Natriuretic peptides Degradation circulating forms

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Natriuretic peptides: Degradation, circulating forms, dosages and new
therapeutic approaches
Article · April 2017
DOI: 10.1684/abc.2017.1235
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Julien Favresse
Clinique Saint-Luc, Bouge
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Damien Gruson
Cliniques Universitaires Saint-Luc
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Journal Identification = ABC Article Identification = 1235 Date: May 15, 2017 Time: 12:20 pm
doi:10.1684/abc.2017.1235
259
Pour citer cet article : Favresse J, Gruson D. Peptides natriurétiques: dégradation, formes circulantes, dosages et nouvelles approches thérapeutiques. Ann Biol Clin 2017 ;
75(3) : 259-67 doi:10.1684/abc.2017.1235
Synthèse
Ann Biol Clin 2017 ; 75 (3) : 259-67
Peptides natriurétiques : dégradation, formes
circulantes, dosages et nouvelles approches
thérapeutiques
Natriuretic peptides: degradation, circulating forms,
dosages and new therapeutic approaches
Julien Favresse1
Damien Gruson1,2
1Département de biologie clinique,
Cliniques universitaires Saint-Luc
et Université catholique de Louvain,
Bruxelles, Belgique
2Pôle de recherche en endocrinologie,
diabète et nutrition, Institut de recherche
expérimentale et clinique, Cliniques
universitaires Saint-Luc et Université
catholique de Louvain, Bruxelles,
Belgique
<[email protected]>
Article rec¸u le 18 juin 2016,
accept´ e le 29 juillet 2016
Résumé. Le dosage des peptides natriurétiques comme aide diagnostique dans
l’insuffisance cardiaque aiguë et chronique est systématiquement repris dans les
recommandations de la Société européenne de cardiologie (ESC) depuis 2005.
L’ESC recommande de doser le BNP ou le NT-proBNP (voire le MR-proANP)
en vue d’exclure une insuffisance cardiaque étant donné la très haute valeur pré-
dictive de ces tests. Les peptides natriurétiques sont sécrétés par le cœur suite à
une augmentation de la pression transmurale et/ou d’une ischémie myocardique
et circulent aussi bien chez des sujets sains que chez des insuffisants cardiaques.
L’avènement de la spectrométrie de masse a permis de mettre en évidence une
multitude de formes circulantes et de produits dégradés du BNP, NT-proBNP
et proBNP ainsi que des formes glycosylées du NT-proBNP et proBNP. Ces
différentes formes circulantes prennent en défaut la spécificité analytique des
immunodosages actuellement disponibles, alors que la glycosylation interfère
avec la bonne liaison des anticorps utilisés pour le dosage. Certains auteurs
ont dès lors proposé des lignes de conduites pour le développement de dosages
plus standardisés. Plus récemment, la connaissance du système de dégradation
complexe du BNP a permis d’envisager de nouvelles approches thérapeutiques
pour l’insuffisance cardiaque. Ces nombreux éléments sont détaillés dans cette
revue.
Mots clés : BNP, NT-proBNP, biomarqueurs, insuffisance cardiaque,
néprilysine
Abstract. Testing for natriuretic peptides (BNP, NT-proBNP or MR-proANP)
is recommended by the European Society of Cardiology (ESC) since 2005
for the exclusion diagnosis of acute and chronic heart failure because of very
high predictive values. Natriuretic peptides are produced by the heart in res-
ponse to high transmural pressure and/or myocardial ischemia. These peptides
circulate in blood of both healthy subjects and heart failure patients. Mass spec-
trometry methods allowed identifying a collection of circulating and degraded
forms of BNP, NT-proBNP and proBNP. Glycosylated forms of NT-proBNP and
proBNP have also been identified. Current immunoassays are lacking analytical
specificity due to high cross-reactivities between circulating forms. Moreover,
glycosylation has been found to interfere with the capacity of antibodies to bind
correctly to analytes. These elements have been taken into account to propose
strategies for the development of new standardized and improved immunoas-
says. More recently, the better understanding of the degradation pathways of
natriuretic peptides allowed the raise of new therapeutic approaches for heart
failure patients. All these elements are detailed in this review.
Key words: BNP, NT-proBNP, biomarkers, heart failure, neprylisin
Tirés à part : D. Gruson
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Journal Identification = ABC Article Identification = 1235 Date: May 15, 2017 Time: 12:20 pm
260 Ann Biol Clin, vol. 75, n◦3, mai-juin 2017
Synthèse
Le diagnostic de l’insuffisance cardiaque tel que présenté
dans l’algorithme de la Société européenne de cardiolo-
gie (ESC) repose sur un ensemble de tests diagnostiques
intégrant l’électrocardiogramme (ECG), la radiographie du
thorax, l’échocardiographie (ECGr) et le dosage des pep-
tides natriurétiques [1]. L’ECGr reste le gold standard pour
affirmer la présence d’une insuffisance cardiaque en per-
mettant d’objectiver les volumes de remplissage, la fraction
d’éjection, l’épaisseur ventriculaire et la fonction valvu-
laire [2]. L’ECGr est la méthode d’imagerie préférée pour
des raisons d’exactitude, de disponibilité, de sécurité et de
coûts. Cependant, l’ECGr nécessite une certaine expertise
et n’est pas disponible en toutes circonstances. Ainsi, le
dosage des peptides natriurétiques a été proposé comme
aide diagnostique et se trouve dans les recommandations
de l’ESC depuis 2005 [3, 4]. Les mises à jour des dernières
recommandations de 2016 sont présentées sur la figure 1 [1].
Utiliser les peptides natriurétiques avec un seuil diagnos-
tique pour inclure une insuffisance cardiaque n’est pas
recommandé [1]. En effet, les valeurs prédictives positives
ne sont pas parfaites et peuvent conclure à un diagnostic
erroné. Ces seuils d’inclusion, fonction de l’âge pour le
NT-proBNP, ont été déterminés dans l’étude monocen-
trique PRIDE publiée en 2005 [5] et confirmés par une
étude multicentrique en 2006 [6]. Même si la concen-
tration en peptides natriurétiques est supérieure au seuil
d’inclusion, l’ECGr devra impérativement être réalisée
pour poser un diagnostic formel (figure 1). En effet, doser
les peptides natriurétiques est surtout intéressant en vue
d’exclure une insuffisance cardiaque de par sa très haute
valeur prédictive négative [2]. À l’instar des recomman-
dations européennes, le National institute of health and
care excellence (NICE) ne recommande pas l’ECGr si
le dosage en BNP ou NT-proBNP est inférieur au seuil
décisionnel tellement la valeur prédictive négative est éle-
vée (https://www.nice.org.uk/search?q=BNP). Bien qu’il
existe au moins 6 peptides natriurétiques différents (le
peptide natriurétique de type A (ANP), le peptide natriuré-
tique de type B (BNP), le peptide natriurétique de type C
(CNP), le peptide natriurétique dendroaspis (DNP), le pep-
tide vasonatrine (VNP) et l’urodilatine d’origine rénale)
[7], les dernières recommandations de l’ESC [1] et de
l’American college of cardiology [8] ne se basent presque
qu’exclusivement que sur l’usage du BNP et du NT-proBNP
(voire du MR-proANP) pour exclure une insuffisance car-
diaque aiguë [9]. Doser les peptides natriurétiques aide donc
les cliniciens au diagnostic d’une insuffisance cardiaque
aiguë ou chronique (classe 1 niveau A en aigu et chronique)
mais peut également aider le clinicien à poser un pronos-
tic (classe 1 niveau A en aigu et chronique). L’utilisation
de ces peptides en vue de guider la thérapeutique est de
plus en plus débattue dans la littérature, mais des études
supplémentaires sont attendues afin d’atteindre un niveau
de preuve supérieur (classe 2a niveau B en chronique et
classe 2b niveau C en aigu) [8].
Les peptides natriurétiques :
synthèse et effets biologiques
En 1980, De Bold et son équipe ont injecté des extraits auri-
culaires de rats à d’autres rats et ont mis en évidence une très
forte réponse natriurétique, une diminution de la pression
artérielle ainsi qu’une augmentation de l’hématocrite [10].
Le premier peptide natriurétique à avoir été isolé est l’ANP
en 1984 [11] suivi du BNP (brain natriuretic peptide car
isolé du cerveau de porc) en 1988 [12]. L’ANP, le BNP et le
CNP présentent une structure cyclique de 17 acides aminés
grâce à la présence d’un pont disulfure stable en circulation
[13]. L’ANP (28 aa), le BNP (32 aa) et le CNP (22 aa) se
distinguent sur base de la longueur de leurs chaînes N- et C-
terminales prolongeant la partie cyclique. L’ANP et le BNP
sont synthétisés dans les oreillettes (surtout ANP) et les
ventricules (surtout BNP) à partir de précurseurs codés par
des gènes différents. Le pré-pro-BNP est clivé en proBNP
(libération d’un peptide signal de 26 aa) lui-même clivé
entre les acides aminés 76 et 77 par la furine et/ou corine
libérant ainsi le NT-proBNP (76 aa, inactif) et le BNP (32
aa, biologiquement actif) (figure 2). La formation de l’ANP
suit la même logique : le pré-pro-ANP est clivé en proANP
avant de former le fragment N-terminal NT-proANP (98 aa ;
inactif) et le fragment C-terminal ANP (28 aa ; biologique-
ment actif) [14, 15]. Leur synthèse répond à une ischémie
myocardique et/ou à une augmentation de la pression trans-
murale appliquée sur les cardiomyocytes. L’ANP est stocké
sous forme de pro-peptide dans les granules auriculaires
avant d’être sécrété dans la circulation alors que la libéra-
tion du BNP dans le sang fait suite essentiellement à des
modulations de la transcription génique et n’est pas stocké
dans les granules des ventricules. Il faut dès lors un certain
laps de temps avant de voir leurs concentrations augmenter
dans le sang [16, 17]. Les peptides natriurétiques se lient
à deux récepteurs membranaires : le NPR-A (récepteur du
peptide natriurétique de type A) sur lequel viennent se lier
l’ANP et le BNP, et le NPR-B (récepteur de type B) où se
fixe le CNP. Une fois l’un de ces peptides lié au récepteur
de type A ou B, il s’en suit la production du second messa-
ger GMPc (guanosine monophosphate cyclique) en regard
d’une activation de la guanylate cyclase. Un troisième type
de récepteur, le NPR-C, existe également. Ce dernier lie
à la fois l’ANP, le BNP et le CNP mais contrairement au
NPR-A et B, il n’engendre pas de transduction du signal.
Une fois lié, le peptide est dégradé en intracellulaire. On
parle dès lors d’un récepteur de clairance ou de dégradation
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Ann Biol Clin, vol. 75, n◦3, mai-juin 2017 261
Dosage des peptides natriurétiques
Apparition non-aiguë
1. Histoire clinique
MCA, HTA, prise de diurétiques,
exposition aux cardiotoxiques/radiations,
orthopnée, DPN
2. Examination physique
Râles, OBC, murmure cardiaque, dilation
VJ, battement apical déplacé/élargi
3. ECG
Pas d’anomalie
Dosage PN non
réalisé en routine
Immédiate si instabilité
dynamique ou danger vital*
Tous absents
Normale
NT-proBNP ≥ 125 pg/mL NT-proBNP ≥ 300 pg/mL
BNP ≥ 35 pg/mL BNP ≥ 100 pg/mL
≥ 1 présent(s)
IC peu probable :
considérer un autre diagnostic
Echocardiographie
OUI
NON
Non-aiguë Aiguë
Peptides natriurétiques
Insuffisance cardiaque suspectée
Apparition aiguë
1. ECG
2. Chest X-ray envisageable
Figure 1. Algorithme diagnostique de l’insuffisance cardiaque selon la Société européenne de cardiologie (apparition aiguë ou non-aiguë).
MCA : maladie coronarienne aiguë ; HTA : hypertension artérielle ; DPN : dyspnée paroxystique nocturne ; OBC : œdème des chevilles
bilatéral ; VJ : veine jugulaire ; ECG : électrocardiogramme ; PN : peptides natriurétiques ; BNP : peptide natriurétique de typeB;NT-
proBNP : partie N-terminale du pro peptide natriurétique de type B. * Complications mécaniques, régurgitation valvulaire aiguë ou dissection
aortique.
Pré-proBNP 1-134
proBNP 1-108
proBNP 3-108
proBNP 3-76
DPP IV
Cardiomyocyte
Sang
proBNP 1-108 Peptide signal 1-26
NT-proBNP 1-76 Peptide signal 1-26
BNP 1-32
NT-proBNP 3-76
BNP 4-32
BNP 1-29
BNP 1-30
BNP 3-312 BNP 5-32
BNP 1-17:18-32
BNP 5-17:18-32
Néprilysine IDEDPP IV DPP IV
Furine/corine
Figure 2. Synthèse et dégradation enzymatiques du BNP et du NT-proBNP. DPP IVV : dipeptydyl peptidase ; IDE : insulin degrading
enzyme.
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262 Ann Biol Clin, vol. 75, n◦3, mai-juin 2017
Synthèse
[14, 17]. Il s’agit d’ailleurs d’une voie de dégradation majo-
ritaire des peptides natriurétiques [18].
L’ANP et le BNP favorisent d’une part la natriurèse et la
diurèse par effet osmotique en a) inhibant la réabsorption de
sodium au niveau des tubules rénaux, b) en inhibant l’axe
rénine-angiotensine-aldostérone, et c) en dilatant l’artériole
afférente glomérulaire afin d’augmenter le débit de filtra-
tion rénale. D’autre part, l’ANP et le BNP entraînent une
baisse de la pression artérielle par inhibition du système
nerveux sympathique (diminution du débit cardiaque et
de la résistance totale périphérique). Ces effets concertés
permettent au cœur d’être soulagé d’une pression arté-
rielle, d’une quantité de sel (chlorure de sodium) et d’un
volume de liquide extracellulaire trop importants [19]. Ces
peptides natriurétiques ont aussi démontré des effets anti-
hypertrophiques et anti-fibrotiques [20, 21]. Le CNP et
l’urodilatine d’origine rénale exercent quant à eux une
action hormonale paracrine [14].
Formes circulantes des peptides
natriurétiques : répercussions
analytiques et cliniques
Le premier dosage commercial du BNP a vu le jour en
1993 au Japon sous le format d’un radio-immunodosage. À
partir de 2003, les premiers dosages complétement auto-
matisés de BNP et NT-proBNP deviennent disponibles
[3]. Un tableau récapitulatif compilant les différents types
de dosage a été publié par l’International federation of
clinical chemistry and laboratory medicine (IFCC) en
octobre 2014 (http://www.ifcc.org/ifcc-scientific-division/
documents-of-the-sd/). À l’heure actuelle il existe sept
trousses pour doser le BNP, onze pour le NT-proBNP
et une pour le MR-proANP. Comme beaucoup d’autres
immunodosages, la spécificité analytique peut être prise
en défaut par l’existence de plusieurs formes circulantes
et les performances cliniques des dosages peuvent être
affectées.
BNP et proBNP : une complexité de formes
circulantes et de processus de dégradation
Le proBNP, le NT-proBNP et le BNP sont sécrétés par le
cœur et circulent aussi bien chez des sujets sains que chez
des insuffisants cardiaques. À l’origine, les études utilisant
des HPLC d’exclusion de taille ou des chromatographies
sur gel évoquaient un BNP de bas poids moléculaire
(correspondant au BNP 1-32 biologiquement actif) et un
BNP de haut poids moléculaire (correspondant au proBNP
1-108), présentant le même temps d’élution que le proBNP
recombinant [22]. Shimizu et son équipe ont été les pre-
miers en 2002 à envisager que le BNP 1-32 actif pouvait ne
pas être la forme majoritairement circulante chez des sujets
en insuffisance cardiaque [13]. Leur analyse par HPLC en
mode inverse sur la fraction correspondant au BNP obte-
nue par chromatographie sur gel révèle en effet la présence
de faibles quantités de BNP 1-32 ou BNP 3-32 alors que
la plupart des formes immunoréactives sont éluées à un
temps différent de celui du BNP 1-32. L’utilisation de la
chromatographie couplée à la spectrométrie de masse a
permis de confirmer que le BNP 1-32 était absent ou en
très faibles concentrations chez l’insuffisant cardiaque par
rapport aux formes dérivées détectées [15]. Hawkridge et
al. ont comparé le dosage du BNP par un test de point-
of-care immunologique (Biosite Triage) à la spectrométrie
de masse chez quatre insuffisants cardiaques NYHA IV
(New York Heart Association). Les valeurs mesurées par
l’immunodosage renseignent des concentrations >290
fmol/mL en moyenne pour le BNP alors que la méthode
par spectrométrique de masse ne révèle pas la présence
du BNP 1-32 [23]. Miller et al. ont également observé
ce type de discordance avec une valeur de 722 pg/mL en
immunodosage contre 19 pg/mL en spectrométrie de masse
chez 39 patients en insuffisance cardiaque chronique stade
NYHAIàIV[24]. Niederkofler et al. se sont aussi livrés
à cet exercice et ont remarqué un dosage moyen de 37
pg/mL en immunodosage (Biosite Triage) comparé à 3,342
pg/mL pour la spectrométrie de masse chez 11 patients
en insuffisance cardiaque chronique stade NYHA III ou
IV [25]. Ces résultats suggèrent donc l’existence d’autres
formes du BNP participant largement à l’immunoréactivité
des dosages immunologiques et mettent en lumière leurs
manques de spécificité. Une multitude de formes tronquées
du BNP 1-32 ont en effet été mises en évidence : le BNP
3-32, le BNP 4-32 et le BNP 5-32 étant les formes pré-
pondérantes alors que le BNP 5-31, le BNP 5-27 et le
BNP 5-26 sont retrouvées en plus faibles quantités [15].
Les formes BNP 2-31, BNP 3-27, BNP 3-39, BNP 4-27,
BNP 4-30, BNP 4-31, BNP 6-32 ont également été identi-
fiées par spectrométrie de masse dans le sang de sujets en
insuffisance cardiaque [24]. Hawkridge et al. parlent dès
lors de « iBNP » pour qualifier ces formes immunoréac-
tives dérivées du BNP 1-32 [23]. En moyenne, le BNP 1-32
ne représenterait qu’environ 10 % de toutes les formes de
dégradation issues du BNP, suggérant ainsi une dégradation
active en périphérie [25]. Le BNP 3-32, circulant lui aussi
en faibles concentrations, provient de la dégradation enzy-
matique du BNP 1-32 via l’action de la dipeptidyl peptidase
IV (DPP IV), une protéase de surface qui existe sous forme
soluble dans le plasma [26]. L’insulin degrading enzyme
(IDE), la néprilysine et la meprin sont d’autres enzymes
intervenant dans la dégradation du BNP (figure 2) [15]. La
néprylisine et le récepteur de clairance NPR-C représentent
d’ailleurs les deux voies de dégradation majoritaires des
peptides natriurétiques [18].
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