Le sang passe par I'artère rénale (A. renalis), puis par les artères interlobaires (A. interlobares) et enfin par les artères arquées (A. arcuatae) qui circulent dans la zone entre cortex et médullaire. Le flux sanguin se répartit inégalement entre ces deux parties : sur l'ensemble du débit sanguin rénal qui est de 1.2 l/min environ (1/4 - 1/5 du débit cardiaque), la médullaire ne «prend» normalement que 8 % seulement bien que son poids représente 20 à 25 % du poids total du rein.

Contrairement à la plupart des autres organes, le rein possède deux réseaux capillaires disposés en série. Le premier réseau à pression élevée se situe entre l'artériole afférente et l'artériole efférente du glomérule. Les modifications de résistance de ces vaisseaux influencent non seulement le flux sanguin cortical rénal mais également la pression de filtration glomérulaire. Le sang de l'artériole efférente est dirigé vers le second réseau capillaire. Celui-ci enveloppe les tubules (vaisseaux péritubulaires). Il sert à la vascularisation des cellules tubulaires et aussi aux échanges des substances avec la lumière tubulaire (réabsorption, sécrétion).

Le rein possède deux types de néphrons qui diffèrent, notamment par la disposition du réseau capillaire péritubulaire.

1. Les néphrons corticaux ont des anses de Henle courtes et un réseau capillaire semblable à celui de la plupart des tissus de l'organisme.
2. En revanche les néphrons juxtamédullaires (à la limite corticomédullaire) possèdent des artérioles efférentes qui se divisent pour donner des vaisseaux très longs (40 mm !), les vasa recta, lesquels parcourent la médullaire. Ils accompagnent en partie les longues anses de Henle des néphrons juxtamédullaires jusqu'à la pointe de la papille. Les vasa recta vascularisent seuls la médullaire. Leur allure en forme d'épingle à cheveux est importante pour la concentration des urines.

Toute modification dans la distribution du flux sanguin entre les capillaires des deux types de néphrons a une influence sur l'élimination du NaCl en particulier. Une augmentation du flux sanguin médullaire entraîne une diminution de l'osmolalité de la médullaire rénale (effet de lavage) et donc du pouvoir de concentration des urines

Autorégulation du débit sanguin rénal

On désigne par autorégulation du flux sanguin rénal (FSR) le fait que le flux plasmatique rénal et le TFG ne varient guère (y compris sur un rein dénervé) lorsque la pression sanguine dans la circulation générale oscille entre 10,6 kPa environ (80 mmHg) et 26.6 kPa (200 mmHg). Par un mécanisme encore en partie inexpliqué, la résistance artériolaire des néphrons corticaux s'adapte automatiquement à la pression sanguine régnante, Néanmoins, si celle-ci tombe en dessous de 10,6 kPa (80 mmHg), il n'y a plus de contre-régulation possible : le flux sanguin chute rapidement et la filtration cesse.

Le flux sanguin rénal (FSR) peut être déterminé selon le principe de Fick en mesurant /e flux plasmatique rénal (FPR). La quantité d'une substance éliminée du plasma au niveau d'un organe est égale à la quantité de cette substance entrant dans cet organe par le plasma artériel (FPR * concentration artérielle) diminuée de la quantité sortant de cet organe par le plasma veineux (FPR * concentration veineuse). En d'autres termes, FPR = quantité de substance éliminée/ (C artérielle - C veineuse). Ce principe est applicable à tous les organes pourvu qu'une substance indicatrice adéquate soit utilisée. La concentration plasmatique de la substance indicatrice arrivant et quittant l'organe doit être déterminée. Pour le rein, la concentration de la substance indicatrice, l'acide paraamino-hippurique (PAH) quittant le rein par voie veineuse est très faible (pour des concentrations rénales faibles, la concentration veineuse de PAH est environ 10 fois plus faible que la concentration artérielle), et donc seule la concentration artérielle est mesurée. Etant donné que : quantité/unité de temps = volume/unité de temps * concentration, on obtient l'équation :

(FPR * P_aPAH) - (FPR * P_rPAH) = V_u * U_PAH
ou
FPR = V_u * U_PAH /(P_aPAH- P_rPAH)
avec P_aPAH = concentration artérielle du PAH ;
P_rPAH = concentration du PAH dans la veine rénale ;
U_PAH = concentration urinaire du PAH ;
V_u = volume urinaire par minute (= débit urinaire).

FSR peut être calculé à partir de l'hématocrite (Ht) et du flux plasmatique rénal selon la formule FSR = FPR/(1 - Ht). P_rPAH ne s'élevant qu'à environ 1/10 de P_aPAH, on utilise souvent simplement la formule FPR = V_u * U_PAH/P_aPAH , donc = clairance du PAH.

La consommation rénale en oxygène est de 18 ml/min. En raison de la vascularisation élevée des reins qui ne pèsent que 300 g environ (0,5 % du poids corporel), la différence artérioveineuse rénale en oxygène reste faible ( 14 ml/l de sang). L'oxygène est surtout utilisé pour le métabolisme oxydatif du cortex rénal. Celui-ci a besoin d'une énergie considérable pour le transport actif. Dans la médullaire, le métabolisme est principalement anaérobie.