Les aminoacidopathies Année 2018/2019 Biochimie clinique Dr ARAB Biochimie clinique 2 Les aminoacidopathies Objectifs : - A l’issu de ce cours, le résident doit être capable de : Lister les voies de dégradation de la chaine carbonée et du groupement aminé des acides aminés citer les enzymes régulant le cycle de l’urée Décrire les enzymes déficitaires ou mutées dans les aminoacidopathies et voies d’activation secondaires Différencier et interpréter le diagnostic biologique des aminoacidopathies Donner les complications des aminoacidopathies en l’absence de traitement Définir le traitement nutritionnel et thérapeutique Plan du cours : 1-Introduction 2- Rappel structural des acides aminés 3- voies de dégradation des acides aminés 3-1 Voie de dégradation du groupement aminé des acides aminés 3-2 Voie de dégradation de la chaine carbonée des acides aminés 3-3 métabolismes de certains acides aminés : 3 3-1 méthionine 3-3-2 phénylalanine et tyrosine 4- Les aminoacidopathies : 4-1 méthodes d’exploration des aminoacidopathies 4-2 La phenycetonurie 4-3 désordres du métabolisme de la tyrosine 4-3-1 tyrosinemie type I 4-3-2 tyrosinémine type II 4-3-3 tyrosinémie type III 4-3-4 Alcaptonurie 4-4 La leucinose 4-5 Acidurie organique 4-6 Homocystinurie 4-7 cystinose 4-8 cystinurie 4-9 hyperamminièmie Biochimie clinique 3 Les aminoacidopathies 1- Introduction : Les maladies héréditaires du métabolisme (MHM) résultent le plus souvent d’un déficit enzymatique sur l’une des nombreuses voies métaboliques, dérivées des glucides, protides ou acides gras ou du trafic intracellulaire. Un déficit enzymatique entraine l’absence d’un compose situe en aval du déficit et/ou l’accumulation d’un composé potentiellement toxique situé en amont du déficit. Il se manifeste à tout âge de la vie, le plus souvent en période néonatale mais aussi pendant l’enfance ou à l’âge adulte lorsqu’il s’agit de déficits enzymatiques partiels. Ils sont encore insuffisamment diagnostiqués, en particulier en pathologie adulte où les déficits enzymatiques partiels peuvent se manifester par des tableaux cliniques très varies, notamment des manifestations digestives, des épisodes psychiatriques ou un retard mental. Une fois ingérées, les protéines sont absorbées au niveau du tube digestif sous forme d’acides amines (AA) et peuvent ainsi circuler dans le sang. Les AA sont dégradés en acides organiques (AO), indétectables chez le sujet sain dans le plasma ou faiblement excrétés dans les urines. Ces AO sont essentiels au cycle de Krebs. Cette dégradation peut se faire grâce à des outils : les enzymes. Un déficit enzymatique entraine l’accumulation des AA ou des AO concernés par l’enzyme déficitaire, ou l’accumulation de substances toxiques comme l’ammoniac (NH3). Les AA proviennent des protéines alimentaires (intoxication exogène). Les maladies d’intoxication les plus fréquentes sont les aminoacidopathies, principalement la leucinose, la phenylcetonurie et la tyrosinemie de type I, les aciduries organiques dont l’acidémie methylmalonique, l’acidémie propionique et l’acidémie isovalerique, et enfin les déficits du cycle de l’urée. les anomalies du métabolisme des folates et des cobalamines,l’homocystinurie, l’intolerance aux protéines dibasiques et le syndrome « HHH» 2-Rappel structural des acides aminés : La plupart des protéines contiennent dans des proportions variables les 20 acides aminés α L . Il existe 10 acides aminés dits indispensables ou essentiels apportés par l’alimentation où l’organisme est incapable de les synthétiser et 10 acides aminés dits non essentiels ou non indispensables. Les AA ont un motif structural commun Biochimie clinique 4 Les aminoacidopathies Acide aminé essentiels: la valine, la leucine, l’isoleucine, la phénylalanine, le tryptophane, la lysine, la méthionine et la thréonine : Lysine et Thréonine: Absolument essentiels. Acides aminés parfois essentiels, dans certaines conditions (grossesse, croissance) l’histidine et l’arginine deviennent essentielles ; (Arg +++ = chez le Nourrisson) Les acides aminés qu’on peut appeler semi essentiels : tyrosine et la cystéine (phénylalanines et la méthionine) 3-voies de dégradation des acides aminés : Le catabolisme ou dégradation des acides aminés s’accompagne toujours de l’enlèvement de l’azote aminé (c’est la 1ère réaction catabolique). Le squelette carboné restant, appelé acide α-cétonique (ce n’est pas un AA), est à son tour dégradé en intermédiaires. 3-1 élimination du groupement aminé : Différentes voies d’élimination : - Transamination: commune à tous les AA sauf la lysine. - Désamination oxydative: le glutamate. - Désamination non oxydative: la sérine, cystéine et la thréonine. Cela conduit à la production d’un composé toxique pour le système nerveux central: l’ammoniac (NH3). Celui-ci est éliminé (systèmes de détoxication) de l’organisme Sous forme d’urée (uréogénèse= voie majeure hépatique qui représente 4/5 de l’azote éliminé) ou sous forme de NH4+ (l’ammoniogénèse rénale= forme mineure L'ammoniac NH3 est un composé toxique. Il est formé dans les tissus périphériques (et le foie) à partir des AA par une série de réactions de transamination et de désamination. Il est également produit par les bactéries dans l'intestin. Il se déplace vers le foie et vers le rein, principalement sous la forme de glutamine (et d’alanine) pour être éliminé. Le transporteur d’azote entre les différents organes = glutamine. Synthèse de la glutamine (Glutaminogénèse) Se déroule au niveau des tissus périphérique C’est la synthèse de la glutamine à partie du glutamate via la glutamine synthétase cytosolique Hydrolyse de la glutamine : Biochimie clinique 5 Les aminoacidopathies Figure1 : glutamine transporteur de l’ammoniac L’ammoniogénèse : Dans le rein, le NH3 libéré à partir de la glutamine va s’associé avec des H+ pour former l’ion ammonium (NH4+) qui sera éliminé dans les urines. Figure 2 : schéma de l’ammoniogénèse Le cycle de l’urée ou uréogenèse : Au niveau du foie, le NH3 libéré à partir de la glutamine est pris en charge par le cycle de l’urée = uréogenèse. Le cycle de l’urée est la voie préférentielle de l’élimination de l’azote en excès. L’urée n’a aucune fonction physiologique. C’est un cycle qui fait intervenir en particulier les AA suivants: Arginine, Ornithine, Citrulline et l’Argininosuccinate. Biochimie clinique 6 Les aminoacidopathies Figure3 : cycle de l’urée Bilan de la synthèse de l'urée. CO2 + NH4+ + 3 ATP + Asp + 2 H2O -------> URÉE + 2 ADP + 2 Pi + AMP + PPi + fumarate 3-2 Catabolisme du squelette carboné : Conduit à la formation de 07 composés intermédiaires qui peuvent empruntés des voies métaboliques différentes 1- l’α-cétoglutarate, l’oxaloacétate, le fumarate, le succinyl-CoA (Intermédiaire du cycle de Krebs) et le pyruvate. Ces composés peuvent être utilisés pour la synthèse du glucose et les AA qui leur donnent naissance sont dits glucoformateurs. 2- l’acétoacétyl- CoA et l’acétyl- CoA Ces composés peuvent être utilisés pour la synthèse des corps cétoniques et les AA qui leur donnent naissance sont dits cétogènes Acides Aminés glucoformateurs et cétogènes. Figure 4 : devenir du squelette carboné des acides aminès Biochimie clinique 7 Les aminoacidopathies 3-3 Métabolisme de certains acides aminés : 3-3-1 Méthionine : Figure 5 : cycle de la méthinone 3-3-2 Phénylalanine et tyrosine : Biochimie clinique 8 Les aminoacidopathies Figure 6 : voies de catabolisme de la tyrosine 4-Les aminoacidopathies : Les AAH sont le plus souvent des maladies d’intoxication liées à un déficit enzymatique sur la voie de dégradation des acides aminés. Elles peuvent être classées en deux catégories : - les enzymopathies touchant le catabolisme de l’azote aminé (uréogenèse) ou une étape du catabolisme de la fraction carbonée des acides aminés. Si l’anomalie se situe au niveau de l’une des premières étapes du catabolisme de l’acide aminé, celui-ci s’accumulera (phénylalanine dans la phénylcétonurie). Si l’anomalie se situe au niveau des dernières étapes de la voie métabolique, le produit qui s’accumule est un acide organique ; - les anomalies de transport membranaire atteignant la membrane plasmique des cellules (cellules tubulaires rénales et/ou entérocytes) ou les membranes intracellulaires (mitochondries, lysosomes) 4-1 Méthodes d’exploration biologique des aminoacidopathies : Tests d’orientation urinaires : Odeur des urines (très caractéristiques) : Odeur de souris ou de moisissure = phénylcétonurie Odeur de sirop d’érable ou de bouillon de viande = Leucinose Odeur de beurre rance = Hyper méthioninémie Odeur de pieds = acidurie isovalérique Réaction au chlorure ferrique: Cette réaction détecter au niveau urinaire des acides α cétoniques des acides aminés tels que : Phenylalanine, tyrosine → coloration verte Histidine → coloration bleue Réaction au DNPH :(2-4 dinitro phényl hydrazine) : Ce réactif donne un précipité jaune en présence des acides α cétoniques : Phenylalanine, tyrosine, acides aminés ramifiés. Biochimie clinique 9 Les aminoacidopathies Réaction de Brandt : Rouge pourpre à framboise intense et stable : acides aminés ramifiés, homocystéine. Réaction de spath et barber : rose à rouge = homocystéine. Dosage quantitatif des acides aminés : Les chromatographies des acides aminés dans le sang, les urines et le LCR ont pour but de rechercher des anomalies primitives ou secondaires. Chromatographie sur couche mince, La chromatographique d’échange d’ions couplés à une détection colorimétrique à deux longueurs d’onde (570 et 440 nm) après réaction avec la ninhydrine. la CPG, HPLC, la spectroscopie de masse. La spectrometrie de masse est une technique rapide qui est adaptée pour le dépistage néonatal. - Chromatographie des acides organiques urinaires indiquée dans le cas où le déficit enzymatique ne se traduit pas par une perturbation des acides aminés - Détermination spécifique des acides aminés : phenylalanine et tyrosine par florimetrie Diagnostic de certitude réalisé sur l’étude enzymatique sur les fibroblastes et étude génétique. 4-2La phenylcétonurie : La phénylcétonurie (PCU) est une maladie génétique liée à un déficit en phénylalanine hydroxylase (PAH) qui permet la transformation d’un acide aminé, la phénylalanine (Phé) en un autre acide aminé, la tyrosine (Tyr). Le déficit entraîne une augmentation de la phénylalaninémie qui est toxique pour le cerveau. La phenylcetonurie étant une maladie transmise sur le mode autosomique récessif, Figure7 : schéma métabolique de la phenylalanine Le diagnostic de PCU est habituellement fait grâce au dépistage néonatal systématique à J3 Il reste difficile pour les patients non dépistés qui peuvent avoir une présentation clinique très variable. Ce diagnostic est basé sur le dosage de la concentration en phénylalanine sur sang total exprimée selon les laboratoires en mg/dL ou μmol/L (1 mg/dL = 60 μmol/L).Un déficit du métabolisme de la tétrahydrobioptérine ou BH4 (le cofacteur de la PAH) Biochimie clinique 10 Les aminoacidopathies Physiopathologie : La Phé est un acide aminé essentiel (AAE) dont les apports dépendent exclusivement de l’alimentation. Ces apports doivent satisfaire les besoins pour le métabolisme de la Phé qui est indispensable à la synthèse de la tyrosine et à la synthèse des protéines de l’organisme. Le taux de Phé est constant quel que soit l’âge (58 ± 15 μmol/L). La pathogénie de la PCU résulte de plusieurs mécanismes: Plusieurs métabolites toxiques s’accumulent dans le cerveau, essentiellement la Phé elle-même mais aussi des métabolites secondaires (phénylactate, phénylpyruvate et phénylacétate) Le déficit en PAH est responsable d’un déficit en Tyr qui devient un AA essentiel. Or la Tyr est le précurseur de neurotransmetteurs comme la dopamine, l’adrénaline, et la noradrénaline qui vont devenir déficitaires. Le déficit en Tyr entraîne également un déficit en mélanine qui va engendrer les anomalies cutanées et phanériennes observées dans les PCU non traitées. a Phé entre en compétition avec les autres AA neutres pour pénétrer dans le cerveau car ils utilisent un transporteur commun (LAT1). L’hyperphénylalaninémie est donc responsable d’un déficit intracérébral en AA neutres, en particulier de la Tyr et du tryptophane (Trp), précurseurs de nombreux neurotransmetteurs. Il en résulte une altération de la synthèse protéique intracérébrale et de la synthèse des neurotransmetteurs. Les lésions neurologiques sont initialement réversibles. Ce n’est qu’après une exposition chronique à des taux de Phé élevés que ces lésions deviennent irréversibles. Classification : Une classification a été proposée en fonction de la concentration plasmatique de Phe: • PCU typique (Phe ≥ 20 mg/100 mL); • PCU atypique (10 ≤ Phe ≤ 20 mg/100 mL). Ces deux formes nécessitent un régime restrictif contrôlé . hyperphenylalaninemie modérée (3 ≤ Phe ≤ 10 mg/100 ml) pour laquelle le régime ne comporte pas de produits spéciaux mais les enfants doivent être suivis et les familles informées, notamment s’il s’agit d’une fille car leurs grossesses futures devront être surveillées. Diagnostic biologique : La phenylcetonurie est dépistée en période néonatale en dosant la Phe plasmatique à partir d’un prélèvement sanguin sur carton Guthrie. Initialement le test de Guthrie était un test semi quantitatif qui mesurait le taux de la phenylalanine dans le sang utilisait pour la croissance des colonies bactériennes mises en présence d’un échantillon de sang et d’un inhibiteur de croissance bactérienne. Le dosage de la phénylalanine par fluorimétrie (la phénylalanine réagit avec la ninhydrine en présence de cuivre pour former un complexe fluorescent ) Le prélèvement est fait au 3e jour de vie, le dosage au 5e jour et les patients peuvent être traites aux alentours du 10e jour de vie, parfois avant ; Biochimie clinique 11 Les aminoacidopathies Confirmation du diagnostic qui comprend un contrôle du taux de phenylalanine et une étude systématique du BH4, de sa voie de synthèse et de sa voie de recyclage. Cette étude se fait sur un prélèvement de sang et d’urines sur carton Guthrie. Diagnostic différentiel : Autres causes d’hyperphénylalaninémie (hors phénylcétonurie et déficits des bioptérines) Le diagnostic différentiel se pose essentiellement devant un dépistage néonatal positif, c’esta-dire un taux de Phe ≥ 3 mg/dl. Il y a un certain nombre d’hyperphenylalaninemies secondaires qu’il faut identifier : Avec hypertyrosinémie • hyperphenylalaninemie transitoire (prématuré +++) ; • augmentation de la prise alimentaire de protéine; • maladie hépatique (incluant la galactosemie et la tyrosinemie). Sans hypertyrosinémie • hyperphenylalaninemie transitoire (prématuré +++) ; • secondaire à un médicament (trimethoprime, methotrexate, antifoliques); • maladie inflammatoire sévère; • maladie rénale. Déficits de synthèse ou de recyclage des bioptérines Dans 2 % des cas, le déficit enzymatique ne concerne pas l’enzyme mais la synthèse ou le recyclage de son cofacteur, le BH4. Ce diagnostic différentiel est important car certains de ces déficits entrainent un déficit en neurotransmetteurs et nécessitent un traitement particulier (dopamine, 5-OH-tryptophane, BH4). Traitement : Le traitement consiste en un régime pauvre en phenylalanine. Il est prescrit pour environ 10 ans afin de garder la concentration de phenylalanine sanguine entre 2 et 5 mg/100 ml. Le régime est ensuite progressivement élargi car après 10 ans, la tolérance neurologique aux taux élevés de Phe plasmatiques est bien meilleure. Le régime remplace une quantité calculée de protéines naturelles par un substitut de protéines sans phenylalanine. Ce substitut comporte également des glucides, des lipides et des micronutriments (vitamines, oligoéléments). Initialement le nouveau-né est soumis à un régime exclusivement à base de substitut et les protéines naturelles, sous forme de lait. Apres la diversification, des aliments riches en protéines sont interdits, d’autres à teneur protéique modérée sont autorisés en quantité mesurée ; certains aliments sans protéines (sucres, beurre, huiles) sont autorises sans limitation (dans la limite d’apports caloriques adaptés). Sensibilité au BH4 : Des patients avec des déficits en PAH et non des déficits de synthèse ou de recyclage du BH4 avaient une sensibilité au BH4 (Saproptérine Kuvan®). En maintenant le même régime (donc le même apport en phenylalanine), l’adjonction de BH4 permettait une baisse de la phenylalanine plasmatique de 30 à 70 % selon les cas. Biochimie clinique 12 Les aminoacidopathies Ce test peut être fait en période néonatale et permet également de dépister simultanément les exceptionnels déficits de synthèse ou de recyclage du BH4. Il existe différentes possibilités de réponse au BH4 : absence de réponse, réponse partielle, réponse totale (normalisation de la Phe avec le BH4) et réponse totale et rapide (≤ 4 heures) dans le cas d’un déficit en 6-pyruvoyl-tetrahydroptérine synthase 4-3 Désordre du métabolisme de la tyrosine : 4-3-1 tyrosinémie type I : La tyrosinemie de type I est liée à un déficit en fumarylacetoacetate hydrolase, étape terminale du catabolisme de la tyrosine (TYR), De transmission autosomique récessive. Figure 8 : tyrosinémie de typeI La succinylacetone et le succinylacetoacetate (derivès toxiques accumules en amont du deficit) inhibent la porphobilinogene synthase (PBGS) sur la voie des porphyrines, expliquant les possibles crises porphyriques, et le dysfonctionnement tubulaire rénale, d’où la tubulopathie. D’autres composés accumulés (fumarylacetone et maleylacetone) sont toxiques pour le foie et le rein. Clinique : La tyrosinemie de type I se révèle par une insuffisance hépatocellulaire d’apparition progressive après les quinze premiers jours de vie. Le pronostic à long terme est un hepatocarcinome. Diagnostic : Le déficit entraine l’accumulation de tyrosine dans le sang et surtout l’accumulation anormale dans le sérum et les urines de succinyl acetone (SA) et d’acide delta-aminolevulinique et dont la présence dans les urines confirme le diagnostic. L’augmentation de l’alpha-foetoproteine est un marqueur d’hepatopathie chronique ou de dégénérescence maligne, complication redoutée de la tyrosinemie de type I. Traitement : Traitement diététique en attendant la transplantation hépatique. Traitement médicamenteux nitisinone (orfadin ) le NTBC = 2-(2-nitro-4 trifluoromethylbenzoyl)- 1,3-cyclo-hexanedione inhibiteur de la 4-hydroxyphenylpyruvate dioxygenase, entraine la persistance d’une accumulation de tyrosine dans le sang en amont du bloc enzymatique (comme dans la tyrosinemie de type II) il faut associé un régime pauvre en tyrosine alimentaire et en phenylalanine son précurseur Biochimie clinique 13 Les aminoacidopathies 4-3-2 Tyrosinémie de type II : syndrome de Richner-Hanhart ou tyrosinemie oculocutanée : Le site du défaut métabolique est la tyrosine transaminase hépatique Clinique : Augmentation du taux plasmatique de la tyrosine, des lésions oculaires et cutanée et retard mental modéré. Les métabolites urinaires : P hydroxyphenylpyruvate, P hydroxylphenylacetate, la N acetyltyrosine et la tyramine. La prise en charge consiste en un régime diététique limité en phénylalanine et en tyrosine. 4-3-3 Tyrosinemie type III : Maladie rare à transmission autosomique récessive, due à un déficit en 4hydroxyphenylpyruvate dioxygénase. Caractérisée par une hypertyrosinémie modérée et une excrétion urinaire élevée de 4hydroxyphenylpyruvate, 4-hydroxyphenyllactate et de 4-hydroxyphenylacetate. Traitement régime pauvre en PHE et TYR 4-3-4 Alcaptonurie : Le défaut métabolique est du l’absence de l’homogentisate oxydase. L’homogentisate urinaire est ensuite oxydée par l’O2 de l’air en un pigment brun noirâtre. Maladie à transmission autosomique récessive Clinique : urines noirâtres, hyperpigmentation généralisée du tissu conjonctif (Ochronose)+ arthrite ( oxydation de l’homogentisate et accumulation au niveau du tissu conjonctif sous forme de polymères). Il n'y a pas de mesures curatives ou préventives, NTBC Traitement antioxydant vitamine C peu convaincant 4-4 leucinose : La leucinose ou MSUD (Maple Syrup Urine Disease) est due à un déficit du bloc enzymatique de la décarboxylation oxydative des céto-acides issus de la désaminations des trois acides amines ramifies leucine (LEU), valine (VAL) et isoleucine (ILE) (voir figure 1) . Il résulte de ce déficit une accumulation dans les tissus des trois acides aminés précurseurs, des trois céto-acides correspondants, et l’apparition constante d’allo-isoleucine. L’acide 3-ceto-2-methylvalerique provenant de l’isoleucine et son dérivé hydroxyle dégagent une odeur très caractéristique comparée à celle du sirop d’érable ou du curry. Biochimie clinique 14 Les aminoacidopathies Figure 9 : voies de dégradation des acides aminès à chaine ramifiés La leucinose entraine une atteinte neurologique aigue ou chronique due à la neurotoxicite de la leucine et surtout de son ceto-acide, l’acide 2-ceto-isocaproique. Il existe différentes formes : Forme classique néonatale : Elle se manifeste dans la première semaine de vie par un coma sévère. Les taux sanguins de LEU dépassent généralement 20 mg/100 mL (20 mg/dL = 1 500 μmol/L). L’évolution sans traitement est caractérisée par une aggravation neurologique et un décès rapide. Diagnostic : Réaction au dinitrophenylhydrazine(DNPH) qui réagit avec les αcetoacides : 1ml urine+1ml DNPH Si la coloration est inchangée DNPH négatif Si précipité trouble : DNPH positif ( taux de leucine sang>15mg/100ml) Biochimie clinique 15 Les aminoacidopathies La chromatographie des acides amines (CAA) plasmatique permet de révéler l’augmentation de la concentration de leucine et des autres acides amines ramifiés dans le sang ainsi que la présence d’alloisoleucine caractéristique de cette pathologie. Formes à révélation tardive et formes atypique : Liées à un déficit partiel, dites ≪ intermédiaires ≫ et ≪ intermittentes ≫ se présentant comme une encéphalopathie avec retard mental ou sous la forme de comas à répétition, ou encore sous la forme de symptômes digestifs (épisodes de vomissements, cassure staturopondérale, refus de boire, dégoûts alimentaires). Le diagnostic se fait au moment des symptomes cliniques par une CAA plasmatique caractéristique d’une leucinose. Traitement : traitement est diététique 4-5 Acidurie organique : les métabolites accumulés ne sont plus les AA précurseurs aisément mesurables par chromatographie, mais des métabolites intermédiaires qui sont des acides organiques identifiables par chromatographie gazeuse couplée à un spectromètre de masse (GC-MS). Figure11 : formation des aciduries organiques L’acidemie isovalerique (AIV) provient d’un bloc enzymatique sur la voie de dégradation de la leucine. L’acidemie methylmalonique (AMM) et l’acidemie propionique (AP) résultent d’un bloc enzymatique sur la voie de dégradation de quatre acides amines essentiels :valine, isoleucine, methionine, threonine. AP et AMM : Les acidemies propionique (AP) et methylmalonique (AMM), dues respectivement au déficit en propionyl- CoA-carboxylase et au déficit en methylmalonylCoAmutase (MUT), plus rarement au déficit en racemase ou en cobalamine qui entrainent un Biochimie clinique 16 Les aminoacidopathies bloc enzymatique sur la voie de dégradation de quatre acides amines essentiels : valine, isoleucine, méthionine, thréonine. Toxicité de nombreux organes : cerveau, foie, rein, cœur, peau, pancréas et système hématopoïétique), un dysfonctionnement profond et ubiquitaire du métabolisme Mitochondrial par défaut de production du succinyl CoA qui participe dans le cycle de Krebs. De plus le propinylcoA se lie aux CoA (≪ trapping du CoA ≫), aux dépens des autres substrats d’où la constitution d’une carence en acetyl-CoA et d’un dysfonctionnement du cycle de Krebs. Les enzymes mitochondriales qui sont sous le contrôle de l’acetylCoA ont également une activité réduite : PDH (d’où hyperglycemie et hyperlactatemie) par diminution du COASH, NAGS (déficit du cycle de l’urée, d’où hyperammoniemie), citrate synthase, système de clivage de la glycine (d’où hyperglycinemie) on parle de ≪ paralysie mitochondriale ≫ dont le pronostic est extrêmement défavorable. Il existe des formes d’AMM sensibles à la vitamine B12 et des formes d’AP sensibles a la biotine (vitamine B8), le traitement repose sur la vitaminothérapie. Sources de l’acide propionique : - Catabolisme protidique (4 acides aminés) - Fermentation bactérienne au cours de premiers jours de vie - Lipolyse des acides gras à nombre impair de carbone Acidémie isovalérique L’acidemie isovalerique (AIV) résulte d’un déficit de l’isovaleryl-CoA déshydrogénase, enzyme de la voie du catabolisme de la leucine. Troubles neurologiques , troubles digestifs (constipation, syndrome pseudo-occlusif), une très forte odeur de pieds est caractéristique. Clinique acidurie organique : Les formes typiques se révèlent habituellement en période néonatale par un coma progressif avec acido-cetose et trou anionique élevé, hyperammoniemie, éventuellement pancytopenie. Le diagnostic est confirmé par la présence dans les urines des métabolites anormaux (détectables sur la chromatographie des acides organiques urinaires = CAOu). En l’absence de traitement, l’évolution est fatale. Il faut d’emblée supprimer l’apport protéique et assurer une réhydratation efficace. 4-6 Homocystinurie : L’homocysteine est un acide amine non protéique qui apparait comme intermédiaire dans le métabolisme des acides amines soufres. C’est le produit de déméthylation de la methionine. L’élévation importante de l’homocysteine plasmatique peut être due soit à une anomalie dans la voie de la transsulfuration, déficit en CBS (déficit enzymatique le plus fréquent) à l’origine de l’homocystinurie classique soit à une anomalie de la reméthylation (déficits enzymatiques en MS, MSR et en MTHFR). En absence de déficit enzymatique, l’homocysteine plasmatique est augmentée dans Biochimie clinique 17 Les aminoacidopathies les carences en vitamines B6, B12 (anomalies de l’absorption, du transport et du métabolisme intracellulaire), et en folates. Le tableau clinique associe une atteinte squelettique (syndrome marfanoide, osteoporose, hyperlaxite ligamentaire…), une atteinte oculaire (subluxation du cristallin, myopie, cataracte…), un retard mental, parfois des troubles psychiatriques et des accidents vasculaires graves thromboemboliques artériels ou veineux. Le diagnostic : Urine : test d’orientation o Test de Brand ou test au nitroprussiate de cyanure est un test qualitatif qui permet la détection de l’homocystine Test peu sensible et peu spécifique, détecte les composés disulfurés Faux positifs: corps cétoniques ,taux élevé de créatinine, pénicillamine , cystinurie, infections bactériennes. o Test modifié par Spaeth et Barber au nitroprussiate d’argent qui exclu la détection de la cystinurie. C’est un test spécifique mais peu sensible. Le diagnostic repose sur la présence anormale dans le sang (et les urines) d’homocystine, de disulfure mixte cysteine-homocysteine et d’une élévation de la concentration de la methionine dans le plasma (chromatographie des acides amines, CAA). Il faut demander le dosage de l’homocysteine totale. Figure12 : Orientation diagnostique en présence d’une hyperhomocysteinemie. En présence d’une élévation de l’homocysteine plasmatique, regarder la methionine plasmatique : augmentée en cas de déficit en CBS ; si elle est diminuée, regarder l’AMM dans la CAO urinaire. Le diagnostic définitif est enzymatique a partir d’une culture de fibroblastes et/ou moléculaire. Biochimie clinique 18 Les aminoacidopathies Traitement : Homocystinurie vitaminosensible, débuter le traitement par de la vitamine B6 à forte dose. S’il y a vitaminorésistance, L’instauration d’une alimentation contrôlée en methionine a pour objectif d’obtenir : – la disparition totale de l’homocystine ; – des taux d’homocysteine totale < 50 μmol/L, seuil ,à partir duquel le risque de thrombose peut être écarté. 4-7La cystinose : C’est une affection lysosomale rare, caractérisée par un défaut de transport de la cystine. Les cristaux de cystine se forment dans différents tissus et organes et dans le système réticuloendothéliale. Le gène causal, CTNS (17p13 code pour la cystinosine, une protéine de membrane lysosomale. 4-8 La cystinurie : c’est une anomalie du transport des acides aminés dans le tubule rénal caractérisée par la formation récurrente de calculs rénaux de cystine. Causée par des mutations des gènes SLC3A1 (2p21) et SLC7A9 (19q13.11) qui s'expriment dans les tubules proximaux rénaux et le tube digestif, et encodent les sous-unités des transporteurs transépithéliaux pour les acides aminés dibasiques (cystine, ornithine, lysine, arginine). Le dysfonctionnement des transporteurs conduit à une accumulation de cystine dans les tubules rénaux et de fait à la précipitation de cristaux de cystine, voire à la formation de calculs. Excrétion urinaire des AA dibasiques 4-9 Hyperammoniémies : L’hyperammoniemie se définit par l’augmentation de l’ammoniaque dans le sang : taux > 100 μmol/l chez le nouveau-né et > 50 μmol/l chez l’enfant et l’adolescent. L’ammoniaque, toxique pour le système nerveux central et d’élimination urinaire très faible est converti en uree non toxique et hydrosoluble par le biais du cycle de l’uree. Ce processus est exclusivement hépatique et permet l’élimination de l’azote non utilise pour la synthèse protéique. Biochimie clinique 19 Les aminoacidopathies Figure 13 : Cycle de l’urée : différentes enzymes Les hyperammoniemies majeures sont en général dues aux déficits des 5 premières enzymes du cycle de l’uree, le déficit en arginase donnant un tableau neurologique chronique associé à une hyperargininemie majeure. Les hyperammoniemies modérées peuvent être liées aux déficits partiels du cycle de l’uree mais aussi aux aciduries organiques ou aux anomalies de la beta-oxydation mitochondriale des acides gras (par carence en acetyl-CoA) ou aux déficits du cycle de Krebs générant un déficit d’aspartate (déficit en pyruvate carboxylase, aciduries organiques…). D’autres anomalies peuvent également provoquer un déficit fonctionnel du cycle de l’uree, notamment : - les enzymes du métabolisme de l’ornithine : l’ornithine delta-amino-transferase, ou OAT, - le déficit en delta-1-pyrroline-5-carboxylate –P5C– synthetase les causes d’hyperammoniemie par anomalie de transporteurs : le syndrome HHH (Hyperammoniemie,Hyperornithinemie, Homocitrullinurie), l’intolérance aux protéines dibasiques. Diagnostic : il existe deux formes Forme néonatale : Ce sont des formes graves, révélées par un coma hyperammoniemique très sévère Formes à révélation tardive Elles peuvent survenir pendant l’enfance, l’adolescence ou a l’âge adulte. Leurs révélations dépendent du niveau d’activité résiduelle de l’enzyme déficitaire et de l’environnement. Etiologies : Les fausses hyperammoniemies : Elles sont dues à de mauvaises conditions de prélèvement ou d’acheminement du prélèvement au laboratoire. Le prélèvement doit être fait sans garrot sur heparinate de lithium avec mise dans la glace au lit du malade et acheminement rapide au laboratoire. Même si l’augmentation de l’ammoniemie semble fausse, ce résultat doit toujours être pris en compte et contrôle rapidement. Biochimie clinique 20 Les aminoacidopathies (Valeur normale < 50 μmol/L chez le nourrisson et l’adulte ; < 100 μmol/L chez le Nouveau-né). Les hyperammoniemies vraies : - Par hyperproduction d’ammoniaque L’asparaginase utilisée dans le traitement des leucémies aigues de l’enfant entraine une hyperammoniemie par hydrolyse de l’asparagine et de la glutamine en aspartate et glutamate - Par insuffisance de détoxication : -Les pathologies hépatique : toutes les insuffisances hépatiques aigues (virale, médicamenteuse ou toxique) ou chronique (complication terminale d’une cirrhose, shunt porto-cave) entrainent un défaut de détoxication de l’ammoniaque. -L’hyperammoniemie transitoire du nouveau-né : observée chez des nouveau-nés le plus souvent prématurés, elle serait liée a une immaturité hépatique ou a un shunt vasculaire intrahépatique (persistance du canal d’Arantius). L’ammoniemie peut être très élevée sans aucune anomalie métabolique sous-jacente. -Les maladies héréditaires du métabolisme : ces pathologies peuvent entrainer des tableaux très sévères ou des présentations intermittentes dont les facteurs déclenchant peuvent être : un apport accru en protéines ou un épisode de catabolisme (infection intercurrente, jeune prolonge, vaccinations, interventions chirurgicales). Hyperammoniemie par défaut de transporteur : Le syndrome HHH (déficit en ornithine translocase) correspond a une anomalie du transport de l’ornithine entre le cytoplasme et la mitochondrie, entrainant un deficit secondaire en OTC avec une hyperammoniemie, une hyperornithinemie plasmatique et urinaire et une augmentation de l’homocitrulline dans les urines(HHH). Troubles neurologiques liés à l’hyperammoniemie , parfois digestifs L’intolérance aux protéines dibasiques avec lysinurie est une anomalie du transporteur des acides amines dibasiques (arginine, ornithine, lysine) situe dans la membrane basolatérale des cellules épithéliales rénales et intestinales. Le déficit plasmatique de ces acides aminés entraine une interruption du cycle de l’urée. Retard staturo-pondéral,diarrhée,vomissements, signes hyperammonièmie. Diagnostic d’un déficit primaire du cycle de l’urée En période d’hyperammoniémie La chromatographie des AA (CAA) plasmatiques et le dosage de l’acide orotique urinaire permettent le plus souvent de préciser le diagnostic étiologique • sur la chromatographie des acides amines plasmatiques : – augmentation de la glutamine et de l’alanine (orientant vers une hyperammoniemie de déficit du cycle de l’urée primaire, contrairement aux hyperammoniemies des aciduries organiques) ; – on regarde ensuite les valeurs de la citrulline, l’arginine, l’acide argino-succinique et l’ornithine pour s’orienter vers un déficit précis : - citrulline élevée : déficit en ASS (particulièrement élevée dans la citrullinemie), ASL, - citrulline basse : déficits en OTC, CPS, NAGS, HHH, - acide argino-succinique élevé : déficit en ASL, - arginine très élevée : déficit en arginase, - ornithine élevée (+ homocitrulline) : syndrome HHH ; Biochimie clinique 21 Les aminoacidopathies • sur le dosage urinaire de l’acide orotique : – s’il est augmente, le diagnostic sera en faveur : - d’un déficit en OTC (+ hypocitrullinemie), - d’une citrullinemie (+ hypercitrullinemie), - d’une acidemie argino-succinique, - d’un déficit en arginase, ou d’un HHH ; – s’il est normal, il s’agit d’un déficit en NAGS ou en CPS (avec hypocitrullinemie). On pourra différencier ces deux diagnostics par un test au Carbaglu (qui normalise l’ammoniemie dans les 12 heures en cas de déficit en NAGS) Le diagnostic est confirmé par la détermination de l’activité enzymatique sur fibroblastes (citrullinemie, acidemie argino-succinique), sur globules rouges (arginase) ou sur foie (OTC, CPS) selon les enzymes. Le déficit en NAGS : le rare déficit en NAGS bénéficie d’un test diagnostique et thérapeutique au carbamylglutamate Toutes ces affections sont de transmission autosomique récessive en dehors du déficit en OTC de transmission liée a l’X. Traitement : Le traitement repose sur l’association de médicaments épurateurs de l’ammoniaque (benzoate de sodium, phenylbutyrate de sodium), d’acides amines participant au cycle de l’uree (citrulline et/ou arginine en fonction du déficit enzymatique) et surtout d’un régime hypoprotidique dont la sévérité doit être adaptée à la tolérance individuelle, variable d’un sujet a l’autre.
