- Structure
- Production
- Macula dense
- Cellules mésangiales
- Cellules granulaires
- Sécrétion
- Caractéristiques
- Pathologies associées
- Références
La rénine, également appelée angiotensinogenasa, est une aspartyl protéase qui a des implications importantes dans l'homéostasie électrolytique et le contrôle de la pression artérielle chez les mammifères.
Cette protéine est sécrétée par le rein dans la circulation sanguine et est responsable de l'augmentation de la pression artérielle chez les animaux de laboratoire lorsque des extraits de rein sont injectés.
Schéma représentatif du système rénine-angiotensine dans le corps humain (Source: Mikael Häggström via Wikimedia Commons)
Comme il s'agit d'une substance produite par un tissu et sécrétée dans la circulation avec une cible éloignée de son site de production, la rénine est considérée comme une hormone.
Les hormones peuvent être des protéines ou des polypeptides, avoir une origine stéroïdienne ou dériver de l'acide aminé tyrosine. La rénine est une hormone protéique par nature et son action catalytique implique le clivage enzymatique d'autres protéines (c'est une protéase).
Cette hormone a été découverte à la fin des années 1890. Cependant, ce n'est qu'à la fin des années 1990 que son origine physiologique et sa structure moléculaire ont été déterminées avec précision.
Structure
La rénine humaine est une glycoprotéine avec une activité enzymatique et un poids moléculaire d'un peu plus de 37 kDa. La molécule est constituée de deux domaines séparés par une fente profonde dans laquelle se situe son site actif.
Les deux domaines de la rénine sont similaires en séquence et sont principalement composés de feuilles pliées en β.
Différentes analyses de la séquence de cette protéine révèlent qu'elle possède plus de 30 résidus d'acides aminés basiques, dont diverses arginines, lysines et histidines.
En outre, il est connu que des centres hydrophobes et de grandes surfaces hydrophiles se trouvent dans toute la structure qui assurent la stabilité de la protéine dans différents contextes.
Le site actif de l'enzyme est situé dans la fente formée par les deux domaines et les acides aminés essentiels pour la catalyse sont deux résidus d'acide aspartique aux positions 38 et 226, c'est pourquoi il s'agit d'une protéase "aspartyle".
Production
La rénine est produite dans l'appareil juxtaglomérulaire du rein, une structure spécialisée trouvée au site de contact entre le tubule alvéolaire distal et son glomérule d'origine.
Cet appareil se compose de trois composants: les cellules granulaires, les cellules mésangiales extraglomérulaires et la macula densa.
Macula dense
La macula densa est constituée d'une rangée de cellules épithéliales cubiques étroitement soudées qui tapissent le tube au site de contact avec le glomérule et est considérée comme le début du tubule alvéolaire distal.
Cellules mésangiales
Les cellules mésangiales extraglomérulaires se retrouvent formant une région triangulaire entre l'artériole afférente, l'artériole efférente et la macula densa, elles sont considérées comme une extension des cellules mésangiales glomérulaires. Ils sont également appelés cellules agranulaires.
Cellules granulaires
Les cellules granulaires sont appelées cellules juxtaglomérulaires et sont situées dans les parois des artérioles afférentes et efférentes et dans la zone des cellules mésangiales extraglomérulaires.
Ces cellules granulaires sont appelées par la présence de granules sécrétoires dans leur cytoplasme. Granules contenant de la rénine, ainsi qu'un précurseur de la rénine, la pro-rénine, qui est formée à partir de la pré-pro-rénine.
La pré-pro-rénine est une préhormone qui contient 406 acides aminés chez l'homme. Cette préhormone subit un clivage protéolytique post-traductionnel, perdant ainsi une séquence de 23 résidus à son extrémité amino-terminale.
Le clivage de la pré-pro-rénine la convertit en pro-rénine, longue de 383 acides aminés. Le clivage ultérieur d'une autre séquence à l'extrémité N-terminale de la pro-rénine est ce qui dirige la formation de la rénine, une protéase active de 340 acides aminés.
La pro-rénine et la rénine peuvent être sécrétées dans la circulation, mais très peu de pro-rénine est convertie en rénine active dans ce tissu conjonctif. Les enzymes responsables de la conversion de la pro-rénine en rénine sont appelées kallikréines et cathepsines.
Une fois que la rénine est sécrétée dans la circulation, sa demi-vie ne dépasse pas 80 minutes et la sécrétion est hautement régulée.
En plus du rein, la rénine peut être produite par d'autres tissus ou organes tels que les testicules, les ovaires, les parois des artérioles, le cortex surrénalien, l'hypophyse, le cerveau, le liquide amniotique et autres.
Bien qu'elle s'applique à de nombreux animaux, les études impliquant l'ablation des reins montrent que l'activité de la rénine circulante chute considérablement à des niveaux très proches de zéro.
Sécrétion
La sécrétion de rénine est augmentée par une série de stimuli qui apparaissent lorsque le volume du liquide extracellulaire diminue, lorsque la pression artérielle diminue ou lorsque l'activité sympathique dans les nerfs rénaux augmente.
Plusieurs facteurs liés à la régulation de la sécrétion de rénine ont été décrits:
- La pression de perfusion rénale détectée par les barorécepteurs (récepteurs d'étirement) de l'artériole afférente
- Modifications du volume et de la composition du fluide qui atteint la macula densa
- Activité des nerfs sympathiques rénaux
- Prostaglandines
- Peptide natriurétique auriculaire.
Le mécanisme barorécepteur de l'artériole afférente provoque une diminution de la sécrétion de rénine lorsqu'il y a augmentation de la pression de l'artériole afférente au niveau de l'appareil juxtaglomérulaire. Sa sécrétion augmente lorsque l'activité des barorécepteurs diminue lorsque la pression diminue.
Un autre capteur lié à la régulation de la sécrétion de rénine se trouve dans la macula densa. Plus le taux de réabsorption de Na + et Cl- et la concentration de ces électrolytes dans le liquide qui atteint la macula densa sont élevés, plus la sécrétion de rénine est faible et vice versa.
L'activité accrue des nerfs sympathiques rénaux, ainsi que des catécholamines circulantes à travers la noradrénaline libérée aux terminaisons sympathiques des cellules juxtaglomérulaires, augmente la sécrétion de rénine.
Les prostaglandines, en particulier les prostacyclines, stimulent la sécrétion de rénine par effet direct sur les cellules granulaires de l'appareil juxtaglomérulaire.
L'angiotensine II, par un effet de rétroaction négatif, inhibe la sécrétion de rénine par effet direct sur les cellules granulaires. Une autre hormone telle que la vasopressine inhibe la sécrétion de rénine.
Le peptide natriurétique auriculaire (ANP), produit dans le muscle auriculaire cardiaque, inhibe la sécrétion de rénine.
L'effet combiné de tous les facteurs stimulants et inhibiteurs est ce qui détermine le taux de sécrétion de rénine. La rénine est sécrétée dans le sang rénal, puis laisse les reins circuler dans tout le corps. Cependant, une petite quantité de rénine reste dans les fluides rénaux.
Caractéristiques
La rénine est une enzyme qui elle-même n'a pas de fonctions vasoactives. La seule fonction connue de la rénine est de couper l'angiotensinogène à l'extrémité amino-terminale, générant un décapeptide appelé angiotensine I.
L'angiotensinogène est une glycoprotéine du groupe des α2 globulines synthétisées par le foie et est présente dans le sang circulant.
L'angiotensine I ayant une activité vasopresseur très faible et devant être traitée «en aval» par une autre protéase, la rénine participe aux étapes initiales de régulation de la pression artérielle, dans un système appelé rénine-angiotensine.
L'angiotensine II a une demi-vie très courte (entre 1 et 2 minutes). Elle est rapidement métabolisée par diverses peptidases qui la fragmentent et certains de ces fragments, comme l'angiotensine III, conservent une certaine activité vasopresseur.
Les fonctions générales du système rénine-angiotensine sont multiples et peuvent être résumées comme suit:
- Constriction artériolaire et augmentation de la pression systolique et diastolique. L'angiotensine II est quatre à huit fois plus puissante que la norépinéphrine pour cette fonction.
- Augmentation de la sécrétion d'aldostérone due à l'effet direct de l'angiotensine II sur le cortex surrénalien. Le système rénine-angiotensine est le principal régulateur de la sécrétion d'aldostérone.
- Facilite la sécrétion de norépinéphrine par effet direct sur les neurones sympathiques post-ganglionnaires.
- Il influence la contraction des cellules mésangiales, ce qui diminue le taux de filtration glomérulaire et, en raison d'un effet direct sur les tubules rénaux, augmente la réabsorption du sodium.
- Au niveau cérébral, ce système réduit la sensibilité du réflexe barorécepteur, ce qui renforce l'effet vasopresseur de l'angiotensine II.
- L'angiotensine II stimule la consommation d'eau en favorisant les mécanismes de la soif. Il augmente la sécrétion de vasopressine et de l'hormone ACTH.
Pathologies associées
Le système rénine-angiotensine a donc un rôle important dans les pathologies hypertensives, notamment d'origine rénale.
C'est ainsi que la constriction de l'une des artères rénales génère une hypertension soutenue qui peut être inversée si le rein ischémique (défectueux) est retiré ou si la constriction artérielle rénale est libérée à temps.
Une augmentation de la production de rénine est généralement associée à une constriction unilatérale de l'artère rénale reliant l'un des reins, entraînant une hypertension. Cette condition clinique peut être due à des anomalies congénitales ou à d'autres anomalies de la circulation rénale.
La manipulation pharmacologique de ce système, en plus de l'utilisation des antagonistes des récepteurs de l'angiotensine II, sont les outils fondamentaux pour le traitement de l'hypertension artérielle.
L'hypertension artérielle est une maladie silencieuse et évolutive qui touche une grande partie de la population mondiale, en particulier les adultes de plus de 50 ans.
Références
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