République Démocratique du Congo ENSEIGNEMENT SUPERIEUR ET UNIVERSITAIRE INSTITUT SUPERIEUR TECHNIQUE ET SOCIAL I.S.T.S/GOMA Agrément définitif : N° 070/MINESU/CAB.MIN/MML/CI/2011 du 29 mars 2011 B.P. 169 GOMA COURS DE BIOCHIMIE Dispensé en Première année de Graduat / Sciences Infirmières Par : CT. MUCHANGA NIYOYITA Emile Appartenant à l’étudiant(e) : ………………………………………………… Année académique 2013 – 2014 Chimie Clinique 1 OBJECTIFS GENERAUX DU COURS Au terme de l’exploitation de ce cours, les étudiants devront être capables de : Tracer une ligne de démarcation entre la biochimie (structurale et métabolique) et la chimie médicale ; Distinguer les pathologies liées à la non régulation de grands constituants des organismes vivants (glucides, lipides, protides), les hormones, les vitamines, chez l’homme sain et malade (montrer aux étudiants les liens entre les paramètres biochimiques et la pathologie). Appliquer les méthodes chimiques employées au laboratoire pour le diagnostic, le contrôle, le traitement et la prévention des maladies métaboliques. Identifier les pathologies causées par les substances organiques ou minérales chez l’homme sain ou chez l’homme malade. PLAN DU COURS Chapitre 0 : Généralités sur la chimie clinique Chapitre 1 : Equilibre acido-basique et électrolytique Chapitre 2 : Métabolisme phosphocalcique. Chapitre 3 : Les maladies de régulation du métabolisme des glucides Chapitre 4 : Les lipides et les maladies cardio-vasculaires Chapitre 5 : Les maladies liées aux protides Chapitre 6 : Exploration fonctionnelle rénale Chapitre 7 : L’exploration fonctionnelle hépatique Chapitre 8 : les enzymes plasmatiques Chapitre 9 : Quelques notions d’hormonologie BIBLIOGRAPHIE 1. Pierre valdiguié, Biochimie clinique 2ème édition, éditions médicales Paris 2000. 2. Struyer L. Biochemistry , 2nd édition, Freeman, San Francisco, 1981 3. Lenhinger A. Biochimistry, 2nd edition, Freeman, San Francisco, 1984 4. P. Boulanger et Cie Biochimie médicale, Masson, 1981 5. Swedi Misenga, cours de chimie clinique, inédit ISTM/Goma, 2010-2011 6. Grabowski T. principes d’anatomie et de physiologie, 2ème édition A de Boeck 1994 7. Dores D. biochimie clinique, édition Maloine, 1994. CT. Emile MUCHANGA NIYOYITA 2 Chimie Clinique CHAPITRE 0 : GENERALITES SUR LA CHIMIE CLINIQUE 01. Définition La biochimie clinique ou médicale intègre dans les sciences chimiques appliquées. C’est en exploitant certaines maladies telles que le diabète sucré, les maladies rénales, hépatiques ou sanguines que des physiologistes ont pu développer cette science. Elle permet sur le plan pratique d’interpréter des résultats d’analyse et joue un rôle important dans le diagnostic des maladies et le contrôle de traitement prescrit par les cliniciens. La biochimie médicale (chimie clinique) se définit comme l’étude des applications des méthodes chimiques employées au laboratoire pour le diagnostic, le contrôle du traitement et la prévention des maladies. Cette science comporte deux aspects : 1. aspect clinique (chimie physiologique) 2. aspect technique (chimie analytique) 0.2 État d’équilibre physiologique L’état d’équilibre physiologique est déterminé par les réactions métaboliques, les facteurs de régulation et la relation avec l’environnement. 0.2.1. Réaction métabolique L’être humain est un assemblage d’éléments caractéristiques de son potentiel génétique qui se constitue peu à peu au cours de son évolution. L’organisme humain est constitué des molécules qui font l’objet des réactions d’anabolisme (élaboration de molécules complexes à partir des éléments simples) et le catabolisme (ensemble des réactions de dégradation des molécules). L’ensemble de toutes les réactions contrôlées enzymatiquement s’appelle métabolisme (enzymes catalyseurs biochimiques, biocatalyseurs ou encore diastases). Les glucides, les lipides et protides subissent un certain nombre de réactions qui les transforment en pyruvate (acide pyruvique) : CH 3 CO COOH : Ce dernier se transforme en acétyl CoA (CH3 - CO - SCoA) qui est brulé dans le cycle de Krebs et produit de l’énérgie dont l’organisme à besoin, cette énergie est produite sous forme d’ATP(Adénosine triphosphate) 0.2.2 Facteurs de régulation Les facteurs de régulation s’expliquent selon la loi d’action des masses (loi énoncée par GULBERG ET WAAGE) appliquée aux équations chimiques réversibles. Soit l’équation :A+B 1 C+D (réaction réversible). 2 1. réaction directe et 2. réaction inverse. V1= k1 A . B et V2 = k2 C. D K1 et k2 sont des constantes spécifiques des vitesses de la réaction 1 et 2. Elles dépendent d’une réaction à une autre. CT. Emile MUCHANGA NIYOYITA Chimie Clinique 3 A l’équilibre V1= V 2= C D = k1 AB k2 ke. Avec ke constante d’équilibre si V1=V2 k2. C.D = k1 A.B si V1 ≠ V2. Déséquilibre, l’équilibre est rompu. Soit V1V2, soit V2V1. Il se produit toujours une équation entre les corps qui réagissent dans l’organisme. 0.2.3. Relation avec l’environnement L’organisme humain est considéré comme un système ouvert c'est-à-dire en relation étroite avec l’environnement. L’être vivant possède des organes qui lui permettent d’entrer en contact avec le milieu extérieur. Tube digestif par les aliments ; Poumon pour l’oxygène ; Reins pour soupape de sécurité (régulation du milieu extérieur) ; Effets psychologiques. 0.2. Etat de déséquilibre Les facteurs précités plus haut conditionnent l’état d’équilibre physiologique. Si ces derniers sont rompus, il y aura un état pathologique là où les causes doivent être décelées par les biologistes (techniciens de laboratoire) en vue d’aider les cliniciens à poser un diagnostic. 0.3. Equilibre hydro électrolytique L’eau représente, de très loin le constituant le plus abondant de notre organisme 55 à 70% du poids du corps. Elle participe par ses molécules autant que par ses ions OH- et H+ à tous les échanges et à de très nombreuses réactions. Son métabolisme et son étude ne peuvent être dissociés à ceux des électrolytes, en particulier le sodium (Na), le chlore (Cl) et le potassium (K). 0.3.1 Teneur des organismes en eau et sels minéraux 0.3.2 Teneur en eau Elle varie : suivant l’âge (nourrisson 75%, vieillard 60% par extension aux tissus fibreux ; suivant l’adiposité, le tissu adipeux étant très pauvre en eau ; suivant les tissus, les tissus mous et les muscles en particulier étant bien sûr beaucoup plus riches que les tissus osseux (20 à 25%). L’eau de l’organisme a deux origines : o d’une part, elle provient en faible quantité de l’oxydation aérobique du glucose c'est-à-dire l’apport endogène ; o et d’autre part, en grande quantité par la voie digestive (aliments, boissons) c'est-à-dire l’apport exogène. CT. Emile MUCHANGA NIYOYITA 4 Chimie Clinique Teneur en eau de quelques tissus Sang total 79% plasma 89-90% rein 79-83% cerveau 75-82% muscle 73-76% poumon 79% Foie 70% squelette 20-30% Tissus adipeux 15-20% L’apport quotidien d’une certaine quantité d’eau est indispensable à la vie. Les besoins sont évalués en fonction de l’élimination qui varie elle-même en fonction des conditions extérieures, ou des conditions pathologiques. Le besoin moyen d’eau chez l’adulte est de deux litres par jour, soit 30ml/kg environ. Il est beaucoup plus élevé chez l’enfant : 180ml/kg pour le nouveau né ; 125ml/kg à 6 mois ; 100ml/kg à 1 an ; Etat de l’eau dans l’organisme Il faut différencier d’une part : - l’eau libre ou l’eau solvant comprenant l’eau de circulation du sang et des humeurs, l’eau de transport pour les substances du métabolisme, pour les calories ; l’eau lacunaire des lipides interstitiels, des séreuses qui est une eau de soutien, de réserve et d’échange ; - l’eau liée ou l’eau de combinaison faisant partie intégrante du protoplasme encore appelée « eau d’inhibition de gel » analogue à l’eau de cristallisation d’un corps cristallisable (CuSO4 . 5H2O) par exemple. Cette eau résiste à la congélation et représente environ 10% du poids du corps. Rôle de l’eau Le rôle mécanique de transport de calories et des substances variées, de protection dans le cas du LCR ou de l’amnios de glissement et de lubrification pour la plèvre, le péricarde ou des articulations ; Le rôle chimique pour les réactions hydrolyse, d’hydratation ou d’oxydoréduction par ses ions H+ ; Le rôle physique enfin par ses ions qui participent au maintient de l’équilibre acido-basique et par ses molécules (eau solvant). Ainsi, on peut grossièrement considérer le plasma sanguin comme une solution aqueuse glucosée de sels minéraux et de protéines. 0.3.2. Teneur en sels minéraux La teneur en Na+ et Cl- est identique : 0,08% du poids du corps soit environ 3500 à 4300 m mole pour chacun, le potassium K représente 0,2% soit 3600m mole. Les besoins en sels sont de l’ordre : - 4 à 6 g/24h pour le Na et le Cl ; - 3 à 4 g /24h pour le K CT. Emile MUCHANGA NIYOYITA Chimie Clinique 5 Apports de sel : Outre le sel utilisé pour la cuisson et l’assaisonnement l’eau potable apporte : - des sels minéraux alcalins (NaCl, KCl) ; - des sels alcalinoterreux (bicarbonate de Ca et Mg) ; - de l’iode sous forme d’iodures ; Les végétaux, les fruits, le lait apportent aussi de nombreux anions et cations Elimination de l’eau et des sels minéraux élimination digestive : elle est faible (100 à 200 ml/jour) du fait de la réabsorption intestinale, alors que prés de 8 litres sont déversés chaque jour dans la lumière intestinale par diverses secrétions ; élimination pulmonaire et cutanée : la perspiration pulmonaire représente l’eau qui sature l’air expiré. Elle est proportionnelle à la ventilation pulmonaire. La perspiration cutanée est l’élimination de l’eau par l’évaporation à la surface du corps indépendamment de la sueur ; le tout constitue la perte insensible d’eau évaluée à environ 800ml/ jour ; élimination urinaire : l’urine est la seule perte contrôlée de l’eau et les électrolytes par l’organisme. Elle est, pour l’eau de 1200 à 1500ml/jour élimination rénale (environ 1500ml) : le rein joue un rôle important dans la régulation du volume et de la concentration des liquides dans l’organisme. Unités employées - Millimole (mmol ou mM) : c’est le rapport du poids (de la masse) sur la masse molaire - Milliéquivalent (mEq) le rapport de la masse en mg X valence sur la masse moléculaire (molaire) ; - Milliosmole (mOSm) : une osmole est la pression osmotique exercée par une mole de substance quelle que soit sa nature chimique dissoute dans un litre de solution (osmolarité) ou dans un kilogramme de solvant (osmolalité) 0.4. Répartition de l’eau et des sels-grands compartiments liquidiens L’état des liquides de l’organisme est régi par les règles fondamentales suivantes : a) ils sont isotoniques : le rapport eau/ électrolytes est constant ; b) ils possèdent une neutralité électrique : autant d’anions que des cations. Cette neutralité s’explique par l’un ou l’autre de mécanismes suivants : 1 un électrolyte qui pénètre dans un liquide est accompagné d’un électrolyte de signe opposé. Par exemple : le Na+ entraine Cl- ou 2 HC O 3 lors de sa réabsorption ; Un électrolyte qui pénètre dans un liquide déplace un électrolyte de même signe dans la direction opposée. Exemple : un ion Cl- est échangé par un ion de bicarbonate HC O3 . Les liquides de l’organisme se divisent en 2 grands compartiments 1) Compartiment extracellulaire : le compartiment extracellulaire représente 20% du poids du corps chez l’adulte, 40% chez le nourrisson ; il est composé des compartiments plasmatique (5%) et interstitiel (15%) a) compartiment plasmatique : ce compartiment renferme de nombreuses substances dissoutes (glucose, urée….) et des électrolytes, cations et anions. CT. Emile MUCHANGA NIYOYITA 6 Chimie Clinique Cation plasmatique : Na+ le plus important (138 à 145 mmole/l ou mEq/l) K+ (4,5 à 5mmole/mole/l) est le principal cation intracellulaire ce qui explique sa concentration basse dans le plasma Ca2+ (2,3 à 2,5mmole/l) Mg2+ cation intracellulaire représente 1 à 1,2mmole/l Anions plasmatiques Le chlorure Cl- est le principal anion des liquides extracellulaires, son taux est de 98 à 103mmole/l Le bicarbonate ( HCO3 ). 26 à 28 mmole /l Les protéines sont au pH du plasma, ionisée sous forme de protéinates R- COO Les acides organiques représentent environ 6mEq/l Les phosphates PO43 et sulfates SO42 forment environ 3mEq/l Le compartiment plasmatique communique avec l’extérieur grâce aux échanges digestifs, pulmonaires, rénaux et cutanés. b) compartiment interstitiel : qui reste entre les tissus. Il est en équilibre avec le compartiment plasmatique au travers le paroi des capillaires et avec le compartiment intracellulaire au travers les membranes cellulaires. Seules les protéines sont absentes et remplacées par le chlorure Cl2) le compartiment intracellulaire L’eau intracellulaire compte pour 35 à 40 % du poids du corps et 55 à 60% de l’eau totale de notre organisme. Son osmolalité est identique à celle du compartiment extracellulaire mais la nature des substances dissoutes est différente. Le principal cation est le potassium K+ libre ou lié aux protéines cellulaires. Le magnésium Mg2+ vient en deuxième place pour les cations cellulaires. Les anions sont essentiellement des phosphates et des protéinates. 0.5 Echange d’eau et d’électrolytes L’eau se déplace toujours du milieu le moins concentré vers celui qui est le plus concentré, ayant une osmolalité supérieure qui attire l’eau. Ce mouvement de l’eau s’appelle osmose et la pression exercée se nomme pression osmotique. Le solutions dont la pression osmotique est égale à celle des liquides biologiques sont dites isotoniques ; celles dont la pression est inférieure sont dites hypotoniques et celles dont la pression est supérieure sont dites hypertoniques. Les principaux responsables de l’osmolalité sont le sodium Na, le chlorure Cl, et les bicarbonates qui à trois exercent 85% de la pression osmotique totale. Les protéines du fait de leur taux élevé exercent une pression osmolaire importante dénommée pression oncotique. C’est le sodium Na+ qui dicte les mots de lien entre les milieux intra et extracellulaire. Si la concentration de Na augmente, l’eau se déplace par osmose de la solution vers l’extérieur et celle-ci se déshydrate. Inversement, si la concentration du Na diminue les solutions s’hyper hydratent. 0.5.1 Echange entre le sang et le milieu interstitiel Les mouvements de l’eau entre le sang et le milieu extracellulaire (vasculaire) sont soumis à deux forces opposées. CT. Emile MUCHANGA NIYOYITA 7 Chimie Clinique a. la pression oncotique est due à la présence des molécules protéines incapables de s’évader des vaisseaux sanguins. Elle a pour effet de soutirer l’eau du milieu interstitiel vers la circulation sanguine. b. La pression hydrostatique à effet contraire, tend à pousser l’eau du sang vers le milieu interstitiel. La pression sanguine efficace varie de 40-45 mmHg dans les capillaires artériels et entre 10-15mmHg dans les capillaires veineux. 0.5.2 Contrôle de la concentration osmotique La concentration osmotique du liquide extracellulaire est soumise à deux mécanismes de contrôle : la soif et la sécrétion de l’hormone antidiurétique (ADH) cette hormone est la vasopressine, sécrétée au niveau des noyaux hypothalamiques, déversée dans le tronc porte hypothalamo-hypophysaire et stockée dans la posthypophyse. La soif règle l’ingestion de l’eau et l’ADH contrôle les éliminations plus au moins grandes d’eau libre par les reins. 0.5.3 Contrôle du volume sanguin Le volume sanguin affecte la distribution de l’eau entre les vaisseaux sanguins et le liquide interstitiel. Les systèmes récepteurs sensibles aux variations de volume plasmatique sont multiples parmi lesquels nous trouvons : 1 le système rénine angiotensine aldostérone (la rénine est une substance sécrétée par l’appareil juxta glomérulaire rénal) ; 2 le contrôle de l’ADH 3 le contrôle par le peptide natriurétique auriculaire. L’exploitation de routine du métabolisme hydrominéral se limite au dosage des électrolytes Na+, K+ et Cl0.5.4. Trou anionique L’ensemble d’ions non dosés, moins la faible proportion de cations non dosés constitue le trou anionique. Sous les conditions normales, il représente presque exclusivement l’activité anionique des protéines et sa valeur se situe aux environs des 16mmoles/l (Na+ , K+) + (Cl- + HCO3 )= 16 Une valeur supérieure à 22 mmoles/l trahit la présence d’acides organiques et une valeur inférieure 9mmole/l fait soupçonner une hypo protéinurie ou rarement une intoxication par le bromure. 0.5.6 Régulation de l’excrétion rénale du sodium a. facteurs hémodynamiques – filtration glomérulaire La filtration et la réabsorption obligatoire du sodium, dépendent du flux sanguin rénal et de la pression de perfusion artérielle rénale. b. système rénine – angiotensine et aldostérone C’est le mécanisme essentiel de régulation du bilan sodique qui agit selon deux mécanismes : - réabsorption tubulaire proximale grâce à l’angiotensine qui modifie la vasomotricité de l’artériole afférente du glomérule ; - réabsorption tubulaire distale grâce à l’aldostérone. Celle-ci est secrétée par la zone glomérulée du cortex surrénal sous l’influence des facteurs multiples parmi lesquels la Kaliémie, la natrémie et l’angiotensine. Cette dernière est issue de l’hydrolyse d’une protéine plasmatique, l’angiotensinogène par une enzyme protéolytique, la rénine. CT. Emile MUCHANGA NIYOYITA 8 Chimie Clinique c. autres hormones - les hormones thyroïdiennes interviennent faiblement en augmentant l’élimination d’eau cutanée et urinaire, par stimulation de la filtration glomérulaire et diminution de la réabsorption tubulaire ; - les catécholamines augmentent la pression artérielle, la filtration glomérulaire et la diurèse ; - les stéroïdes interviennent surtout par le cortisol exerçant un faible effet de rétention sodée (nécessitant cependant de mettre au régime sans sel les malades sous corticothérapie au long cours) et par les œstrogènes qui produisent une rétention hydrosodée dans la deuxième partie du cycle, surtout en cas de déficit progéstéronique (syndrome prémenstruel). 0.6. Exploration de l’équilibre hydrominéral 0.6.1 mesure des volumes hydriques. a. principes généraux La détermination des divers espaces de diffusion de l’eau peut s’effectuer grâce aux différences de perméabilité de la paroi cellulaire et de la membrane cellulaire vis-àvis de composés chimiques injectés par voie veineuse. Les uns, retenus dans les vaisseaux car ne franchissant pas la paroi capillaire serviront à mesurer l’eau plasmatique. D’autres, traversant la paroi vasculaire mais non la membrane cellulaire, permettant d’évaluer le compartiment extracellulaire, le compartiment interstitiel sera déduit par simple soustraction. Certain enfin diffusent à l’intérieur des cellules, mais aussi dans tous les autres secteurs, et donnent l’espace de diffusion totale dont l’espace intracellulaire sera déduit par soustraction. Méthodes b.1. eau totale On peut utiliser l’urée, l’antipyrine, l’eau lourde qui diffuse dans l’ensemble des secteurs. L’eau totale représente en valeur absolue 40 à 50 litres. En pratique, ces méthodes sont trop lourdes ou trop complexes et on apprécie donc l’eau totale par la simple pesée (60 à 65% du poids du corps). b2. Secteur extracellulaire On s’adresse aux substances ne traversant pas la membrane cellulaire ; thiocyanate de sodium, inuline mannitol ou 24Na radioactif. L’eau extracellulaire (20% du poids corporel) représente 12 et 16 litres. En clinique, l’hydratation du compartiment extracellulaire s’apprécie par le plus cutané et la tension artérielle. b3. Eau plasmatique On peut utiliser des colorants comme le bleu Evans, le rouge Congo mais en pratique le volume d’eau plasmatique s’apprécie par la mesure de l’hématocrite et accessoirement par le taux des protéines ou le nombre des hématies. L’hématocrite est le rapport du volume globulaire sur le volume sanguin total. Sa valeur normale est de 40 à 50% chez l’homme, de 35 à 45% chez la femme. On obtient ainsi, pour le volume d’eau plasmatique (souvent confondu avec le volume sanguin total) 4,5 à 5 litres. D’autre part, rappelons que dans un litre de plasma, du fait des protéines et lipoprotéines, il n’y a que 930ml d’eau pure. CT. Emile MUCHANGA NIYOYITA Chimie Clinique 9 b4. Clairance de l’eau libre Elle se définit comme la quantité d’eau pure qu’il faudrait soustraire ou ajouter à l’urine pour que son osmolalité soit égale à celle du plasma. Elle correspond à la différence entre le débit urinaire et la clairance os molaire Cosm. Cosm= Uosm x V ou Posm Posm= concentration osmotique du plasma en mosm/l. Uosm= Concentration osmotique de l’urine en mosm/l V : débit urinaire en ml/min Clairance de l’eau libre C H 2O = V-Cosm = VC H 2O = U osm x V Posm V 1 U osm P osm Lorsque les urines sont concentrées, la clairance de l’eau libre est négative alors qu’elle est positive lorsque les urines sont diluées. La détermination au laboratoire des osmolalités plasmatiques et urinaires permet donc un calcul de la clairance de l’eau libre. Au lit du malade, les osmolalités sont calculées de manière approchée, utilisant les formules ci après : Osmolalité plasmatique approchée en mosm/l= urée plasmatique x 16g/l + glucose x 5,5g/l + (Na + K) x 2mEq/l Osmolalité urinaire approchée en mosm/l = urée urinaire x 16g/l + (Na + K) x 2mEq/l 0.6.2. Mesure des électrolytes 0.6.2.1 cations a. sodium : dosé par photométrie d’émission de flamme, par potentiomètre à l’aide d’électrodes sélectives ou encore par colorimétrie. Le sodium plasmatique est de 138 à 143 mEq/l il représente 95% des cations extracellulaires ; b. Le potassium : dosé de la même manière que le sodium, ses valeurs sont plus basses car c’est un cation intracellulaire 3,5 à 4,5mEq/l. c. Calcium et magnésium plasmatique ne sont pas systématiquement dosés. Ils reçoivent une valeur moyenne de 7mEq/l pour renforcer la colonne des cations. 0.6.2.2. Anions a. Chlorures Dosés par colorimétrie ou potentiométrie, les ions chlorures représentent l’anion extracellulaire le plus important 95 à 105 mEq/l. b. bicarbonates Les ions HC O3 sont dosés par gazométrie ou manométrie (libération du CO 2 par un acide fort), par colorimétrie ou par réaction enzymatique. Leur taux est 22 à 28mEq/l Ces ions décrits ci haut forment l’ionogramme classique sanguin, auquel on adjoint souvent les dosages des protéines, de l’urée et de la créatinine ( cfr chap suivant) c) protéines : si le dosage par densimétrie est abandonné, la colorimétrie par réaction du biuret est très classique, de même que la lecture par réfractométrie directe, le taux de 65 à 75g/l correspond à 15 à 20mEq/l dans la colonne des anions. Les autres anions plasmatiques ne sont habituellement pas dosés. CT. Emile MUCHANGA NIYOYITA 10 Chimie Clinique Ce sont les acides organiques (6mEq/l), les phosphates (2mEq/l), les sulfates (1mEq/l), qui reçoivent dans l’équilibre anions – cations, une valeur moyenne de 9mEq/l. d) urée catabolite azoté fondamental, son excrétion rénale l’a rendu pendant de décennies indispensables pour apprécier le fonctionnement rénal. Son taux normal est de 3,3 à 6,6mmole/l (0,20 à 0,40g/l). e) créatinine : reflet de la filtration glomérulaire c’est un excellent marqueur de l’état rénal. Son dosage est colorimétrique ou enzymatique donnant comme valeurs usuelles 70 à 120 Mmole/l. f) Hématocrite : représentant le rapport du volume globulaire sur le volume sanguin total x 100 ; il est très souvent réalisé en même temps que l’ionogramme car il donne des renseignements précieux sur le volume liquidien plasmatique. Les valeurs moyennes sont : - 50% chez l’homme ; - 45% chez la femme ; Le prélèvement sanguin devra alors être fait sur héparinate de lithium. On pourra ainsi parler d’hémodilution ou hémoconcentration suivant que l’hématocrite sera élevé ou abaissée. Les examens de l’urée, sodium et potassium constituent essentiellement le bilan électrolytique urinaire. 0.7. Application pathologique grands syndrome de perturbation de l’équilibre hydrominéral. Les pathologies hydrominérales se ramènent à quatre grandes anomalies : la déshydratation, le SIADH, l’œdème et hypertension. Les deux premières affectent la totalité des liquides de l’organisme et leur étude permet de trouver les liens entre les milieux intra et extracellulaires. Les deux autres anomalies permettent de mettre en lumière les relations existant entre le sang et le milieu interstitiel. 0.7.1. La déshydratation La déshydratation correspond à une perte de liquides biologiques. Elle représente non seulement un déficit d’eau mais aussi un déficit d’électrolytes. L’appréciation de l’état clinique donne déjà de précieux renseignements : - tension artérielle basse, pli cutané dans la déshydratation extracellulaire ; - sensation de soif, température élevée, langue sèche ou rôtie dans la déshydratation intracellulaire ; a. Déshydratation extracellulaire : c’est la diminution du volume du compartiment extracellulaire sans modification du volume du compartiment cellulaire lorsqu’elle est isolée ou avec hyperhydratation cellulaire associée. Les signes biologiques plasmatiques sont liés à l’hémoconcentration, hématocrite augmenté, protéines totales élevées, urée et créatinine augmentée par insuffisance rénale fonctionnelle. b. Déshydratation intracellulaire : c’est la diminution du volume du compartiment intracellulaire, due à un mouvement d’eau vers le compartiment extracellulaire du fait d’une augmentation de la pression osmotique de celui-ci. Le mécanisme est la perte d’eau supérieure à la perte saline ou perte hypotonique. Les signes biologiques fondamentaux est l’hyper natrémie. La composition osmolaire et ionique des urines est variable et dépend des sécrétions de l’ADH et d’aldostérone. Les signes cliniques de la déshydratation extracellulaire différent CT. Emile MUCHANGA NIYOYITA 11 Chimie Clinique selon que la baisse du volume sanguin est lente ou rapide. Une baisse lente du volume sanguin se manifeste par les signes suivants : la pression sanguine baisse et le patient devient de plus en plus faible. La perte d’élasticité de la peau témoigne de la déshydratation du milieu interstitiel. L’expansion du volume intracellulaire crée des maux de tête. Si la perte de volume sanguin est brutale, le patient peut tomber en état de choc (effondrement du système circulatoire), pâleur de la peau et le froid. L’organisme corrige la perte de volume sanguin par une sécrétion accrue de l’ADH et de la rénine. Si le choc est intense, le cœur ne peut nourrir convenablement les tissus en oxygène et en glucose, l’acide lactique et les corps cétoniques augmentent dans le plasma. Très sensible à hypoxie, les reins deviennent de plus en plus sujets à une insuffisance aigue. A la fin les vaisseaux sanguins sont dilatés, les protéines fuient dans le milieu interstitiel, les reins cessent de fonctionner. Le taux de lactate est élevé à l’ordre de 10mmole/l. Le sujet évolue d’un état de torpeur au coma et la mort. Les résultats de laboratoire indiquent en général une hémoconcentration, la concentration de sodium sérique inférieur à 135mmole/l. Si la concentration du sodium sérique est de 130mmole/l, la perte de liquide est d’environ 3 litres par heure ; si elle est de 120mmole/l, la perte se situe entre 4 et 7 litres/heure. La déshydratation extracellulaire peut être le résultat d’une hémorragie aigue ou de brûlures graves par des pertes rénales ou gastro-intestinales. Le traitement de la déshydratation intracellulaire repose sur l’apport d’eau, soit par voie buccale, soit par voie intraveineuse grâce à l’utilisation de soluté glucosés isotoniques qui après métabolisation du glucose laissent leur eau diluer le compartiment extracellulaire La thérapeutique de la déshydratation extracellulaire sera adaptée au type de syndrome en cause : - le sérum salé isotonique (9g/l) de NaCl =3,5g de Na+ = 152mmole/l ) pour la déshydratation pure ; - le sérum salé hypertonique ( à 10%, 10ml = 1g de NaCl = 17mmole) dans le cas d’un syndrome de déshydratation hypotonique où hyperhydratation cellulaire existe. cause Déshydratation Déshydratation extracellulaire intracellulaire Perte d’eau supérieure à la Perte de Na supérieure à perte de Na. la perte de l’eau. Diabète Symptômes critiques Déshydratation des Etat de choc solutions du cerveau, tendance à boire, patient faible et fait la fièvre et le coma arrive si la concentration osmotique atteint 420mmole/kg d’eau Principal mécanisme Sécrétion de l’ADH et Activation du système hémostatique sensation de soif rénine-angiotensine CT. Emile MUCHANGA NIYOYITA 12 Chimie Clinique 0.7.3 Le SIADH L’expansion du volume des cellules hypothalamiques arrête la sécrétion de l’ADH (hormone antidiurétique). Et l’expansion du volume sanguin arrête la sécrétion de l’aldostérone. Les urines sont abondantes et diluées, le liquide extracellulaire cesse son expansion et l’hyponatrémie demeure en général légère. Une telle situation se rencontre chez le potomanie et dipsomanes. La situation se complique si la cause de l’excès d’eau provient d’une trop grande sécrétion de l’ADH. Cet état correspond au SIADH (syndrom of inappropriate antidiuretic hormon). Le gain de poids, l’hémodilution, la perte de sodium urinaire et sérique constituent les symptômes de SIADH. Parmi les causes de SIADH, on compte en premier lieu la production ectopique d’ADH par certaines tumeurs, en deuxième lieu, les infections pulmonaires chroniques et les situations de stress dans le cas des hyponatrémies post opératoires. 0.7.4 L’œdème L’œdème correspond à l’accumulation de liquide interstitiel. Il se révèle à l’examen clinique par une augmentation soudaine de poids, la bouffissure du visage et le gonflement des extrémités. Lorsqu’il est généralisé, il s’observe plus facilement aux jambes si le sujet est en position débout, et sur le visage s’il est en position couchée. Cependant d’autres facteurs physiologiques sont parfois associés comme l’abaissement de la pression oncotique des protéines du plasma ou une perturbation de l’hémodynamique avec augmentation de la pression veineuse. L’œdème généralisé s’observe principalement dans les états pathologiques suivants : les syndromes néphrotiques, les affections hépatiques (les cirrhoses décompensées), l’insuffisance cardiaque, la néphropathie glomérulaire aigue et la dénutrition avec carence protidique du kwashiorkor. En cas d’œdème on peut traiter l’affection causale par la digitaline et oxygénothérapie en cas de défaillance cardiaque, perfusion d’albumine dans le cas de syndrome néphrotique et cirrhose. 0.7.5. L’hypertension L’hypertension est une maladie caractérisée par une pression artérielle persistante de plus de 140mmHg quand le cœur se contracte et de plus de 99mm Hg quand il se relâche. Cette pression impose un surcroit de travail au ventricule gauche et altère les vaisseaux sanguins. Elle peut entrainer une insuffisance rénale. Les artères qui subissent en permanence une pression trop élevée peuvent se rompre. Si l’accident survient au cerveau c’est la congestion cérébrale. La pression artérielle dépend de la force de contraction du cœur, du volume sanguin et surtout de la résistance des vaisseaux périphériques. Le système rénine angiotensine n’est pas la seule cause de cette maladie. Les hypertensions sont groupées en deux catégories : l’hypertension primaire essentielle des causes non connues et l’hypertension secondaire des causes connues. La première semble être liée au stress, au contenu du chlorure de sodium, au régime alimentaire et très probablement à des facteurs génétiques : elle englobe 92 à 94 % des hypertendus. Du point de vue physiopathologique, les hypertensions primaires ou essentielles pourraient être classifiées en deux groupes. Le premier groupe englobe l’hypertension consécutive à un excès de vasoconstruction. Les sujets ont un taux de rénine haut et normal par rapport à l’excrétion du chlorure et un taux de potassium CT. Emile MUCHANGA NIYOYITA 13 Chimie Clinique normal. Ces hypertensions comprennent environ 80% des hypotensions essentielles. Le deuxième groupe englobe les hypertensions consécutives à un excès de volume sanguin. Le problème pourrait provenir d’une inaptitude à excréter adéquatement le sodium et l’eau. Les taux de rénine sont proches de la normale et le potassium bas. Ils répondent généralement aux diarrhéiques. Ces patients développent un œdème cérébral, une défaillance cardiaque et une insuffisance rénale. Cette hypertension dite maligne est associée à un taux de rénine et d’aldostérone élevé. Aux hypertendus, on conseille d’éviter dans la mesure du possible, toutes les tensions inutiles, de réduire leur apport alimentaire en sel, de faire d’exercice physique et d’éviter tout abus d’alcool. Il est prouvé que l’exercice physique réduit la pression artérielle. Les hypotensions secondaires ont souvent une origine rénale endocrinienne. Leurs causes sont : les contraceptifs oraux, les maladies rénales, hypéraldostérisme primaire, phéochromocytome, syndrome de cushing. Le dépistage sommaire de l’hypertension secondaire peut faire appel aux analyses biochimiques suivantes : protéinurie dans le cas de glomérulonéphrite la pyélonéphrite et rarement la nephro – angiosclerose maligne, le dosage de sodium sérique, de potassium, de la créatinine, de calcium, le dosage du cholestérol et de triglycérides. Dans 90% de cas, l’hypertensionest causée par une néphrosclérose et met en cause le système rénine – angiotensine. 0.7.6 Pathologie de sodium L’hyponatrémie est le moins élevé de sodium par rapport à la normale. Elle est signalée par une fatigue musculaire, par des étourdissements, par des céphalées, de l’hypotension, de la stupeur et du coma causée par des diarrhées, vomissements, brûlures, transpirations. Les symptômes apparaissent à une concentration de sodium inférieure à 125 mmole/l. L’hyper natrémie contraire à l’hyponatrémie provoque une soif intense, la fatigue, la nervosité, l’agitation et le coma. 0.7.7 Pathologie de potassium Les causes de l’hypokaliémie sont les mêmes que de l’hyponatrémie. Les symptômes comprennent les crampes, la fatigue, une paralysie, des nausées, des vomissements, de confusion mentale un débit urinaire accru, une respiration superficielle. L’hyperkaliémie présente les symptômes suivant : l’irritabilité, l’anxiété, les crampes abdominales, la diarrhée, la paresthésie (sensation anormale de brûlure ou piqûre). Elle peut causer la mort en provoquant la fibrillation du cœur. 0.8 Détermination de l’hématocrite. Rappelons que l’hématocrite est le rapport du volume globulaire sur le volume sanguin total x100. En pratique, ces volumes sont simplement appréciés en mesurant la hauteur du culot globulaire et la hauteur totale du sang incoagulable placé dans un tube soumis à la centrifugation. L’agent anticoagulant est le plus souvent l’héparine sous forme d’héparinate de lithium lorsque le prélèvement est utilisé aussi pour le dosage de l’ionogramme. CT. Emile MUCHANGA NIYOYITA Chimie Clinique 14 Plasma Hématocrite = h x100 H H h Globules La centrifugation est conduite : - soit dans un tube capillaire (micro hématocrite) - soit dans un tube original du prélèvement (macro hématocrite) La lecture des hauteurs dans chaque tube est semi-automatique à l’aide des règles graduées. Les valeurs observées sont de 45 à 50% chez l’homme, de 40 à 45% chez la femme. CT. Emile MUCHANGA NIYOYITA Chimie Clinique 15 CHAPITRE I. EQUILIBRE ACIDO-BASIQUE ET ELECTROLYTIQUE I.1. Introduction L’organisme humain est confronté régulièrement à un afflux d’acides provenant de l’alimentation et de la respiration cellulaire. La tendance permanente à l’acidose explique que l’organisme lutte plus efficacement contre les baisses de pH que contre l’alcalose. Les moyens de lutte comprennent. - un moyen quasi instantané, automatique, mais assez vite débordé : les systèmes tampons ; - la mise en jeu d’un couple d’organes plus lents à réagir mais particulièrement puissants : les poumons et les reins. I.2. Rappels physicochimiques I.2.1. pH Le pH exprime l’acidité ou l’alcalinité d’un milieu. Il représente le logarithme décimal de l’inverse de la concentration en ions H+ pH= log 1 ou pH = -log H H I.2.2. Systèmes tampons Ce sont des mélanges de substances en équilibre chimique s’opposant aux variations de pH avec une efficacité d’autant plus grande que leurs concentrations sont plus élevées. Ces systèmes assurent dans l’organisme une régulation rapide et automatique. Un système tampon comprend généralement : - une acide faible et son sel de base forte ; - une base faible et son sel d’acide fort. Le tampon quantitativement le plus important dans l’organisme est le système bicarbonate de sodium (NaHCO3), acide carbonique (H2CO3). Ce dernier est formé par CO2 et H2O sous influence d’une enzyme anhydrase carbonique et lors de sa dissociation conduit à l’équilibre : Anhydrase K H2O + CO2 H2CO3 H+ + HCO 3 (1) Carbonique Si l’organisme est soumis à un acide fort HR (H+ R-) la partie alcaline du tampon va intervenir Na+ HCO 3 + H+ R- H2CO3 + NaR H2O + CO2 Un acide fort a été transformé en acide faible (CO2) qui sera éliminé par les poumons. Si l’organisme est soumis à une base forte ROH(R+ OH-) la partie acide du tampon va réagir : H 2CO3 + R+ OH- R+ HCO3 + H2O, (R+ HC O 3 ) qui sera éliminée par une base forte a été transformée en une base faible les reins. Si nous appliquons la loi d’action des masses (GULBERG et WAAGE) à l’équation (1) on peut écrire : K= H HCO3 H+ = K. H 2CO3 comme pH = log H+ HCO H 2CO3 3 pH= -log K H 2CO3 pH = -log K - log H 2CO3 HCO 3 HCO 3 CT. Emile MUCHANGA NIYOYITA Chimie Clinique 16 D’où pH= pK + log HCO 3 H 2CO3 La loi de Henry (la solubilité molaire d’un gaz dissous est proportionnelle à la pression partielle p du gaz) ( Sgaz = kH xP )et comme la concentration de l’acide carbonique est proportionnelle à la concentration du CO2 dissout, on peut donc écrire : H2CO3 = k.p CO2 k est le coefficient de Henry qui dépend du gaz, solvant et température. Ceci nous conduit à l’équation d’Henderson Hasselbalch fondamentale pour l’étude de l’équilibre acido-basique dans laquelle on remarque que la partie acide est représentée par le CO2 et la partie alcaline par les bicarbonates. pH = pk + log HCO équation d’Henderson Hasselbalch 3 k .pCO2 I.3. Régulation de l’équilibre acido-basique Elle fait intervenir successivement deux mécanismes : 1) le premier correspond à la mise en jeu des systèmes tampons 2) le relai est pris par l’intervention des moyens physiologiques qui sont le poumon d’abord et les reins ensuite. Cette régulation est plus longue à se mettre en œuvre mais est d’une plus grande efficacité et pourra permettre la restauration complète du pH. I.3.1. systèmes tampons Les systèmes tampons de l’organisme les mieux étudiés sont ceux du sang. Les systèmes tampons sanguins Tampons pk % plasma % globules % total HCO / H CO 3 2 6,1 3 Hémoglobine/ hémoglobinate Protéines/ protéinates 33 10 43 7 36 12 9 36 7,83 variable 12 6,8 2 6,60 H 2 PO 4 / HPO4 2 Oxyhémoglobine/ oxyhémoglobinate a. systèmes tampons plasmatiques 1° système acide carbonique – bicarbonate C’est quantitativement le plus important des systèmes tampons plasmatiques. Il représente 25 à 30mmole/l. Ce système est surtout puissant pour lutter contre l’acidose. En présence d’un acide RH nous aurons la réaction : R- + H+ + Na+ HC O 3 H 2CO3 + RNa CO2 H 2 O Le système est sous contrôle de poumons et des reins. 2° système protéine – protéinate Il a une action surtout comme moyen de lutte contre l’acidose. Le pouvoir tampon des protéines est du à leurs différents groupement constitutifs. Les résidus d’acides aminés basiques comme l’arginine, la lysine, histidine permettent de lutter CT. Emile MUCHANGA NIYOYITA 17 Chimie Clinique contre l’acidose en fixant un proton (H+). Au contraire les résidus d’acide aspartique ou l’acide glutamique permettent de lutter contre l’alcalose en libérant un proton. 3° système de tampon phosphate La concentration plasmatique des phosphates inorganiques (Pi) est de l’ordre de 1mmole/l. C'est-à-dire que ces molécules jouent un rôle plasmatique mineur parmi les systèmes tampons ; 85% de Pi sont au pH du sang, sous forme de 2 phosphate monoacides di sodiques Na2 HPO4 ce qui leur permet de fixer un proton pour donner des phosphates diacides mono sodiques Na H 2 PO4 . Les 15% des phosphates diacides peuvent au contraire céder un proton pour lutter contre une alcalose. 2 La réaction globale s’écrit : Na2 H PO4 + H+ Na H 2 PO4 + Na+ b. système tampon globulaire Les systèmes des bicarbonates et des phosphates jouent un rôle non négligeable à l’intérieur des globules rouges. Les systèmes tampons liés à l’hémoglobine sont cependant beaucoup plus importants si l’on se souvient que la quantité d’hémoglobine est de l’ordre de 150g/l de sang. Ils interviennent de deux manières différentes : grâce au pouvoir de fixation du gaz carbonique sur l’hémoglobine avec formation de dérivés carbaminés HbNH2+ CO2 HbNHCOO- + H+ grâce à la réactivité du groupement imidazole des résidus d’histine capable de fixer les ions H+. Au pH du sang l’hémoglobine et l’oxyhémoglobine se comportent comme des acides faibles pouvant se dissocier : HbH Hb- + H+ pK= 7,83 HbO2H HbO2 H pK= 6,60 L’oxyhémoglobine est donc plus acide que l’hémoglobine. En effet, l’oxyhémoglobine étant un acide plus fort que l’hémoglobine quand l’hémoglobine est oxygénée au niveau des poumons elle libère des ions H+ HbH+ O2 +K+ HbO2 K H Au niveau de tissus, l’oxyhémoglobine est réduite en hémoglobine et celle-ci va laisser dans le milieu une base en captant un proton venu de la dissociation de l’acide carbonique. H2CO3 K H HCO HbO 2 3 H+ + HC O 3 K O HbH HCO 3 2 La concentration élevée en C O2 et la richesse des acides organiques vont diminuer le pH et cette acidité va permettre la libération de l’oxygène de l’oxyhémoglobine. I.4. Régulation physiologique du pH Lors d’un déséquilibre acido-basique, la première ligne de défense est formée pour les systèmes tampons, la seconde est la régulation pulmonaire et le troisième est la restauration à long terme par les mécanismes rénaux. a. Régulation pulmonaire Le centre respiratoire bulbaire est sensible à la variation de la concentration en protons du sang c'est-à-dire au pH. Une diminution du pH va entrainer une augmentation du rythme et de l’aptitude respiratoire de façon à éliminer le CO2 en excès. Une augmentation de pH sera responsable d’une diminution du rythme et de CT. Emile MUCHANGA NIYOYITA 18 Chimie Clinique l’amplitude respiratoires. Dans ce dernier cas la réaction pulmonaire doit rester compatible avec une oxygénation correcte du sang. Les caractéristiques de cette régulation pulmonaire sont une mise en œuvre rapide et une grande sensibilité aux variations du pH. Les tissus de par leur métabolisme, fabriquent une grande quantité de CO2 qui doit être pris en échange au niveau des poumons. Les globules rouges au niveau tissulaire, arrivent chargés d’oxyhémoglobine. Le CO2 tissulaire, après avoir été dissous dans le plasma va pénétrer dans le globule rouge : Une petite quantité de gaz se fixe sur l’oxyhémoglobine pour constituer un carbamate en libérant l’oxygène ; La plus grande partie du CO2 réagit avec l’eau pour former en présence de l’anhydrase carbonique dont les globules rouges est riche, de l’acide carbonique. L’acide carbonique se décompose immédiatement en H+ et . Cet afflux de proton fait baisser le pH entraînant la libération de HCO 3 l’oxygène de l’oxyhémoglobine. Les ions H+ se fixent alors sur l’hémoglobine laissant les ions bicarbonates dont un grand nombre va sortir de la cellule permettant à autant de chlorures de pénétrer. Cet échange bicarbonate/chlorure est appelé « effet Hamburger ». Le CO2 tissulaire a donc été transformé en bicarbonates dont le plus grand nombre ne reste pas dans le globule rouge et sera transporté par le plasma vers le poumon (ou les reins) pour son élimination. Au niveau pulmonaire, les globules rouges arrivent ici chargés de dé oxyhémoglobine (HbH) et pour une petite part de carbaminohémoglobine. L’oxygène de l’alvéole pulmonaire après s’être dissous dans le plasma pénètre dans les globules rouges. une petite quantité se fixe sur la carbaminohémoglobine libérant alors le CO2 la part la plus importante vient se fixer sur l’hémoglobine libérant alors un proton (rappelons que l’oxyhémoglobine est plus acide que l’hémoglobine). Ce proton, en présence d’un bicarbonate plasmatique échangé contre un chlorure, se retrouve sous forme d’acide carbonique qui se dissocie immédiatement en CO2 et H2O. Le gaz carbonique est alors éliminé dans l’air alvéolaire après avoir été dissous dans le plasma. Le poumon est ainsi capable d’éliminer normalement 20moles de gaz carbonique par jour. b. Régulation rénale Elle est plus longue à réagir en cas des perturbations car elle intervient en troisième position. Cependant elle peut durer longtemps et représente un moyen très efficace de lutte aussi bien contre l’acidose que contre l’alcalose. Le rôle du rein sur l’équilibre acido-basique est double : 1. il peut réabsorber la quasi-totalité des bicarbonates filtrés ou bien excréter ceux-ci en cas de surcharge alcaline ; 2. il peut éliminer les ions H+ en générant des bicarbonates qui seront absorbés. I.5 Déséquilibres acido-basiques CT. Emile MUCHANGA NIYOYITA Chimie Clinique 19 La connaissance de l’équation d’Henderson – Hasselbalch rappelée ci après : pH=pK+log HCO3 , permet de voir que le pH est directement lié à la valeur du K .pCO2 rapport HCO3 . K .pCO2 Les bicarbonates du numérateur sont d’origine métabolique et sont liés à la fonction rénale. La pCO2 du dénominateur est l’origine respiratoire et est liée à la fonction pulmonaire. Les variations du pH peuvent être la conséquence : - d’une diminution des bicarbonates plasmatiques (donc une baisse du pH ) ; responsable d’une acidose métabolique ; - d’une augmentation des bicarbonates responsable d’une alcalose métabolique ; - une diminution de la pCO2 responsable d’une alcalose respiratoire ; - d’une augmentation de la pCO2 responsable d’une acidose respiratoire. En cas de perturbation de la valeur du pH, l’organisation met en jeu un système de compensation qui a pour but de ramener le rapport HCO à une valeur normale. 3 KpCO2 En cas d’acidose métabolique la compensation se fera par une diminution de la pCO2 ; Une alcalose métabolique sera compensée par une augmentation de la pCO2 ; Une acidose respiratoire par une augmentation des bicarbonates ; Une alcalose respiratoire par une diminution des bicarbonates. EN RESUME : Sachant que les valeurs de pH du sang normal se situent entre 7.35 et 7.45. Les valeurs extrêmes tolérées par l’organisme sont 6.90 et 7.70. Le patient est en acidose lorsque le pH de son sang est inférieur à 7.35. Il est en alcalose lorsque les valeurs sont supérieures à 7.45. Mécanismes de compensation lors des désordres acido-basiques Définitions Acidose respiratoire pCO2 pH Alcalose respiratoire pCO2 pH HCO3 Causes courantes Hypoventilation due à l’emphysème, à l’œdème pulmonaire, à un traumatisme respiratoire. Hypoventilation due à une carence en O2, une maladie pulmonaire, une injection successive d’aspirine, anxiété, un accident cérébro-vasculaire Perte des bicarbonates causée par la diarrhée, l’accumulation d’acide (cétose), dysfonction rénale pH Alcalose métabolique Perte ou absorption succéssive des Respiration, hypoventilation médicaments alcalins qui ralentit la perte en CO2 Acidose métabolique Mécanismes de compensation Augmentation de la rétention des bicarbonates HCO3 par les reins, excrétion d’ions H+ Diminution de la rétention des bicarbonates par les reins, excrétion réduite d’ions HRespiration, hypoventilation qui accélère la perte en CO2 HCO3 pH I.6. Quelques pathologies des gaz sanguins CT. Emile MUCHANGA NIYOYITA 20 Chimie Clinique Les anomalies des gaz sanguins sont connues sous l’angle de l’hypoxie. C’est un état au cours duquel les cellules ne peuvent s’alimenter convenablement en oxygène. On classe l’hypoxie en quatre grandes catégories : hypoxie hypoxique, hypoxie anémique, hypoxie circulatoire et hypoxie cytotoxique. a. hypoxie hypoxique Les cellules peuvent manquer de l’oxygène par incapacité des poumons de pouvoir oxygéner le sang de façon adéquate. La pression artérielle est diminuée et le patient est hypoxémique. Une hypoxémie est jugée légère entre 70 et 80mm d’Hg, modérée entre 60 et 70mm d’Hg et grave lorsqu’elle est inférieure à 60mmHg. L’hypoxémie peut être causée par exposition en haute altitude où l’air est pauvre en oxygène. b. hypoxie anémique ou hypovolémique Les cellules peuvent aussi manquer d’O2 par incapacité des globules rouges de le transporter en quantité adéquate des poumons aux tissus. Elle résulte d’un nombre insuffisant des globules rouges (GR), d’une insuffisance d’hémoglobine (Hb), d’une anomalie ou d’une compétition entre l’O2 et le CO2 la pression de l’O2 et le CO2 restent dans les limites normales. c. hypoxie cytotoxique Les cellules peuvent manquer de l’O2 par leur incapacité propre à utiliser l’O2 qui leur est fourni normalement ; cela par suite d’une intoxication de la cellule par une substance comme le cyanure. La pression de l’O2 et du CO2 artérielle se situent dans les valeurs normales. d. hypoxie circulatoire Elle est due à une anomalie vasculaire. C’est le cas du SHUNT. On appelle SHUNT ; la condition dans laquelle le sang contourne les poumons (en provenance du ventricule droit) et s’écoule directement dans le sang artériel sans avoir participé aux échanges de gaz avec l’air alvéole. Le shunt peut être causé par l’atélectasie, la pneumonie, l’œdème pulmonaire, les maladies pulmonaires chroniques, comme l’emphysème, la bronchite, l’asthme. CONCLUSION Le bilan acido-basique complet implique aujourd’hui l’association des mesures de la pCO2 et du pH avec appréciation de la saturation en oxygène l’ensemble forme dans le jargon médical « la gazométrie ». Les valeurs de pH d’un sang normal se situent entre 7,35 et 7,45 le patient est en acidose lorsque le pH de son sang est inférieur à 7,35 ; il est en alcalose lorsque le pH du sang est supérieur à 7,45 CT. Emile MUCHANGA NIYOYITA 21 Chimie Clinique CHAPITRE II: METABOLISME PHOSPHOCALCIQUE Le rôle le plus évident du calcium et du phosphore est de constituer l’essentiel de la charge minérale du squelette. Ces deux éléments exercent au niveau cellulaire et membranaire des actions plus importantes puisque l’organisme n’hésite pas de les puiser dans le squelette pour réguler leur taux sanguin. a. Métabolisme du calcium C’est un élément (Ca) alcalino-terreux de masse atomique 40uma c’est l’électrolyte quantitativement le plus important de l’organisme humain puisqu’il représente un poids d’environ 1kg (25moles) chez un adulte de 70kg. 1.1 Bilan des échanges calciques : cycle du calcium Le calcium absorbé par voie intestinale est distribué dans l’organisme par les liquides extracellulaire dont le sang, qui font partie du pool échangeable. Sa destinée essentielle est le tissu osseux où il est déposé (accrétion) mais aussi repris (résorption) de manière équilibrée. La partie non absorbée, augmentée de la partie sécrétée est éliminée dans les selles. L’élimination urinaire représente normalement la partie nette absorbée C’est à chaque niveau d’échange, le tube digestif, os, rein que les actions hormonales permettront la régulation de la calcémie. 1.2 Besoins calciques et apports alimentaires Les besoins d’un adulte sont d’environ 10mmole (400mg) de calcium/jour. Les enfants et les adolescents demandent 30mmole par jour (1.2g) pour constituer leur squelette. Les besoins en calcium sont encore plus élevés chez les femmes enceintes, ou chez celles qui allaitent, et aussi chez les femmes ménopausées 100mmole par jour soit 4g. Le calcium est apporté essentiellement sous forme de lait et de fromage. Certaines eaux de boisson sont relativement riches en calcium. 1.3 Répartition dans l’organisme a. Répartition quantitative 99% de calcium se trouvent dans les os et 1% se retrouve dans les tissus mous (muscles, tendons, peau, viscères) et les liquides extracellulaires dont le sang. La vitamine D3 (cholécalciférol ou la 1,25 dihydroxyvitamine D3) joue un rôle important dans le contrôle du métabolisme du calcium. Elle permet l’entrée du calcium dans la cellule, active l’A.T.P. ase Ca et Mg dépendante et permet la synthèse de la CaB.P (calcium binding protéin) b. Formes de calcium sanguin Dans le sang, le calcium est essentiellement plasmatique, les globules rouges en contiennent très peu. La valeur habituelle normale de la calcémie (taux de calcium plasmatique) chez un adulte est comprise entre 2,15 et 2,55mmole par litre avec une valeur moyenne de 2,3 à 2,4mmoles par litre. Le calcium plasmatique se trouve sous deux formes : une partie, a peu près 40% soit 1mmole/l est liée aux protéines en majorité de l’albumine et un peu aux globulines. Une variation des protéines totales donnera une variation de la calcémie dans le même sens : toute augmentation du taux des protéines sanguines donnera une augmentation de la calcémie et toute diminution de ces protéines donnera une diminution de la calcémie ; CT. Emile MUCHANGA NIYOYITA 22 Chimie Clinique une autre partie se trouve sous forme de calcium ionisé (à peu près 50%) et sous forme de calcium complexé (à peu près 10%). Le calcium ionisé Ca2+ est l’élément régulé hormonalement dans les limites très étroites : 1.17 à 1.30mmole par litre. C’est le calcium important du point de vue physiologique ; c’est lui qui intervient dans la coagulation du sang, dans certaines perméabilités cellulaires, dans beaucoup de systèmes enzymatiques, dans la rythmicité cardiaque et dans l’excitabilité neuromusculaire. Remarques : une diminution du calcium ionisé entraînera une augmentation de l’excitabilité neuromusculaire et pourra être responsable d’une crise de tétanie (contracture pathologique des muscles) le calcium complexé est sous forme des sels solubles mais peu dissociés : phosphates, bicarbonates, citrates, et sulfates. Le calcium lié à l’albumine est très sensible à l’équilibre acido-basique. Une acidose entraîne une diminution de cette liaison et augmente le calcium ionisé : à l’inverse une alcalose augmente cette liaison et diminue le taux du calcium ionisé. Cette propriété peut être mise à profit pour faire céder une crise tétanie provoquant une acidose respiratoire. 1.4 Elimination a. Elimination fécale. Elle est constituée du calcium alimentaire qui n’a pas été absorbé, augmenté du calcium contenu dans des différents sucs digestifs. b. Elimination urinaire Seul le calcium sous forme ionisé est complexé (calcium ultra filtrable) filtre à travers le glomérule rénal et plus de 95% sont réabsorbés dans les tubes rénaux. La réabsorption maximale a lieu dans le tube proximal où le calcium est réabsorbé avec un sodium et l’eau. En fait, la calciurie dépend pour beaucoup de la calcémie ; pour une calcémie basse la totalité du calcium est réabsorbée. Pour une calcémie normale, une très petite partie du calcium filtré est éliminée. En cas d’hypercalcémie la moitié du calcium est réabsorbée et l’autre est éliminé. 3. Phosphore C’est un élément métalloïde de masse atomique 31Um.a. Un adulte de 70kg en possède environ 600g (soit près de 20moles) essentiellement sous forme des phosphates. 2.1 Besoin en phosphates et apports alimentaires Chez un adulte, ils sont de l’ordre de 31mmole par jour soit prés de 1g d’avantage chez un enfant pendant la croissance. Ces besoins sont apportés par des aliments riches en phosphates tels que le lait, la viande, les œufs et céréales. Si les apports alimentaires augmentent, la fraction absorbée augmente dans les mêmes proportions, l’absorption n’étant pas régulée comme pour le calcium. La quantité des phosphates absorbés (essentiellement au niveau de jéjunum et de l’iléon) quotidiennement est donc très variable en fonction de l’alimentation. 2.2 Répartition dans l’organisme a. Répartition quantitative CT. Emile MUCHANGA NIYOYITA 23 Chimie Clinique - 85% des phosphates sont liées au calcium au niveau de l’os ; - 14% se localisent au niveau des cellules des tissus mous ; - 1% se retrouve dans les liquides extracellulaires dont le sang. b. Phosphates plasmatiques Le plasma contient plus de 4mmoles/l des phosphates sous forme de : - phosphates organiques : ATP, phospholipides ; - phosphates inorganique (Pi) c’est ce qui est dosé sous le nom de phosphoré mie ou phosphaté mie. La valeur physiologique de la phosphaté mie est de 0.8 à 1.3 mmole /l, cependant avec des variations parfois plus importantes en fonction des apports alimentaires et du métabolisme énergétique. Au pH du sang 15% de Pi sont sous forme monométallique ( H 2 PO4 )et 85% sous forme bimétallique HPO42 ce qui leur permet d’intervenir dans l’équilibre acido-basique 2.3 Elimination a. Elimination fécale Comme pour le calcium les selles contiennent les phosphates non absorbés et ceux contenus dans les sucs digestifs. L’élimination des phosphates est surtout rénale. b. Elimination rénale Le phosphore inorganique est filtré au niveau du rein mais 90% sont réabsorbés dans le tubule proximal. L’élimination urinaire est largement dépendante de l’alimentation et comme pour le calcium, on peut dire que chez un adulte normal, la quantité de phosphates excrétés dans les urines, de 10 à 25mmoles/jour correspond à l’absorption nette intestinale. Cette réabsorption est influencée par les besoins cellulaires en phosphates. 3. Régulation du métabolisme phosphocalcique Les phosphores inorganiques sont moins bien régulés. La régulation fait intervenir trois sites : 1. le tube digestif, 2. l’os ; 3. et les reins au niveau de quels peuvent intervenir trois hormones : la PTH (parathormone), la calcitonine (CT), et la vitamine D. 3.1 Les sites de régulation a. Tube digestif L’absorption du Ca et celle du Potassium sont influencées par la 1,25dihydroxyvitamine D3 celle-ci est nécessaire au transfert actif de ces éléments à travers la cellule intestinale. La parathormone (PTH) et la calcitonine (CT) n’ont pas d’action directe sur le tube digestif. L’absorption du Calcium est régulée en fonction des apports. b. L’os L’os est en perpétuel remaniement et qu’un phénomène de construction osseuse appelé accrétion doit compenser exactement un phénomène de destruction appelé résorption. Le tissu osseux, est un tissu conjonctif calcifié formé d’une matière protéique appelé tissu ostéoïde dans laquelle sont inclus de cristaux de phosphate de CT. Emile MUCHANGA NIYOYITA Chimie Clinique 24 calcium surtout sous forme d’hydroxapatite Ca 3 PO4 3 CaOH 2 . Ce tissu osseux n’est 2 pas figé mais en perpétuel remodelage sous l’action des cellules osseuses notamment les ostéoblastes, les ostéocytes et les ostéoclastes. Chez l’adulte, la résorption et l’accrétion doivent s’équilibrer à l’état normal. Un déséquilibre peut exister : - soit par manque de minéralisation qui se traduit par un excès de tissu ostéoïde c’est l’ostéomalacie de l’adulte, équivalent du rachitisme chez l’enfant. - Soit un excès de résorption portant sur la fraction protéique et sur la fraction minérale, c’est l’ostéoporose. c. rein Le rein par sa possibilité de filtration et de réabsorption du calcium et du phosphore va jouer un grand rôle dans l’homéostasie phosphorique. Il existe un taux de réabsorption maximal pour le phosphore alors qu’il n’en existe pas pour le calcium. 3.2. Hormones régulatrices Elles sont au nombre de trois : la parathormone, la calcitonine et les dérivés de la vitamine D a. parathormone Elle est synthétisée par les cellules principales des parathyroïdes. Le stimulus de la sécrétion de P.T.H est le taux plasmatique de Ca2+. Une diminution du Ca2+ entraîne une augmentation de la sécrétion de la parathormone et au contraire une augmentation du Ca+ est responsable d’une diminution de la PTH. Le taux des phosphates n’a aucune action sur la sécrétion de la PTH. Au niveau de l’os, la PTH augmente le nombre des sites de remodelage ce qui explique que pour des concentrations physiologiques cette résorption soit suivie d’une accrétion osseuse secondaire. Cependant pour des concentrations très élevées, la résorption l’emporte sur l’accrétion et l’action de la PTH aboutit à une destruction progressive de l’os. Au niveau du rein, outre les actions sur le métabolisme du calcium et du phosphore, la PTH stimule la production rénale du métabolite le plus actif de la vitamine D, le 1, 25-diOH D3 Fonction biologique de la parathormone Intestin Pas d’action directe Résorption ostéoclastique Ca++ Os Rein Rejet du Ca par le système des ostéocytes Réabsorption du calcium Réabsorption des phosphates CT. Emile MUCHANGA NIYOYITA Chimie Clinique 25 Conclusion : La PTH est une hormone hypercalcémiante et hypophosphorémiante. b. la calcitonine (CT) La calcitonine CT est synthétisée et secrétée par les cellules para folliculaires de la thyroïde. Une augmentation de calcium extracellulaire entraine une augmentation de la sécrétion de CT, alors qu’une diminution de calcium extracellulaire inhibe cette sécrétion. Le rôle principal de cette hormone est de stimuler les capacités corporelles à s’adapter à une surcharge calcique. Au niveau du rein, une injection unique de calcitonine augmente l’excrétion de calcium par diminution de sa réabsorption. Une injection continue va augmenter la calciurie. Elle a de plus une action frénatrice sur la transformation rénale du métabolite 25OH de la vitamine D. Fonctions biologiques de la calcitonine Ca extracellulaire Intestin Pas d’action directe Résorption ostéoclastique CT Rejet du Ca par le système des ostéocytes Os Réabsorption du Ca Rein Réabsorption des phosphates Conclusion : La CT est une hormone hypocalcémiante c. La vitamine D Ce sont les métabolites de la vitamine D3 qui ont une action dans le métabolisme phosphocalcique. On continue à les dénommer vitamines bien que l’organisme humain soit capable de les synthétiser et de ce fait les considérer comme de véritables hormones. L’effet principal du calcitriol est de fournir des quantités suffisantes de calcium et de phosphore au niveau de l’os pour permettre la minéralisation de ce dernier. Elle agit surtout sur l’intestin et sur l’os. Fonctions biologiques du calcitriol Absorption du calcium Intestin Absorption des phosphates Os Résorption ostéocalcique de l’os ancien Minéralisation du tissu ostéoïde Effet permissif sur la P.T.H Calcitriol Rein CT. Emile MUCHANGA NIYOYITA 26 Chimie Clinique Au niveau de l’intestin, elle favorise l’absorption du calcium et du phosphore. Au niveau de l’os la carence en vitamine D entraine un défaut de minéralisation du tissu ostéoïde responsable du rachitisme chez ‘enfant et de l’ostéomalacie chez l’adulte. Son action sur les ostéoblastes est responsable de la synthèse du collagène et de l’ostéocalcine avec stimulation de l’activité des phosphatases alcalines favorisant la minéralisation. Le calcitriol est aussi capable d’activer les ostéoclastes de l’os ancien pour fournir le calcium et le phosphore nécessaires à la minéralisation du tissu ostéoïde de l’os nouveau 3.3 Autres hormones a. Hormones sexuelles Elles augmentent l’absorption intestinale du calcium et favorisent la synthèse de la trame protéique de l’os ainsi que sa minéralisation. L’ostéoporose postménopausique est en grande partie expliquée par la disparition des œstrogènes à cette période de vie. c. Cortisol Il freine la minéralisation de l’os ainsi que la synthèse de la trame protéique. Par ailleurs, il diminue l’absorption intestinale du calcium. 4. Méthodes de dosage 4.1. Dosage de la calcémie a. Méthodes colorimétriques Elles utilisent différentes substances qui complexent le calcium en formant un dérivé dont la coloration est proportionnelle à la concentration du calcium de l’échantillon à doser. Il est nécessaire d’éliminer l’interférence du magnésium en utilisant l’hydro quinoléine et en travaillant à pH alcalin. a.1. Orthocrésolphtaleine L’orthocrésolphtaleine complexon se complexe en milieu alcalin avec le calcium pour donner un dérivé rouge présentant un maximum d’absorption à 575nm. a.2. Bleu de méthylthymol Ce réactif chélate le calcium et vire au bleu avec un maximum d’absorption à 612nm. a.3. Arsenazo III Le complexe coloré en noir présente un maximum d’absorption à 680nm. Le calcium en présence de ArsenazoIII (acide 1,8 dihydroxy 3,6- disulpho 47- naphtaline – bis (a20), dibenzearsonique au pH neutre produit un complexe coloré bleu dont l’intensité est proportionnelle à la concentration du calcium. b.Méthodes physiques b.1. Spectrophométrie d’absorption atomique La longueur d’onde utilisée est de 422,7mm et la technique demande le rajout de chlorure de lanthane pour éviter l’interférence des phosphates. Ce dosage s’effectue sur un appareillage onéreux et peu de laboratoire de biochimie de routine l’emploient. b.2 Photométrie d’émission de flamme CT. Emile MUCHANGA NIYOYITA Chimie Clinique 27 Le dosage du calcium par cette technique demande l’utilisation d’un photomètre de flamme utilisant le mélange acétylène/ air. Ces appareils donnent de bons résultats mais sont plus onéreux et plus rares sur le marché. c. Méthodes potentiométriques Après acidification destinée à déplacer le calcium de sa liaison aux protéines et de ses complexes, le calcium total peut être mesuré par potentiométrie en utilisant une électrode sélective. 4.2. Dosage du calcium ionisé La technique par électrode sélective intégrée à des instruments dont l’utilisation dans les conditions de fiabilité et de praticabilité sont satisfaisantes. Le taux de calcium ionisé est variable en fonction du pH, il est donc préférable de faire un prélèvement en anaérobiose pour éviter tout changement de pH par perte de CO2. 4.2. Dosage du calcium urinaire Les techniques sont les mêmes que pour le sang, il est cependant nécessaire d’effectuer le recueil dans un récipient contenant de l’acide chlohydrique 1M pour acidifier les urines ce qui permet la dissolution des sels et des complexes que le calcium peut contracter avec les anions comme le phosphates ou les oxalates. 4.4 Dosage des phosphates inorganiques sanguins et urinaires Ces techniques utilisent presque toutes (à l’exception, des méthodes enzymatiques) un réactif molybdique. En présence de ce réactif et en milieu acide l’ion phosphate donne un phosphomolybdate de la coloration bleue instable. a. Réduction du phosphomolybdate Le phosphomolybdate réduit donne une coloration stable pendant au moins 30 minutes et permet une lecture photométrique à 660nm. Les réducteurs les plus utilisés sont le sulfate ferreux et l’hydroxylamine. b. Colorimétrie directe du phosphomolybdate L’apparition de la coloration est suivie dans ces conditions à 340nm c. les colorimétries du phosphovanadomolydate Les ions phosphates en présence de molybdate et de vanadate en milieu acide vont donner une coloration jaune dont le pic d’absorption est de 360nm. c. méthodes enzymatiques Phosphates + inosine Nucléoside njnj hypoxanthine+ ribose 1P. Phosphorylase xanthine hypoxanthine+ 202 + 2H2O acide urique+ 2H2O2 oxydase 2H2O2+ aminophénazone +chromogène Peroxydase dérivé coloré+4H2O. CT. Emile MUCHANGA NIYOYITA Chimie Clinique 28 CHAPITRE III : LES MALADIES DE REGULATION DU METABOLISME DES GLUCIDES III.0 Introduction Par l’importance des glucides dans la ration alimentaire et dans le métabolisme énergétique de la cellule, par la fréquence très grande du diabète sucré, on comprend l’intérêt toujours soutenu de l’étude de la physiologie et de la biochimie du métabolisme glucidique, des moyens d’exploration dynamique de la gluco-régulation visant essentiellement à dépister le diabète au stade infra clinique. III.1 Notions physiologiques et biochimiques fondamentales. Origine du glucose sanguin. Le glucose sanguin, mélange d’ et glucopyranoses proviennent de deux sources : a. origine exogène L’alimentation humaine comporte un apport en glucides qui représente environ 50% de la ration énergétique soit apport moyen de 200 à 300g par jour ; les glucides alimentaires sont de sources principalement végétales. Les apports sont complétés par les laitages et le sucre raffinés. Une partie des glucides est apportée sous forme simple, fructose contenu dans les fruits, galactose du lait, la plupart des sucres simples sont représentés par les diosides tels que le saccharose et lactose. Une autre partie des glucides en particulier ceux contenus dans les pommes de terre, le féculent est apportée sous forme de polyosides (amidon). Ils sont hydrolysés avant d’être absorbés dans l’intestin. , En effet, seul le glucose, le galactose, le fructose, le sorbitol peuvent franchir la barrière intestinale et passer dans la circulation sanguine. La digestion salivaire permet sous l’action de l’amylase, d’hydrolyser les longues chaînes d’amidon en oligosides et diosides. Elle se poursuit sous l’action de l’amylase pancréatique. La digestion intestinale est l’étape définitive. Elle a lieu tout au long du grêle. Elle permet d’obtenir des oses à partir des oligosides et de diosides. Une fois hydrolysés en sucres simples, les glucides sont absorbés grâce à un phénomène actif, par la muqueuse intestinale et déversés dans la circulation. L’absorption des sucres nécessite l’intégrité de la muqueuse intestinale. Elle est aussi liée à la température, au pH du milieu et la présence conjointe d’autres produits absorbables (acides gras, peptides, acides aminés). b. Origine endogène À partir des glucides a. le glycogène représente la forme de réserve glucidique de toute cellule animale. Chez l’homme le foie est l’organe dont la teneur en glycogène peut être la plus élevée (10 à 12% du poids frais) mais les muscles (1 à 3% du poids frais) renferment grâce à leur masse la moitié du glycogène totale de l’organisme. On appelle glycogénolyse le processus par lequel le glycogène est décomposé dans la cellule ; ou bien cette dégradation se poursuit par le CT. Emile MUCHANGA NIYOYITA 29 Chimie Clinique catabolisme de radicaux glucoses (glycolyse) ou bien le glucose est libéré et s’échappe de la cellule pour passer dans la circulation sanguine. b. A partir des autres hexoses, le glucose est normalement le précurseur des autres oses de l’organisme même si ceux-ci sont apportés par l’alimentation, il est exceptionnel qu’ils soient utilisés comme tels et ils sont généralement transformés en glucose au niveau du foie. A partir des lipides et des protides – Néo glycogénèse ou néoglucogénèse o Le composés glucoformateurs autres que l’acide pyruvique et l’acide lactique sont essentiellement les protides par les acides aminés glucoformateurs dont le catabolisme excessif (jeûne, diabète, action des hormones corticostéroïdes hyperglycémiantes), aboutit à une formation de glucose et de glycogène. De même l’acide - cétoglutarique issu de la transamination est un excellent précurseur du glucose. o Les lipides peuvent, par le glycérol donner du glucose. La transformation des acides gras et de l’acétate en glucose, n’est pas une voie classique. Le foie assure à lui seul 90% de la néoglucogenèse dans l’organisme (le rein intervenant pour 10%). La néoglucogénèse peut fournir jusqu’à 300g de glucose par jour. III.1.2 Glycémie C’est une des constantes biologiques fondamentales située entre 4.45 et 5.55 mmole/l (0.8 et 1g/l, Mm=180g/mole) soit 5mmole/l en moyenne. C’est le taux de glucose dans le sang. Selon l’OMS (organisation mondiale de la santé) le taux normal est de 60 à 120mg/dl. Facteurs de régulation de la glycémie 1° facteur physico-chimique d’autorégulation Toutes les réactions chimiques entraînant la disparition du glucose. Pyruvate glucose glycogène sont en équilibre et la loi d’action de masse régira ces équilibres, orientant le sens des réactions pour les dévier du corps le plus concentré vers le moins concentré. Exemple : toute augmentation de glucose favorise la synthèse accrue de glycogène, toute diminution de glucose entraîne une augmentation de la glycogénolyse. 2° facteurs métaboliques L’utilisation du glucose entraîne rapidement une hypoglycémie (que les glucoses proviennent du glycogène ou du glucose circulant, la cellule ne l’utilise que sous forme de glucose – 6- phosphate) ; Pour fournir de l’énergie après oxydation, la principale voie glycolytique est celle d’Embden Meyerhof caractérisé par la formation d’un ester diphosphorique du fructose. La glycolyse aboutit à la formation l’acide pyruvique qui constitue un aliment préférentiel pour la mitochondrie. La dégradation complète du glucose comporte deux séries de réactions : la première, catalysée par les enzymes solubles du cytoplasme est réalisée en anaérobiose ; la seconde au niveau des mitochondries est strictement aérobie. En anaérobiose, l’acide pyruvique conduit à l’acide lactique, phénomène prédominant dans la contraction musculaire. CT. Emile MUCHANGA NIYOYITA 30 Chimie Clinique Pour fournir du NADPH+H+, la deuxième voie glycolytique est une voie oxydative appelée voie de pentose car elle donne naissance à plusieurs pentoses ; Synthèse de l’acide phosphoénolpyruvique qui, après carboxylation pourra contribuer au cycle citrique en lui fournissant l’acide oxaloacétique. La biogénèse des acides gras. Pour fournir de l’acide glycuronique, après oxydation (lors des processus de détoxication) ; Le stockage sous forme de glycogène est aussi une autre forme de maintien bien classique de la glycémie. 3° facteurs nerveux Les centres hypothalamiques commandent l’appétit et la satiété, la production d’hormones hypophysaires. Le système orthosympathique et les médullosurrénales enfin interviennent par les catécholamines (le stress et l’hypersympathicotonie inhibent la sécrétion d’insuline induite par le glucose. 4° facteur hormonal Il est tout à fait fondamental, grâce à : Un système hyperglycémiant associant de multiples hormones. Les hormones de l’urgence ont pour rôle de mobiliser dans un temps très court le glucose dont l’organisme a un besoin urgent. Les catécholamines (adrénaline et noradrénaline) favorisent : - La glycogénolyse hépatique par un double mécanisme, adrénergique AMPC dépendant (activant une protéine kinase qui elle-même active les phosphorylases) et adrénergique Ca2+ dépendant. - La glycogénolyse musculaire sous l’effet d’un mécanisme adrénergique ; elle s’accompagne d’une lipolyse importante ; - La sécrétion de glucagon (inhibe l’insu lino – secrétion par effet adrénergique. Le glucagon (sécrété par les cellules des ilots de Langerhans) - provoque une glycogénolyse franche et massive par activation du système de phosphorylase ; - active la néoglucogenèse et la lipolyse ; - active puissamment la sécrétion insulinique Les hormones d’action hyperglycémiante progressive interviennent pour maintenir le niveau normal de la glycémie. La somathormone ou hormone de croissance, alors qu’ à faible dose elle stimule la sécrétion d’insuline, est au contraire « diabétogène » à des taux plus importants. Elle freine l’action glucokinasique ; elle freine la lipogenèse. Le cortisol (le nom même du glucocorticoïde montre bien l’action de l’hormone) à une action néo glucocorticoïde. Il active la lipolyse et la protéolyse et stimulé la néoglucogènétique à partir des aminoacides. Un système hypoglycémiant unique, opposé à la multiplicité des systèmes hyperglycémiants est représenté par insuline. En résumé : deux hormones entrent dans la régulation du glucose dans l’organisme, ce sont l’insuline (hormone hypoglycémiante) et le glucagon (hormone CT. Emile MUCHANGA NIYOYITA 31 Chimie Clinique hyperglycémiant). Le glucagon représente trois hormones suivantes : l’adrénaline, le cortisone et la somatostatine (somathormone). Les deux hormones précitées sont antagonistes. Le pancréas sécrète l’insuline à 75% et le glucagon à 25%. Lorsque l’insuline est inactive, le taux du glucose augmente dans le sang et on assiste à l’hyperglycémie ou diabète. Signalons que selon l’OMS les valeurs normales de la glycémie varient 60 et 120mg/dl. III.1.3 Métabolisme et action biochimique de l’insuline L’insuline est un polypeptide (glycoprotéine) de masse moléculaire 5800 ; l’insuline est constituée de deux chaînes : la chaîne A (21 acides aminés) et la chaîne B (30 acides aminés) réunis par deux ponts disulfures qui relient les cystéines 7 et 20 de la chaîne A avec respectivement les cystéines 7 et 19 de la chaîne B. L’insuline provient d’un précurseur inactif de 84 acides aminés ; la pro-insuline qui est sous forme de réserve. La pro-insuline dont la demi-vie est de 5 à 10 minutes et le peptide C éliminé par les reins. L’insuline est sécrétée par les cellules des îlots de Langerhans du pancréas. La sécrétion de l’insuline est provoquée physiologiquement par : L’élévation de la glycémie (le glucose étant le stimulant fondamental ; Certains acides aminés (leucine, arginine) ; Certains ions : l’élévation du taux du K+ extracellulaire ou le blocage des canaux K+ déclenche la dépolarisation de la membrane et la stimulation de l’insulino-sécrétion. L’afflux intracellulaire du calcium ionisé est donc indispensable pour que se manifeste la réponse insulinique à un stimulus glucosé. Les hormones gastroduodénales (l’action insulino-sécrétrice du glucose est plus marquée après injection intraveineuse). Au point de vue pharmacologique, enfin, sont insulino stimulateurs : les sulfamides, les hypoglycémiants, le glucagon. Sont insulino inhibiteur les catécholamines. Action biochimique (rôle de l’insuline) Sur le métabolisme glucidique : - Au niveau du foie : elle favorise la glycogenèse en activant la glycogène synthétase et en inhibant en retour la glycogène phosphorylase ; - Elle inhibe fortement la néoglucogenèse (effet anti cortisol) En résumé l’insuline favorise l’utilisation du glucose par le foie et son stockage sous forme de glycogène. Au niveau du tissu adipeux : elle augmente la captation et le métabolisme du glucose par l’adipocyte. Elle a un effet antilipolytique Au niveau des muscles : elle augmente le captage du glucose par la cellule et le métabolisme du glycogène. Sur le métabolisme lipidique : Au niveau des lipides plasmatiques. Ils sont épurés grâce à l’action de la lipoprotéine lipase dont la synthèse tissulaire nécessite la présence d’insuline. Au niveau du tissu adipeux : L’insuline stimule la lipogénèse et inhibe la lipolyse. Au niveau du foie ; l’action est grossièrement comparable à celle du tissu adipeux. Sur le plan protidique : CT. Emile MUCHANGA NIYOYITA 32 Chimie Clinique Elle diminue le taux des acides aminés circulants en augmentant la captation cellulaire des acides aminés, en augmentant la synthèse protéique (par stimulation de l’activation des amino acides) et de la lecture ribosomiale des ARN messagers) en diminuant la protéolyse. Les moyens utilisés par l’insuline pour réduire le taux du glucose dans l’organisme peuvent se résumer à trois : 1. Elle favorise la transformation de glucose en glycogène ; 2. Elle permet l’entrée du glucose dans la cellule ; 3. Elle favorise la transformation du glucose en lipides et en protéines. Déviation du métabolisme des glucides L’augmentation des glucides favorise celle du glucose. Par conséquent ce dernier va se transformer en acide pyruvique CH 3C O _ COOH puis en acétyle CoA CH 3 CO S CoA L’acétyl–CoA est brulé dans le cycle de Krebs et produit de l’énergie sous forme d’ATP. L’énergie produite entre dans la chaine respiratoire et devient utilisable par l’organisme (aspect physiologique). Dans l’aspect pathogène, l’acétyl-CoA se transforme en graisse qui va se stocker dans les tissus adipeux ce qui favorise l’augmentation du poids avec deux conséquences. - hyperlipémie : accumulation des lipides dans le sang causant des maladies cardiovasculaires. - Obésité : grossissement anormal, elle peut provoquer la gynoïde (augmentation de la hanche) et l’androïde (l’augmentation de la poitrine) Il ne suffit pas de se fixer à la polyurie, la polyphagie et la polydipsie pour diagnostiquer le diabète. Il faut aussi penser à la détermination intéressant le métabolisme des protéines et des lipides. Dans le diagnostic du diabète, alors que la glycosurie est un test d’orientation, la glycémie est un test de confirmation. III.2 Exploration de la glycorégulation Les méthodes de dépistage et de contrôle de traitement de diabète porte sur l’exploration ou métabolisme dans les glucides et essentiellement sur celui des lipides et protides. A ces méthodes s’ajoutent certaines analyses biochimiques. III.2.1 Exploration du métabolisme des glucides La détermination de la glycosurie : elle repose sur la recherche systématique de glucose dans les urines. On ne devra pas perdre de vue qu’il ya glycosurie sans diabète et diabète sans glycosurie. Dans le cas d’un diabète franc, on observe chez les sujets âgés un syndrome chronique caractérisé par un trouble de métabolisme des glucides qui se manifeste dans les conditions habituelles de l’alimentation par une hyperglycémie avec une glycosurie ou plutôt par une élévation de glycémie à jeun et par la présence de glucose dans les urines de 24 heures. La glycosurie est recherchée en mettant en évidence le pouvoir réducteur de l’urine. Plusieurs méthodes sont actuellement utilisées pour déterminer la glycosurie, parmi celles-ci nous trouvons : la méthode de Bénedict, pouvoir réducteur des urines sur la liqueur de Fehling et des bandelettes réactives. Les deux premières sont chimiques et la dernière est une méthode enzymatique. La glycosurie par la méthode de la solution de Benedict a. principe Le glucose (sucre de diabète) est un réducteur. Il transforme le sulfate de cuivre bleu de la solution de Benedict en oxyde cuivreux qui est insoluble. CT. Emile MUCHANGA NIYOYITA 33 Chimie Clinique b. préparation de la solution de Benedict prendre 17.3g de CuSO4 . 5H2O et 173g de citrate de sodium + 100g de carbonate de sodium. Dissoudre dans 1000ml d’eau distillée c. mode opératoire 1° A l’aide d’une pipette, transvaser 5ml de la solution de Benedict dans un tube à essai : 2° ajouter 8 gouttes d’urine net bien mélanger ; 3° faire bouillir pendant deux minutes à l’aide d’un bec bunsen ou d’une lampe à alcool ou placer le tube pendant cinq minutes dans un tube métallique ou bêcher plein d’eau bouillante. 4° laisser refroidir à température ambiante. d. lecture des résultats Observation de tout changement de couleur ou apparition de précipitation Couleur Résultat : présence de glucose Concentration mmole/l Bleu Négatif 0 Vert trace 14 Vert avec précip. Jaune + 28 Jaune à vert foncé ++ 56 Brun +++ 83 Orange à rouge brique ++++ 111 ou plus. approximative Dosage de la glycémie : il doit se faire dans les conditions idéales. Prélèvement à jeun sur anti coagulant (dosage sur sang total hépariné que sur sérum), inhibiteur qui inhibe les aldoses (énolases) comme le fluorure de sodium qui est un inhibiteur de la glycolyse. Le maintien en position couchée ou au moins assise pendant toute la durée de l’examen est également souhaitable pour stabiliser la répartition sanguine de glucose de surcharge. L’épreuve d’hyperglycémie provoquée pour éliminer l’interférence de l’absorption digestive et de ses anomalies possibles. Dans ce test, après dosage à jeun de la glycémie, le patient reçoit en deux ou quatre fois une solution glucosée dont la quantité de sucre est calculée en fonction de la surface corporelle 15g/m3 correspondant en moyenne 20 à 30g. Le prélèvement du sang doit se faire toutes les trente minutes pendant deux heures. Dosage de la glycémie par la méthode de bandelettes 1. principe Le glucose présent dans le sang du malade en contact avec les enzymes (oxydase, réductase, déshydrogènase) contenues dans la bandelette se traduit par un changement de couleur sur la zone réactive de la bandelette. 2. mode opératoire 1° Désinfecter l’endroit de la piqure en utilisant l’ouate contenant le désinfectant ; 2° Piquer d’un coup sec avec la lancette stérile ; 3° Essuyer la première goutte, puis recueillir la deuxième goutte qu’on dépose sur la partie réactive de la bandelette ; 4° après une minute, faire la lecture en utilisant la couleur témoin se trouvant sur la boite. Le dosage de la glycémie peut se faire par des méthodes chimiques : (orthotoluidine en présence de l’acide acétique, oxydo-réductométrie) et les méthodes CT. Emile MUCHANGA NIYOYITA Chimie Clinique 34 enzymatiques (oxydase, réductase, déshydrogénase). Il existe plusieurs tests permettant les investigations dans les anomalies du métabolisme du glucose. A titre exemplatif : test cortisone glucose, test de détermination, de l’insuline, test tolbutamide intravasculaire. III.2.2 Exploration de métabolisme des lipides Les analyses portent sur plusieurs paramètres, les lipides totaux, le cholestérol, les lipoprotéines, les acides gras, les triglycérides, les glycoprotéines. Les paramètres permettent un diagnostic différentiel entre le diabète insulinodépendant et non insulinodépendant. Par exemple les métabolismes du cholestérol et corps cétoniques sont toujours associés. Il y a augmentation du cholestérol dans le diabète non insulinodépendant et les corps cétoniques dans le diabète insulinodépendant (DID). III.3. Variations pathologiques III.3.1 Hypoglycémies (glycémie 2.8 mmole/l (0.50g/l) Qu’elles soient fonctionnelles ou organiques, les hypoglycémies ont généralement un aspect clinique précis : sueurs, vertiges, sensation de faim, convulsion et coma, obnubilation. Leur exploration biologique s’appuie sur les épreuves suivantes : - étude de la glycémie dans la journée ; - hyperglycémie provoquée par la voie orale prolongée sur 5 heures ; - hypoglycémie provoquée au tolbutamide ; - dosage de l’insulinémie. III.3.2 Hyperglycémies a. Définition On définit le diabète sucré comme une augmentation chronique anormale de taux de glucose sanguin (hyperglycémie) cette hyperglycémie peut s’accompagner de symptômes tels que la soif, polyurie, amaigrissement, troubles de la conscience et évoluer en absence de traitement vers coma et la mort. b. historique Pendant longtemps, on ne pouvait rien faire pour soigner le diabétique. C’est en 1674 par WILLIS, que la glycosurie est découverte. Elle est reproduite en 1853 par CLAUDE Bernard par lésion du système nerveux central. La possibilité des lésions pancréatiques est reconnue en 1870, par LANCEREUX. De 1886 à 1892 VON Nering et MINKOWSKI provoqué par expérimentation avec la pancréatectomie. En 1893, LAGUESSE attribue aux îlots de Langherans le pouvoir de sécréter la substance qui marque le diabète. En 1922 ce sont deux savants canadiens BANTING (prix nobel 1923) et BEST qui ont fait des recherches qui ont abouti à la préparation de l’insuline extraite des pancréas de grands animaux : bœuf d’abord et plus tard le porc. Cette insuline extraire du pancréas du bœuf est très fragile : elle se détruit facilement. Plus tard, l’insuline est modifiée (insuline retard) et d’autres corps hypoglycémiants sont découverts. c. physiopathologie Elle est résumée dans la figure ci après d’après Reach et Assan CT. Emile MUCHANGA NIYOYITA Chimie Clinique 35 INFLAMMATION OU LYSE CELLULAIRE ANTICORPS ANTIRECEPTEURS DEFICIT EN RECEPTEURS ANOMALIES DES STRUCTURES DES RECEPTEURS Insulite virale Toxiques Cancer Pancréatite Pancréas endocrine cellule bêta des îlots de Langerhans ANTICORPS ANTI-INSULINE Cellules cibles foie, tissu adipeux muscle strié surtout Insuline plasmatique Récepteurs (chaine alpha) ANOMALIES SYSTEME TYROSINE KINASE (signal) Déficit insulinique Diabète insulinodépendant Résistance à l’insuline Diabète non insulinodépendant Physiopathologie du diabète sucré (d’après Reach et Assan ) CT. Emile MUCHANGA NIYOYITA Chimie Clinique 36 Carence en insuline Absence de pénétration cellulaire du glucose Hyperglycémie d’adaptation Carence cellulaire en glucose Protéolyse Diurèse osmotique Glycosurie Cétonurie Lipolyse Cétonémie Polyurie Corps cétonique Hyperlipémie Soif Déshydratation Amaigrissement Acidose métabolique Cachexie Conséquences de la carence en insuline. b. Classification des états diabétiques Elle a été proposée à la commission nationale Américaine sur le diabète et approuvée par l’OMS. Ainsi on distingue. b.1 Le diabète primaire Il s’agit du diabète sucré dont le diabète insulinodépendant (DID) et le diabète non insulinodépendant (DNID) b.2 Le diabète secondaire Il s’agit des maladies pancréatiques, des hormones d’action antagoniste à l’insuline, mais aussi on parle de diabète sucré insipide et rénal. CT. Emile MUCHANGA NIYOYITA 37 Chimie Clinique Le diabète sucré est un trouble du métabolisme de glucide avec augmentation de glucose sanguin (hyperglycémie). Un régime alimentaire permet de donner aux diabétiques une existence normale ; - Diabète insipide maladie caractérisée par une polydipsie et une polyurie intense en rapport avec un déficit en hormone antidiurétique ; - Le diabète rénal une maladie caractérisée par une glycosurie permanente coexistant avec une glycémie normale. Ce phénomène est en rapport avec une perméabilité exagérée du rein au glucose ; - Le diabète gestationnel tout diabète ou intolérance au glucose apparue ou reconnue au cours de la grossesse, qu’elle soit ou non préexistante, qu’elle persiste ou non après l’accouchement. Le cas qui nous intéresse le plus c’est le diabète sucré. b.3 classification internationale du diabète sucré selon l’OMS Le diabète insulinodépendant DID ou diabète juvénile(ou du type1) : est caractérisé par son début en général rapide ou brutal survenant surtout chez les sujets jeunes. Sa survenue brusque, brutal est marquée par la polyurie, la polydipsie, un amaigrissement rapide en dépit d’un appétit vorace (polyphagie) et une fente permanente. A ces signes cliniques sont associés une glycosurie intense et qui peut atteindre 100g par jour ; une hyperglycémie qui dépasse habituellement 15mmole/l et une acidose qui peut entraîner rapidement la mort. Il est en général définitif du fait de la destruction complète du pancréas endocrine. Le diabète insulinodépendant est causé par un manque absolu d’insuline. Ce diabète appelé de type 1 est caractérisé par la disparition totale ou presque totale de la sécrétion d’insuline par le pancréas. Elle est due à une destruction des cellules de Langerhans, insulino sécrétrices par un mécanisme auto-immun. Cette carence insulinique est responsable d’une évolution fatale en absence de traitement. L’insulinothérapie laisse à désirer car l’injection d’insuline ne reproduit pas la sécrétion physiologique de l’hormone. La découverte du caractère auto-immun de la maladie permet maintenant d’envisager une thérapie à l’aide des substances immunosuppressives. Des essais à l’aide de ciclosporine d’un mélange corticoïde azothiopine ont démontré qu’il est possible, si le traitement est précoce, de freiner la destruction des cellules au point d’arrêter l’insulinothérapie chez certains sujets. Dans un autres cas, les symptômes sont beaucoup moins marqués voire absents. Les risques à long terme résident dans la survenue des complications retiniénes, rénales, des nerfs périphériques et l’augmentation du risque d’athérosclérose au niveau des artères cérébrales, coronaires et des membres inférieurs. Le diabète méllitus représente un groupe hétérogène des maladies caractérisées par hyperglycémie. La cause en est généralement un manque absolu ou relatif d’insuline. 2° Le diabète non insulinodépendant (DNID) Représente 80 à 85% de cas de diabète. Il a une évolution lente, progressive et peut être méconnu très longtemps. Le plus souvent le diagnostic est porté à l’occasion d’un examen fortuit sur l’hyperglycémie et une glycosurie généralement modérées. Au moment du diagnostic, 70 à 90% des diabétiques non insulinodépendant présentent l’embonpoint quand ce n’est pas de la vraie obésité. Le diabète a une - CT. Emile MUCHANGA NIYOYITA Chimie Clinique 38 origine génétique la probabilité de l’attraper est plus élevée si l’un de deux parents est diabétique ou si les deux parents les sont. Il serait causé à la fois par une résistance de l’organisme à l’action d’insuline et à la fois par une diminution du pouvoir sécréteur de pancréas. L’obésité est associée à l’hyper insulinisme. Un contrôle strict de régime et du poids est la première solution à envisager dans le traitement du diabète non insulinodépendant. Dans les diabètes avancés, un recours aux injections d’insuline peut être indispensable. 3° la diminution de la tolérance au glucose Est d’évolution difficile à prévoir car 1/3 des sujets peuvent revenir à la normale. Les facteurs de risque de diabète Doivent être pris en compte lorsqu’on surveille un sujet pour toute raison médicale. Ces facteurs sont : - existence de diabétiques dans la famille (surtout s’il en existe à la fois du coté du père et de la mère). - Obésité importante ( 25% du poids idéal). - Antécédents obstétricaux chez une femme, d’enfants pesant plus de 4kg à la naissance. - Augmentation franche de la glycémie lors de la prise de certains médicaments : pilule contraceptive, corticoïdes, diurétiques. - Certains groupes tissulaires. Au total les deux grands types de diabètes sont résumés dans le tableau. Comparaison entre DID et DNID Clinique DID DNID Age 30 ans 40 ans Début Rapide Progressif Poids N ++ Cétose +++ 0 Complications +++ ++ Epidémiologie Prévalence 0.5% 2% Génétique Jumeaux 50% 80% Anatomie pathologique Lésions d’insulites + 0 Traitement du diabète La prise en charge d’un diabétique se résume généralement par le triangle ci-dessous Régime alimentaire Contrôle régulier de la glycémie Produit pharmaceutiques CT. Emile MUCHANGA NIYOYITA 39 Chimie Clinique 1° Régime alimentaire Il est constitué par l’alimentation dépourvue du sucre artificiel (saccharose). Il doit être dominé par les légumes, oignons crus. Il est recommandé au diabétique de manger peu mais en plusieurs reprises. 2° les produits pharmaceutiques 1) Dans DID La dose d’insuline (rapide ou lente) à administrer au malade est fonction de la valeur de glycémie (ex. glycémie de 200mg/dl, prendre 1/5 soit 40 unités par jour). un diabétique ne doit jamais arrêter son insuline même en jeûne forcé, même en cas de troubles digestifs l’empêchant de s’alimenter parce que l’état de jeûne total, le foie fournit du glucose à l’organisme. Le foie est le seul organe fournisseur du glucose de l’organisme, environ 250 à 300g/jour soit 1 à 1.5mg /minute 2) Dans le DNID La prise des hypoglycémiants oraux est recommandée : les biguanides (metformine) qui n’agissent pas sur l’insulino-sécrétion. Ils abaissent ou normalisent la glycémie du diabétique sans provoquer l’hypoglycémie. Ils ont un effet anorexigène ; - les glitazones (pioglitazone, actos, rosiglitasone, arandia…) ; - les sulfamides hypoglycémiants (glibenéclamide- daonil, cliberclamide –euglucan glipizide-ozidia…) ; En cas de crise, l’insuline est toujours indispensable pour stabiliser la glycémie. 3° contrôle de la glycémie Il est recommandé de contrôler régulièrement la glycémie car le régime alimentaire à prendre et les produits pharmaceutiques à utiliser en dépendent. Les exercices physiques sont recommandés à tout diabétique car ils permettent de brûler les molécules de glucose et diminuer ainsi la quantité d’insuline à prendre. Complications du diabète Même si en respectant les prescriptions médicales et en respectant le régime, le diabétique peut mener une vie normale. Il doit cependant se garder des complications de diabète. A titre illustratif on peut citer : la prédisposition à l’hypertension artérielle en consommant une grande quantité du Nacl ; la diminution de l’activité sexuelle quand le sujet est déréglé et surtout lorsque l’âge est avancé; la difficulté de prise en charge de plaie quand le sujet n’a pas respecté les conditions hygiéniques en matière ; la rétinopathie, néphropathie, neuropathie…. ; micro angiopathie ou atteinte de petits vaisseaux ; Etc… CT. Emile MUCHANGA NIYOYITA Chimie Clinique 40 CHAPITRE IV. LES LIPIDES ET LES MALADIES CARDIOVASCULAIRE Définition Les lipides sont des biomolécules insolubles dans l’eau mais très solubles dans les solvants organiques comme le chloroforme, le benzène, l’éther… Elles sont des molécules énergétiques, réserves énergétiques et sont les constituants des membranes. A partir de leurs fonctions biologiques on distingue : - les lipides membranaires (structuraux) ; - les lipides énergétiques. Les trois principaux lipides membranaires sont les phospholipides, glucolipides et le cholestérol. Les phospholipides sont divisés en 2 groupes - glycérophospholipides qui dérivent du glycérol ; - les sphingomyélines qui dérivent de la sphingosine . Les glycolipides sont les lipides composés d’oses, ils dérivent de la sphingosine et sont présents dans les cellules animales. Les stérides sont des dérivés naturels d’un alcool polycyclique dérivé d’un noyau appelé cyclopentanoperhydrophénanthrène. Les stéroïdes naturels sont répartis en stérols (cholestérol), acides biliaires (acide cholique), les hormones, les vitamines D ou calciférols. Les lipides énergétiques sont des triglycérides, ils sont aussi appelés graisses neutres. Ce sont des esters de glycérol. Presque tous les acides gras naturels contiennent un nombre pair d’atomes de carbone et ceux avec 16 et 18 atomes de carbone sont les plus abondants. Les acides gras saturés (liaisons simples entre atomes de carbone) entrent dans la constitution des graisses tandis que les acides non saturés (liaisons multiples entre atome de carbone) entrent dans la constitution des huiles. Tous les acides gras sont intégrés dans l’organisme sous forme des triglycérides. Leur dégradation commence par la bouche suite aux enzymes appelé lipases jusqu’au niveau de l’intestin grêle ou les mono - glycérides se transforment en acides gras et en alcool généralement le cholestérol ou le glycérol. Le cholestérol se dégrade au niveau du foie pour former les acides biliaires tels que acide cholique, déxoxycholique, chénocholique, …, au niveau de surrénal pour former les hormones corticosurrénales, au niveau des gonades mâles pour former la testostérone et des gonades femelles pour former la progestérone. L’importance du métabolisme lipoprotéique est liée à la fréquence des hyperlipoprotéinémie et à leur retentissement sur la paroi artérielle. Différents facteurs de risque cardiovasculaire ont pu être identifiés : - des facteurs cliniques : obésité, hypertension artérielle, tabagisme, stress répété… ; - des facteurs biologiques : hyperlipoprotéïnémie, hyperglycémie, une augmentation de l’hématocrite, du fibrinogène …. ; CT. Emile MUCHANGA NIYOYITA 41 Chimie Clinique Parmi tous ces facteurs, trois sont particulièrement importants : hypertension, le tabagisme et hypercholestérolémie. Il a été établi une relation certaine entre le niveau de la cholestérolémie et la fréquence des atteintes cardiovasculaires. IV.2 Détermination gravimétrique des lipides totaux Le sérum contient 5 à 7g de lipide par litre. Ces lipides sont : les phospholipides, les stérides, les cholestérols, les glycérides, les glycolipides, les caroténoïdes les sels minéraux les acides gras non estérifiés… Dans le plasma, on trouve les acides gras saturés et non saturés. Parmi les acides on peut citer : acide palmitique, acide myristique, acide lignocérique, acide stéarique, acide arachidonique, les acides gras palmitoleïque, oléique, arachidonique, le chylomicrons ont une densité inférieure à 1,0019 qui, après injection des matières grasses et se présentent sous forme de particules visibles à l’ultramicroscope sur un fond noir. IV.2.1 Méthodes générales de dosage Pour effectuer la détermination les lipides totaux, il faut d’abord procéder à la dénaturation des protéines, puis à une extraction des lipides par solvant organique qui, à son tour doit être évaporé et le résidu des lipides sera pesé. CT. Emile MUCHANGA NIYOYITA 42 Chimie Clinique 1° Méthode de folk L’extraction se fait par un mélange de chloroforme avec le méthanol à chaud (à 80°C) dans une ampoule à décanter. Après filtration, on lave l’ampoule avec une solution de chlorure de calcium, on purifie l’extrait lipidique. Après séparation de la phase organique, on évapore la solution de chlorure de calcium et du solvant à 40°C sous le vide, le résidu est afin pesé. 2° Méthode moderne C’est une méthode colorimétrique ayant comme réactif principal le sulfo-phosphovanaline. Ce réactif se prépare de la manière suivante : H2SO4 , 1 volume et H3PO4 : 1volume. On mélange au sérum le réactif, puis on chauffe au bain-marie bouillant pendant 10 minutes. Il apparait une coloration rose dont l’intensité est lue au spectrophotomètre à la longueur d’onde de 530nm. La concentration des lipides est exprimée en g/l par rapport à un étalon traité dans les mêmes conditions. IV.2.2 Détermination quantitative Cette détermination peut être faite par le densitomètre. Voici quelques valeurs normales des constituants : les stérides : cholestérol total (1.8 à 2.6g/l) ; cholestérol libre (0.5 à 0.8g/l) et le cholestérol estérifié (2 à 3.5g/l). Les glycérides : triglycérides (0.7 à 1.3g/l), acides gras (0.14 à 0.2g/l), les lipides complexes : phospholipides (60 à 100mg/l), lécithines (1.2 à 2.0g/l) céphaline (0.05 à 0.2g/l) sphingomyélines (0.1 à 0.3g/l). a. Détermination des triglycérides et cholestérol Les méthodes enzymatiques utilisées pour la détermination des trigycérides sont beaucoup plus spécifiques que les autres. Les réactions du dosage colorimétrique de cholestérol sont basées sur la présence de groupement OH sur le cinquième atome de carbone et sur la présence de la double liaison dans le noyau benzénique. Parmi plusieurs modes de réaction de colorimétrie, on peut citer le test de LIEBERMAN – STORCH : basé sur la coloration verdâtre obtenue en présence d’une solution d’acide acétique (paratoluéne sulfonique) et acide sulfurique 1N. On arrive à une détermination du cholestérol total du sérum sans extraction par le solvant. Il faut noter que l’on peut doser le cholestérol estérifié en fonction du cholestérol total.cholestérol estérifié = cholestérol total – cholestérol libre b. Détermination des phospholipides Ce sont des acides gras libres à partir des tissus adipeux lors du métabolisme et peuvent se transformer en acétyl CoA : Ce dernier intègre le cycle de Krebs et afin produit de l’énergie dans la chaine respiratoire. Les acides gras non estérifiés peuvent être déterminé par les méthodes ci après : Méthode titrimétrique : en présence d’un indicateur coloré comme la phénolphtaléine. Après filtration, on procède à l’extraction de ces acides gras par le mélange ; isopropanol-heptane acide sulfurique (1.5mmole/l). Méthode colorimétrique au cuivre : après séparation des acides gras, on ajoute une solution d’acide butanoïque et de diéthyl-dinito-carbonate de sodium et obtient un complexe jaune dont l’intensité est évaluée à 440nm c. Détermination des lipoprotéines Les lipides plasmatiques insolubles en milieux aqueux circulent dans le plasma liés à des protéïnes spécifiques les apolipoprotéînes et forment des complexes macros moléculaire appelés les lipoprotéïnes. Les lipides polaires constituent la zone périphérique : le cholestérol libre (CL), phospholipides (PL) et apoliprotéïnes le CT. Emile MUCHANGA NIYOYITA 43 Chimie Clinique noyau est formé des lipides hydrophobes : triglycérides (TG) et esters de cholestérol (CE). Les quatre classes de lipoprotéïnes sont : - chylomicrons d’0,94 - very low density lipoprotéïns (VLD.L 0.94 à 1.006 ) - low density lipoprotéins (LDL) : (d :1.06 à 1.63) - high density lipoproteins (HDL) Composition des principales lipoprotéines fractions Lipidiques (%poids) TG CL CE PL (Triglycérides) (cholestérol libre) (ester de cholestérol) (phospholipide) chylomicrons 86-94% 0.5-1% 1-3% 3-8% VLDL 55-65% 6-8% 12-14% 12-18% LDL 8-12% 5-10% 33-40% 20-25% HDL 3-6% 3-5% 14-18% 20-30% Les chylomicrons : proviennent de la digestion intestinale des graisses alimentaires. Ils sont donc d’origine exogène et ne sont pas présents dans les sérums qu’en période post prandial. Les VLDL assurent le transport des triglycérides endogènes nouvellement synthétisés par le foie vers les tissus utilisateurs et les tissus adipeux de réserve. Les HDL survivent au retour de cholestérol des tissus vers le foie. Les LDH sont les constituants les plus caractéristiques du cholestérol et des esters. Les lipoprotéines sont identifiées par les méthodes les plus simples. La méthode de KUNKEL-PHENOL, elle utilise comme réactif l’acide barbiturique, le barbiturate de sodium, et le sulfate de zinc. Le sérum en contact avec le mélange de ce réactif donne un trouble dont l’intensité est proportionnelle à la quantité des lipoprotéïnes. d. Détermination de l’acide biliaire Les acides biliaires sont synthétisés à partir du cholestérol dans le foie. On distingue 4 sortes d’acides biliaires : acide cholique, acide chenodesoxycholique, acide désoxycholique et acide citocholique. La formation des acides dans le foie dépend de l’état nutritionnel. Ils servent à neutraliser et à émulsionner les lipides et favorisent leur digestion. La majeure partie des sels biliaires est réabsorbée au niveau de l’intestin et retourne au foie pour être de nouveau résécrétée (cycle entérohépatique). Méthode de détermination Dans les urines : les urines sont chauffées en présence du furfural. On observe une coloration violette due aux acides biliaires. Dans le sérum : (suc biliaire) ; la bile et matières fécales, cette détermination comporte quatre étapes : 1. extraction et déprotéinisation : fait par des solvants organiques tels que un mélange d’éthanol avec l’éther éthylique, trois volumes contre volume d’éthanol ; 2. purification de l’ extrait qui se fait par chromatographie ; 3. hydrolyse éventuelle des acides biliaires conjugués : qui se fait en mélangeant le spécimen à une solution alcaline de potasse ou soude ; CT. Emile MUCHANGA NIYOYITA 44 Chimie Clinique 4. dosage qui peut être colorimétrique, spectrophotométrique, fluométrique ou enzymatique. Pour le dosage colorimétrique, l’échantillon en présence d’un mélange d’acide phosphorique et vanilline produit une coloration rose violette. L’échantillon en présence d’un mélange d’acide sulfurique, acétique et benzaldéhyde produit une coloration violette. Dans le cas du dosage par spectrophotométrie, les acides biliaires chauffés à 80°C dans l’acide sulfurique, produisent une coloration violette dont l’intensité est mesurée à une longueur d’onde comprise entre 310 et 380nm. IV.3 Variations pathologiques (principales dyslipoprotéïnémies) IV.3.1 Hypercholestérolémie Les états de l’hypercholestérolémie s’observent : - dans le diabète non insulinodépendant, suite à l’effet de l’enzyme aldostérique méthyle-dioxyglytamyl – CoA réductase qui donne aussi son sécrétion ; - dans l’obstruction des voies biliaires ; - dans les troubles coronariens : le cholestérol repose au niveau du cœur et forme des plaques d’aldosclérose qui ne seront pas éliminés. - dans la goutte ; - dans le syndrome néphrotique. Les effets d’hypercholestérolémie : on les rencontre dans le diabète insulinodépendant ; les troubles hépatiques à cause de l’incapacité du foie à synthétiser le cholestérol. La cholestérolémie est une maladie qui frappe les gens consommant de la viande quotidiennement. IV.3.2 Hypertriglycéridémies Elles représentent 1% de la population. L’hypertriglycéridémies d’origine endogène est due à une augmentation de la synthèse hépatique des VLDL et à un ralentissement de leur métabolisme. Le cholestérol est normal ou légèrement augmenté, les triglycérides sont très élevés et surtout les triglycérides des VLDL. L’hyper insulinémie souvent associée suggère la participation d’un phénomène de résistance à insuline dans le développement de l’hypertriglycéridémie. Cette hypertriglycéridémie peut être intensifiée par des facteurs diététiques comme glucides, alcool, obésité. IV.3.3 hyperchylomicronémie Très rare, caractérisée par une forte hypertriglycédémie d’origine exogène avec accumulation des chylomicrons. Elle est donc dépendante de l’apport en graisses alimentaires. Le défaut génétique porte sur la lipoprotéine lipase. L’enzyme est soit absente ou inactive et les chylomicrons ne sont pas plus dégradés. Dans certains cas, il peut y avoir aussi accumulation des VLDL. La principale complication est la pancréatite aigue. IV.3.4 obésité Provoquée par l’augmentation de la synthèse de VLDL. L’association clinicobiologique de l’obésité, hypertension, insulino résistance avec hyperinsulinisme secondaire est dénommée « syndrome X » ; chez ces sujets, il ya une augmentation des VLDL due à l’insulinorésistance. Le cholestérol HDL est souvent diminué et le risque cardiovasculaire est très augmenté chez ces sujets. CT. Emile MUCHANGA NIYOYITA 45 Chimie Clinique IV.3.5 Syndrome néphrotique La fuite de l’albumine au niveau rénal provoque un excès d’acides gras libres par rapport à la sérum – albumine qui les transporte et entraîne une stimulation de la synthèse des VLDL et un catabolisme diminué. De plus la lipase hépatique serait moins active. IV.3.6 Pathologies hormonales Hypothyroïdie : le mécanisme est mal élucidé. Il semble qu’une faible concentration en hormones thyroïdiennes entraîne une diminution du catabolisme des LDL et du cholestérol ; Hyperthyroïdie : elle est généralement associée à une hypocholestérolémie ; Remarque : Différents troubles lipidiques peuvent être provoqués par la prise de médicaments (hyperlipoprotéïnémies iatrogènes). Les plus importants sont : 1° Traitement avec contraceptifs stéroïdiens Les œstrogènes diminuent l’activité lipase hépatique donc provoquent une hypertriglycéridémie et une augmentation des HDL2. Les progestatifs non stéroïdiens augmentent l’activité lipase hépatique donc diminuent les triglycérides et les HDL2. Les progestatifs non androgéniques n’ont pas d’influence. 2° Traitement de l’hypertension artérielle Certains - bloquants peuvent diminuer l’activité LPL entraînant une hypertriglycéridémie. Les diurétiques thiazidiques provoquent une augmentation du cholestérol, surtout du cholestérol LDL et une augmentation des triglycérides. 3° Au cours des corthérapies de longue durée IV.4. Traitement diététique Le régime est appliqué systématiquement et constitue la première mesure thérapeutique. a. En cas d’hypercholéstérolémie Il ne faut pas dépasser un apport quotidien en cholestérol de 300mg. Les graisses d’origine animale sont à proscrire : jaune d’œuf, beurre, charcutérie… Il faut diminuer la consommation en graisses saturées en évitant les graisses d’origine animale mais aussi certaines graisses végétales huile de coco, huile de palme, beurre de cacao, margarines… ; il faut augmenter les graisses insaturées : acides gras mono insaturés (acide oléique) et poly insaturés. Les huiles végétales (tournesol, maïs, soja, noix, pépin de raisin) et les margarines dérivées de ces huiles sont à utiliser. b. En cas d’hypertriglycéridémie Il faut réduire les glucides et les boissons alcoolisées. L’obésité est quelque fois liée à une augmentation des triglycérides et du cholestérol associée à une diminution du cholestérol HDL. Dans ce cas il faut diminuer l’apport calorique (en particulier les graisses, les sucres d’absorption rapide et l’alcool) et en même temps augmenter les dépenses énergétiques en pratiquant des exercices physiques. CT. Emile MUCHANGA NIYOYITA 46 Chimie Clinique IV.5 conclusion En épidémiologie, pour diminuer la mortalité cardiovasculaire, deux causes majeures devraient pouvoir être évitées : le tabagisme et l’hypercholestérolémie. Pour celle-ci il faut un dépistage systématique des hyperlipémies, associées à une modification du régime alimentaire général. Ce dernier devrait comprendre 30% seulement de la ration sous forme de graisses, elles mêmes représentées à parties égales de graisses mono-insaturées et poly insaturées CHAPITRE V. LES MALADIES LIEES AUX PROTIDES V.1 Généralités Les protides sont des substances organiques azotées et regroupant les peptides et les protéines. Ils sont formés par l’enchainement d’aminoacides et renferment environ 16% d’azote, appartenant au radical aminé de ces monoacides. Ces acides aminés qui entrent dans la formation de peptides sont des substances dont la structure fondamentale porte généralement un regroupement acide carboxylique et un groupement amine. Les vingt acides aminés courants des protéines sont ainsi apportés. La liste des aminoacides non indispensables comprend glycocolle, alanine, sérine, cystéine, acide aspartique, asparagine, acide glutamique, glutamine, proline, et tyrosine. Les aminoacides indispensables sont au nombre de : - huit chez l’adulte : valine, thréonine, leucine, isoleucine, méthionine, lysine, phénylalanine et tryptophane ; - dix pendant la période de croissance : histidine, et arginine s’ajoutent à la liste précédente. Les acides aminés sont facilement apportés par les protéines animales et l’alimentation carnée ou lactée, alors que les protéines de certaines céréales renferment peu de tryptophane et lysine Dans les pays où la ration alimentaire dépend largement des farines de céréales, et dans la mesure où il n’y a pas de supplémentation par des protéines d’origine animale, de graves états de déficience sont observés, de type kwashiorkor ou marasme associant un déficit quantitatif à une insuffisance en aminoacides indispensables et en vitamines. V.2 Digestion et absorption intestinale 1° Digestion de protéines alimentaires La protéolyse digestive est réalisée par les enzymes gastriques, pancréatiques et intestinales. On distingue des exo peptidases et des endo peptidases. Les endopeptidases hydrolysent les liaisons peptidiques des protéines à l’intérieur des chaines. Les principales endopeptidases sont : - la pepsine gastrique ; - la trypsine ; - la chymotrypsine pancréatique. Les enzymes sont sécrétées sous forme de pro enzymes inactive puis activées dans l’intestin par des mécanismes divers (entérokinase, autocatalyse protéolytique, CT. Emile MUCHANGA NIYOYITA 47 Chimie Clinique activation pour la trypsine). L’activation au niveau du pancréas est responsable de lésions graves comme celles de la pancréatite aigue hémorragique. Leur spécificité d’action est différente. La plus étroite est celle de la trypsine qui hydrolyse spécifiquement les liaisons peptidiques dans lesquelles sont engagées les COOH de l’origine et de la lysine. Le résultat de la protéolyse par les endopeptidases est un mélange très complexe de peptides sur lesquels agiront les exo peptidases. Les exo peptides principales sont : - l’aminopeptidase qui libère l’acide aminé situé en position N terminale ; - la carboxypeptidase qui détache en revanche l’aminoacide du coté opposé c'est-àdire COOH terminal. Ces deux enzymes ont une action récurrente, permettant l’hydrolyse complète de la plupart des peptides. Ainsi le résultat final de la protéolyse est un mélange de vingt aminoacides courants des protéines et quelques dipeptides non encore totalement hydrolysés. 2° Absorption intestinale des acides aminés Le mélange d’aminoacides et de dipeptides subit un transport membranaire actif au niveau de la bordure en brosse, couplé à l’absorption du Na+. Ce dernier sera chassé ultérieurement par le canal Na-K avec consommation d’énergie. Les quelques dipeptides absorbés subissent une hydrolyse intracellulaire. Normalement tous les acides aminés sont absorbés avant la valvule iléocæcale et les composés azotés présents dans les colons proviennent du mucus des sécrétions, des leucocytes et des cellules épithéliales desquamées. Leurs transformations sont effectuées par la flore bactérienne colique au cours de la putréfaction. La dégradation incomplète du gluten, principale protéine du blé, est responsable, chez certains enfants, de l’absorption du passage dans le sang du poly peptide qui entraînent l’apparition d’anticorps créant des lésions de la muqueuse intestinale (atrophie villositaire), des troubles de l’absorption avec une diarrhée particulière (selles bouseuses) puis des troubles généraux, un arrêt de la croissance pondérale, le tout caractéristique de la maladie coéliaque. Le traitement est préventif, par la suppression des farines de céréales de l’alimentation de l’enfant. La maladie cœliaque est aussi observée chez l’adulte. Le syndrome de malabsorption et la diarrhée s’accompagnent volontiers d’ostéomalacie ou d’anémie de carence. V.3 Principales protéines plasmatiques 1. Sérum albumine Représentant 55 à 60% de l’ensemble des protéines du plasma. C’est le constituant majeur des protéines circulantes. C’est une molécule relativement stable, contenant 564 aminoacides répartis sur une chaine peptidique. La fonction thiol libre d’une cystéine lui confère une réactivité particulière. Elle est le principal agent de la pression oncotique et joue un rôle très important de transporteur de bilirubine, d’acides gras, de médicaments, d’hormones thyroïdiennes. Elle est facile à doser par des méthodes colorimétriques, immunologique ou par électrophorèse à condition de disposer de la protidémie totale. Les taux normaux sont de 40 à 50g/l soit 0.5 à 0.7 mmole/l. Ses variations pathologiques seront uniquement des hypoalbuminémies car les hyper albuminémies ne sont rencontrées que dans les syndromes, transitoires, d’hémoconcentration. 2. Glycoprotéines a. Protéines de transport CT. Emile MUCHANGA NIYOYITA 48 Chimie Clinique En dehors de sérum – albumine, de nombreuses protéines ont dans le plasma un rôle de transport : la transferrine, la céruleo plasmine, la transcortine. b. Anti protéases On range dans ce groupe une famille de protéines ayant des propriétés inhibitrices vis-à-vis des protéases diverses circulant dans le plasma. Celles-ci sont très nombreuses : la trypsine, la chymotrypsine, la plasmine, la thrombine, métastase, la collagénose, et d’autres enzymes hydrolytiques libérées par les polynucléaires sont en effet susceptibles d’apparaître dans le plasma. Variations pathologiques Transferrine : le fer sérique est transporté par la - globuline. La sidérophiline apparait rapidement dans l’urine, après l’albumine, dans les syndromes néphrotiques expliquant l’anémie hypochrome observée souvent dans ces cas. La transferrinémie est également diminuée dans l’intoxication éthylique chronique. Céruléo plasmine : elle augmente au cours des états inflammatoires, de la grossesse, des traitements oestrogéniques. Ces variations, cependant ne représentent pas suffisamment d’intérêt pour inclure la céruléoplasmine dans « les profils protéiques ». La variation la plus spectaculaire s’observe dans la très rare maladie wilson où le taux est très diminué, expliquant que le cuivre plasmatique soit fixé, de manière labile, sur la sérum-albumine qu’il pourra quitter pour aller se déposer dans les noyaux gris centraux, le foie, la cornée. - Transcortine : elle augmente classiquement, dans la grossesse et les traitements androgéniques ou oestrogéniques ; - Antiprotéase 1-antitrypsine : les variations pathologiques sont observées : au cours de l’inflammation où le taux est banalement augmenté ; les diminutions, par contre sont plus intéressantes car génétiques ou acquises. Elles intéressent la pathologie pulmonaire et hépatique. Au cours de broncho-pneumopathies et d’emphysèmes, des déficits très importants en 1- antitrypsine ont été observés. Au cours des cirrhoses infantiles, observées chez les homozygotes zz, on trouve, à la ponction – biopsie hépatique, une accumulation d’1-antitrypsine dépourvue d’activités antiprotéasiques, responsable de la destruction des cellules et de leur remplacement par du tissu fibreux, expliquant la cirrhose et l’ictère néonatal. Chez l’adulte, une association emphysème, cirrhose et déficit en 1-anti protéase a aussi été observée. Au cours des entéropathies exsudatives, la perte digestive de protéines peut être objectivée par l’étude de l’élimination de l’1-anti protéase. Son dosage dans les selles et dans le plasma permet de calculer une véritable clairance digestive de cette protéine. 2-macrobuline : une volumineuse glycoprotéine, formée par plusieurs subunités réunies par des ponts disulfure. Les variations pathologiques sont surtout en « hyper » . Augmentation des syndromes néphrotiques liés à la synthèse hépatique accrue et à une rétention (partielle) du fait qu’elle ne franchit pas facilement la membrane glomérulaire pathologique. Augmentation des l’inflammation aigue moins nette toutes fois que celle de l’orosomucoïde, de l’haptoglobine ou de la CRP. CT. Emile MUCHANGA NIYOYITA 49 Chimie Clinique 3. Immunoglobulines Autres fois appelés « -globuline » du fait de leur migration électro phorétique majoritairement en zone, les immunoglobulines sont le support de l’immunité hormonale sous forme d’anticorps. Les cellules qui fabriquent les anticorps sont les plasmocytes et le lympho-plasmocytes tous issus des lymphocytes B et pouvant se développer à partir d’une seule cellule souche pour former un clore lorsque un antigène a été détecté et phagocyté par les macrophages. Les immunoglobulines sont très hétérogènes, pouvant être classés en 5 classes différentes, objectivées à l’immunoélectrophorèse et définies par la structure de l’une de leurs chaînes, la chaîne lourde (isotypie). On distingue ainsi : - les Ig G avec chaîne lourde - les Ig A avec chaîne lourde - les Ig M avec chaîne lourde - les Ig D avec chaîne lourde - les Ig E avec chaîne lourde Les trois premières sont quantitativement les plus importantes. 4. Microglobulines On trouve en zone1et 2 de l’électrophorèse des protéines de faible poids moléculaire dont la 2-micro globule est, dans le sérum, le représentant le plus notable. Le taux plasmatique normal est de 1.2 à 2mg/l. Dans le plasma, l’élévation de son taux est observée dans l’insuffisance rénale et dans divers cancers. Elle augmente en dehors de toute atteinte rénale, lors de l’activation l’hymphocytaire/ (syndromes lymphoprolifératifs ; SIDA). Elle s’accumule dans les tissus lors de l’amylose observée chez les dialysés au long cours dans l’insuffisance chronique. V.4 Dosages protéiques. Ils concernent, soit la protéinémie totale, soit des dosages individuels des protéines plasmatiques. a. Dosage des protéines totales La réaction de BIURET dose spécialement et principalement les liaisons peptidiques. C’est ainsi que l’intensité de la coloration est proportionnelle au nombre de liaisons peptidiques. Elle est indépendante du poids moléculaire des protéines. Le réactif de biuret contient : le sulfate de cuivre, sulfate de potassium, de l’hydroxyde de sodium et de l’iodure de potassium. L’étalonnage se fait par une gamme de sérum albumine bovine ou humaine. Le taux normal est de 65 à 75g/l. b. Dosage des protéines particulières Principe : les urines centrifugées en présence de l’acide acétique ou de l’acide trichloracétique dans un tube par lequel on chauffe la partie supérieure produit un trouble si les protéines sont présentes. Ces troubles peuvent être mesurés par turbidimétrie. Dosage quantitatif On procède à la précipitation des protéines et ensuite à sa dissolution dans la soude caustique : on y ajoute le réactif de BIURET et mesure l’intensité de la coloration bleue produite. La présence des protéines est décelée par l’apparition des troubles entre 45 et 58°C, ces protéines se solubilisent à l’ébullition. CT. Emile MUCHANGA NIYOYITA 50 Chimie Clinique Méthode des bandelettes Les bandelettes sont constituées des papiers filtres imprégnés de plusieurs tampons citrates à un pH= 3 et de bleu de bromocrésol. Après trempage dans les urines, on obtient un virage partiel du jaune au bleu ; puis vert en cas de présence de protéines dans les urines. V.5. Variations pathologiques Des hypo et hyper protéinémies peuvent être rencontrées : les premières portent sur la sérum albumine et les immuno globulines. Les secondes atteignent exclusivement les globulines. a. Hypo protéinémies Elles sont provoquées par des défauts de synthèse ou par des déperditions d’origines diverses. 1° Défauts de synthèse Ils sont notés au cours : - Des carences nutritionnelles par défaut d’apport protéique : Kwashiorkor et marasme Malabsorption et mal digestions Cachexie cancéreuse - Des atteintes hépatocellulaires graves cirrhoses, ictères graves - Des syndromes inflammatoires - Des synthèses anormalement élevées d’autres protéines 2° Déperditions Perte rénale importante lors des syndromes néphrotiques Perte digestive au cours des entéropathies exsudatives dans lesquelles la fuite protéique peut être considérable mais difficile à apprécier en raison de la protéolyse par la flore bactérienne intestinale. Perte cutanée dans les brûlures étendues b. Hyper protéinémies – hyperglobulinémies Les hyper protéinémies sont toujours des hyperglobulinémies. 1° Hyperglobulinémies diffuses et polyclonales Elles s’observent : - Dans les infections aigües ou chromiques, on note une élévation concomitante des 2 et de -globulines ; - Dans les cirrhoses l’élévation des et -globulines. L’augmentation isolée de globuline elle s’observe fréquemment dans les infections, les maladies autoimmunes les maladies allergiques et particulièrement dans l’asthme. 2° Dysglobulinémies monoclonales Une dysglobulinémie monoclonale ou gammapathie monoclonale correspond à la synthèse d’une seule immunoglobuline par un clone cellulaire, d’origine lymphocytaire ou plasmocytaire en voie de multiplication anarchique. Plusieurs entités cliniques et biologiques sont bien définies : myélome plasmocytaire, macroglobulémie, leucémies lymphoïdes chroniques, maladies des chaînes lourdes et gammapathies bénignes. c. Autres maladies liées aux protides 1° Maladie de Folling CT. Emile MUCHANGA NIYOYITA 51 Chimie Clinique Du point de vue biologique, on la remarque par la présence de phénylalanine. Du point de vue clinique, on observe les symptômes suivants : atteinte grave au développement mental qui se manifeste vers l’âge de six mois. Elle conduit à l’idiotie. On observe l’apparition des troubles nerveux (incapacité de marcher et de parler, troubles de comportement, manifestation des points mal épileptiques). Ces troubles nerveux résultent du fait que la phénylalanine inhibe la pénétration de la tyrosine et d’autres acides aminés dans le cerveau. Les cheveux deviennent clairs et les yeux bleus à cause de l’absence de la tyrosine qui favorise la synthèse de la mélanine. Diagnostic : - L’urine a une odeur de souris à cause de la présence de phénylcétonurie. - L’urine plus le chlorure de fer III donne un précipité jaune Traitement : comme la maladie de Folling est héréditaire, son traitement est symptomatique. En outre, l’apport alimentaire, riche en phénylalanine devra être évité. 2° Alcaptonurie C’est une maladie due à l’absence de l’oxydase de l’acide homogéntisique. Ce dernier n’est pas dégradé et sera excrété dans les urines. L’urine d’une personne souffrant de cette maladie abandonnée pour quelques heures se colore en bleu noir. Diagnostic : l’urine mélangée avec le chlorure de fer (III) donne une coloration bleue à chaud Traitement : le traitement reste le même comme pour la maladie de folling 3° Albinisme C’est une maladie héréditaire dans laquelle la synthèse de la mélanine fait défaut. Ainsi la pigmentation de la peau, des cheveux, de l’iris devient déficiente. 4° Hémocystéinurie : entraine le retard mental. 5° Histidinurie : entraine le retard mental. Signalons aussi qu’il existe une diminution aminoacide en cas de grossesse. Par contre, dans la maladie des os et des tissus collagène (rachitisme, ostéomalacie, scorbut), il ya augmentation de la sécrétion des acides aminés. Certains troubles hépatiques entraînent une augmentation de l’aminoacidémie. 6° Maladies des protéines plasmatiques Immunoglobinopathies : maladie de formation des Ig qui sont synthétisés dès le commencement de la vie fœtale. Fuite des Ig au cours des brulures étendues et le mycose. - gammaglobulinopathie : (absence des protéines). C’est la forme idiopathique l’agglobulinémie congénitale se manifeste dans les premiers six mois de la vie. En effet, avant cette période, l’enfant est protégé par les Ig maternelles. Ce manque de globuline conduit à des infections graves. Conclusion La ration alimentaire équilibrée conditionne la santé. Celui qui mange trop se porte mal, celui qui ne mange pas assez ou ne reçoit pas tous les nutriments et éléments indispensables à l’organisme compromet sa santé : la nourriture des hommes reste équilibrée par défaut ou par excès. Les hommes sont toujours guidés par la routine et la gourmandise plutôt que par un sens inné de manger juste. N’importe quoi nous rassasie mais ce n’importe quoi n’assure pas autant les besoins nutritionnels. Les plantes alimentaires consommées ont une valeur nutritive insuffisante parce qu’elles n’apportent pas à l’organisme humain tous les acides aminés indispensables. Les CT. Emile MUCHANGA NIYOYITA 52 Chimie Clinique besoins quotidiens en protéines sont de 0.1 à 1g des protéines par Kg de poids du consommateur. Les enfants, pour répondre aux efforts de croissance recevront un apport supérieur selon l’âge. - jusqu’à trois ans : 4g/kg - de 3 à 10 ans : 3g/kg - de 10 à 20ans : 2g/kg CHAPITRE VI : L’EXPLORATION FONCTIONNELLE RENALE VI.1 Physiologie rénale Le rein joue un rôle double dans l’homéostasie : il retient les substances essentielles à la vie et débarrasse le sang des produits de déchet issus de la combustion des substances organiques. En plus d’empêcher les cellules de mourir de pollution, les reins contrôlent la quantité d’eau et la concentration des électrolytes des liquides biologiques en vue de maintenir le milieu salin intérieur dans les conditions compatibles avec la vie. Les reins au nombre de deux sont des organes rougeâtres dont la forme rappelle celle d’un grain d’haricot. Ils mesurent chez l’adulte en moyenne de 10 à 12cm de longueur, de 5 à 7cm de largeur et 2,5cm d’épaisseur. Trois couches entourent les reins : capsule rénale, capsule adipeuse et fascia rénal. La partie fonctionnelle du rein s’appelle parenchyme et contient les unités fonctionnelles du rein appelées néphrons. Il existe environ 1200.000 néphrons par rein. Un néphron à trois fonctions principales : la filtration, la sécrétion et la réabsorption. Il est constitué de deux parties : un corpuscule et un tubule rénal. Le corpuscule rénal est composé de glomérule (petite boule) entouré de capsule de Bowman. Le tubule rénal comporte trois segments principaux : un tubule contourne proximal une anse de Henle et un tube contourne distal. VI.1.1 Rôle homéostatique du rein Dans des conditions normales les reins sont irrigués par 1200ml de sang par minute. Ils reçoivent en 4 ou 5 minutes un volume de sang équivalent au volume sanguin total. De ces 1200ml de sang il n’en sortira qu’un millilitre d’urines. Les reins récupèrent 99% des liquides plasmatiques qui les pénètrent et en changent la composition chimique. Ce travail se fait en trois étapes : filtration du sang par les glomérules, récupération des substances essentielles à la vie par le tubes contournes proximales à l’anse de Henle, l’ajustement fin sous contrôle hormonal du volume et de la concentration du sang par les tubes contournes distaux et les tubes collecteurs. Si le rein n’était qu’un filtre, la perte de filtrat plasmatique serait de 180 litres par jour. Les substances essentielles constituent l’activité principale des tubes rénaux. L’urine définitive résulte de deux mécanismes suivants : - la filtration glomérulaire ; - la réabsorption et la sécrétion tubulaire. VI.1.2 notions de clairance rénale La clairance d’une substance éliminée par le rein se définit comme le volume de plasma épuré totalement de cette substance dans l’unité de temps. Plus la clairance est élevé plus « le pouvoir d’épuration » du rein pour la substance considérée est grand. La clairance rénale est établie facilement pour toute substance présente dans le sang et les urines au moyen de la formule suivante : CT. Emile MUCHANGA NIYOYITA 53 C UXV P Chimie Clinique Avec U : concentration urinaire de la substance en mmole/l P : concentration plasmatique de la substance en mmole/l V : débit urinaire en ml/s Ces substances sont généralement la créatinine, l’urée et l’acide urique. VI.2 Azote non protéique Les substances plasmatiques de nature non protéique et qui contiennent de l’azote sont en ordre croissant d’abondance ; l’urée, les acides aminés, l’acide urique, la créatinine, la créatine et l’ammoniaque. A l’exception des acides aminés et de la créatine, ces subsistances sont des produits de déchets du catabolisme et sont normalement excrétées par les reins. Lorsque le fonctionnement du rein devient insuffisant pour assurer une bonne élimination des substances des déchets, celles-ci ont tendance à s’accumuler dans le sang : le patient est alors en azotémie. L’insuffisance rénale a été longtemps évaluée dans le sérum par élévation de l’azote non protéique total. VI.2.1 L’urée L’urée est le produit final du catabolisme des protéines. L’urée est éliminée par filtration glomérulaire et elle subit au niveau du tube une réabsorption partielle. La formule de l’urée est O= C NH2 NH2 L’urée est stable environ une semaine dans un sérum gardé à 4°C et environ un mois si celui-ci est congelé. L’addition de quelques cristaux de thymol à l’urine empêche la décomposition bactérienne de l’urée. On peut classer les techniques de dosage de l’urée en : a. Méthode à l’hypobromite L’urée est traitée par une solution alcaline d’hypobromite de sodium, ce qui donne un dégagement d’azote qui est mesuré dans l’uréomètre et comparé à l’azote dégagé dans les mêmes conditions, par une solution d’urée de titre connu lors du dosage de l’urée plasmatique, le prélèvement sanguin est effectué sur tube sec ou sur tube hépariné. Cette technique, applicable aussi bien au sérum qu’à l’urine n’est plus utilisé depuis longtemps, mais c’est elle qui a donné le nom d’azotémie au taux d’urée dans le sang. b. Méthode à la diacétylmonoxime La diacétylmonoxime en milieu acide et à chaud donne en présence d’urée une coloration jaune utilisée pour le dosage colorimétrique. Cette méthode est souvent utilisée après déprotéïnisation, mais elle peut aussi être utilisée directement. c. Méthode enzymatique (dosage enzymatique à l’uréase couplée à une réaction colorée) L’uréase hydrolyse l’urée en produisant de l’ammoniaque et en gaz carbonique. Les ions ammonium réagissent en milieu alcalin avec du phénol et de l’hypochlorite pour former un indophénol coloré en bleu. La réaction est catalysée par le nitroprussiate et l’intensité de la coloration formée est proportionnelle à la concentration d’urée dans l’échantillon. Signification clinique CT. Emile MUCHANGA NIYOYITA 54 Chimie Clinique L’urée est le produit final du catabolisme des protéines et filtrée par les glomérules. La formation de l’urée dans le foie sa concentration dans le sang et son élimination par le rein sont proportionnelles à la quantité des protéines. On peut trouver 85% d’urée dans l’alimentation riche en protéines et 60% des valeurs normales pour l’urée sanguine est assez grande. On peut observer une diminution de l’urée dans la cirrhose de foie et dans l’acidose. Dans la cirrhose, le foie est incapable de synthétiser l’urée. Dans l’acidose, l’ammoniaque concourt à la formation, de chlorure d’ammonium dans le rein au lieu d’être utilisé à la synthèse de l’urée dans le foie. VI.2.2 La créatinine La créatinine est un produit qui peut provenir de la phosphocréatine au niveau des muscles et de la déshydratation non catalysée de créatine en excès au niveau du foie. Le taux plasmatique est indépendant de l’apport protéique alimentaire ; il reflète la masse musculaire du sujet et son métabolisme propre. L’élimination est exclusivement urinaire et donc toute variance de la clairance renseigne directement sur l’état fonctionnel du rein. La clairance de la créatine est indépendante de la diurèse, elle mesure directement la filtration glomérulaire. Dosage de la créatinine La créatinine est couramment dosée par la réaction de Jaffé, elle forme avec l’acide picrique en milieu alcalin un composé de coloration orange. La lecture est effectuée à 510nm. Le sérum est préalablement deproteinisé à l’aide de l’acide tunsgstique. On reproche à cette réaction de Jaffé son manque de spécificité. Les protéines, le glucose, les corps cétoniques peuvent en effet interférer sur la coloration. Signification clinique La production de la créatinine dépend de la masse musculaire. Elle ne dépend pas de l’alimentation et du catabolisme des protéines et elle n’est pas affectée par la déshydratation. La créatinine n’est pas réabsorbée au niveau tubulaire et est l’analyse fidèle qui donne plus des renseignements de l’insuffisance rénale que l’élévation du taux de l’urée sérique. VI.2.3 L’acide urique L’acide urique provient du catabolisme des purines. Ses origines sont endogènes et exogènes. - exogènes, issues de l’alimentation carnée ; - endogènes pour celle-ci, on peut ainsi envisager : 1. une origine immédiate, proche à partir de deux bases puriques des acides nucléiques : adénine et guanine qui sont désaminées respectivement en hypo xanthine et xanthine puis oxydées par la xanthine-oxydase en acide urique ou trioxyde purique. 2. une origine plus lointaine dans laquelle la biosynthèse complète des purines est concernée. Elle utilise des précurseurs non puriniques (aminoacides essentiellement) et s’appuie sur du ribose-phosphate ce qui explique la formation directe d’un nucléotide, l’inosine 5 phosphate en bout de voie métabolique. La régulation s’effectue sur l’enzyme amido transférase intervenant dès le début de la biosynthèse. Dosage chimique CT. Emile MUCHANGA NIYOYITA 55 Chimie Clinique La propriété de l’acide urique d’être oxydé en allantoïne est la base de dosage chimique et enzymatique. Acide urique + 2H2O allantoïne + CO2 + H2O2 Dans le sérum, l’acide urique demeure stable trois jours à la température de la pièce et deux semaines à 4°C. Les spécimens urinaires doivent être réfrigérés ou additionnés de thymol afin d’éviter la destruction de l’acide urique par les bactéries. Dosage enzymatique Les méthodes enzymatiques mettent à profit l’action catalytique de l’uricase. Le pH optimum est de 8.7 à 9.2. Cette méthode présente l’avantage de ne pas nécessiter de spéctrophotomètre en ultra violet, elle présente cependant des désavantages. En plus de catalyser l’oxydation du chromogène, le peroxydase catalyse l’oxydation de la vitamine C, de la bilirubine et réduit la formation de la couleur. Elle catalyse en plus l’oxydation de l’acide urique. La concentration de l’acide urique varie selon l’âge, le sexe et la race. Chez l’homme, la concentration augmente jusqu’à la vingtaine où elle atteint le plateau. Chez la femme l’augmentation est plus lente et le plateau n’est atteint qu’à la ménopause. La valeur moyenne est d’environ 300Mmole/l. Chez l’homme adulte est 240Mmole/l ; chez la femme en ménopause. En Amérique du Nord, on peut accepter un intervalle de valeurs normales aussi grandes que 150 à 400 Mmole pour les hommes adultes et de 130 à 400Mmole/l(2.1 à 6.8mg/l) pour les femmes l’intervalle des valeurs normales est de 1.4 à 4.4Mmole/l dans les urines. Signification clinique Il existe au moins deux types d’hyper uricémie familiale. - dans l’un, il n’y a surproduction d’urate ; - dans l’autre, mauvaise élimination rénale. L’hyper uricémie a une origine génétique, mais aussi elle peut être due à certains facteurs comme l’alcoolisme et le régime alimentaire. Elle est secondaire aux polyglobulies et aux leucémies chroniques qui produisent une très grande destruction d’acides nucléiques et une grande production de lactate. L’augmentation de l’urate sérique jusqu’à 600Mmole/l, chez une femme enceinte et est souvent le signe précurseur d’éclampsie (crise convulsive frappant les femmes enceintes due à une toxémie gravidique). L’acide urique est un produit de déchet éliminé par le rein. Sa concentration sérique augmente donc dans l’insuffisance rénale. Dans la plupart de cas, la concentration de l’acide urique ne progresse pas au rythme que celle de l’urée et de la créatinine. Ceci s’explique facilement plus la maladie rénale s’aggrave moins les tubes rénaux ont la capacité de réabsorber l’acide urique ; si bien que l’hyper uricémie dans l’organisme sont multiples. L’acide urique peut provoquer des crises d’arthrite (inflammation d’une circulation due à une inflammation, douleur, rougeur, chaleur, augmentation de volume). La première crise survient brutalement, généralement dans la quarantaine, la nuit et 60 à 80% des cas par des douleurs intenses au gros orteil. La présence dans le liquide synovial des cristaux d’urates de sodium, fines aiguilles jaunes souvent phagocytées par des leucocytes constituent le diagnostic de cette arthrite aigue. La crise initiale reste rarement isolée. A l’intervalle espace, puis de plus en plus rapproché, les attaques se renouvellent, débordent même sur les membres supérieurs et l’arthrite prend son allure chronique fait des dépôts d’urates. CT. Emile MUCHANGA NIYOYITA 56 Chimie Clinique Les réactions inflammatoires ont la caractéristique de répondre très bien à traitement à la colchitine. Avec le temps, l’urate de sodium précipite dans le tissu conjonctif de préférence peu vascularisé. L’urate précipite aussi dans le tissu interstitiel rénal, pourtant très vascularisé. Le fait létal de l’hyper uricémie est justement du à cette déposition de l’urate dans les reins. Le dépôt d’urate dans les tissus lisses, le tophus, apparait comme une masse blanc – ivoire sur la peau. Le tophus serait formé de la façon suivante : les urates sont d’abord solubilisés jusqu’au point de sursaturation par les glucoprotéines du tissu conjonctif, tout refroidissement peut alors facilement provoquer la déposition de l’urate. Après 10 à 15 ans, apparaissent les arthropathies produites par l’infiltration de l’os pour l’acide urique. Ces arthropathies produisent un gonflement, douleurs et raideurs articulaires et peuvent même déformer les pieds et les mains. Hyper uricémie, arthrite aigue et chronique, tophus et arthropathie voila les manifestations de la goutte. L’affection s’observe rarement à la suite des maladies acquises comme la leucémie. Dans ce cas l’hyper uricémie reste plutôt asymptomatique ; la goutte est d’abord une maladie héréditaire et environ 95% des gens atteints sont hommes. La concentration sérique de l’urate est en moyenne de 600Mmole/l. VI.2.4 ammoniac L’ammoniac NH3 est issu des réactions de désamination des aminoacides ou d’autres composés aminés. Il est d’origine endogène et exogène. - intestinale liée à l’activité métabolique de la flore bactérienne intestinale richement équipée en désaminases spécifiques. - Cellulaire (principalement hépatique et rénale). Le NH3 formé lors de la désamination est dissimulé, détoxiqué sous forme de glutamine, acide aminé de transport et d’utilisation de l’ammoniac. - Rénale où s’effectue une hydrolyse enzymatique de la glutamine faisant réapparaitre le NH3 (ammoniophanérèse) éliminé ensuite dans les urines sous forme de cation NH 4 (sels ammonicaux urinaires). Les destinées biochimiques, outre l’élimination urinaire sont : L’uréogénèse hépatique arrêtant normalement tout ammoniac issu de la destination intestinale ; L’utilisation anabolique permet d’intégrer NH3 dans les structures (biosynthèse des nucléotides puriques et pyrimidiques, biosynthèse de la glutamine, aminoacide commun des protéines) Exploration Il est artériel, l’ammonianiémie veineuse étant moins élevée en raison de : - de la fixation tissulaire, périphérique d’ammoniac sous forme de glutamine ; - de l’élimination rénale de sels ammoniacaux. Le sang doit être recueilli sur tube hépariné et conservé dans la glace jusqu’au moment où il sera traité au laboratoire dans les délais les plus brefs. On considère que le temps écoulé entre prélèvement et la centrifugation au laboratoire ne doit pas excéder 30 minutes. La centrifugation devra être réalisée dans des conditions normales. Trop lente, elle fournira un plasma riche en plaquettes et l’ammoniémie augmentera ; trop rapide ; elle échauffera le plasma et le risque de désamination s’élèvera. Le dosage devra être CT. Emile MUCHANGA NIYOYITA 57 Chimie Clinique effectué dans les minutes suivant la centrifugation. Le taux normal de l’ammoniac libre du plasma est très faible 10 à 50Mmole/l. Après recueil de l’urine de 24 heures sur HCl pour éviter la fermentation ammoniacale liée aux uréases bactériennes, les sels ammoniacaux peuvent être dosés grâce à la réaction colorée de Berthelot directement sur l’urine diluée. Le dosage des sels ammonicaux est indispensable pour la mesure, lors d’explorations fonctionnelles rénales, du débit des ions H+ VI.2.5 Bilirubine La dégradation de pigment porphyrinique de l’hémoglobine conduit aux pigments biliaires présents dans le plasma en petite quantité, à l’état normal, sous forme de bilirubine. Son augmentation pathologique produit une coloration de la peau et des muqueuses : l’ictère. VI.3 Examen des urines L’analyse de routine d’un spécimen urinaire débute par l’étude de ses propriétés physiques : aspect, couleur, odeur, volume et concentration. Normalement les urines sont parfaitement limpides. Des urines anormalement colorées doivent faire penser à une hématurie, une hémoglobinurie, une myoglobunurie ou bien la prise d’aliments ou de médicaments colorant anormalement les urines. VI.3.1.Couleur de l’urine La couleur de l’urine normale varie de jaune claire à ombre foncée. Plus l’urine est concentrée, plus elle est foncée. Une urine diluée est presque incolore. Deux pigments colorent l’urine normale : l’urochrome et l’urobiline. VI.3.2. Odeur de l’urine On ne connait pas l’origine de l’odeur aromatique des urines normales. Une odeur ammoniacale provient d’une prolifération bactérienne. VI.3.3. Volume urinaire Le volume de la diurèse varie de 700 à 2000ml par jour, voire 2500ml avec une moyenne de 1500ml. VI.3.4. Polyurie Cliniquement, on définit la polyurie comme l’excrétion d’un volume d’urines supérieur à deux litres par jour. Elle est normale quand on boit beaucoup. VI.3.5. Nycturie C’est lorsque l’urine de la nuit a un volume supérieur à 500ml et une masse volumique inférieure à 1,01 g/ml. Elle est un des premiers symptômes du diabète ou d’une insuffisance rénale chronique. VI.3.6. Oligurie Elle correspond à l’élimination de moins de 400ml d’urines par jour. La déshydratation et l’insuffisance cardiaque sont les causes de l’oligurie d’origine prérénale. VI.3.7. Anurie Elle correspond à l’arrêt complet de l’excrétion de l’urine. Elle est souvent consécutive à une nécrose tubulaire aigüe ou à une obstruction bilatérale des urètres et de l’oblitération des artères rénales. V.3.8. Pollakiurie C’est l’augmentation de fréquences de mictions. Elle est normale quand l’on boit beaucoup et pathologique quand elle peut indiquer une infection dans le système urinaire. CT. Emile MUCHANGA NIYOYITA 58 Chimie Clinique V.3.9. Masse volumique C’est la densité relative comparé à celle de l’eau qui est représentée par 1,000. On la recherche au moyen d’un uranométre. La densité d’une urine normale varie entre 1,010 à 1,025. Ce test permet de donner une mesure approximative du pouvoir de concentration du rein, de diagnostiquer le diabète insipide. On peut aussi déterminer l’indice de réfraction et la concentration osmotique de l’urine. Une urine acide rougit le papier tournesol et une urine alcaline bleuit le papier tournesol. Les examens biochimiques de routine sur les urines sont : a. Protéinurie : son dépistage repose sur l’usage des bandelettes réactives et son dosage est effectué à l’aide d’acide sulfo salicyclique, d’acide perchlorique ou de colorants sur des urines de 24 heures. Les résultats sont exprimés en grammes/24h. On distingue - La protéinurie physiologique inférieure à 150mg/24h, contenant 2/3 de globulines et peu d’albumine. - Les protéinuries tubulaires : rares, avec peu d’albumine - Les protéinuries glomérulaires : elles peuvent être sélectives, faites de 80% d’albumine ou non sélectives, avec toutes les fractions protéiques du plasma - Les protéinuries monoclonales témoignant de la présence d’une globuline anomale dans les urines migrant en position ou . b. Electrolytes Les variations sont considérables d’un jour à l’autre en fonction des apports. Les dosages les plus fréquents sont Na+, K+ c. Constituants azotés Les constituants dosés sont : l’urée, la créatinine et l’acide urique. d. éléments cytobactériologiques hématies : dans une urine normale, on trouve moins de 5 hématies par mm3 ou 5000/ml ; leucocytes : l’urine normale ne doit pas contenir de leucocytes ou tout au moins ne doit pas dépasser 10000 leucocytes/ml ; cylindres : ils sont constitués d’une protéine d’origine tubulaire. Les cylindres protéiques ont peu de signification pathologique ; les cristaux : n’ont pas des significations pathologiques ; les cellules épithéliales : n’ont qu’une valeur sémiologique mal définie. La présence de germes à l’examen direct nécessite une uroculture. VI.4. Examen du sang, plasma, sérum a. Déchets azotés - la créatinine plasmatique : dosage est celui qui permet d’apprécier le plus facilement la valeur de la fonction rénale ; - l’urée sanguine : son taux dépend de la fonction rénale mais aussi du volume de la diurèse et de la teneur en protéines du régime alimentaire. - L’acide urique : valeurs normales de 250 à 420 Mmole/l. Son taux s’élève chez le goutteux et aussi en cas d’insuffisance rénale. b. Ionogramme sanguin CT. Emile MUCHANGA NIYOYITA 59 Chimie Clinique Na+, K+, Cl-, HCO3 (bicarbonate) : leur étude est indispensable pour tout désordre hydro électrolytique avec ou sans insuffisance rénale. Le K+ s’élève beaucoup en cas d’insuffisance rénale et plus particulièrement en cas d’anurie. c. équilibre phosphocalcique - Examens sanguins : calcium, phosphore, phosphatases, alcalines ; - Examens urinaires : calcium, phosphore ; - Rein, l’os et intestin : participent au métabolisme phosphocalcique. d. Equilibre lipidoprotidique Au cours des syndromes néphrotiques, si la protéinurie est supérieure à 2g/jour on note : une baisse des protides totaux à 60g/l avec baisse d’albumine à 30g/l ; Une élévation de 2- globulines et une baisse de globulines ; Une hyperlipémie mixte avec un cholestérol à 10mmole/l et triglycérides à 4mmole/l. VI.5 pathologie rénale a. Glomérulonéphrite On distingue deux types de glomérulonéphrites : celle dite proliférative ou néphrose lipoïdique rencontrée spécialement chez les enfants, et celle dite membraneuse. Etiologie : diabète méllitus, le lupus érythémateux. b. Syndrome néphrotique Une perte excessive et continuelle des protéines dans les urines, trop forte compensée par une augmentation de leur synthèse dans le foie, engendre une série des symptômes connus sous le nom de syndrome néphrotique ; condition d’atteinte lorsque la protéinurie dépasse 2.5 à 3.5g/h. les symptômes caractéristiques du syndrome néphrotique sont l’hypo albuminémie, les œdèmes, l’hypertriglyridémie, l’hypercholestérolémie, l’hyperphospholipidémie. c. Néphrite interstitielle Elle est décrite par l’envahissement du tissu interstitiel par des cellules inflammatoires. La néphrite interstitielle survient par l’abus d’analgésiques,, par traitement de certains antibiotiques, par déposition du calcium, d’acide urique, d’oxalate, ou intoxication par les métaux lourds. Elle est habituellement causée par une infection bactérienne pyélonéphrite et se caractérise par la polyurie, la nycturie et faible masse volumique de l’urine. d. Nécrose tubulaire aigue Elle correspond à la destruction des cellules épithéliales tubulaires. Elle est plus souvent causée par une diminution brutale de l’afflux sanguin aux tubes rénaux qui persiste plus de 3 à 4 heures. Ça peut être à la suite d’un choc chirurgical, d’une transfusion sanguine incompatible, d’une hémorragie massive ou des brulures étendues. Elle est aussi causée par des substances toxiques aux tubes rénaux. e. Insuffisance rénale chronique Au fur et à mesure de la destruction des néphrons, le rein devient de moins à moins capable d’excréter les produits de déchets comme l’urée, la créatinine, l’acide, urique… Le test de la créatinine par rapport à l’urée reste le plus fidèle de l’altération rénale. La polyurie, l’hyponatrémie sont les symptômes fréquents CT. Emile MUCHANGA NIYOYITA 60 Chimie Clinique d’insuffisance rénale chronique qui s’accompagnent d’atteintes osseuses. Les patients en insuffisance rénale sont très souvent anémiques. f. Urémie L’urémie (augmentation pathologique du taux d’urée dans le sang) survient lorsque le taux de filtration glomérulaire est inférieur 0,1ml/s. Les facteurs responsables de l’urémie : l’accumulation des substances toxiques (ex : l’acide guanido-succinique, phénol ….) L’anémie, l’acidose, l’hypertension, le déséquilibre de l’eau des ions. Conclusion L’exploration fonctionnelle rénale fait appel à de nombreux examens de routine ou spécialisés qu’il faut choisir en fonction de chaque cas clinique. Les résultats doivent être confrontés à ceux fournis par diverses techniques : - l’urographie intraveineuse l’uréteropyélographie rétrograde ; - l’angiographie rénale qui permet d’opacifier le système artériel ; - l’échographie, la scintigraphie ; - la tomographie informatisée (scanner) ; - la résonance magnétique nucléaire(RMN). CHAPITRE VII. EXPLORATION FONCTIONNELLE HEPATIQUE VII.1 Rappel des grandes fonctions hépatiques a. fonction extractrice a.1 fonction biliaire : elle s’apprécie par le dosage des : pigments biliaires, bilirubine, essentiellement dans le sang ; urobilinogène et urobiline dans les urines ; sels biliaires pouvant être recherchés dans les urines grâce à leurs actions tensio-actives ou dosés dans le sang sous le nom de cholémie. Enzymes de choléstase ce sont essentiellement les phosphatases alcalines, la glutamytransférase et la 5- nucléotidase. a.2 fonction d’épuration plasmatique : elle peut être étudiée par : l’ammonièmie qui représente aussi la fonction métabolique d’uréogenèse ; l’épreuve à la BSP (bromosulfone- phtaléine) qui est encore parfois pratiquée. Elle consiste à mesurer dans le plasma la disparition du colorant (par photométrie après alcalinisation) injecté par voie veineuse sous forme d’une solution à 30mg/ml, à la dose de 150mg/m2 de surface corporelle. a.3 fonction de détoxication et de conjugaison fonction NH2 du glycolle détoxicant l’acide benzoïque sous forme d’acide hippurique ; fonction acide sulfate se combinant à diverses hormones ; fonction aldéhyde du glycuronate conjuguant des hormones stéroïdes ou bilirubine. b. Fonctions métaboliques : recherche de l’insuffisance cellulaire b1. Métabolisme glucidique CT. Emile MUCHANGA NIYOYITA 61 Chimie Clinique La glycémie, sa baisse profonde ne s’observera qu’au cours de grande destruction du foie. b2. Métabolisme protéique Le dosage des protéines totales et mieux celui du sérum albumine apprécie les possibilités de biosynthèse hépatique. Les -globulines sont élevées dans la plupart des cas de cirrhose alcoolique, d’hépatite chronique active et de cirrhose biliaire primitive. VII.2. Indications des tests hépatiques de routine L’exploration hépatique de routine comprend les dosages de la bilirubine, de la détermination de l’activité enzymatique des transaminases et des phosphatases alcalines. Elle est complétée par la détermination de l’activité enzymatique du gamma glutamyl transférase (-GT), par le dosage de l’albumine sérique, par la détermination du temps de prothrombine et par électrophorèse des protéines. a. Dosage de la bilirubine sérique Cet examen permet de reconnaitre une hyper bilirubinémie modérée car le subictère n’est cliniquement perceptible à la lumière du jour qu’à partir de 25 ou 30Mmole/l de bilirubine (valeur usuelles de 1,5 à 20 Mmole/l). Le dépistage portera surtout sur la fraction libre non conjuguée ou indirecte témoignant lors d’une hyper hémolyse ou d’une maladie Gilbert. b. Détermination de l’activité des transaminases Ces enzymes (valeurs usuelles de 5 à 50U/l à 37°C) n’ont pas de spécificité hépatique particulière. Toutefois une élévation de l’ALAT (alanine aminotransférase) signifie une cytolyse hépatique. Cela s’observera dans toutes les hépatites aigues, virale, toxique, médicamenteuse, au cours de la nécrose ischémique du foie ou de l’insuffisance cardiaque sévère, de l’hépatite chronique active. Dans l’hépatopathie alcoolique subaiguë. c. Mesure de l’activité de la GT (-glutamyl transférase) La -GT ou -glutamyl transférase (valeur usuelle de 5 à 80U/l à 37°C) est augmentée dans tous le cas d’hépatite aigue ou chronique (avec les transminases) dans la choléstase (avec les phosphatases alcalines), dans l’alcoolisme chronique, dans les métastases où elle constitue classiquement un marqueur précoce. d. Détermination de l’activité des phosphatases alcalines Leur élévation (valeurs usuelles de 30 à 125U/l à 37°C) est un bon signe de cholestase (avec la -GT). L’origine osseuse, ostéoblastique doit parfois être recherchée chez certains patients atteint d’ostéomalacie ou de maladie de Piaget ou parfois même d’hyperparathyroïdie. La séparation des activités hépatiques et osseuse peut être réalisée par une activation thermique à 56°C des enzymes d’origine osseuse ou par électrophorèse des isoenzymes. e. Electrophorèse des protéines sériques Elle est utile dans les hépatopathies chroniques où les - globulines sont élevées : bloc (3- des cirrhoses augmentation dans les hépatites chroniques actives les cirrhoses biliaires primitives. L’albumine, les 1 et 2 sont à considérer lors du diagnostic des métastases en particulier après des cancers digestifs. f. Détermination du temps de prothrombine CT. Emile MUCHANGA NIYOYITA 62 Chimie Clinique La prothrombine est une substance contenue dans le sang et qui participe à sa coagulation. Le temps de prothrombine (TP) est un test de coagulation sensible aux facteurs I (Fibrinogène), II (Prothrombine), V (Pr-accélérine), VII (Proconvetine) et X (facteur stuart) synthétisé dans le foie et leur temps de demi-vie est court allant de six heures à cinq jours. Leurs synthèses nécessitent les quantités de vitamine K. Le temps de prothrombine est le temps requis à l’apparition d’un caillot de fibrine dans un plasma citrate recalcifié et additionné de thromboplastine. L’allongement du TP peut être du à une insuffisance hépatocellulaire grave par défaut de synthèse des facteurs protéiques ou à une cholestérase prolongée par défaut de synthèse des facteurs protéiques ou à temps se normalise en 24heures après une ou deux administrations IM de vitamine K. L’allongement du TP au delà de quatre secondes par rapport au contrôle est de mauvais augure. VII.3 Quelques pathologies hépatiques Définition Le terme hépatite désigne une inflammation aigue ou chronique du foie. L’agent inflammatoire peut être un microorganisme, une substance toxique, un médicament, des radiations ionisantes ou un auto-anticorps ; les hépatites virales et hépatites médicamenteuses sont les plus fréquemment rencontrées. B. CLASSIFICATION ET CARACTERISTIQUES DES HEPATITES VIRALES 1. Virus de l’hépatite A (VHA) Le VHA est un virus à ARN, appartenant à la famille des hépatovirus. Il contient un ARN simple brin. Il n’est pas enveloppé. Il résiste un mois à 25 °C et un an à – 20 °C. Le VHA n’est pas directement cytopathogène. l Les lésions qu’il induit sont dues à la réponse immune vis-à-vis des cellules hépatiques infectées. Le diagnostic repose sur la détection des anticorps anti-VHA de type IgM. Ces anticorps apparaissent dès les premiers symptômes. La présence d’anticorps anti-VHA de type IgG témoigne d’une infection récente ou ancienne et protège contre le risque d’hépatite A. 2. Virus de l’hépatite B (VHB) Le VHB est un virus hépatotrope à ADN appartenant à la famille des hépadnavirus. Le VHB est schématiquement formé d’une capside et d’une enveloppe : - La capside est essentiellement formée par la protéine AgHBc. - L’enveloppe porte le motif antigénique AgHBs. Le génome est constitué d’ADN, en partie double brin, et code pour quatre gènes appelés S, C, P et X : - Le gène S code pour les protéines de l’enveloppe, portant le motif antigénique Hbs. - La région P code pour l’enzyme ADN-polymérase. - La région C code pour un polypepside portant les déterminants antigéniques Hbc et Hbe. Dans le sérum de sujets infectés, on peut trouver : CT. Emile MUCHANGA NIYOYITA 63 Chimie Clinique - De l’AgHBs. - De l’Ag HBe, forme soluble de l’AgHBc, et dont la présence au cours d’une hépatite chronique témoigne d’une multiplication virale. - Les marqueurs sériques de multiplication virale B (au cours d’une hépatite chronique) sont l’AgHBe et l’ADN viral B. - Il ne présente pas d’effet cytopathogène direct. La lyse des hépatocytes infectés est provoquée par les lymphocytes T CD8 et par des anticorps dirigés contre un antigène présent à la surface des hépatocytes infectés. Il existe aussi une lyse cellulaire dépendante des anticorps - (ADCC) AC dirigés contre un antigène spécifique de la membrane de l’hépatocyte. 3. Virus de l’hépatite C (VHC) Le VHC est une particule enveloppée proche de la famille des Flavivirus. Son génome est constitué d’ARN simple brin. Il est cytopathogène, et la réponse immunitaire dirigée contre le VHC semble faible. L’étude des séquences nucléotidiques de nombreux isolats de virus C a montré une grande variabilité du génome. Cette variabilité a conduit au concept de génotypes du virus. Le diagnostic repose sur la mise en évidence d’anticorps anti-VHC par un test ÉLISA. La PCR permet d’affirmer l’existence d’une réplication virale. 4. Virus de l’hépatite D (VHD), ou virus delta Le VHD est un virus défectif qui dépend du virus B pour sa multiplication. Son génome est un ARN circulatoire simple brin, qui code pour une protéine appelée anti-gène delta. L’ARN et la protéine delta sont contenus dans une enveloppe constituée d’antigène Hbs. Les anticorps anti-HBs sont protecteurs contre l’infection par le VHD; ainsi, les immuno-globulines anti-HBs et la vaccination contre le VHB protègent également contre l’infection par le virus D. 5. Virus de l’hépatite E Le virus de l’hépatite E est un virus à ARN simple brin. La contamination se fait par l’ingestion d’aliments souillés par les matières fécales. Il existe des épidémies en Afrique, en Asie et en Amérique du Sud ; elle est exceptionnelle en France. L’incubation dure de deux à trois semaines. Il n’existe aucun risque d’hépatite chronique. Le diagnostic repose sur la présence d’anticorps anti-VHE. Il n’existe aucun traitement spécifique curatif ni aucune vaccination préventive Voir tableau I ci-dessous. CT. Emile MUCHANGA NIYOYITA 64 Chimie Clinique Ictères : est un syndrome caractérisé par une coloration jaune de la peau et des muqueuses occasionné par une accumulation de la bilirubine. La coloration devient manifeste dans les conjonctives lorsque le taux de bilirubine plasmatique atteint environ 30mg/l. La peau devient jaune à un taux de bilirubine d’environ 6mg/l. Comme la bilirubine est un constituant de la bile, l’ictère est traditionnellement inclus dans l’étude de la fonction biliaire. Plusieurs classifications des ictères ont été proposés. On distingue aussi les ictères à prédominance de bilirubine non conjuguée et les ictères à prédominance de bilirubine conjuguée. Après cette première distinction, la classification propose en sous classes, le processus métabolique en défaut : o Production excessive de la bilirubine ; o Prise en charge insuffisante de la bilirubine par les cellules hépatiques ; o Trouble de la conjugaison hépatique ; o Défaut dans l’élimination canalicule de la bilirubine conjuguée ; o obstacle anatomique à l’élimination de la bilirubine conjuguée On distingue aussi des ictères hémolytique, néonatal ; cholestatique. Elévation isolée de la -glutamyl-transférase Il faut rechercher avant tout : une intoxication alcoolique ; des troubles nutritionnelles ou métaboliques tels que dyslipidémie, diabète ; une hépatotoxicité médicamenteuse (contraceptifs stéroïdiens, antiépileptiques) ; Sinon envisager en deuxième lieu : une affection hépatobiliaire jusque là latente sans oublier l’échographie à la recherche d’une métastase ; une parasitose, une dsythyroïdie, une cirrhose biliaire primitive doivent être évoquées. CT. Emile MUCHANGA NIYOYITA Chimie Clinique 65 CHAP. VII : LES ENZYMES PLASMATIQUES 1. Définition Les enzymes sont des catalyseurs des réactions biochimiques. C’est une protéine catalytique c'est-à-dire un catalyseur biologique. Ses caractéristiques sont : - un grand pouvoir catalytique : il accélère la réaction - la spécificité : les enzymes sont hautement spécifiques aussi bien pour la réaction et les substrats. Une telle spécificité réside dans l’affinité entre le substrat et le site de l’enzyme. - La régulation les activités de certaines enzymes sont contrôlées par les besoins physiologiques de l’organisme. 2. Origine des différentes enzymes présentes dans le sérum humain Les enzymes que l’on retrouve dans le sérum proviennent du foie, du cœur, du pancréas, de la prostate et des muscles. Origine cardiaque Différents cancers Origine musculaire Origine hépatique Circulation générale Origine pancréatique Origine prostatique L’intérêt de la détermination des enzymes est multiple : - il permet de déceler une maladie avant même qu’elle ne soit cliniquement percevable - il permet de préciser l’organe lésé - et enfin pour certaines enzymes, leur taux est un bon marqueur de l’évolution de la maladie. On exprime les activités enzymatiques en ‘’unités internationales’’ UI ou U/I Une unité internationale correspond à la quantité d’enzymes qui transforme dans des conditions optimales bien définies (température, pH, quantité de substrat), une micromole de substrat par minute. 3. Classification des enzymes plasmatiques Le nom donné à une enzyme est basé sur la spécificité d’action et de substrat. Il existe des règles strictes de nomenclature. Dans un premier temps des noms proches de CT. Emile MUCHANGA NIYOYITA 66 Chimie Clinique l’organe dans lequel on les trouvait, ont été utilisés. Ainsi la pepsine (enzyme du suc gastrique) vient de peptique, relatif à la digestion. Ensuite on a ajouté le suffixe ‘’ase’’ au substrat qu’elles dégradaient : l’uréase dégrade l’urée et l’uricase l’acide urique. Pour commencer à rationaliser le nom des enzymes, on a tenu compte du nom du substrat et du type de réaction auquel on ajoutait le suffixe ‘’ase’’. Exemples : - la phosphofructo-kinase – et de la L-lactate-déshydrogénase - la pyrilvate-kinase L’union internationale de biochimie a un registre de toutes les enzymes, une numérotation et une classification officielle. Cette numérotation comprend 4 chiffres : le premier chiffre désigne la classe de l’enzyme qui dépend du type de réaction catalysée : 1. les oxydoréductases (transfèrent d’électrons) 2. les transférases (transfèrent des atomes ou groupes d’atomes) 3. les hydrolases (coupent les liaisons en ajoutant une molécule d’eau) 4. les lyases (coupent les liaisons C-C ; C-O par d’autres moyens que l’oxydation ou hydrolyse) 5. les isomérases (catalysent l’isomérisation) 6. les ligases ou synthétases (forment des liaisons entre un carbone et un métalloïde en utilisant l’énergie fournie par l’hydrolyse d’une molécule d’ATP) le second chiffre désigne la sous-classe de l’enzyme qui est définie selon le mécanisme de la réaction. Ex : les déshydrogénases transfèrent les atomes d’hydrogène. Le troisième chiffre désigne la nature de la molécule servant d’accepteur (substrat) Le quatrième chiffre représente le numéro d’ordre de l’enzyme dans le sous – groupe (position de l’enzyme dans la sous – classe) Ex : La L-lactate déshydrogénase a pour numérotation EC1.1.1-27. Les principales enzymes plasmatiques sont : 3.1. Enzymes spécifiquement plasmatiques Elles sont des composants habituels et fonctionnels du plasma. Elles sont présentées à un taux constant maintenu par la production active d’un ou plusieurs organes. Quelques exemples : a. cérulé oplasmine : est une enzyme d’oxydation portant du cuivre. Le cuivre y est fortement lié et il est impossible de le séparer sans dénaturer la protéine. Il y a 8 atomes de cuivre sur chaque molécule de céruléoplasmine, ce qui lui confère la couleur bleue des sels de cuivre lorsqu’elle est purifiée. b. Lipoprotéine lipase : elle est produite à la surface de l’endothélium capillaire, par les cellules endothéliales. Elle hydrolyse les triglycérides des chylomicrons et des V.L.D.L, libérant leurs acides gras. C’est le facteur clarifiant du plasma. c. Enzymes de la coagulation et de la fibrinolyse elles sont également spécifiques du plasma où elles exercent leur fonction particulière dans la cascade réactionnelle de l’hémostase ou de la fibrinolyse. Elles sont synthétisées par le foie expliquant que lorsque la capacité de synthèse de l’hépatocyte diminue CT. Emile MUCHANGA NIYOYITA 67 Chimie Clinique l’activité plasmatique de ces enzymes diminuent aussi. Leur détermination fera partie de l’exploration fonctionnelle hépatique. 3.2. Enzymes non spécifiquement plasmatiques Ce sont des enzymes simplement véhiculées dans le sang, n’ayant pas de fonction plasmatique évidente, et présente normalement à un taux faible. On distingue : a. Enzymes d’excrétion : ces enzymes sont synthétisées par des glandes exocrines. Ex : - Phosphatase acide de la prostate - Phosphatase alcaline du foie - Amylase du pancréas - Lipase du pancréas b. Enzymes cellulaires Les enzymes cellulaires appartiennent à tous les métabolismes et leur nombre est considérable. Certaines ont une localisation très particulière dans certains tissus. 4. Problèmes rencontrés en enzymologie clinique 4.1. Spécificité d’organe L’idéal serait de rencontrer pour chaque organe, une enzyme spécifique produite uniquement par cet organe. Ainsi l’ornithine carbamyl transférase (OCT) a une origine hépatique stricte et elle est donc un marqueur très spécifique de l’atteinte de l’hépatocyte. Toutefois, l’étude de la répartition des iso enzymes dans différents organes permet de retrouver une meilleure spécificité d’organe. Ainsi, la L-lactate déshydrogénase qui peut provenir du foie, du cœur, des reins, des globules rouges, a une isoenzyme spécifique du cœur, LDH1 ou HBDH. De même, la créatine kinase (CK), enzyme musculaire, possède une iso enzyme, la CKMB d’origine myocardique. 4.2. Expression des résultats La vitesse d’une réaction catalysée par une enzyme dépend de nombreuses conditions expérimentales : concentrations en enzymes, nature et concentration du ou des substrats, température, pH, présence d’activateurs. 4.2.1. Unité internationale Une unité internationale correspond à la quantité d’enzyme qui catalyse la transformation d’une micromole de substrat par minute, dans des conditions optimales de concentration en substrat, de pH et à une température définie. Dans les liquides biologiques, les résultats sont exprimés en unités internationales (UI) ou en unités par litre (U/l). Une nouvelle unité doit remplacer l’unité internationale, le katal. Un katal définit l’activité catalytique permettant la conversion d’une mole de substrat par seconde dans les conditions opératoires définies (concentration du substrat, de pH et température). En pratique dans les liquides biologiques, on est amené à retenir le (nano katal). (1 U/l = 16,67 nkat/l) 4.2.2. Principe général de la mesure d’une activité Pour déterminer l’activité enzymatique d’une enzyme, on utilise la réaction catalysée par l’enzyme et l’on dose la quantité de produit formé ou la quantité de substrat détruite au cours d’un temps déterminé (la minute). a. Méthode calorimétrique en point final Ex : Dosage des phosphatases alcalines par la méthode de Bodansky. CT. Emile MUCHANGA NIYOYITA 68 Chimie Clinique Les phosphatases alcalines sur le glycérophosphate pour le transformer en glycérol et acide phosphorique. Le dosage en point final des phosphatases produit une coloration proportionnelle à la quantité de phosphatases alcalines dans le sérum. b. Méthode colorimétrique en cinétique Ex : Dosage des phosphatases alcalines par la méthode de Bessey - Lowry Cette méthode peut être réalisée aussi bien en point final qu’en cinétique. Elle utilise la réaction suivante en milieu alcalin : phosphotase Paranitrophenyl phosphate + H2O paranitrophénol + acide phosphorique. La vitesse de formation du paranitrophénol est proportionnelle à la quantité de l’enzyme dans le sérum. 5. Principales enzymes d’intérêt clinique 5.1. Phosphatases Les phosphatases coupent la liaison ester phosphorique par hydrolyse en libérant de l’acide phosphorique. Glu cos e 6 Glucose 6 phosphate + H2O glucose + acide phosphorique Phosphatase Les phosphatases existent dans le sérum en 2 types : celles qui agissent à pH acide et celles qui agissent à pH alcalin. a. Phosphatases alcalines Ces enzymes se trouvent dans de nombreuses cellules en particulier dans les zones de croissance des os, la muqueuse intestinale, le rein, le foie, le cerveau, les leucocytes. Leur élimination se fait par la bile. CT. Emile MUCHANGA NIYOYITA 69 Chimie Clinique Valeurs usuelles - Adultes = 30 à 125 U/l - Enfants = 110 à 400 U/l Variations pathologiques Des augmentations des phosphatases alcalines sont observées dans les affections hépatiques et affections osseuses. b. Phosphatases acides Leur activité optimale se trouve comprise entre pH 4,5 et pH6. Les phosphatases acides se trouvent dans les tissus suivants : prostate, foie, rein, rate, globules rouges. Valeurs usuelles Phosphatases acides totales : 2 à 10U/l Phosphatase acide prostatique 3,5 U/l Elle est déterminée par le tartrate à pH5 ou par dosage spécifique immunologique. Variations pathologiques Les phosphatases acides augmentent fortement dans les cancers de la prostate en particulier avec métastases osseuses. 5.2. Les transaminases Les transaminases permettent le transfert du groupement aminé d’un acide aminé sur un acide cétonique. a. Transaminase glutamo oxaloacétique (TGO) ou L-aspartate : 2 oxoglutarate aminotransférase La transaminase glutamo-oxoloacétique ou TGO ou ASAT (Aspartate aminotransférase) catalyse la réaction suivante : T.G.O Acide glutamique+acide oxaloacétique acide cétoglutarique + acide aspartique. La T.G.O est essentiellement présente dans le cœur, mais on la trouve aussi dans le foie, le rein et les muscles. Valeurs usuelles : 5 à 40 U/l CT. Emile MUCHANGA NIYOYITA 70 Chimie Clinique b. Transaminases glutano – pyruvique ou alanineamino-transférase. La transaminase glutamo-pyruvique T.G.P est encore appelée alanine aminotransférase (ALAT). Elle est essentiellement présente dans le foie mais on la trouve aussi dans le cœur, le rein. La T.G.P catalyse la réaction suivante : Acide glutamique TGP acide cétoglutarique + alanine Valeurs usuelles : 5 à 55 U/l Variations pathologiques des transaminases La mesure de l’activité des transaminases est très utile pour le diagnostic de : a. Affections cardiaques (infarctus du myocarde) : l’évaluation de la T.G.O est importante. On trouve également une augmentation des T.G.O dans les embolies pulmonaires et les infarctus rénaux. b. Affections hépatiques : la demande d’analyse n’est pas limitée à une transaminase mais aux deux, T.G.O et T.G.P. 5.3. Lactate déshydrogénase Lactate déshydrogénase (LDH) est présent dans de nombreux organes : cœur, foie, muscle, rein. Elle catalyse la réaction suivante : Acide pyruvique + NADH, H+ L.D.H Valeurs usuelles : 200 à 600 U/l Acide lactique +NAD+ Variations pathologiques : La mesure de l’activité est utile pour le diagnostic des affections cardiaques, hépatiques et anémies. 5.4. Créatine kinase La créatine kinase ou CK est une enzyme d’origine musculaire, myocardique et cérébrale qui catalyse le transfert d’un phosphate de l’A.T.P sur la créatine, permettant ainsi le stockage d’énergie en vue de la contraction musculaire. CK Créatine + A.T.P créatine phosphate + A.D.P Valeurs usuelles : 40 à 290 U/l Variations pathologiques : On peut observer une légère augmentation de la CK en fin de grossesse et au moment de l’accouchement. L’élévation du taux de CK est très précoce dans l’infarctus du myocarde (dès la 3e heure) pour atteindre son maximum entre la 24e et la 36e heure et revenir à la normale en 3 ou 4 jours. Dans les myopathies, l’augmentation est importante dès le début de la maladie. Le dosage de la CK est intéressant pour dépister les jeunes filles hétérozygotes (porteuses de gène), qui sont susceptibles de transmettre la tare héréditaire. 5.5. Amylase L’-amylase existe dans les glandes salivaires et le pancréas. Elle dégrade l’amidon du contenu intestinal pour le transformer en dextrines et en maltose. Valeurs usuelles : 30 à 110 U/l Variations pathologiques : on note une augmentation de l’amylasémie dans les affections suivantes : pancréatite aigue hémorragique, pancréatites chroniques et cancers du pancréas, parotidites (oreillons), rupture de la grossesse extra utérine, lithiase biliaire, occlusions intestinales, perforation d’ulcères gastro-intestinaux. Une augmentation de la mylacémie peut aussi traduire un défaut d’élimination rénale par diminution de la filtration glomérulaire. 5.6 Lipase CT. Emile MUCHANGA NIYOYITA 71 Chimie Clinique La lipase pancréatique, la plus importante fonctionne en présence d’un cofacteur d’origine protidique, la colipase. Elle dégrade les triglycérides du contenu intestinal en diglycérides puis en monoglycérides. Seule une partie des monoglycérides sera transformée en glycérol et acides gras. Valeurs usuelles : 20 à 210U/l ; Variations pathologiques : on rencontre une hyperlipasémie dans les pancréatites aigues, les pancréatites chroniques, les atteintes hépatites, le cancer de la tête du pancréas. On note une hypolipasémie dans : les premiers mois de la grossesse ; les maladies infectieuses (tuberculose), l’évolution du diabète ; Détermination de l’activité enzymatique de la lipase : la détermination de l’activité lipasique se fait par turbidimétrie. Triglycérides + H2O lipase glycérol + acides gras (mono et diglycérides solubles). La lecture se fait à 400nm. 5.2 -glutamyl transférase La -glutamyltransférase ou gamma glutamyl transpeptidase ou G.T ou G.G.T exerce son activité catalytique dans les réactions de transfert et hydrolyse. glutamylpeptide +acide aminé GT glutamyl acide aminé + peptide La gammaglutamyltranspeptidase sert au transport membraneux du radical glutamyl mais aussi d’autres aminoacides. Valeur usuelles : 50 à 80U/l ; Variationss pathologiques : on note une augmentation de GT dans les affections suivantes : ethylisme chronique (chez un individu qui absorbe de l’alcool en quantité), les cirrhoses d’origine éthylique, cancer de foie, cholé stase, intoxication médicamenteuse (anti coagulant, anti peptiques et hépatiques, certaines contraceptions orales), affections pancréatiques hépatiques. La détermination de l’activité enzymatique de la G.T est faite par une méthode cinétique colorimétrique utilisant le L- glutamyl – 4nitralide. Glutamyl 4-nitranilide + glycylglycine GT glu-glycyne+4nitranilide. 5.6 Aldolase L’aldolase est d’origine musculaire ou hépatique. Elle scinde le fructose 1-6 diphosphate en 3 phosphoglycéraldéhyde et phosphodihydroxyacétone au niveau de toutes les cellules dans le glycolyse et fructose 1 phosphate en phosphodihydroxyacétone et glycéraldéhyde au niveau du foie. - valeurs usuelles 0.5 à 7.6U/l ; - variations pathologiques : on note une augmentation de l’aldolase dans les myopathies, hépatites virales. CT. Emile MUCHANGA NIYOYITA 72 Chimie Clinique CHAPITRE IX. QUELQUES NOTIONS D’HORMONOLOGIE 9.1. Définition L’hormonologie est l’étude de l’hormone. Une hormone est une substance protéique sécrétée par une glande. Une glande est un organe ou un ensemble de cellules capables de sécréter une substance spécifique (hormone). On distingue trois types de glandes : glandes endocrines, glandes exocrines et glandes mixtes. 9.2. Classification de sécrétions hormonales L’hypophyse est généralement stimulée par l’hypothalamus. Ce dernier stimule toutes les sécrétions hypophysaires sauf celle de la prolactine et de la mélanine. Cette stimulation se fait par des facteurs préohypophysaires (Realising Factor). Ex : CRF Corticotrophie RF TRF Thyreactrophie GRF Gonadotrophie RF VII.2.1. Adenohypophyse (Partie antérieure ou Antéhypophyse) Sécrète les hormones : - Hormone somatotrope (HST) : hormone de croissance ou somatostatine - Aden corticotrope hormon : agit sur le cortico – surénale (ACTH) - Hormone thyréotyque ou stimulant la glande thyroïde - Hormone gonadotrope : FSH, LH et prolactine. LH : (Hormone luthéisante) L-H hormone de la fécondité sécrétée par le corps jaune. FSH Folliculo Stimulant Formon. - Prolactine : hormone qui favorise la lactation sous l’action d’ocytocine 9.2.2 Post- hypophyse ou ménohypophyse Elle sécrète deux hormones : l’ocytocine et la vasopressine, c’est une hormone composée de 39 AA, la sécrétion se fait simultanément avec celle des glucocorticoïdes. Effet biologique - effet surrénaux : augmentation du poids de glande surrénale sous l’action de l’ATCH (adénocorticotrope hormon). Stimule la synthèse et la libération de glucocorticoïde ; - effets extra-surrénaux : action mélano stimulante ; - les catécholamines : sont l’adrénaline et la noradrénaline. Action sur le métabolisme des glucides par augmentation de glycogénolyse et effet antiinsuline. 9.2.3 STH (somatotrophic hormon) C’est l’hormone qui constitue la régulation de plusieurs facteurs parmi lesquels : l’effort physique qui entraîne la sécrétion de la STH ou hormone de croissance. L’hyperglycémie provoque une diminution de la sécrétion de la STH tandis que l’hypoglycémie l’augmente. 9.2.4 Hormones stéroïdiennes CT. Emile MUCHANGA NIYOYITA 73 Chimie Clinique Elles sont sécrétées par les glandes surrénales et les gonades. Parmi celle-ci on peut citer : les glucocorticoîdes (cortisol, corticostérone), les minéralocorticoïdes (aldostérone), les oestrogènes, la testostérone, l’androstérone… Les glucocorticoïdes sont sécrétés par les trois glandes endocrines suivantes : les corticosurrénales, les ovaires, et les testicules. L’ovaire et la corticosurrénale sécrètent les androgènes en faibles quantités. Les estrogènes sont sécrétés en grande quantité par l’ovaire et l’unité foetoplacentaire et en petite quantité par la corticosurrénale et les testicules. 9.2.5 Hormones de la cortico-surrénale La sécrétion aldostérone (minéralocorticoîde) est contrôlée par le système rénine angiotensine. Anomalie de la fonction sexuelle chez l’homme L’hypogonadisme est caractérisé par une diminution de testostérone libre et de testostérone fonctionnelle. L’insuffisance est primaire si elle est d’origine des testicules et secondaire si elle relève de l’axe hypothalamo-hypophysaire. L’augmentation de la sécrétion de l’hormone lutheïsante entraine une augmentation d’œstradiol elle-même responsable de la gynécomastie (hypertrophie glandulaire de seins). D’autres anomalies des hormones sexuelles sont : la cryptorchidie (non descente des testicules dans les bourses) l’hermaphrodisme, le cancer de prostate qui est due généralement à un excès de testostérone. 9.3 L’infertilité masculine Les phénomènes physiopathologiques connus responsables de l’infertilité masculine comprennent : les aberrations chromosomiques, les malformations congénitales, les troubles de la spermatogénèse, par des médicaments, des infections, des maladies systématiques ou endocrinologiques, l’éjaculation rétrograde, obstruction des voies spermatiques, un trouble des glandes connexes, la présence d’anticorps anti-spermatozoïdes. L’exploration de l’infertilité masculine repose sur l’anamnèse, sur l’examen physique du sujet et sur le spermogramme. Une gynécomastie, une cryptorchidie durant l’enfance sont des éléments importants dans l’évaluation de l’infertilité. Le spécimen devrait être obtenu par masturbation sans préservatif, après 2 à 3 jours d’abstinence sexuelle. Un spermogramme normal devrait fournir les résultats suivants : - un volume compris entre 1.5 et 5 millilitres ; - une concentration de spermatozoïde à 20 millions/ml - un pH compris entre 7.2 et 7.6 ; - absence de globules ; - absence d’auto agglutination. Une diminution de volume peut indiquer une éjaculation rétrograde ou une hypo androgénie. Une élévation du pH peut indiquer une prostatite ; la présence des leucocytes en grand nombre suggère fortement une infection. L’absence de mobilité de spermatozoïdes signe d’infertilité. L’oligospermie correspond à une concentration des spermatozoïdes à une valeur inférieure à 20 millions/ml. L’azoospermie correspond à l’absence des spermatozoïdes dans le sperme. L’éjaculation rétrograde est un trouble caractérisé par l’éjaculation de sperme dans la vessie, causée par une défaillance du système nerveux. Elle peut être découverte par la présence d’un grand nombre de spermatozoïdes dans l’urine émise après CT. Emile MUCHANGA NIYOYITA 74 Chimie Clinique l’éjaculation. La varicocèle cause fréquente d’infertilité est définie comme la dilatation variqueuse des veines du cordon spermatique. Il entraîne des anomalies dans la morphologie, la mobilité et le nombre de spermatozoïdes, probablement à cause de l’augmentation de température qu’il provoque dans les testicules. 9.4 Le cancer de prostate La prostate est une glande en forme de beignet, située au dessous de la vessie et entourant la portion supérieure de l’urètre. L’hypertrophie de la prostate peut être causée par une prostatite, une hypertrophie prostatique bénigne ou une tumeur. L’hypertrophie bénigne prostatique est caractérisée par une augmentation de 2 à 4 fois le volume de la prostate, elle se rencontre chez environ un tiers des hommes âgés de plus de 60 ans. L’hypertrophie bénigne de la prostate peut entraîner du prostatisme c'est-à-dire une obstruction partielle du tractus urinaire par étranglement de l’urètre. Le cancer de prostate est la forme la plus fréquente chez l’homme. Il évolue lentement, sans trouble apparent jusqu’à ce qu’il devienne suffisamment important pour gêner la miction. Les études épidémiologiques n’ont montré aucun lien entre le cancer de prostate et le régime alimentaire, les habitudes sexuelles et le tabagisme. Le cancer prostatique semble plutôt être associé à un taux élevé de testostérone dans le sang. CT. Emile MUCHANGA NIYOYITA Chimie Clinique 75 TABLE DES MATIERES OBJECTIFS GENERAUX DU COURS .................................................................................. 0 PLAN DU COURS................................................................................................................... 1 BIBLIOGRAPHIE .................................................................................................................... 1 CHAPITRE 0 : GENERALITES SUR LA CHIMIE CLINIQUE ....................................... 2 CHAPITRE I. EQUILIBRE ACIDO-BASIQUE ET ELECTROLYTIQUE ....................... 15 CHAPITRE V. LES MALADIES LIEES AUX PROTIDES ................................................ 46 CHAPITRE VI : L’EXPLORATION FONCTIONNELLE RENALE ............................... 52 CHAPITRE VII. EXPLORATION FONCTIONNELLE HEPATIQUE ........................... 60 CHAP. VII : LES ENZYMES PLASMATIQUES ............................................................... 65 CHAPITRE IX. QUELQUES NOTIONS D’HORMONOLOGIE .................................... 72 TABLE DES MATIERES ....................................................................................................... 75 CT. Emile MUCHANGA NIYOYITA