EXPLORATION DU METABOLISME PHOSPHOCALCIQUE I – INTRODUCTION Dans tissus vivants Ca2+ Phosphates Ions interdépendants : tissu osseux = cristaux d’hydroxyapatite Ca3(PO4)23,Ca(OH)2 Régulation autonome Fonctions diverses - Ca2+ : conduction nerveuse, contraction musculaire, coagulation, perméabilité des membranes, activités enzymatiques, messager hormonal. - P : échanges énergétiques, activités enzymatiques, équilibre acido-basique (tampon intracellulaire). - sels phosphocalciques : fonctions mécaniques dans le squelette. II – RAPPELS METABOLISME PHOSPHOCALCIQUE 1) Besoins Ca - adulte - enfant de plus de 10 ans P 900 ±100 mg 1200 mg 800 mg 1000 mg Carence en Ca chez les jeunes filles. 2) Apports = alimentation Ca Produits laitiers (70%) Fromages Eaux de boisson Poissons, légumes, fruits secs P Viandes Poissons Jaunes d’oeufs Fromages 3) Absorption Ca : environ 30% sous forme Ca2+ jonction diffusion passive paracellulaire intestin grêle (duodénum, jéjunum) diffusion active transcellulaire Absorption paracellulaire Absorption transcellulaire Canaux calciques calcitriol + Calbindine, calmoduline Surface basolatérale Ca2+ ATPase Lumière intestinale Na+ Ca2+ vaisseau - si apports élevés : absorption par voie passive mais inhibition voie active ( PTH et calcitriol ) - si apports faibles : voie passive Ca2+ sanguin stimulation voie active ( PTH et calcitriol). Absorption augmentée par : - calcitriol = principal régulateur de l’absorption intestinale du Ca - PTH dont synthèse dépend de la Ca2+ - stéroïdes sexuels - hormone de croissance (GH) - pH acide (solubilisation des sels calciques) Absorption diminuée par : - cortisol (activité anti-vitamine D) - anions (oxalates, phytates) complexes insolubles) - pH alcalin solubilité de Ca par formation de P diffusion passive : gradient de concentration intestin grêle : 80% (duodénum, jéjunum, iléon) diffusion active (cotransporteur Na+/HPO42-) stimulation par le calcitriol Facteurs intervenant sur l’absorption Ca et Mg calcitriol l’absorption l’absorption 3) Répartition dans l’organisme Milieux Ca P Os 99% 85% Intracellulaire 14%(Pi) 1% Extracellulaire 1% (Pi) A - Les os = assure stockage et régulation des taux sérique de Ca et P. Fraction minérale ou inorganique du tissu osseux = cristaux d’hydroxyapatite Ca3(PO4)23,Ca(OH)2, carbonate d’apatite Ca3(PO4)23,CaCO3 + fibres de collagène Ca et P échangeable et P résorption osseuse = ostéolyse = libère Ca accrétion ou minéralisation osseuse = ostéogénèse = fixe les minéraux Ostéolyse liée à l’activité des ostéoclastes permettant : - la libération d’hydroxyproline = constituant du collagène, de pyridinoline et désoxypyridinoline = pontages inter- ou intra-monomères du collagène, - la synthèse de phosphatase tartrate résistante Favorisée par PTH Ostéogénèse liée à l’activité des ostéoblastes permettant : - la biosynthèse du collagène et de l’ostéocalcine - la synthèse des phosphatases alcalines Favorisée par Vitamine D et calcitonine B – Le sang Ca : Plasma : 2,15 - 2,55 mmol/l sous différentes formes Calcium diffusible et ultrafiltrable (60%): 50% forme libre ionisée (actif) = Ca2+ 5% forme complexée = Ca3(PO4)2 Calcium non ultrafiltrable = Ca lié aux protéines 40% (surtout à l’albumine) = réserve mobilisable en fonction du pH pH acide = rupture liaison Ca2+ = seul échangeable = 1,10 à 1,30 mmol/l GR = 3 à 4 mol/l Variations de la calcémie en fonction : - du taux de protéines: Si hypoalbuminémie Ca lié aux protéines sans modification du calcium ionisé. fausse hypocalcémie avec hypoalbuminémie Correction par la formule: Calcémiecorrigée = calcémie totalemesuré+(40- alb) x 0.025 - du pH: les variations aigues du pH modifications du Ca 2+ sans changement de la calcémie totale. Acidose aigue: l’albumine. Alcalose aigue: Ca 2+ par relargage du calcium lié à Ca 2+ par fixation du calcium à l’albumine P différentes formes : 70% = phosphate organique (phospholipides, phosphoprotéines) 30% Pi = 0,80 à 1,50 mmol/l = HPO42- = 80% H2PO4- = 20% PO43- = traces Mouvements du calcium dans l’organisme 10 g 9,8 g 1 Kg 200 mg Pas de mouvement directs du P entre les compartiments Si apports transfert tissu osseux vers cellules des tissus mous 4) Excrétion rénale Rôle régulateur de l’homéostasie phosphocalcique à court terme Le Ca - filtration : Ca2+ - réabsorption = 96 à 99% : mécanisme passif lié à la réabsorption de Na+ et H2O Calciurie = 2 à 7 mmol/24h Facteurs influençant la réabsorption tubulaire du Ca Stimulation Inhibition - PTH - Hypermagnésémie - Calcitonine - Acidose métabolique - Diurétiques thiazidiques - Diurétiques osmotiques (mannitol) - ADH - Insuline - Glucagon - Hyperhydratation extracellulaire - Déshydratation extracellulaire Le P filtration : Pi réabsorption : 90% = transfert actif (cotransporteur Na+/HPO42énergisé par Na+/K+ ATPase Phosphaturie : 15 à 30 mmol/24h Taux de réabsorption tubulaire maximum de P = 0,80 à 0,95 facteurs le TRP - PTH - Acidose métabolique aigue - Corticoïdes - Calcitonine le TRP - calcitriol - hormones de croissance - hormones thyroïdiennes III – REGULATION DU METABOLISME PHOSPHOCALCIQUE Prépro-PTH =115AA 1) PTH Sécrétion : glandes parathyroides Pro-PTH = 90 N-terminal PTH = 84 C-terminal Hormone de régulation de la calcémie : récepteur CaSR sur la mb des cellules parathyroïdiennes - hypercalcémie CaSR activé dégradation PTH et sécrétion PTH inactive - hypocalcémie CaSR inactivé sécrétion PTH intacte Action cellulaire sur des récepteurs de surface ( PT G) activation de l’adénylate cyclase (production d’AMPc) et de la phospholipase C (synthèse de diacylglycérol et d’inositol triphosphate) cibles : - os : action ostéolytique (activation des ostéoclastes) - reins : réabsorption tubulaire Ca2+ réabsorption tubulaire PO43- activité 1-hydroxylase synthèse calcitriol ( Hypercalcémiante et hypophosphorémiante absorption intestinale) 2) Le calcitriol = 1,25-diOH cholécalciférol = vit D3 Indispensable pour Ca dans fluides extracellulaires et minéralisation os Origine : - exogène (jaunes d’œufs, poissons, lait) - endogène : 7-déhydrocholestérol UV cholécalciférol 25-hydroxylase PTH hypocalcémie hypophosphorémie Prolactine + + + + + foie 25-OH cholécalciférol 1-hydroxylase - reins 1,25-diOH cholécalciférol Cibles : H. De croissance - intestin : calmoduline) absorption Ca et P (activation synthèse calbindine et - os : stimule les ostéoclastes et les ostéoblates favorisant la synthèse d’ostéocalcine et la minéralisation osseuse - reins : réabsorption Ca et P Hypercalcémiante et hyperphosphorémiante 3) Calcitonine Sécrétion par les cellules parafolliculaires de la thyroïde Cibles : - os : se fixe sur les ostéoblastes, les active ainsi que l’accrétion du calcium (calcification) = stimule l’ostéogénèse se fixe sur des récepteurs spécifiques de la membrane des ostéoclastes synthèse d’AMPc inhibant les actions destructrices - reins : réabsorption Ca et P Hypocalcémiante et hypophosphorémiante Régulation de la calcémie et de la phosphatémie par les hormones calciotropes intestin Absorption Ca et P os rein + calcitriol + Libération Ca et P + 1-OHase Réabsorption Ca + - - Réabsorption P PTH Si Ca2+ Si Pi parathyroïdes sécrétion PTH sécrétion calcitriol III – EXPLORATION DU METABOLISME PHOSPHOCALCIQUE A – Explorations biologiques de première intention Sérum : - Ca = 2,15 à 2,55 mmol/l - P = 0,8 à 1,5 mmol/l - TRP = 100 x (1- Cl P/Cl crea) = 0,80 à 0,95 - PAL = 30 à 130 UI/l Urines : - Ca = 2 à 7 mmol/24h - P = 15 à 30 mmol/24h B - Explorations biologiques de deuxième intention Sérum : - Ca2+, PTH, vitamine D, calcitonine - marqueurs de la formation osseuse : ostéocalcine, PAL osseuse, sous-produits de la synthèse collagénique = peptides d’extension C- et N- terminaux du procollagène de type I (PICP et PINP) - marqueurs de la résorption osseuse : posphatase acide tartrate résistante, fragments peptidiques des extrémités C- et Nterminales des molécules de collagène (CTX et NTX). Urines : - AMPc (témoin indirect de l’activité de PTH) - marqueurs de la résorption osseuse : produits de dégradation du collagène = hydroxyproline et molécules de pontage (PYR et DPD) C- et N-télopeptides (CTX et NTX). C – Explorations fonctionnelles -Test de charge à la PTH : réactivité des récepteurs à la PTH par le dosage de l’AMPc Si réponse + = hypoparathyroïdie vraie Si réponse - = pseudohypoparathyroïdie - Test de charge en Ca - Scintigraphie osseuse - Scintigraphie des parathyroïdes (recherche d’une tumeur) IV – VARIATIONS PATHOLOGGIQUES A – Variations de la calcémie 1) Hypercalcémies Ca > 2,60 mmol/l avec taux de protides normal Mécanismes : - absorption intestinale - réabsortion tubulaire - ostéolyse Etiologies Hyperparathyroïdie primitive = Production excessive et inappropriée de PTH Pathologie féminine( 6 contre 1) Le plus souvent asymptomatique 3ème pathologie endocrinienne ( après diabète et thyroïde). 80% cas adénome simple, 3% adénomes multiples, 15% hyperplasie glandulaire, 2% carcinome Diagnostic: biologique Sérum : Hypercalcémie, hypophosphorémie PTH très Calcitriol PAL Urines : Hypercalciurie Hyperphosphaturie AMPc Si doute test de charge calcique ( PTH reste élevée) Cancers Localisés au squelette : myélome multiple ou métastases osseuses de cancers primaires (sein, prostate) ostéolyse Diagnostic: biologique Sérum : Hypercalcémie par ostéolyse locale ou sécrétion de « PTH like ou rP related polypeptide» (cancers larynx, poumons, utérus, rein) PTH Calcitriol Urines : Hypercalciurie Autres causes - Hypervitaminose D ( absorption intestinale de Ca) - Sarcoïdose = maladie de système ( synthèse de calcitriol) - hyperthyroïdie ( résorption osseuse) - Immobilisation prolongée ( ostéogénèse) Ca 2+ > 2.6 mmol/l 60% élevée basse normale 40% CaU CaU CaU N ou Intoxication vit D Cancers: 50% Autres causes : 10% 2) Hypocalcémies Ca < 2,10 mmol/l avec taux de protides normal Mécanismes : - Sécrétion ou résistance des organes cibles de la PTH - Déficit en vitamine D - Résistance des organes cibles de la vitamine D Etiologies - Isuffisance parathyroidienne : Diagnostic: biologique -sérum : calcémie phosphatémie PTH -Urines : calciurie AMPc PTH - Origine non parathyroïdienne Résistance des cellules cibles à la PTH = pseudohypoparathyroïdie(os, reins). PTH Déficit ou résistance à la vitamine D : rachitisme (enfant) ou ostéomalacie (adulte) Perturbations du métabolisme de la vitamine D par : - malabsorption - absence d’hydroxylation hépatique ou rénale - carence d’exposition au soleil IRC avec rétention P hyperphosphatémie hypocalcémie sécrétion PTH synthèse calcitriol absorption intestinale de Ca aggravation hypocalcémie Syndrome néphrotique : fuite vitamine D avec sa protéine de transport, hypoprotidémie. Ca < 2.1 mmol/l Ca 2+ionisé < 1.1mmol/l Origine extraparathyroïdienne •Post chirurgicale++ • Fonctionnelle par carence en Mg • Idiopathique B - Variations de la phosphorémie 1) Hyperphosphorémie : > 1,5 mmol/l (sans hémolyse) Mécanismes : - DFG - réabsorption rénale - apports Etiologies -IR : filtration glomérulaire -Maladies endocriniennes : hypoparathyroïdie ( PTH)et diabètes graves ( consommation du P par défaut d’utilisation du glucose : oses phosphates) - Affections diverses : fractures multiples, intoxication par vitamine D. Hyperphosphorémie > 1,5 mmol /L Clairance créatinine normale Diminuée Filtration glomérulaire Augmentation réabsorption tubulaire IR calcémie normale diminué Calcémie Hypoparathyroidie PTH Surcharge exogène: Apports oraux ou IV de P. Laxatifs riche en P Surtout qd IR associée Surcharge endogène: Sd lyse tumorale Hémolyse aigue rhabdomyolyse 2 – Hypophosphorémies Phosphorémie < 0,8 mmol/l Mécanismes : - réabsorption tubulaire - absorption intestinale Etiologies - Hyperparathyroïdie : PTH réabsorption tubulaire de P - Déficit en vitamine D : origine nutritionnelle, entéropathie avec atrophie de la muqueuse intestinale (hypovitaminose D), rachitisme vitamino-résistant (résistance périphérique des organes cibles de la vitamine D) -Syndrome de Fanconi ou diabète phosphoglucoaminé (défaut de réabsorption Pi, Glu, AA, HCO3-). Hypophosphorémie < 0,8 mmol /l phosphaturie augmentée diminuée Origine extrarénale Perte rénale • Insuffisance d’apport calcémie augmentée HPT primitive • Carence en vit D normale Tubulopathie: sd fanconi • Chélateurs du P • Transfert P ds milieu intracellulaire: •Perf de glucose de nutrition parentérale •Insulinothérapie •Alcalose respiratoire aigue VI – Perturbations métaboliques de l’os A – Ostéomalacie = défaut de minéralisation du tissu ostéoïde; Etiologie = carence en vitamine D. Biologie -Hypocalcémie associée ou non à une hypophosphorémie - Hypocalciurie associée ou non à une hypophosphaturie -PAL et ostéocalcine B- Ostéoporose = involution progressive de l’os (partie osseuse et minérale) Etiologies : -Ménaupose (cessation de sécrétion des oestrogènes) - apports calciques et de la synthèse du calcitriol chez les sujets âgés - maladie de Cushing (hypersécrétion de cortisol et traitement prolongé par les corticoïdes) - immobilisation prolongée Biologie Sérum : calcémie souvent normale Urines : calciurie hydroxyproline, CTX et NTX, PYR et DPD C – Maladie de Paget = remodelage osseux excessif Biologie Sérum : PAL PAL osseuse PIPC et PINP Urines : hydroxyproline NTX