EXPLORATION DU METABOLISME PHOSPHOCALCIQUE

I – INTRODUCTION Dans tissus vivants Ca2+ - Phosphates  Ions interdépendants : tissu osseux = cristaux d’hydroxyapatite Ca3(PO4)23,Ca(OH)2  Régulation autonome Fonctions diverses - Ca2+ : conduction nerveuse, contraction musculaire, coagulation, perméabilité des membranes, activités enzymatiques, messager hormonal. - P : échanges énergétiques, activités enzymatiques, équilibre acido-basique (tampon intracellulaire). - sels phosphocalciques : fonctions mécaniques dans le squelette.

II – RAPPELS METABOLISME PHOSPHOCALCIQUE 1) Besoins Ca P - adulte 900 ±100 mg 800 mg - enfant de plus de 10 ans 1200 mg 1000 mg Carence en Ca chez les jeunes filles. 2) Apports = alimentation Ca P Produits laitiers (70%) Viandes Fromages Poissons Eaux de boisson Jaunes d’oeufs Poissons, légumes, fruits secs Fromages

+ Lumière intestinale vaisseau 3) Absorption  Ca : environ 30% sous forme Ca2+ intestin grêle (duodénum, jéjunum) jonction diffusion passive paracellulaire diffusion active transcellulaire Absorption transcellulaire Absorption paracellulaire calcitriol Canaux calciques Calbindine, calmoduline + Surface basolatérale Ca2+ ATPase Lumière intestinale Ca2+ Na+ vaisseau

- si apports élevés : absorption par voie passive mais inhibition voie active ( PTH et calcitriol ) - si apports faibles : voie passive  Ca2+ sanguin  stimulation voie active ( PTH et calcitriol). Absorption augmentée par : - calcitriol = principal régulateur de l’absorption intestinale du Ca - PTH dont synthèse dépend de la Ca2+ - stéroïdes sexuels - hormone de croissance (GH) - pH acide (solubilisation des sels calciques) Absorption diminuée par : - cortisol (activité anti-vitamine D) - anions (oxalates, phytates) solubilité de Ca par formation de complexes insolubles) - pH alcalin

diffusion passive : gradient de concentration intestin grêle : 80% (duodénum, jéjunum, iléon)  P diffusion passive : gradient de concentration diffusion active (cotransporteur Na+/HPO42-) stimulation par le calcitriol Facteurs intervenant sur l’absorption  Ca et Mg l’absorption  calcitriol l’absorption

Milieux Ca P Os 99% 85% Intracellulaire 1% 14%(Pi) Extracellulaire 3) Répartition dans l’organisme Milieux Ca P Os 99% 85% Intracellulaire 1% 14%(Pi) Extracellulaire 1% (Pi)

A - Les os = assure stockage et régulation des taux sérique de Ca et P. Fraction minérale ou inorganique du tissu osseux = cristaux d’hydroxyapatite Ca3(PO4)23,Ca(OH)2, carbonate d’apatite Ca3(PO4)23,CaCO3 + fibres de collagène Ca et P échangeable résorption osseuse = ostéolyse = libère Ca et P accrétion ou minéralisation osseuse = ostéogénèse = fixe les minéraux Ostéolyse liée à l’activité des ostéoclastes permettant : - la libération d’hydroxyproline = constituant du collagène, de pyridinoline et désoxypyridinoline = pontages inter- ou intra-monomères du collagène, - la synthèse de phosphatase tartrate résistante Favorisée par PTH Ostéogénèse liée à l’activité des ostéoblastes permettant : - la biosynthèse du collagène et de l’ostéocalcine - la synthèse des phosphatases alcalines Favorisée par Vitamine D et calcitonine

B – Le sang Ca : Plasma : 2,15 - 2,55 mmol/l sous différentes formes  Calcium diffusible et ultrafiltrable (60%): 50% forme libre ionisée (actif) = 5% forme complexée = Ca2+ Ca3(PO4)2  Calcium non ultrafiltrable = Ca lié aux protéines 40% (surtout à l’albumine) = réserve mobilisable en fonction du pH pH acide = rupture liaison Ca2+ = seul échangeable = 1,10 à 1,30 mmol/l GR = 3 à 4 mol/l

Calcémiecorrigée = calcémie totalemesuré+(40- alb) x 0.025 Variations de la calcémie en fonction : - du taux de protéines: Si hypoalbuminémie  Ca lié aux protéines sans modification du calcium ionisé.  fausse hypocalcémie avec hypoalbuminémie Correction par la formule: - du pH: les variations aigues du pH  modifications du Ca 2+ sans changement de la calcémie totale. Acidose aigue: Ca 2+ par relargage du calcium lié à l’albumine. Alcalose aigue: Ca 2+ par fixation du calcium à l’albumine Calcémiecorrigée = calcémie totalemesuré+(40- alb) x 0.025

P différentes formes :  70% = phosphate organique (phospholipides, phosphoprotéines)  30% Pi = 0,80 à 1,50 mmol/l = HPO42- = 80% H2PO4- = 20% PO43- = traces

Mouvements du calcium dans l’organisme 1 Kg 10 g 9,8 g 200 mg Pas de mouvement directs du P entre les compartiments Si apports  transfert tissu osseux vers cellules des tissus mous

Rôle régulateur de l’homéostasie phosphocalcique à court terme Le Ca 4) Excrétion rénale Rôle régulateur de l’homéostasie phosphocalcique à court terme Le Ca - filtration : Ca2+ - réabsorption = 96 à 99% : mécanisme passif lié à la réabsorption de Na+ et H2O Calciurie = 2 à 7 mmol/24h Facteurs influençant la réabsorption tubulaire du Ca Stimulation Inhibition - PTH - Hypermagnésémie - Calcitonine - Acidose métabolique - Diurétiques thiazidiques - Diurétiques osmotiques (mannitol) - ADH - Insuline - Glucagon - Hyperhydratation extracellulaire - Déshydratation extracellulaire

 Le P  filtration : Pi réabsorption : 90% = transfert actif (cotransporteur Na+/HPO42- énergisé par Na+/K+ ATPase Phosphaturie : 15 à 30 mmol/24h Taux de réabsorption tubulaire maximum de P = 0,80 à 0,95 facteurs le TRP le TRP - PTH - calcitriol Acidose métabolique aigue - hormones de croissance Corticoïdes - hormones thyroïdiennes - Calcitonine

III – REGULATION DU METABOLISME PHOSPHOCALCIQUE PTH Sécrétion : glandes parathyroides Hormone de régulation de la calcémie : récepteur CaSR sur la mb des cellules parathyroïdiennes hypercalcémie  CaSR activé  dégradation PTH et sécrétion PTH inactive hypocalcémie  CaSR inactivé  sécrétion PTH intacte Action cellulaire sur des récepteurs de surface ( PT G)  activation de l’adénylate cyclase (production d’AMPc) et de la phospholipase C (synthèse de diacylglycérol et d’inositol triphosphate)  cibles : - os : action ostéolytique (activation des ostéoclastes) - reins : réabsorption tubulaire Ca2+ réabsorption tubulaire PO43- activité 1-hydroxylase  synthèse calcitriol ( absorption intestinale) Hypercalcémiante et hypophosphorémiante Prépro-PTH =115AA Pro-PTH = 90 PTH = 84 N-terminal C-terminal

+ + + - + + 2) Le calcitriol = 1,25-diOH cholécalciférol = vit D3 Indispensable pour Ca dans fluides extracellulaires et minéralisation os Origine : - exogène (jaunes d’œufs, poissons, lait) - endogène : 7-déhydrocholestérol cholécalciférol UV 25-hydroxylase foie + 25-OH cholécalciférol PTH + 1-hydroxylase reins hypocalcémie + - hypophosphorémie 1,25-diOH cholécalciférol + + Prolactine H. De croissance Cibles : - intestin : absorption Ca et P (activation synthèse calbindine et calmoduline) - os : stimule les ostéoclastes et les ostéoblates favorisant la synthèse d’ostéocalcine et la minéralisation osseuse - reins : réabsorption Ca et P Hypercalcémiante et hyperphosphorémiante

3) Calcitonine Sécrétion par les cellules parafolliculaires de la thyroïde Cibles : - os :  se fixe sur les ostéoblastes, les active ainsi que l’accrétion du calcium (calcification) = stimule l’ostéogénèse  se fixe sur des récepteurs spécifiques de la membrane des ostéoclastes  synthèse d’AMPc inhibant les actions destructrices - reins : réabsorption Ca et P Hypocalcémiante et hypophosphorémiante

os + + + - + - intestin rein Régulation de la calcémie et de la phosphatémie par les hormones calciotropes intestin Absorption Ca et P rein os + calcitriol 1-OHase + Libération Ca et P Réabsorption Ca Réabsorption P + - + - PTH Si Ca2+  sécrétion PTH Si Pi  sécrétion calcitriol parathyroïdes

A – Explorations biologiques de première intention III – EXPLORATION DU METABOLISME PHOSPHOCALCIQUE A – Explorations biologiques de première intention Sérum : - Ca = 2,15 à 2,55 mmol/l - P = 0,8 à 1,5 mmol/l - TRP = 100 x (1- Cl P/Cl crea) = 0,80 à 0,95 - PAL = 30 à 130 UI/l Urines : - Ca = 2 à 7 mmol/24h - P = 15 à 30 mmol/24h

B - Explorations biologiques de deuxième intention Sérum : - Ca2+, PTH, vitamine D, calcitonine - marqueurs de la formation osseuse : ostéocalcine, PAL osseuse, sous-produits de la synthèse collagénique = peptides d’extension C- et N- terminaux du procollagène de type I (PICP et PINP) - marqueurs de la résorption osseuse : posphatase acide tartrate résistante, fragments peptidiques des extrémités C- et N- terminales des molécules de collagène (CTX et NTX). Urines : - AMPc (témoin indirect de l’activité de PTH) - marqueurs de la résorption osseuse : produits de dégradation du collagène = hydroxyproline et molécules de pontage (PYR et DPD) C- et N-télopeptides (CTX et NTX).

C – Explorations fonctionnelles Test de charge à la PTH : réactivité des récepteurs à la PTH par le dosage de l’AMPc  Si réponse + = hypoparathyroïdie vraie  Si réponse - = pseudohypoparathyroïdie Test de charge en Ca Scintigraphie osseuse Scintigraphie des parathyroïdes (recherche d’une tumeur)

IV – VARIATIONS PATHOLOGGIQUES A – Variations de la calcémie 1) Hypercalcémies Ca > 2,60 mmol/l avec taux de protides normal Mécanismes : - absorption intestinale - réabsortion tubulaire - ostéolyse

 Hyperparathyroïdie primitive Etiologies  Hyperparathyroïdie primitive = Production excessive et inappropriée de PTH Pathologie féminine( 6 contre 1) Le plus souvent asymptomatique 3ème pathologie endocrinienne ( après diabète et thyroïde). 80% cas adénome simple, 3% adénomes multiples, 15% hyperplasie glandulaire, 2% carcinome Diagnostic: biologique Sérum : Hypercalcémie, hypophosphorémie PTH très Calcitriol PAL Urines : Hypercalciurie Hyperphosphaturie AMPc Si doute test de charge calcique ( PTH reste élevée)

Diagnostic: biologique  Cancers Localisés au squelette : myélome multiple ou métastases osseuses de cancers primaires (sein, prostate)  ostéolyse Diagnostic: biologique Sérum : Hypercalcémie par ostéolyse locale ou sécrétion de « PTH like ou rP related polypeptide» (cancers larynx, poumons, utérus, rein) PTH Calcitriol Urines : Hypercalciurie  Autres causes Hypervitaminose D ( absorption intestinale de Ca) Sarcoïdose = maladie de système ( synthèse de calcitriol) - hyperthyroïdie ( résorption osseuse) Immobilisation prolongée ( ostéogénèse)

60% 40% Ca 2+ > 2.6 mmol/l Cancers: 50% Autres causes : 10% basse élevée normale 40% CaU N ou CaU CaU Intoxication vit D Cancers: 50% Autres causes : 10%

2) Hypocalcémies Ca < 2,10 mmol/l avec taux de protides normal Mécanismes : Sécrétion ou résistance des organes cibles de la PTH Déficit en vitamine D Résistance des organes cibles de la vitamine D Etiologies Isuffisance parathyroidienne : PTH Diagnostic: biologique sérum : calcémie phosphatémie PTH Urines : calciurie AMPc

Origine non parathyroïdienne  Résistance des cellules cibles à la PTH = pseudohypoparathyroïdie(os, reins). PTH  Déficit ou résistance à la vitamine D : rachitisme (enfant) ou ostéomalacie (adulte)  Perturbations du métabolisme de la vitamine D par : - malabsorption absence d’hydroxylation hépatique ou rénale carence d’exposition au soleil  IRC avec rétention P  hyperphosphatémie  hypocalcémie  sécrétion PTH  synthèse calcitriol  absorption intestinale de Ca  aggravation hypocalcémie  Syndrome néphrotique : fuite vitamine D avec sa protéine de transport, hypoprotidémie.

Origine extra- parathyroïdienne Ca < 2.1 mmol/l Ca 2+ionisé < 1.1mmol/l Origine extra- parathyroïdienne Post chirurgicale++ Fonctionnelle par carence en Mg Idiopathique

B - Variations de la phosphorémie 1) Hyperphosphorémie : > 1,5 mmol/l (sans hémolyse) Mécanismes : DFG - réabsorption rénale apports Etiologies IR : filtration glomérulaire Maladies endocriniennes : hypoparathyroïdie ( PTH)et diabètes graves ( consommation du P par défaut d’utilisation du glucose : oses phosphates) Affections diverses : fractures multiples, intoxication par vitamine D.

Hyperphosphorémie > 1,5 mmol /L Clairance créatinine normale Diminuée Filtration glomérulaire Augmentation réabsorption tubulaire calcémie diminué IR normale Calcémie Surcharge exogène: Apports oraux ou IV de P. Laxatifs riche en P Surtout qd IR associée Surcharge endogène: Sd lyse tumorale Hémolyse aigue rhabdomyolyse Hypoparathyroidie PTH

2 – Hypophosphorémies Phosphorémie < 0,8 mmol/l Mécanismes : réabsorption tubulaire absorption intestinale Etiologies Hyperparathyroïdie : PTH  réabsorption tubulaire de P Déficit en vitamine D : origine nutritionnelle, entéropathie avec atrophie de la muqueuse intestinale (hypovitaminose D), rachitisme vitamino-résistant (résistance périphérique des organes cibles de la vitamine D) Syndrome de Fanconi ou diabète phosphoglucoaminé (défaut de réabsorption Pi, Glu, AA, HCO3-).

Hypophosphorémie < 0,8 mmol /l phosphaturie augmentée diminuée Origine extrarénale Perte rénale Insuffisance d’apport Carence en vit D Chélateurs du P Transfert P ds milieu intracellulaire: Perf de glucose de nutrition parentérale Insulinothérapie Alcalose respiratoire aigue calcémie augmentée normale HPT primitive Tubulopathie: sd fanconi

VI – Perturbations métaboliques de l’os A – Ostéomalacie = défaut de minéralisation du tissu ostéoïde; Etiologie = carence en vitamine D. Biologie Hypocalcémie associée ou non à une hypophosphorémie - Hypocalciurie associée ou non à une hypophosphaturie PAL et ostéocalcine

B- Ostéoporose = involution progressive de l’os (partie osseuse et minérale) Etiologies : Ménaupose (cessation de sécrétion des oestrogènes) apports calciques et de la synthèse du calcitriol chez les sujets âgés maladie de Cushing (hypersécrétion de cortisol et traitement prolongé par les corticoïdes) immobilisation prolongée Biologie Sérum : calcémie souvent normale Urines : calciurie hydroxyproline, CTX et NTX, PYR et DPD

C – Maladie de Paget = remodelage osseux excessif Biologie Sérum : PAL PAL osseuse PIPC et PINP Urines : hydroxyproline NTX