METABOLISME DES PROTEINES: le bilan azoté, cycle de l’urée Faculté Médecine - Université Denis Diderot – Paris 7 L2-UE8 – 2016 METABOLISME DES PROTEINES: le bilan azoté, cycle de l’urée Pr Jean-Charles Deybach, MD PhD Hôpital Louis Mourier, Biochimie et Génétique Moléculaire Hôpitaux Universitaires Paris Nord Val de Seine - APHP Inserm U1149 - Université Denis Diderot Paris 7 Centre Référence Maladies Rares « Porphyries » Centre Français des Porphyries – CFP

NB: En italique bleu : parties non traitées dans ce cours I- LES PROTEINES I-1 Rappels I-2 Schéma général I-3 Renouvellement des protéines II- LE BILAN AZOTE III- Variations physiologiques et pathologiques des ENTREES III-1 Alimentation III-1-1 Aspects quantitatifs III-1-2 Aspects qualitatifs III-1-3 Digestion et absorption des protéines III-2 Protéolyse III-2-1 Apport des AA endogènes et 3 Systèmes protéasiques III-2-2 Système lysosomal III-2-3 Système Calcium dépendant III-2-4 Système Protéasome III-3 Synthèse de novo des AA IV- Variations physiologiques et pathologiques des SORTIES IV-1 Synthèse des Protéines IV-2 Synthèse des autres composés azotés IV-3 Dégradation irréversible des AA IV-3-1 Perte du groupement amine IV-3-2 Elimination de l’azote: A- Origine de l’Azote sous forme NH3 B-Synthèse de la Glutamine C-Cycle de l’Alanine D-Cycle de l’Urée E-Ammoniogenèse rénale F-Pathologie V—REGULATION du métabolisme Protéique V-1 Régulation nutritionnelle V-2 Régulation Hormonale NB: En italique bleu : parties non traitées dans ce cours

L’évaluation du métabolisme des protéines et du « bilan Azoté » est une pratique quotidienne en clinique. - Paramètres cliniques: - masse corporelle (IMC), masse musculaire - évaluation des fonctions rénales, hépatiques, digestives, hormonales… - Examens de laboratoire courants: -Protidémie -Albuminémie -Electrophorèse des protéines sériques -Urée -Ammoniémie -Amino-Acidémie -ASAT, ALAT - Equilibre acido-basique (« Gaz du sang ») - …

IMC = Poids / Taille2 IMC Interprétation (adulte) + de 40 obésité morbide ou massive 35 à 40 obésité sévère 30 à 35 obésité modérée 25 à 30 surpoids 18.5 à 25 corpulence normale 16.5 à 18.5 maigreur - de 16.5 famine

Importance vitale des protéines +++ I- LES PROTEINES 1- Rappels Importance vitale des protéines +++ Masse corporelle  70 kg Eau extracellulaire (25%  20 l) Eau intracellulaire (37%  25 l) Minéraux (6%  4 kg) Graisse (10-30%  10 kg) Masse maigre Masse grasse Protéines (16%  10 kg)

Dégradation irréversible I- LES PROTEINES 2- Schéma général du métabolisme protéique (chez un adulte en bonne santé) ENTREES PROTEINES ( 10 kg) SORTIES Synthèse protéique ( 300 g/j) AA LIBRES ( 70 g/j) Protéolyse ( 300 g/j) Renouvellement ou « Turnover protéique » Apports exogènes ( 80 g/j) Dégradation irréversible ( 80 g/j) (UREE, NH4, CO2) Synthèse de novo (endogène) Biosynthèse des autres produits azotés Les AA excédentaires ne sont pas stockés: ils sont dégradés

3- Renouvellement des protéines I- LES PROTEINES 3- Renouvellement des protéines Les protéines de l’organisme participent de façon très variable au renouvellement protéique global En fonction 1- de l’importance qualitative de la protéine (muscles, foie, intestin, peau) 2- de la rapidité de renouvellement de chaque protéine Ex: Protéines du cristallin: renouvellement = 0 Stock ApoB100 des VLDL: renouvelé 3 fois/j Renouvellement des P musculaires = 20 % " P hépatiques = 10% du renouvellement global

Variations du renouvellement protéique I- LES PROTEINES 3- Renouvellement des protéines (suite) Variations du renouvellement protéique Selon l’âge: NNé 15 g/kg/j >> adulte 4 g/kg/j Synthèse >> protéolyse Selon l’état nutritionnel:  au cours du jeune (Protéolyse > Synthèse) Selon l’état pathologique: Situations cataboliques (syndrome inflammatoire, traumatisme, sepsis, brûlés) Renouvellement x 3-4 mais pas de gain protéique! Hépatique +++ = synthèse des Protéines de l’inflammation Muscle produit des AA (Protéolyse > Synthèse)  Possible dissociation entre synthèse protéique et gain protéique synthèse et catabolisme

= Le bilan azoté est normalement équilibré Synthèse des Protéines II- LE BILAN AZOTE Le bilan azoté est normalement équilibré Synthèse des Protéines Protéolyse = Absorption des AA Synthèse des autres composés azotés Hème, mono/polyamines Nucléotides, Glutathion, NO, coenzymes nucléotidiques… Acide aminé Squelette des atomes de carbone Glucose Acétyl-CoA Corps cétoniques Urée Catabolisme des AA  de novo AA

  4-6 mois III-1 Alimentation = Apport des AA exogènes III- Variations physiologiques et pathologiques des ENTREES III-1 Alimentation = Apport des AA exogènes Correspond à l’apport alimentaire en protéines qui subissent leur digestion au niveau du tractus digestif III-1-1 Aspects quantitatifs Chez l’adulte, en pays développé, apports  70-100 g/j Besoins recommandés: 55 g 45g/j 110 g/j   4-6 mois Dépendent de l’apport  par les autres nutriments de l’âge et du sexe de l’activité physique

Opérés, cancéreux, brûlés III- Variations physiologiques et pathologiques des ENTREES III-1 Alimentation = Apport des AA exogènes III-1-1 Aspects quantitatifs (suite): en pathologie  Carence protéique Marasme Carence  globale (P, vitamines, minéraux) Kwashiorkor E de 6 mois-3ans au moment du sevrage Pays en voie de développement Anoréxie Opérés, cancéreux, brûlés Perte protéique >> besoins

Consomme de l’énergie +++ III- Variations physiologiques et pathologiques des ENTREES III-2 PROTEOLYSE (catabolisme protéique): Apport des AA endogènes -Source principale d’AA pour l’organisme (75%) « ménage cellulaire » -Renouvellement basal des Protéines -Élimination des Protéines anormales -Genèse des peptides antigéniques ( Protéines endo & exogènes) -Production d’ en situation de carence (muscle) -Régulation de l’abondance tissulaire des Protéines -Difficultés d’étude car la protéolyse a de multiples fonctions Régulée +++ par conditions nutritionnelles et hormonales Consomme de l’énergie +++

III-2 PROTEOLYSE : Protéases réparties en 3 systèmes III- Variations physiologiques et pathologiques des ENTREES III-2 PROTEOLYSE : Protéases réparties en 3 systèmes Système lysosomal: Foie, reins +++ (< 15% protéolyse) (ATP dépendant) Système calcium dépendant: Calpaïne-Capastatine Cytosolique  dégradation des P du cytosquelette +++ Système Protéasome Muscle +++  dans les états cataboliques +++ (ATP dépendant)

Complexe multienzymatique III- Variations physiologiques et pathologiques des ENTREES III-2 PROTEOLYSE 3 Systèmes protéasiques Complexe multienzymatique 19S 20S 26S -Complexe 20S: Protéolytique (14 su ) -Complexe 19S: Régulateur (> 18 su , dont ATPasiques) Founit l’  assemblage 20S + 19S  protéolyse P marquées par l’Ubiquitine III-2-3 Système PROTEASOME Dégradation des P intracellulaire (enzymes limitantes, P régulatrices) Dégradation des P anormales Intervient ds la présentation des Antigènes aux molécules de classe I du CMH Majorité de la protéolyse au niveau musculaire +++   Ds les états cataboliques

ATP Ubiquitine-Ub: 76 AA, séquence conservée +++ III- Variations physiologiques et pathologiques des ENTREES III-2 PROTEOLYSE = catabolisme protéique = Apport des AA endogènes III-2-3 Système PROTEASOME (suite) Ubiquitine-Ub: 76 AA, séquence conservée +++ Se fixe sur les P à dégrader (Liaison covalente–Lys) E1 activent Ub (2 isoformes) E2 conjuguent Ub (> 25 isoformes) Catalysent la liaison Ub – P +/- E3 = Ub ligases (>150 isoformes) ATP Multiples combinaisons E2/E3  régulation fine +++ d’un très grand nombre de P   Signal pour l’ubiquitination AA en position N-terminale AA stabilisants: Met, Ser, Gly (P à ½ vie longue) AA déstabilisants: Arg, Lys, His (P à ½ vie courte)

Squelette des atomes de carbone IV- Variations physiologiques et pathologiques des SORTIES IV-3 Dégradation irréversible des AA = catabolisme oxydatif des AA Perte du groupe aminé Mécanisme général AA Mécanisme spécifique de l’AA Perte du groupe carboné Squelette des atomes de carbone Glucose Acétyl-CoA Corps cétoniques Urée

IV-3-1 Perte du groupement amine IV- Variations physiologiques et pathologiques des SORTIES IV-3 Dégradation irréversible des AA IV-3-1 Perte du groupement amine FOIE +++ 3 mécanismes: a-Désaminations oxydatives b-Désaminations non oxydatives c-Désamidation d-Transaminations

IV-3-1 Perte du groupement amine IV- Variations physiologiques et pathologiques des SORTIES IV-3 Dégradation irréversible des AA IV-3-1 Perte du groupement amine a-Désaminations oxydatives Glutamate a Cétoglutarate NH4+ NAD(P) NAD(P)H Glutamate deshydrogénase (mitochondrie) Enzyme allostérique Quantitativement très importante Régulée +++ ATP & GTP: inhibiteurs allostériques ADP & GDP: activateurs allostériques Déficit énergétique cellulaire  active le catabolisme des AA

Thréonine  a cétobutyrate +NH4+ IV- Variations physiologiques et pathologiques des SORTIES IV-3 Dégradation irréversible des AA IV-3-1 Perte du groupement amine b-Désaminations NON oxydatives Certains AA peuvent être désaminés directement: S (Ser), T (Thr) +++ H (His) Sérine  Pyruvate + NH4+ Thréonine  a cétobutyrate +NH4+ Déshydratases (déshydratation puis désamination) c-Désamidation Glutaminase GLN  GLU + NH3 (et ASN) d-Transaminations (cf P1)

IV-3-1 Perte du groupement amine: CONCLUSION IV- Variations physiologiques et pathologiques des SORTIES IV-3 Dégradation irréversible des AA IV-3-1 Perte du groupement amine: CONCLUSION Les AA naturels, à l’exception fondamentale de GLN et ASN (et accessoirement Ser, thr, His) ne peuvent être désaminés directement  Transamination Le groupe aminé des AA est transféré à aCG  Glu qui subit une désamination oxydative  NH4+  UREE a cétoacide a CG GLU NH4+ NAD(P) NAD(P)H ASP ALA Couplage  régénération de aCG +++ Glutamate deshydrogénase

IV-3-2 Elimination de l ’AZOTE IV- Variations physiologiques et pathologiques des SORTIES IV-3 Dégradation irréversible des AA IV-3-2 Elimination de l ’AZOTE Pourquoi faut-il éliminer NH3 ?? NH3 TOXIQUE +++ si  NH3, liposoluble  CERVEAU NH3 + aCG  glutamate  Déplétion en aCG Cycle de Krebs bloqué  Phosphorylation oxydative bloquée   ATP Mort des cellules neuronales Glutamate + NH3  Glutamine   GLU Or GLU précurseur du g aminobutyrate, GABA  (neurotransmetteur)  COMA

Origine ENDOgène Origine EXOgène NH3  4/5 absorbés IV- Variations physiologiques et pathologiques des SORTIES IV-3 Dégradation irréversible des AA IV-3-2 Elimination de l’AZOTE A- Métabolisme de l’Azote sous forme d’Ammoniaque (NH3) Origine ENDOgène Origine EXOgène Catabolisme des AA  Transaminations + Désamination Oxydative Glu Désaminations dans l’intestin AA ingérés/rétrodiffusés Urée rétrodiffusée  Désaminations non oxydatives Désaminases/uréases bactériennes Désamidation GLN: glutaminase Désaminations des Bases PUR-PYR NH3  4/5 absorbés Désaminations des Monoamines (sérotonine, histamine, dopamine, adrénaline) 1/5  fèces (NH4+) Veine Porte  FOIE Désamination du carbamyl phosphate

A- Métabolisme de l’Azote sous forme d’Ammoniaque (NH3) IV- Variations physiologiques et pathologiques des SORTIES IV-3 Dégradation irréversible des AA IV-3-2 Elimination de l ’AZOTE A- Métabolisme de l’Azote sous forme d’Ammoniaque (NH3) 1-Tissus périphériques exportent l’Azote vers le FOIE  sous forme de GLN (GLU + NH4+), Glutamine synthétase  sous forme de ALA dans le muscle +++ (Cycle de l’ALA) 2-Dans le Foie: GLN  GLU + NH4+  UREE +++ Glutaminase 3-Dans les Reins: élimination sous forme NH4+ : NH3+ + H+  20% de l’Azote urinaire total

B- Synthèse de la Glutamine = GLN = Q IV- Variations physiologiques et pathologiques des SORTIES IV-3 Dégradation irréversible des AA IV-3-2 Elimination de L’AZOTE B- Synthèse de la Glutamine = GLN = Q GLU + NH3 + ATP  GLN + ADP + Pi Glutamine synthétase Dans TOUS les tissus (FOIE, MUSCLE +++) SAUF intestin et reins hépatocytes périveineux Glutamine synthétase Enzyme allostérique Régulée +++ par rétroinhibition cumulative et multivalente Cette régulation joue un rôle critique dans le contrôle du métabolisme de l’azote

B- Synthèse de la Glutamine (GLN = Q) IV- Variations physiologiques et pathologiques des SORTIES IV-3 Dégradation irréversible des AA IV-3-2 ELIMINATION DE L’AZOTE B- Synthèse de la Glutamine (GLN = Q) GLN Transporteur d’Azote entre les tissus  Foie: Glutaminase  Uréogenèse  Reins: Glutaminase  Ammoniogenèse AA le plus abondant dans le plasma Utilisée pour la synthèse de nombreux composés +++ - Substrat pour  bases PUR & PYR - Précurseur de Pro, Orn, Arg

B- Synthèse de la Glutamine (GLN = Q) IV- Variations physiologiques et pathologiques des SORTIES IV-3 Dégradation irréversible des AA IV-3-2 Elimination de l’AZOTE B- Synthèse de la Glutamine (GLN = Q) Glutamine synthétase Active sous forme désadénylée Inactive sous forme adénylée (covalente-AMP) adénylyl transférase Cascade enzymatique ? Glutamine synthétase - Amplification des signaux - Régulation très fine du flux d’azote dans la cellule

B- Synthèse de la Glutamine (GLN = Q) IV- Variations physiologiques et pathologiques des SORTIES IV-3 Dégradation irréversible des AA IV-3-2 Elimination de l’AZOTE B- Synthèse de la Glutamine (GLN = Q) Glutamine GLN synthétase TISSUS PERIPHERIQUES Glutaminogénèse NH3+ Acide Glutamique Acide Glutamique SANG Glutamine Acide Glutamique Acide Glutamique FOIE REINS Glutaminase NH3+ NH3+ Uréogenèse Ammoniogenèse Urée NH4+ Urines

C- Muscle: Cycle de l’Alanine IV- Variations physiologiques et pathologiques des SORTIES IV-3 Dégradation irréversible des AA IV-3-2 Elimination de l’AZOTE C- Muscle: Cycle de l’Alanine Muscle Foie Lors du jeûne ou d’un excercice prolongé, le muscle utilise les AA comme source d’  production d’Azote 1- Réactions de transaminations  GLU GLU GLU transaminé en ALA  Sang ALA ALA PYR Foie, capte ALA  PYR (transamination) PYR  Glucose groupe aminé  Urée 2- Groupe aminé transporté sous forme de GLN

D- Cycle de l'urée Présentation générale : IV- Variations physiologiques et pathologiques des SORTIES IV-3 Dégradation irréversible des AA IV-3-2 Elimination de l’AZOTE D- Cycle de l'urée Présentation générale : le cycle de l'urée prend en charge l'ammoniac issu de la dégradation des groupements azotés des acides aminés il fût élucidé par Hans Krebs et Kurt Henseleit en 1932 peu de temps avant la description du cycle du citrate par Hans Krebs chez les Mammifères ce cycle se déroule uniquement dans le foie deux des cinq réactions ont lieu dans la mitochondrie, les trois autres se déroulent dans le cytosol ainsi le fonctionnement du cycle de l'urée requiert la présence de deux transporteurs entre la matrice mitochondriale et le cytosol : le transporteur citrulline - ornithine et la translocase glutamate - aspartate

Voie préférentielle d’élimination de l’azote en excès IV- Variations physiologiques et pathologiques des SORTIES IV-3 Dégradation irréversible des AA IV-3-2 Elimination de l’AZOTE D- Cycle de l’URÉE GLN est converti en GLU Glutaminase Exclusivement dans le FOIE +++ GLN  GLU + NH3 Cycle de l’URÉE (Hépatocytes périportaux) Urée contient 2 N/molécule 1er  NH3 2ème  ASP Molécule neutre, soluble +++, peu toxique, pas de fonction métabolique Voie préférentielle d’élimination de l’azote en excès

D- CYCLE DE L’URÉE Tr   UREE Tl Tr Ornithine Arginine Acide Arginino succinique Citrulline mitochondrie cytosol Tr Glutamate Acetyl-CoA C  NH2 O  NAGS Arginine NAG  NH3 HCO3- ATP OTC UREE Carbamyl phosphate ARG CPS-I Citrulline Tl Tr ASS ASL Aspartate fumarate ATP AMP + PP HEPATOCYTE périportal 6 enzymes, 2 transporteurs, 1 Translocase

D- CYCLE DE L’URÉE : Enzymes et Transporteurs NAGS N Acetyl Glutamate Synthase Carbamoyl Phosphate Synthétase I Ornithine Trans Carbamylase Arginino-Succinate Synthase Arginino-Succinate Lyase Argininase CPS-I OTC ASS ASL ARG Transporteurs: - 2 Transporteurs Citrulline/Ornithine - 1 Translocase Glu-Asp 2 réactions ont lieu dans la mitochondrie 3 dans le cytosol

Nécessaire apport alimentaire en ARG +++ IV- Variations physiologiques et pathologiques des SORTIES IV-3 Dégradation irréversible des AA IV-3-2 Elimination de l’AZOTE D- Cycle de l’URÉE Bilan: HCO3- + NH4+ + 3 ATP UREE + 2ADP + 2Pi + + ASP + 2 H2O AMP + PPi + Fumarate Nécessaire apport alimentaire en ARG +++ Car la quantité synthétisée par l’Homme est insuffisante pour la  des Protéines et pour servir à la production d’Urée

Le Cycle de l’Urée est lié au cycle de Krebs IV- Variations physiologiques et pathologiques des SORTIES IV-3 Dégradation irréversible des AA IV-3-2 Eliminatio de l’AZOTE D- Cycle de l’URÉE Le Cycle de l’Urée est lié au cycle de Krebs Cycle de l’URÉE Fumarate ARG Cycle de Krebs Fumarate Malate OA Malate OA Chaine  NADH2 Respiratoire Arginino succinate Citrulline ASP a AminoA GLU a CétoA, aCG Transamination / GDHase Régénère l’ASP mitochondrie

+ D- Cycle de l’Urée: REGULATION IV- Variations physiologiques et pathologiques des SORTIES IV-3 Dégradation irréversible des AA IV-3-2 Elimination de l’AZOTE D- Cycle de l’Urée: REGULATION 1- Carbamyl Phosphate Synthétase I +++ [Substrats]: NH3 et HCO3- Disponibilité en ATP +++ Régulation allostérique PYR (état NOURRI) PDH GLU Acétyl CoA NAG N acétylGlu synthetase GLN  Glutaminase AG (Jeûne) CPS I 2 ATP + HCO3- + NH3 Carbamyl–P + 2 ADP + Pi + Si dégradation des P    GLU   NAG   urée

+ D- Cycle de l’Urée: REGULATION (suite) IV- Variations physiologiques et pathologiques des SORTIES IV-3 Dégradation irréversible des AA IV-3-2 Elimination de l’AZOTE D- Cycle de l’Urée: REGULATION (suite) 3- ArgininoSuccinate Synthase (ASS) AcétylCoA + Disponibilité en ASP : Translocase GLU-ASP PYR PYR carboxylase OA aCG GLU ASP ASAT Arginino- succinate ASS ASP CIT ORN mitochondrie Disponibilité en CIT : Transporteurs ORN-CIT

D- Cycle de l’Urée: REGULATION (suite) IV- Variations physiologiques et pathologiques des SORTIES IV-3 Dégradation irréversible des AA IV-3-2 Elimination de l’AZOTE D- Cycle de l’Urée: REGULATION (suite) Cycle de l’URÉE Krebs Fumarate Malate OA ARG Arginino succinate Citrulline ASP mitochondrie a AminoA GLU a CétoA, aCG Régénère l’ASP Disponibilité en NAD+  Activité de la chaîne respiratoire +++ NADH2  NAD+ Intoxication alcoolique Alcool DHase à NAD+ Le NAD+ est consommé prioritairement pour la détoxification alcoolique   Uréogenèse Cycle de l’urée est dépendant du ratio NAD/NADH2

D- Cycle de l’Urée: REGULATION IV- Variations physiologiques et pathologiques des SORTIES IV-3 Dégradation irréversible des AA IV-3-2 Elimination de l’AZOTE D- Cycle de l’Urée: REGULATION Régulation par le taux de synthèse des enzymes du cycle de l’Urée  Synthèse et donc  Uréogenèse si:  du pool d’AA libres  Apports exogènes: Régimes hyperprotidiques  Apports endogènes: Etats d’ hypercatabolisme Protéique - Brûlés - Traumatismes

E- REINS: Ammoniogenèse / Equilibre acide/base IV- Variations physiologiques et pathologiques des SORTIES IV-3 Dégradation irréversible des AA IV-3-2 Elimination de l’AZOTE E- REINS: Ammoniogenèse / Equilibre acide/base A partir de la GLN GLN + H2O  GLU + NH3 H+ NH4+ Urée 20% de l’azote urinaire En conditions cataboliques Jeûne Acidose Insuffisance hépatique 

-Insuffisance Hépatique sévère +++ IV- Variations physiologiques et pathologiques des SORTIES IV-3 Dégradation irréversible des AA IV-3-2 Elimination de l’AZOTE F- PATHOLOGIE   Ammoniaque (NH3) dans le sang = hyperammoniémie 1- Hyperammoniémies secondaires Causes (hépatites aiguës (virales, toxiques…), cirrhose …) SC: Coma, myoclonies métaboliques (flapping tremor) … Cirrhose : saignements digestifs +++ Shunts porto-caves  NH3 -Insuffisance Hépatique sévère +++ ( urée) Bases thérapeutiques: traitement de la cause +++ Régime pauvre en protéines Lutte contre le saignement digestif Décontamination digestive Cirrhotique +++

F- PATHOLOGIE  1- Hyperammoniémies secondaires (suite) IV- Variations physiologiques et pathologiques des SORTIES IV-3 Dégradation irréversible des AA IV-3-2 Elimination de l’AZOTE F- PATHOLOGIE  1- Hyperammoniémies secondaires (suite) - Prématurité: immaturité hépatique & défaut de perfusion - Acidose  défaut d’élimination urinaire (NH4+) - Anomalies héréditaires du métabolisme: -Acidurie Organique (+ acidose métabolique) -Déficit b oxydation des AG -Déficit Chaîne Respiratoire

F- PATHOLOGIE  www.ncbi.nlm.nih.gov/omim IV- Variations physiologiques et pathologiques des SORTIES IV-3 Dégradation irréversible des AA IV-3-2 Elimination de l’AZOTE F- PATHOLOGIE  2- Hyperammoniémies PRIMAIRES Maladies héréditaires du métabolisme de l’urée 2-1- Déficits en Enzymes du cycle de l’urée OMIM≠ (Online Mendelian Inheritance in Man) Transmission Prévalence 237310 - N acétyl Glutamate synthase 237300 - CPS I 311250 - OCT 215700 – ASS 207900 – ASL 207800 - Arginase Ar Lié à l’X 1/ 62000 1/ 14000 1/ 57000 1/ 70000 1/ 363000 www.ncbi.nlm.nih.gov/omim

F- PATHOLOGIE  2- Hyperammoniémies PRIMAIRES IV- Variations physiologiques et pathologiques des SORTIES IV-3 Dégradation irréversible des AA IV-3-2 Elimination de l’AZOTE F- PATHOLOGIE  2- Hyperammoniémies PRIMAIRES Maladies héréditaires du métabolisme de l’urée 2-2 Déficits des Transporteurs OMIM≠ 238970 - ORNT1 (SLC25A15 ORN/CIT) 603471 - CITRINE (SLC25A13 GLU/ASP) 3- Déficits en enzymes satellites 138250 - 1 Pyrroline 5 Carboxylate Synthase

F- PATHOLOGIE  2- Hyperammoniémies PRIMAIRES IV- Variations physiologiques et pathologiques des SORTIES IV-3 Dégradation irréversible des AA IV-3-2 Elimination de l’AZOTE F- PATHOLOGIE  2- Hyperammoniémies PRIMAIRES Signes Cliniques: 2 groupes Révélation Neonatale: LETAL (> 24h) Vomissements, léthargie  COMA Hypothermie Révélation Tardive et Adulte: GRAVE Facteurs déclenchants +++ SC chroniques: S digestifs et hépatiques Encéphalopathie chronique S neurologiques récurrents S psychiatriques SC Aigus: S neurologiques +++ S digestifs

Outils diagnostiques: -Ammoniémie Conditions préanalytiques +++ IV- Variations physiologiques et pathologiques des SORTIES IV-3 Dégradation irréversible des AA IV-3-2 Elimination de l’AZOTE F- PATHOLOGIE  2- Hyperammoniémies PRIMAIRES Outils diagnostiques: -Ammoniémie Conditions préanalytiques +++ -Acheminée rapidement au laboratoire -Dans la glace (à T°Ambiante GLN  GLU + NH3) -Alcalose respiratoire -Chromatographie des AA plasmatiques et urinaires -Chromatographie des Ac organiques urinaires -Acide Orotique Urinaire (Carbamyl P  Ac orotique  Urines) -Tests de Charge -Dosages enzymatiques sur biopsies de foie CPS, OTC: muqueuse intestinale ASL, ASS: fibroblastes Arginase: érythrocytes -Biologie Moléculaire

          Carbamyl–P + 2 ADP + Pi Ornithine Citrulline CPSI 2 ATP + HCO3- + NH3 Carbamyl–P + 2 ADP + Pi Pi OTC Ornithine Citrulline ASP ATP Urée ASS Arginase AMP + PPi H2O Arginine Argininosuccinate ASL Fumarate

Diagnostic rapide +++ Prise en charge du patient vivant IV- Variations physiologiques et pathologiques des SORTIES IV-3 Dégradation irréversible des AA IV-3-2 Elimination de l’AZOTE F- PATHOLOGIE  2- Hyperammoniémies PRIMAIRES Diagnostic rapide +++ Prise en charge du patient vivant DPN +++ (villosités choriales, LA) Les gènes de toutes les enzymes sont connus (cf OMIM) Mutations décrites pour toutes les maladies (244 pour OTC) Centres Spécialisés de prise en charge: « Centre de Référence Maladies Rares (CRMR) » (131 CRMR Création Plan National Maladies rares PNMR 2004) -Compétences Cliniques -Compétences Biochimiques (analyses des métabolites, enzymes, Biologie Moléculaire)

Maladies Rares Une maladie est dite rare lorsqu’elle touche moins d’une personne sur 2 000. Pour la France, cela équivaut à moins de 30 000 personnes atteintes d’une même maladie. Le nombre de maladies rares est estimé à 7 000 environ. Il y a plus de 3 millions de personnes atteintes d’une maladie rare en France et plus de 30 millions en Europe. 80% des maladies rares sont d’origine génétique. Une maladie est dite « orpheline » quand il n’existe pas de traitement pour la soigner. La définition d’une maladie orpheline n’est donc pas la même que celle d’une maladie rare. Cependant, une très grande majorité de maladies rares sont des maladies orphelines et inversement. Il s’agit donc de termes qui désignent dans les faits le même groupe de pathologies.

Les maladies rares sont extrêmement diverses : maladies neuromusculaires, métaboliques, infectieuses, auto-immunes, cancers rares… 65 % de ces maladies sont graves et invalidantes. Les maladies rares posent de nombreuses problématiques : l’accès à l’information (Sites Web, Orphanet, Eurordis…) le suivi médical dans un service expert (CRMR) l’absence de traitement les moyens et les délais de la recherche l’isolement la prise en charge sociale l’accompagnement dans la vie quotidienne lié en particulier au handicap etc.

-Apport suffisant en AA essentiels IV- Variations physiologiques et pathologiques des SORTIES IV-3 Dégradation irréversible des AA F- PATHOLOGIE  2- Hyperammoniémies PRIMAIRES BASES THERAPEUTIQUES  Production d’Azote Éviter le catabolisme: Apport calorique suffisant Limiter l’apport d’azote: Régime pauvre en protéines Néomycine:  production NH3 intestinal Chélateurs: Phényl-butyrate, Ac Benzoïque (stimulent une voie métabolique alterne) -Apport suffisant en AA essentiels -Apport d’ARG +++ -Épurer l’azote excédentaire: Hémodialyse +++

Mathieu • 1er enfant de parents non consanguins et sans ATCD • Grossesse, accouchement : N • 3 mois et demi : introduction d’un lait artificiel – Mauvaise prise des biberons – Vomissements irréguliers – Mauvaise prise de poids – Modification du lait • 5 mois : – Hospitalisation pour vomissements, anorexie et cassure de la courbe – Diagnostic : reflux gastro-oesophagien Modification du lait, motilium + polysilane • 8 mois – Fatigué, refuse de manger – Pousse des hurlements, crise généralisée • Hospitalisation – Inconscient avec mouvements de pédalage – Débord hépatique (1,5 cm) – Convulsions – Bilan : alcalose respiratoire; NH3 : 410 μmol/l (Normale : 11 à 45 μmol/l) • Evolution : décès 48 heures plus tard (oedème cérébral) Déficit en OCT

Déficit en OCT François 14 ans • ATCD – Développement staturo-pondéral normal – Céphalées intermittentes – Décès par coma inexpliqué d’un oncle maternel alors âgé de 30 ans • De J0 à J5 – Céphalées, flou visuel, anorexie, vomissements – Examen clinique, NFS, iono, transaminases : normaux • J6 – Hallucinations, confusion – Hospitalisation en pédiatrie puis en réanimation • De J7 à J9 – Coma d’aggravation progressive – Scanner, PL, glycémie, iono, toxico : N – Ammoniémie : 344 μmol/l puis 755 μmol/l (Normale : 11 à 45 μmol/l) – Traitement : régime sans protéines, alimentation glucido-lipidique, épurateurs • J9 : décès Déficit en OCT

Déficit en OCT Encéphalopathie d’étiologie indéterminée Monsieur J… 49 ans • Pas d’ATCD familiaux et personnels évocateurs - coureur de semi marathon • J0 – Vomissements au retour d’un semi marathon • De J4 à J6 – Asthénie physique suivie d ’un épisode de vomissements et de diarrhées – stupeur , ralentissement de la gestuelle, soif – Crises d ’agitation, agressivité verbale, incoordination psychomotrice, obnubilation, désorientation. Appel du médecin traitant : refus des soins, déambulation • J7 à 0 h 00 – Admission aux urgences puis transfert en Neurologie à 12 h 30 – Obnubilation, somnolence, vomissements, bradypsychie, trouble de l’élocution, fixité du regard, stéréotypie gestuelle, syndrome pyramidal, bâillements – Biologie standard normale, pas de cytolyse hépatique, absence de toxiques, PL normale, alcalose ventilatoire Suspicion d’état de mal épileptique • J7 à 22 h – Transfert en Réanimation médicale – Glasgow à 5/15, hypertonie pyramidale franche, mydriase bilatérale réactive, oedème cérébral Encéphalopathie d’étiologie indéterminée – Hyperammoniémie à 700 μmol/l ! Aggravation rapide • J10 – Décès du patient – ammoniémie à 1859 μmol/l (Normale : 11 à 45 μmol/l) Déficit en OCT

Quand doser l’ammoniémie ? Accident aigu neuro-hépato-digestif Association ou succession de symptômes hépatodigestifs et neuropsychiatriques de présentation subaiguë ou chronique Tableau monosymptomatique qui ne fait pas sa preuve vomissements, anorexie, cassure de courbe anorexie et atteinte hépatique retard psychomoteur, épilepsie accès d’agitation, agressivité syndrome confusionnel isolé coma