La régulation hormonale de l’équilibre phospho-calcique (1) L3 option “endocrinologie” UFR Sciences La régulation hormonale de l’équilibre phospho-calcique (1) alain.hamon@univ-angers.fr

Répartition du calcium dans l’organisme La quasi-totalité du Ca et la plus grande partie des P se trouvent dans le squelette. Dans les tissus mous, Cae >> Cai, tandis que les P sont surtout intracellulaires (ADN, ARN, ATP…) quantité totale en g % dans le squelette % dans les tissus mous calcium 1000 99 1 phosphates 600 85 15 magnésium 25 65 35 La masse osseuse (et donc la masse de Ca et P) augmente rapidement à la puberté Elle diminue au cours du vieillissement, surtout chez la femme (ostéoporose liée à la ménopause)

Répartition du calcium dans l’organisme Les liquides extracellulaires (plasma, lymphe…) contiennent environ 1 g de calcium et seulement 0,2 g de phosphates (surtout intracellulaires : ADN, ARN, ATP…) Ca++ 50% 1.2 mM Ca Proteinate 45% Ca X 5% La calcémie est voisine de 100mg/l (2,5mM) La moitié du Ca plasmatique est ionisé (1,2mM). Le reste est lié aux protéines plasmatiques (albumine surtout) et à des acides organiques (citrate, lactate, …)

Répartition du calcium dans l’organisme [Ca++]i est maintenu à une valeur  10000 fois plus faible que [Ca++]e grâce à des pompes et à l’échangeur Na/Ca. Le Ca intracellulaire est fixé par des protéines telles que la calmoduline et stocké dans le RE et les mitochondries.

Sur quel compartiment calcique porte la régulation ? 1,2 mM 0,1µM Le calcium intracellulaire oscille La calcémie est stable Le calcium osseux change lentement au cours du temps C’est ce paramètre qui est régulé ! cellule chargée de Fura 2 et stimulée par de l’AMPc

Entrées, sorties et échanges de calcium en 24h Besoins  1,2 g pendant la croissance, après 50 ans et chez la femme lactante ingestion : 1 g (lait, yaourts, fromages…) absorption : 0,3 g 0,5 g plasma sécrétion : 0,1 g 0,5 g filtration glomérulaire 10 g réabsorption tubulaire 9,8 g excrétion : 0,8 g excrétion : 0,2 g

Rachitisme et vitamine D fémur absence de minéralisation des os carpiens tibia Mauvaise absorption intestinale du Ca  hypocalcémie  mauvaise minéralisation du squelette  déformation des os des jambes.

Rachitisme et vitamine D cholécalciférol = vitamine D3 Le rachitisme peut être traité par une alimentation riche en huiles de poisson, œufs, beurre, gruyère… Tous ces aliments gras sont riches en vitamine D, une substance liposoluble, dérivée du cholestérol. La vitamine D stimule l’absorption intestinale du calcium.

Rachitisme et vitamine D cholécalciférol = vitamine D3 7-déhydrocholestérol U V Le rachitisme peut être aussi être traité par une exposition suffisante au soleil. Dans la peau, les rayons UV transforment le cholestérol en vitamine D.

Métabolisme de la vitamine D vitamine D3 plasmatique vitamine D3 alimentaire 24,25 (OH)2 D3 inactif 1, 25 (OH)2 D3 actif  Ca et  P  Ca et  P 7-déhydro cholestérol OH HO CH2 1,25 (OH)2 D3 = calcitriol 1 25 24 PEAU FOIE

Contrôle de la production rénale de calcitriol 1-hydroxylase 24-hydroxylase Activité enzymatique 1.5 2.0 2.5 [ Ca ] (mmol/l) Les variations d’activité observées résultent d’un changement dans le niveau d’expression des enzymes sans aucune modification de leur fonctionnement.

Contrôle de la production rénale de calcitriol  Phosphatémie  calcémie  PTH  calcitriol PT Après parathyroïdectomie, une faible calcémie ne stimule plus la production rénale de calcitriol, L’effet de la calcémie sur le rein est donc indirect. Des injections IV d’extraits de parathyroïdes induisent une augmentation de la production de calcitriol ; les parathyroïdes agissent par voie hormonale (PTH).

Parathyroïdes et parathormone (PTH) trachée oesophage " pomme d’Adam" thyroïde PT trachée oesophage PT thyroïde La parathyroïdectomie entraîne une hypocalcémie, qui entraîne elle même une hyperexcitabilité neuro-musculaire (spasmes, convulsions, tétanie…). L’injection de parathormone déclenche une hypercalcémie : cette hormone est donc hypercalcémiante.

Parathyroïdes et parathormone (PTH) Au microscope optique, la parathyroïde apparaît formée de deux types de cellules : les cellules principales, les plus nombreuses les cellules oxyphiles, peu nombreuses, de plus grande taille En blanc : capillaires sanguins

Parathyroïde et parathormone (PTH) cap. N N Au microscope électronique, les cellules oxyphiles montrent un très grand nombre de mitochondries ; le rôle de ces cellules est inconnu. L’utilisation d’anticorps anti-PTH permet de montrer que ce sont les cellules principales qui produisent la PTH.

Structure de la parathormone 1 84 -35 séquence leader (PRE) séquence PRO fragment biologiquement actif 34 NH2 COOH fragment biologiquement inactif

Synthèse de la parathormone AAAA réticulum granuleux ARNm Pré Pro réticulum granuleux Golgi vésicules de sécrétion Pro-PTH

Contrôle de la sécrétion de PTH 1,2 1 1,1 1,3 0,9 Ca++ plasmatique (mM) sécrétion de PTH (% du maximum) 100 40 20 80 60 Ca++ - Hypercalcémie La liaison du Ca++ à ses récepteurs induit un arrêt de la sécrétion de PTH Hypocalcémie Pas d’inhibition La PTH est sécrétée

cellules parafolliculaires ou cellules C La calcitonine cellules parafolliculaires ou cellules C cellule C follicule thyroïdien capillaire L’injection IV d’extraits thyroïdiens entraîne une hypocalcémie rapide. Ces extraits contiennent donc une substance hypocalcémiante, la calcitonine. L’utilisation d’anticorps anti-calcitonine montre que cette hormone est produite par les cellules parafolicullaires ou cellules claires (cellules C).

Calcitonine et CGRP calcitonine (32 AA) CGRP (37 AA) La calcitonine est synthétisée sous forme d’un précurseur plus long (pré-pro-calcitonine) comme la PTH. La partie pré-pro est la même que pour un autre peptide, le CGRP (Calcitonine Gene Related Peptide). Le CGRP est exprimé dans des neurones du SNC et du SNP. C’est notamment un puissant vasodilatateur. calcitonine (32 AA) CGRP (37 AA) amide

Biosynthèse de la calcitonine et du CGRP cellules C thyroïde neurones SNC et P 1 2 3 4 5 6 transcrit primaire du gène de la calcitonine/CGRP ARNm mature pré-pro calcitonine CGRP (neuropeptide) pré-pro CGRP AUG UAA AAAA En noir: exons non traduits calcitonine (hormone hypocalcémiante) clivage et polyadénylation épissage traduction maturation pré-ARNm