtre, celui-ci retient le marc mais laisse passer l'eau chargée de substances dissoutes colorées qui constitue le café. Pour ultrafiltrer ces substances, il faudrait faire passer le café sur une membrane percée de pores microscopiques. On obtiendrait un liquide très faiblement coloré et sans goût.


L'ultrafiltration est couramment utilisée pour rendre l'eau potable. Les membranes sont constituées fibres creuses dites « capillaires » en plastiques polymères. L'eau à traiter est envoyée sous pression dans l'ultrafiltre.


Par contre l'ultrafiltration du plasma sanguin, « le sang », dans le rein , se fait au travers de parois vivantes (Figure 9) qui réagissent en ne laissant pas passer le plasma n'importe comment. Elles opèrent une sélection entre les substances utiles qu'il faut préserver et les déchets qui doivent être éliminés.


On distingue sur la figure 9 deux compartiments ou « pôles », à gauche la partie sanguine (en rouge), à droite la partie urinaire (en vert). Les compartiments communiquent au niveau des parois juxtaposées (rouges et vertes). L'ultrafiltration se produit sous l'impulsion de la pression sanguine artérielle. Elle aboutit à la formation d'urine dite « primaire » (100 à 120 millilitres par minute) .

Figure 9-Représentation schématique d'un néphron
Figure 9-Représentation schématique d'un néphron

3 Principales fonctionnalités


On a vu (Figure 9) que l'urine primaire est évacuée par les tubes urinifères. Ils ont une structure compliquée et leur fonctionnement est compliqué. Au cours de son trajet qui aboutit finalement aux uretères puis à la vessie, l'urine subit des modifications importantes . Il n'est pas question de les décrire dans le cadre de ce document.

La démarche que l'on va entreprendre consiste à  envisager le fonctionnement du rein dans son contexte général. Le rein est en effet le dernier maillon de la chaîne de l'utilisation des aliments pour éliminer certains déchets. Il participe aussi au maintien de la composition du milieu intérieur en substances solubles utiles et indispensables, mais qui ne doivent pas se trouver en excès dans l'organisme.

Elimination de certains déchets, exemple : l'urée ; maintien de la constance de la composition du milieu intérieur, exemples : le glucose, le sodium.

1-L'urée : « substance de formule H2N-CO-NH2, déchet des matières azotées de l'organisme… que le rein extrait du sang et concentre dans l'urine. (Le plasma humain contient en moyenne 0,30 grammes d'urée par litre, l'urine 20 g par litre, la sueur 1 g par litre) » (définition du dictionnaire Larousse).

Il y a dans la formule les principaux constituants de la matière organique :
            C,le carbone ; O, l'oxygène ; N, l'azote ; H, l'hydrogène.

Entrent dans l'organisme :
de l'oxygène  O contenu dans l'air respiré et absorbé au niveau des poumons ;
du carbone C, de l'azote N, de l'oxygène O, de l'hydrogène H, apportés par les aliments.
Sortent de l'organisme :
du gaz carbonique CO2, éliminé au niveau des poumons ;
de l'urée qui est le principal déchet, de l'ammoniac NH3 et autres déchets en faible quantité, du CO2 sous forme de bicarbonate.

Les teneurs en urée dans le plasma sanguin et l'urine, respectivement 0,30 grammes par litre et 20 g/litre montrent bien l'effet de concentration opéré par le rein.

« Molécule de petite taille…, l'urée peut passer à travers les membranes. Comme elle est très soluble dans l'eau, elle est aisément transportée  par le sang et éliminée avec l'urine.
L'urée est formée dans le foie au cours d'un çycle de réactions. » (4).

L'urée n'est pas une substance dangereuse. Elle est considérée comme non toxique. On en incorpore dans les aliments destinés aux bovins. Elle est utilisée dans l'industrie chimique et en agriculture comme engrais azoté. Elle est fabriquée industriellement par synthèse à partir de l'ammoniac NH3. Contrairement à l'urée, l'ammoniac NH3 est un gaz très toxique et très agressif. Sous forme dissoute dans l'eau (ammoniaque), c'est un « poison cellulaire». En concentrations élevées, elle lèse en particulier les cellules nerveuses. L'ammoniaque doit être inactivée rapidement et excrétée... Chez l'homme ceci s'effectue principalement par la formation d'urée mais l'élimination directe de NH3 par les reins est également importante (4). Elle varie de 0,5 gramme à 1 g par 24 heures. Chez les malades atteints du diabète, elle est fortement diminuée.


2-Le glucose : « glucide de saveur sucrée, de formule C6H12O6, contenu dans les fruits et entrant dans la composition de presque tous les glucides » (définition du dictionnaire Larousse). Les glucides sont définis comme des composants de la matière vivante « constituant les formes universelles d'apports énergétiques des êtres vivants ».


Le glucose intervient à chacune des étapes de la chaîne alimentaire qui va des organismes unicellulaires aux poissons, aux animaux, ainsi que dans le règne végétal.


« Les divers glucides sont parfois très éloignés les uns des autres ; une énorme différence semble exister entre le glucose facilement soluble dans l'eau et doué de saveur sucrée, l'amidon insipide qui ne donne dans l'eau qu'un empois, et la cellulose complètement insoluble. Mais la dégradation chimique montre que ces trois corps ont une parenté certaine puisque l'amidon aussi bien que la cellulose se laissent transformer de certaines manières en glucose. » (5)


L'amidon est abondant dans les graines de céréales et les tubercules, la cellulose est un constituant du bois, des légumes, des fruits . On en consomme lors des repas. Les ingrédients ingérés aboutissent à la formation du glucose dont les constituants carbone C et hydrogène H sont combustibles et fournissent l'un le gaz carbonique CO2, l'autre l'eau H2O.


Le rein, largement irrigué par le flux sanguin, reçoit journellement des quantités importantes de glucose, environ 180 grammes par jour . Il en transforme une partie, parallèlement au foie et à l'intestin. Ce qui n'est pas transformé franchit les membranes ultrafiltrantes du glomérule (Figure 9). Or l'urine d'une personne bien portante ne contient pas de glucose. On en conclut que le glucose ultrafiltré est totalement réabsorbé par le tubule contourné rénal (Figure 8 ) . (6)


La quantité de glucose présente dans le plasma sanguin varie tout au long de la journée en fonction des besoins de l'organisme et des apports au moment des repas entre un minimum de 0,54 gramme de glucose par litre et un maximum de 1,6 g/litre. Par conséquent toute quantité de glucose ingérée au cours d'un repas doit être compensée par l'utilisation ou le stockage de la même quantité dans le foie sous forme de glycogène. Tout ce qui n'est pas stocké subit une série de transformations analogue à une combustion sans flamme, mais avec dégagement de chaleur.


La capacité de réabsorption par le rein du glucose filtré n'est pas infinie, mais limitée. Lorsque cette limite est atteinte, il y a du glucose dans les urines, notamment chez les personnes atteintes de diabète.

Enfin le glucose et ses dérivés interviennent dans l'èlimination urinaire de toutes sortes de substances: produits toxiques naturels, ou chimiques, ou médicamenteux, hormones, pigments biliaires, etc . (8) (9)

3-Le sodium (symbole Na, de natrium, son ancien nom) est un métal mou, blanc argent, doué d'une grande réactivité chimique (7) . Il est fabriqué par électrolyse du sel marin fondu à 801 °C. Il n'existe pas à l'état naturel à cause de sa réactivité. Il faut le conserver strictement à l'abri de l'air, ou sous une couche d'huile.
Si l'on dépose un petit morceau de sodium à la surface de l'eau contenue dans un large récipient, il se produit une violente réaction avec dégagement gazeux et le sodium disparaît rapidement dans l'eau. Celle-ci se trouve décomposée en gaz hydrogène H2 et ce que l'on appelle « l'ion OH- ». Le métal sodium Na est solubilisé dans l'eau à l'état « d'ion sodium Na+ ». Cette notion d'ionisation, sur laquelle on reviendra fréquemment, est fondamentale pour comprendre les phénomènes de la vie.


Les composés du sodium sont particulièrement importants dans la vie courante : -le sel marin (chlorure de sodium), dont la saveur est perceptible par la langue, -la soude caustique (hydroxyde de sodium), très corrosive pour la peau, d'où le qualificatif « caustique », -le carbonate de sodium, les cristaux de soude des ménagères, est efficace pour le lavage et le nettoyage, -l'hydrogénocarbonate de sodium, connu sous le nom de « bicarbonate de soude », est utilisé en cuisine, en médecine, et comme ingrédient de la levure chimique de patisserie. Sa formule mérite d'être donnée, NaHCO3 ,car c'est le dérivé du sodium présent dans le corps humain , où il se trouve à l'état ionisé Na+ et HCO3-.

Le rein reçoit des quantités importantes de ces deux ions qui traversent les membranes d'ultrafiltration glomérulaire et sont réabsorbés dans les tubules. Ils interviennent dans la régulation de « l'homéostasie » (constance de la concentration) du glucose dans le milieu intérieur malgré l'irrégularité des apports et de la consommation de ce nutriment (substance nutritive). Il y a dans l'intestin grêle et dans les tubules rénaux des transporteurs de glucose qui assurent cette fonction. Ces transporteurs ont une formule chimique complexe, mais on retiendra qu'ils forment des complexes avec les ions sodium (10).

Chez les personnes obèses ou atteintes de certaines formes de diabète, la régulation de l'homéostasie du glucose est altérée.
Tous ces équilibres chimiques et leurs régulateurs sont soumis à l'action des hormones , substances de structures très complexes formées dans des cellules spécialisées souvent réunies en glandes « endocrines », ainsi nommées parce qu'elles n'ont pas de canal d'évacuation de leurs productions, contrairement au foie, ou au rein. Leurs productions sont déversées par diffusion dans le milieu intérieur pour parvenir au plasma sanguin et être transportées vers les différents organes destinataires. Ce sont des « signaux chimiques ».
Le rein participe à la production d'hormones au niveau des glandes surrénales (Figure 6). Leurs fonctions principales sont résumées dans le tableau de la figure 10. L'important est de considérer la distinction entre hormones lipophiles et hormones hydrophiles, ainsi que leur rôle dans l'organisme.
Les hormones lipophiles ont une affinité pour les corps gras de l'organisme auxquels elles se fixent pour être transportées vers les organes ciblés. De par leur nature chimique, elles pénètrent à l'intérieur des cellules jusqu'au noyau cellulaire. Elles ont une action en profondeur sur les fonctions du noyau.
Par contre les hormones hydrophiles sont entraînées dans le milieu aqueux. Elles ne franchissent pas les membranes cellulaires, mais elles modifient le comportement des membranes, en particulier leur perméabilité.


L'adrénaline est une des hormones les plus connues parce que ses effets sont rapides et ressentis, mais il faut savoir qu'il y a chez l'homme plus d'une centaine d'hormones qui constituent un véritable système organisé et hiérarchisé, régulé par le système nerveux cérébral.


Ces quelques aperçus mettent en évidence la complexité du fonctionnement des organes. Le rein n'échappe pas à cette règle . Ses dysfonctionnements que l'on regroupe sous le nom de « maladie rénale » ou« d'insuffisance rénale » ou « urémie » ont de graves conséquences.