HYPERAMMONIEMIE Esther NOEL Médecine interne

DÉFINITION Nouveau-né > 100 µmol/l Enfant et adolescent > 50 µmol/l Adulte > 50 µmol/l

Après eliniation du grupement NH2 les suqelete carbonée des AA sont métazbilisé en acides organiques Et sont transformé en 2 voirs de deveine rpour les AA produit de dégradation des porteines; AA glucofromatuers rejoignent le néaoglucogénèse Aa cetogènes Les acides aminésformatuer d’acides gras Catabolisme azoté des aa via le ccyle de l’ure au niveau hépatique

METABOLISME PROTEIQUE

METABOLISME DES PROTEINES ET DES ACIDES AMINES Assurer la synthèse protéique musculaire Ammoniogénèse rénale Captation hépatocytaire Synthèse protéique Une fois absorbée les acides aminés cirdulaent sous forme libre dans le sang l Les ¾ des aicdes aminés sont captés par le foie et le reste par les tissus extra hépatiques en fonction de leur besoin pour la synthèse proteique et le métabolsiem cellulaire Le muscle capte essentielment lezs acide saminé ramifiés valine, isoleucine et leucine Le rein va métablisé la glutamine pour le;maintien de l’auqilibre acido basique Le foie est donc le tissu principal du catabolsime azoté des acides minés à l’exception des acides aminés ramifiés

25 % de l’ammoniac endogène Chez les mammifères , le muscle squelettique la muqueuse intestinale sont les principales producteurs d’ammoniac L’amamoniac arrive au foie sous forme libre approté par le sang portal gràca à ‘lamoniogénèse intestinae à partir de la glutamine Soit ammoniac arrvie au foie sous fomre lié à la glutamine (ou glutamate) la plupart des réactions du métabolisme des acides aminés a lieu dans le muscle squelettique ou -les protéines sont dégradées en acides aminés et les acides aminés utilisées pour synthétiser de nouvelles protéines -ou pour former de la glutamine à partir du glutamate -et/ou de l’alalnine à partir du pyruvate. -Acide aminé le plus abondant dans l’organisme -Stockage transitoire de l’azote non utilisé -Principale forme de transport des groupes amines entre les organes

L’uréognése est exclusivemnt hépatique Pour la transformation finale de glutamine en ammoniac le foie et le rein d’une certaine façon jouent un rôle central Dans le foie, le cycle de l’urée ets ocalisée dans les hépatocytes peroprtaux et fournit une grande capicité mais avec faible affinité p our détoxifier le surplus en azote alors q’uau niveau periveineux la glutamine synthétase permet avec une ahute affinité mais une faible capacité (combien ? ) permet, en back up à la transformation de l’ammoniac en glutamine. La glutaminogénèsehépatique est d’autatn plus active que l’uréogénèse est inhibée, il y a dons une augmentation de la glutamine cirdi=ulante quand le cucle de l’urée est inhibé. La glutamine augmenté est le marqueur le plus fiable d’un dsyfonctionnement du cycle de l’urée. L’uréognése est exclusivemnt hépatique L’uré est le produit d’élimanation non toxique de l’ammoniac toxique, une molécule d’urée permet d’excéter deux moléculres d’azote. dans le rein l’amamonaic est laors formé par la desamination de la glutamine et le NH3 va participer à l’equilibre acido basique, c’est l’ammoniognéèse rénale

CYCLE DE L’UREE 6 enzymes: 1 : Carbamylphosphate synthétase CPS 2 : Ornithine transcarbamylase OTC 3 : Argininosuccinate synthétase ASS 4 : Argininosuccinate lyase ASL 5 : Arginase 6 : N-acétylglutamate synthétase NAGS 2 transporteurs cytosol/mitochondrie : 2 substrats: -Acétylcoenzyme A -Aspartate L’étape initiale de la condensation de l’ammoiac et du bicarbonate est catalysée par la carbamylphosphate synthétase dont l’activation nécessite le n acetylglutamatelui meme formé par l’actiond e la N acetylglkutamate synthétase Le carbamylphospahet se lie ensuite à l’ornithine grâce à l’ornithine transcarbamylase (OTC) La citrulline ainsi formée est trans portée hors de la mitochnodire et se lie à l’asparte sous l’action de l’arginosuccinate synthétase. L’arginosuccinate est scindé par l’arginosuccinate lyase en fumarta et argine qui est hydrolysée par l’arginase en ornithine et en urée l’ornithine entre à nouveau dans la mitochondrei grace au trans porteur de l’ornithine ce qui assure la continuité du cycle

ETIOLOGIES DES HYPERAMMONIEMIES

FAUSSES HYPERAMMONIÉMIES Prélèvement sur tube sec ou héparinate d’ammonium Dosage sur héparinate de lithium ou EDTA Acheminement à température ambiante Stabilité ammoniac 15 min à 4°c production de NH3 par le GR, désamination des acides aminés plasmatiques  Prélèvement à mettre dans de la glace et acheminement rapide Hémolyse  Pas de prélèvement capillaire Recommandations de l’ « Urea Cycle Disorders Conference Group » Prélèvement dans un tube « ammonia free » Transport dans la glace immédiatement au laboratoire Séparation du plasma dans les 15 minutes suivant le prélèvement Si le dosage n’est pas fait immédiatement, le plasma peut être congelé à -80°C Les fausses huperammoniémeis sont des erreurs généralment préananlytiques

LES MALADIES HEREDITAIRES DU METABOLISME Maladies génétiques Erreurs innées du métabolisme : Enzymes - cofacteurs Transporteurs circulants ou membranaires Canaux - récepteurs Maladies rares < 1 /10 000 naissances Tous les âges Embryon  âge adulte Cohorte pédiatrique, spécificité adulte Révélation à l’âge adulte Tous les organes, toutes les combinaisons Systémique d’emblée Maladie d’organe : surtout SNC et muscles Autosomique récessif +++, lié à l’X, dominant Les maladies métaboliques ou erreurs innées du métabolisme sont dues à des mutaiotns génétiques qui altèrenet l’activité de protéines qui peuvente être des enzumles, des trans porteurs circulants ou membrananore das canaux ou des recpeturs Les maladies peuvents se réveler à l’a^ge adulte souvent avec un phéntoypa atténue par rappport à lenfantce ou pas youjours soit dans l cohrote adulte, il existe toute la cohorte pédiatrique parvenu à l’âge adulte 13

MALADIES D’INTOXICATION Accumulation anormale d’un composé normal -Aminoacidopathies -Aciduries organiques -Intolérance aux sucres -Déficits héréditaires cycle de l’urée -Intoxication par les métaux -Porphyries MALADIES DU METABOLISME ENERGETIQUE Défaut de production ou d’utilisation énergétique -Défaut de fonctionnement du cycle de Krebs et de la chaîne respiratoire -Déficit en transporteur du pyruvate, en pyruvate carboxylase, en pyruvate déshydrogénase - -Déficit de synthèse ou d’oxydation des acides gras et des corps cétoniques - Glycolyse, glycogénose, glycogénolyse - Métabolisme créatinine - Voie des pentoses phosphates MALADIES DU CATABOLISME MOLECULES COMPLEXES Erreurs de biosynthèse ou de dégradation des molécules complexes - Lysosome - Pexoxysome - Trafficking et processing intracellulaire Déficit synthèse cholestérol Déficit alpha antitrypsine CDG (Déficits congénitaux de la glycosylation des protéines) M I T O C H N D R E Y C T O S L Les 500 maladies MHM connuesà ce jour sont classées en tois grnads goupes en fonction d’une phsyiopathologie commune aynt en commun des caractères cliniques, un mode évolutif et une même méthodologie diagnostic Les maladies d’intoxication correspondant à l’accumulation Le malaides du métabolsime energétique sont dues du moins en partie à un défaut de production ou d’utilisation de l’energie parfois associé à une intoxication par des acides organqiues accumulés, elle suviennent donc dons des conditions energétiques particulères et effectent gnénralment les organes gros utilisateurs d’energei comme le muscle ou le cerveau 14

LES MALADIES PAR INTOXICATION Toxicité par accumulation anormale d’un composé normal Intoxication progressive du nouveau né par les composés toxiques en amont du bloc enzymatiquz

LES MALADIES PAR INTOXICATION Intervalle libre entre la naissance et l’apparition des signes cliniques Diagnostic facile par recherche du composé accumulé Sang, urine, LCR Traitement quasiment toujours possible : Epuration du composé anormal Endogène grâce à des mesures diététiques Voies métaboliques accessoires Médicaments épurateurs Épuration éxogène par exsanguino-transfusion, dialyse Quelquefois urgent : accès de décompensation aiguë Intoxication progressive du nouveau né par les composés toxiques en amont du bloc enzymatiquz

ETIOLOGIE DES HYPERAMMONIEMIES MALADIES HEREDITAIRES DU METABOLISME = Défaut de détoxification de l’ammoniac HYPERAMMONIÉMIE PRIMAIRE par déficit en enzymes du cycle de l’urée par déficit en transporteur HYPERAMMONIÉMIE SECONDAIRE par inhibition du cycle par déficit en substrat Pour qu’il existe une hyperammoniùéie il faut que les capcites de transformations dy cycle de l’urée soit déborées. Il existe plusieurs mécanismes à l’origine d’hypermammoniémie: Defaut de détoxification Soit par lorsque le cycle de l’urée est débordée par l’ hyperproduction d’ammoniac Soit par Lors des shunts hépatiques l’ammoniémie du sang protal passe directement dans le système veineux sans utilisation du cycle de l’urée. Soit lorsqu’il existe un défaut de détoxification de l’ammoniac par dysfonctionnement du cycle de l’urée. C’est à ces anomalies qui correspondent aux maladies héréditaires du métabolisme auxquelles nous allons nous intéresser aujourd’hui. Je vous ai cité l’hyperaamoniémie transitoire du nouveau né de mécanisme non élucidé.

PROTEINES 10 à 15 % de la ration calorique LA CRISE METABOLIQUE GLUCIDES LIPIDES Glucose Glycogène Acides gras PROTEINES 10 à 15 % de la ration calorique 4 kcal/g Ammoniméie depend de 3 facteurs -Activites enz du cyclee de l’uree -Apport en proteines -Catabolisme intrinsèque Un acide amine comprend en radical un groupement amine et un COOH L’approt limentaire ne proteines represnetent de 10 à 15 % de la ration calorique La valuer energetique estde 4kcl///////////:g C’est la seule source d’azote azssimilable ,par l’organsime Catabolisme protéique minimum obligatoire: -1 à 2 % / jour -300 à 400 g de protéines ACIDES AMINES Catabolisme

HYPERAMMONIÉMIES PRIMAIRES

« Madame, vous êtes alcoolique… » J1 : Voyage en bus malaise, faiblesse généralisée, nausées, vomissements  MAL DES TRANSPORTS J2 : Consultation SOS Médecin Fièvre 39°C, «  Mal à la gorge »  Prescription TTT antibiotique et antipyrétique J3 : Hospitalisation en neurologie pour « ébriété » : Bilan biologique de débrouillage : syndrome inflammatoire EEG, scanner cérébral, ponction lombaire, échographie abdominale J4 : Coma vigile  Hyperhydratation SG5% et vitaminothérapie J7 : Ammoniémie : 75 µmol/l

J9 : Transfert à Strasbourg Ammoniémie normale CAA : glutamine 1039 µmol/l, arginine 24 µmol/l, citrulline 17 µmol/l Excrétion d’acide orotique urinaire DEFICIT EN Ornithine transcarbamylase ! Appel au médecin traitant : Pas d’alcoolisme connu chez la patiente Fille porteuse d’une maladie génétique « pouvant être responsable de troubles neurologiques » Déficit en Ornithine transcarbamylase (OTC)

Interrogatoire revu : Conseils diététiques Régime hyperprotéiné type Slim Fast débuté depuis quelques jours Alimentation habituelle spontanément pauvre en protéines d’origine animale Prise protéique  malaise, nausées, vomissements Conseils diététiques Continuer alimentation pauvre en protéines = 40 g/j

ENCEPHALOPATHIE CIRRHOSE HEPATIQUE ALCOOLIQUE Diagnostic différentiel chez l’adulte Systématiquement évoquée MAIS : Pas d’histoire alcoolisme documenté Pas de signes physique de cirrhose ou d’hypertension portale Biologie hépatique, fonction hépatique, NFS plaquettes, crase : normaux Pas d’examens complémentaires en faveur Pas d’inversion flux portal Pas de varices oesophagiennes Taux de glutamine < 1000 µmol/l Pas de fibrose/cirrhose à l’histologie - souvent impossible - rapidité d’évolution Encéphalopathie hépatique est et doit être systématiquement évoqué chez l’adulte L’ensemble de la littérature médicale attibuée aux MHM ne mentionne généralment pas cette étiologie puisque c’ets une littérature esstiellement pédiatrique oi buen evidemment on neparle pas d’alccolisme. Dans toues les publications mentionneant des cas adultes de defxit en cycle de l’urée c’est toujours le premier diagnostic évoqué entrainant un reel retard au diagnostic et un nombre important de décès.

L’uréognése est exclusivemnt hépatique Pour la transformation finale de glutamine en ammoniac le foie et le rein d’une certaine façon jouent un rôle central Dans le foie, le cycle de l’urée ets ocalisée dans les hépatocytes peroprtaux et fournit une grande capicité mais avec faible affinité p our détoxifier le surplus en azote alors q’uau niveau periveineux la glutamine synthétase permet avec une ahute affinité mais une faible capacité (combien ? ) permet, en back up à la transformation de l’ammoniac en glutamine. La glutaminogénèsehépatique est d’autatn plus active que l’uréogénèse est inhibée, il y a dons une augmentation de la glutamine cirdi=ulante quand le cucle de l’urée est inhibé. L’uréognése est exclusivemnt hépatique L’uré est le produit d’élimanation non toxique de l’ammoniac toxique, une molécule d’urée permet d’excéter deux moléculres d’azote. dans le rein l’amamonaic est laors formé par la desamination de la glutamine et le NH3 va participer à l’equilibre acido basique

TOXICITÉ DE L’AMMONIAC Principalement cérébrale par diffusion , un peu de production par le métabolisme cérébral Encéphalopathie métabolique non spécifique, œdème cérébral Pronostic dépend de l’âge du taux de la décompensation initiale : >500 µmol/l chez l’enfant de la durée notion d’aire sous la courbe Toxicité cérébrale de la glutamine +++ La toxicité cérébrale de la glutammine peut certaienment epliquer le pour suite de ssgignes clniques après normalisation de l’ammoniémie La toxicité de la glutamine joue une role puisque si le cycle de l’uree ne fonctionne entièrement que’une niveau periportal ,toutes les cellules de l’organisme sé débarasent des grupemtns amines et de l’ammoniac par la transformation en glutamine.

SIGNES CLINIQUES DEFICIT EN CYCLE DE L’UREE Altération du niveau de conscience Coma de développement rapide Pas de spécificité clinique Événement(s) à l’origine d’un catabolisme accru Infections Anesthésie Post partum Catabolisme protéique Analyse rétrospective Manque d’appétence pour les protéines « mal-être » après ingestion de protéines Histoire personnelle émaillée « d’épisodes de comportements étranges » Arbre généalogique compatible avec pathologies liées à l’X Dans le littérautre, il exite une constance des ca cliniques rapprtés àl ^’age adulteLa crise métabolqiue survient quand la charge en aztoe excède les capacités de détoxification Il y a donc des évenements déclencahents à l’origine de la crise métabolqiue

CLINIQUE DES FORMES TARDIVES Signes neurologiques Troubles de la conscience Ataxie, épilepsie, signes de localisation…. Signes digestifs Fréquents, toujours associés aux troubles neurologiques Vomissements chroniques Signes psychiatriques Formes tardives de l’enfant 22 % (<16 ans) Formes tardives de l’adulte 45 % Contrairement aux nouveaux nés les mode de révelation adulte sont variés, de symptomes non spécifiques Au premeir pan troubles de la conscinecne

DOSER AMMONIEMIE Tableau clinique qui n’a pas fait sa preuve: Accident aigu neurologique, psychiatrique, digestif Association ou succession de symptômes digestifs et neuropsychiatrique de présentation subaiguë ou chronique Tableau monosymptomatique Vomissements Anorexie Retard psychomoteur Épilepsie Syndrome confusionnel isolé Coma Accès d’agitation, agressivité Y penser quand on pense à prescrire du Zovirax Tableau d’intoxication exogène suspectée : penser à une intoxication endogène Survenue des symptômes à tout âge Si je prescris du zoviarax je odes l’aammoniémie

INCIDENCE DES DÉFICITS EN CYCLE DE L’URÉE Enzyme Transmission Incidence* CPS AR 1/62000 OTC X 1/14000 ASS 1/57000 ASL 1/70000 ARG 1/363000 Total 1/8200 * Brusilow SW, The metabolic and molecular bases of inherited diseases, 2001

AGE DE DIAGNOSTIC DES DÉFICITS EN CYCLE DE L’URÉE POUR 260 PATIENTS (975 HOSPITALISATIONS) D’après Summar ML, Dobbelaere D, Brusilow S et al. Acta Paediatrica 2008

Particularité de la transmission liée au chromosome X

HUGO 4ème enfant, premier garçon parents non consanguins sans antécédents familiaux naissance à terme, accouchement sp difficultés alimentaires à 6 heures de vie léthargie, mouvements anormaux coma à J3 pH= 7,48, ammoniémie : 5270 µmol/l  déficit en OTC

PATHOLOGIE LIÉE À L’X Mère totalement asymptomatique Biais d’inactivation > 80/20

LA GRAND-MÈRE, MADAME S… 60 ans « asymptomatique » Sous régime végétarien très strict : 18 g de protéines par jour Caprices ! depuis l’âge de 2 ou 3 ans Ammoniémie : à jeun 25 µmol/l post prandiale : 85 µmol/l Cycle d’ammoniémie Biais d’inactivation incomplet

BILAN BIOLOGIQUE

HYPERAMMONIÉMIE : BILAN STANDARD pH (alcalose ?) NFS Ionogramme sanguin, glycémie, calcémie Bilan hépatique complet Crase Bilan inflammatoire Recherche de toxiques Echographie hépatique (+ doppler)

HYPERAMMONIÉMIE : BILAN MÉTABOLIQUE Chromatographie des acides aminés plasmatiques Acides aminés intermédiaires du cycle de l’urée : citrulline, ornithine, arginine, arginosuccinate Acides aminés transporteurs d’ammoniac : Glutamine, proline, glycine, alanine Chromatographie des acides organiques urinaires Identification de l’acide orotique

HYPERAMMONIÉMIES SECONDAIRES PAR DÉFICIT EN SUBSTRAT PAR INHIBITION DU CYCLE

BETA OXYDATION DES ACIDES GRAS

MELLE A. NÉE EN 1995 Classe de Neige à Pontarlier (- 14°C) à 17 ans Douleurs musculaires généralisées Impotence fonctionnelle totale CPK 160 000 UI/L/ TGO 1800 UI/l, TGP 317 UI/l, LDH 1567 UI/l NH3 177 µmol/l Pas d’insuffisance rénale Cardiomyopathie dilatée modérée Bilan métabolique chromatographie acides aminés plasma + urines chromatographie acides organiques urines pas de cétose de jeun carnitine normale profil des acylcarnitines Evolution Hydratation par SG5% et traitement antalgique simple Evolution favorable

Après eliniation du grupement NH2 les suqelete carbonée des AA sont métazbilisé en acides organiques Et sont transformé en 2 voirs de deveine rpour les AA produit de dégradation des porteines; AA glucofromatuers rejoignent le néaoglucogénèse Aa cetogènes Les acides aminésformatuer d’acides gras Catabolisme azoté des aa via le ccyle de l’ure au niveau hépatique

Dosage des acylcarnitines : augmentation des C14:1, C14 Mutation homozygote du gène ACADVL Déficit en Acyl-CoA déshydrogenase des acides gras à très longue chaine

TRAITEMENT Mesures préventives : Ne pas jeûner plus de 10 heures Ne pas s’exposer au froid intense Intervention chirurgicale Toute pathologie intercurrente Alimentation habituelle Restriction diététiques en acides gras à très longue chaine Supplémentation en acides gras à chaines moyennes Supplémentation en acides gras essentiels Mesures d’urgence Apport de Glucose soit per os soit IV Hydratation Traitement antibiotique Mesures préventives eviter les siutatios à risuqe c’est-à-dire les situations de catabolisme qui consisyent à mobiliser les acides gras via la beta oxudation

HYPERAMMONIÉMIE : BILAN MÉTABOLIQUE CAA plasmatique +++ (urinaire +/-) Acides aminés intermédiaires du cycle de l’urée : citrulline, ornithine, arginine, arginosuccinate Acides aminés transporteurs d’ammoniac : Glutamine, proline, glycine, alanine Chromatographie des acides organiques urinaires Identification de l’acide orotique Diagnostic des aciduries organiques Orientation vers un trouble de la béta-oxydation Bilan énergétique Corps cétoniques, acides gras libres Lactate, pyruvate, rapport L/P Carnitine libre et totale + profil des acylcarnitines plasmatiques

ACIDURIES ORGANIQUES ACIDURIE ISOVALÉRIQUE ACIDURIE PROPIONIQUE ACIDURIE MÉTHYLMALONIQUE

Acidurie isovalérique

ACIDURIE ISOVALÉRIQUE ACIDURIE PROPIONIQUE ACIDURIE MÉTHYLMALONIQUE

PRISE EN CHARGE HYPERAMMONIEMIE Stopper toute prise protéique pendant 24 à 48 heures Glucosé IV 10 % +/- insuline Faire les prélèvements standards et métaboliques Monitoring de l’ammoniémie toutes les 3 heures Eviter les transfusions Epuration endogène

Hyperammoniémie > 50 µmol/l

Hyperammoniémie > 200 µmol/l

Hyperammoniémie > 500 µmol/l

Hyperammoniémie > 100 µmol/l

TEST AU CARBAMYLGLUTAMATE Carbaglu® 100 à 250 mg/kg Permet de distinguer déficit en NAGS du déficit en CPS : clinique et biologie identique Déficit en NAGS:  NH3  citrulline Déficit en CPS: Pas d’augmentation de la citrulline (cependant variations dépendantes de l’activité résiduelle)

Carglumic acid : an additional therapy in the treatment of organic acidurias with hyperammonemia? Levrat, Orphanet Journal of Rare Diseases 2008, 3:2.

SUBSTRAT et EPURATEURS L -ARGININE IV dans SG 10 % Phénylbutyrate de sodium, PO Ammonaps ® ou Phéburane ® 9,9 à 13 g/m2 max 12 g par jour 1 mole de phénylbutyrate = 2 moles d'NH3 épurée Benzoate de Sodium IV ou PO 1 mole de benzoate = 1 mole d'NH3 épurée Ammonul ® IV Sodium phénylacétate et sodium benzoate Le phenybutyrate de sodium est une prodrogue qui est métabolisée en phenylacetate

HYPERAMMONIEMIE TABLEAU D’ INTOXICATION ENDOGENE MALADIE HEREDITAIRE DU METABOLISME CYCLE DE l’UREE DEFICIT EN OTC URGENCE METABOLIQUE: Toxicité cérébrale AUCUN RISQUE A TRAITER UNE CIRRHOSE HEPATIQUE PAR DU SERUM GLUCOSE (OU DES EPURATEURS)