Moyens d’exploration du métabolisme calcique

INTRODUCTION

Le calcium est le cinquième élément inorganique en abondance dans l’organisme. Le corps humain d’un adulte de 70 kg contient environ 1 kg de calcium et 550 g de phosphore élément dont l’immense majorité (> 99% du calcium et environ 85% du phosphate) est localisée dans le cristal d’hydroxyapatite du squelette [1]. La calcémie totale est constituée d’un peu plus de 50 % de calcium ionisé, un peu moins de 10 % de calcium complexé, le reste étant transporté par les protéines, essentiellement l’albumine [2], ayant une valeur de référence entre 2,20 à 2,60 mmol/L. L’interprétation de la calcémie totale doit prendre en compte la concentration de l’albumine sérique pour éliminer les fausses hypocalcémies ou hypercalcémies. Une hypoalbuminémie peut conduire à une baisse de la calcémie totale sans que la calcémie ionisée, seule physiologiquement active, soit modifiée [3]. L’hypocalcémie est définie par une calcémie inférieure à 2,10 mmol/l ou une calcémie ionisée inférieure à 1,16 mmol/l [4].  C’est une anomalie biochimique fréquente qui varie en gravité, allant de l’absence de symptômes dans le cas bénin à une crise aigüe dangereuse pour la vie [5]. Du point de vue global la prévalence de l’hypocalcémie se situe entre 65 et 85% dans les services médicaux, chirurgicaux et chez les patients polytraumatisés [6].

Elle est présent en soin primaire et secondaire, sa prévalence atteint 18% pour les personnes hospitalisés dont 85% en unité de soin intensif [5]. L’incidence de l’hypocalcémie modérée et sévère est de 51,0 et 3,7%, respectivement et la mortalité des patients présentant une hypocalcémie sévère (< 0,9 mmol/l) est significativement plus élevée qu’en présence d’une hypocalcémie modérée ou d’une calcémie normale (66,6% versus 3,6 et 7,8% respectivement) [7]. La prescription du dosage de la calcémie est très fréquente en pratique courante pour vérifier dans la plupart du temps l’existence ou non d’une hypocalcémie. Mais est-ce une vraie hypocalcémie ? C’est ainsi qu’une étude au laboratoire à l’UPFR en biochimie du HJRA a été réalisée dans le but d’une part d’identifier la proportion des patients présentant des vraies hypocalcémies après comparaison de la calcémie totale avec la calcémie corrigée et d’autre part d’évaluer l’intérêt de la correction de la calcémie totale en fonction de l’albuminémie.

Répartition du calcium dans l’organisme

Quatre-vingt-dix-neuf pourcent du calcium se trouvent dans les os où il est déposé sur la trame protéique sous forme de cristaux d’hydroxyapatite [8-12]. Un pour cent se retrouve dans les tissus mous (muscles, tendons, peau, viscères) et les liquides extracellulaires dont le sang.

Dans le sang, le calcium est essentiellement plasmatique, les globules rouges en contenant très peu [8,13].
– une partie non ultrafiltrable, à peu près 40 % soit 1 mmol/1, est liée aux protéines en majorité à 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 réduction de la calcémie. Ce phénomène doit être toujours présent à l’esprit lors de l’interprétation d’un résultat de calcémie ;
– une partie ultrafiltrable, se trouve sous forme de calcium ionisé (à peu près 50 %) et sous forme de calcium complexé, (à peu près 10 %). La concentration physiologique de calcium ionisé dans le sang circulant est comprise entre 1,1 et 1,35 mmol/l (figure 1). Seule cette fraction représente le calcium biologiquement actif. C’est la forme de calcium la plus importante du point de vue physiologique ; c’est lui qui intervient dans la coagulation du sang, puisque dans l’hémostase biologique, c’est-à-dire l’ensemble des processus permettant in fine un arrêt du4 saignement, est extrêmement complexe. Elle met en jeu de multiples médiateurs cellulaires et humoraux, et de nombreux systèmes d’activation et d’inhibition simultanément. La coagulation est une étape fondamentale de l’hémostase permettant la formation d’un caillot de fibrine. Le rôle essentiel du calcium dans la coagulation a été mis en évidence à la fin du 19ème siècle par M. Arthus. Dès l’origine de la cascade de la coagulation, le calcium permet la liaison fibrinogène plaquettes, entre le facteur tissulaire et le facteur VIIa. C’est un cofacteur indispensable du complexe « tenase » lors de la phase d’amplification, et du complexe « prothrombinase » permettant la génération massive de thrombine. Enfin la présence de calcium est nécessaire pour l’activation du facteur XIII qui va stabiliser les polymères de fibrine.

Le calcium a donc un rôle pléiotrope à toutes les étapes de la coagulation, dans certaines perméabilités cellulaires, dans beaucoup de systèmes enzymatiques, dans la rythmicité cardiaque et dans l’excitabilité neuromusculaire. Une diminution du calcium ionisé (ou du magnésium) entraînera une augmentation de l’excitabilité neuromusculaire et pourra être responsable d’une crise de tétanie [8].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 de calcium ionisé. Cette propriété peut être mise à profit pour faire céder une crise de tétanie en provoquant une acidose respiratoire. Le calcium complexé se présente sous forme de sels solubles mais peu dissociés : phosphates, bicarbonates, citrates et sulfates [8].

Mouvements de calcium vers et à partir des LEC

Chaque jour, des mouvements calciques ont lieu entre les compartiments extracellulaires et les tissus permettant d’absorber (l’intestin), d’éliminer (le rein) ou de stocker (le tissu osseux) le calcium (figure 2) [8,9]. Chez l’adulte, si à l’état d’équilibre 1000 mg de calcium sont apportés quotidiennement par l’alimentation, environ 400 mg seront absorbés par l’intestin et 200 mg seront sécrétés dans l’intestin [9].Au total ce sont donc 200 mg qui seront absorbés de façon nette et 800 mg seront éliminés dans les selles. Concernant l’os, 300 mg sont chaque jour libérés par résorption ostéoclastique et une quantité équivalente est déposée par minéralisation de la matrice organique nouvellement formée [8].A court terme, l’os ne participe donc pas directement à la régulation de la calcémie puisque au total le bilan calcique osseux est nul.

Chaque jour, environ 10 000 mg de calcium plasmatique sont filtrés par le glomérule rénal et 9 800 mg sont réabsorbés par le tubule rénal, ce qui fait qu’environ 200 mg seront éliminés dans les urines. Ces mouvements permettent ainsi de maintenir constante la quantité de calcium dans l’os et les milieux intra- et extracellulaires des tissus mous [9]. Les 20 à 30 % des apports calciques absorbés à travers la muqueuse intestinale le sont grâce à deux mécanismes interdépendants : l’un actif et l’autre passif.L’absorption active procède d’un influx de calcium du compartiment luminal vers l’intérieur de l’entérocyte grâce à un canal calcique, le canal TRPV6. Dans le cytoplasme de la cellule intestinale, le calcium ionisé est pris en charge par une protéine capable de lier le calcium, la calbindine 9K, qui assure la navette du calcium entre le pôle apical et le pôle baso-latéral de la cellule. L’efflux de Ca du pôle baso-latéral de l’entérocyte vers le compartiment sanguin est assuré par une pompe à calcium membranaire ATP dépendante et l’échangeur Na/Ca (NCX1).

La quantité de calcium quotidiennement filtrée par les glomérules est considérable (environ 10 g), par rapport à la quantité qui est éliminée dans les urines (200 mg). Dans le rein, seule la fraction ultrafiltrable du Ca plasmatique total, c’est-à-dire le Ca2+ et le Ca soluble non ionisé, passe la barrière glomérulaire pour apparaître dans l’urine primitive. Par réabsorption tubulaire, le rein réintègre dans la circulation la quasi-totalité du calcium ultrafiltré, 50 à 60 % du calcium ultrafiltré sont réabsorbés le long du tubule proximal. Dans ce segment tubulaire, la réabsorption du calcium est au6 moins en partie liée à celle du Na+. La branche large ascendante de l’anse de Henlé réabsorbe environ 20 à 25 % du calcium filtré. Le tubule contourné distal permet un ajustement fin de la réabsorption du calcium. Le tube collecteur réabsorbe au maximum 5 % de la charge calcique filtrée. Le rein permet donc une adaptation très fine de l’élimination urinaire du Ca aux besoins de l’organisme.

Élimination du calcium

Elimination fécale Elle est constituée du calcium alimentaire qui n’a pas été absorbé, 800mg augmenté du calcium contenu dans les différents sucs digestifs .

Élimination urinaire Seul le calcium ultrafiltrable 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 le sodium et l’eau. L’anse de Henlé et le tube distal réabsorbent la quasi-totalité du calcium résiduel n’en laissant que moins de 10 mmol/24 h (0,1 mmol/kg/24 h) dans l’urine. Dans un état d’équilibre chez un adulte jeune, la calciurie représente la quantité intestinale nette de calcium absorbée.

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 moitié est éliminée. Ceci revient à dire qu’il n’existe pas de seuil maximum de reabsorption pour les calcémies les plus fréquemment rencontrées.

Régulation de la calcémie 

Les deux principales hormones qui régulent la calcémie sont la PTH et la 1,25 diOH vitamine D (ou calcitriol) .La PTH est synthétisée dans la glande parathyroïdienne sous la forme d’un peptide de 115 acides aminés, rapidement clivé en un polypeptide de 84 acides aminés dit PTH intacte qui est l’hormone biologiquement active . Cette molécule est stockée au sein de la glande dans des vésicules sécrétoires. La PTH stockée n’est pas intégralement sécrétée : une fraction variable de l’hormone intacte fait l’objet d’une protéolyse in situ. Le Ca2+ plasmatique module directement la synthèse d’ARNm et la sécrétion de PTH par les cellules parathyroïdiennes. Ces dernières possèdent en effet un récepteur sensible au calcium (CaSR) capable de détecter les variations locales de la calcémie. Une diminution de la calcémie s’accompagne d’une augmentation de la sécrétion de PTH tandis qu’en cas d’élévation de la calcémie, le calcium ionisé se lie alors au CaSR et inhibe la sécrétion de PTH. In vivo et in vitro, il ,existe une relation sigmoïdale inverse entre la concentration de calcium ionisé (Ca2+) et la sécrétion de PTH . La position du point moyen de sécrétion de PTH dans la zone de plus grande pente de la relation sigmoïdale inverse, montre que de faibles variations de la calcémie ionisée sont susceptibles d’entraîner de fortes variations de la sécrétion de PTH, permettant ainsi de maintenir la calcémie ionisée à l’intérieur de valeurs étroites. Il existe d’autres déterminants.

La PTH exerce un puissant effet hypercalcémiant en stimulant la libération de calcium à partir de l’os, la réabsorption rénale du calcium, et l’absorption intestinale du calcium par un effet indirect via la synthèse de la 1,25 diOH vitamine D . L’autre hormone importante dans la régulation de la calcémie est justement celle-ci.La vitamine D native a deux origines : l’une exogène, alimentaire et l’autre endogène, par photosynthèse cutanée à partir d’un précurseur, le 7-déhydrocholestérol. La photosynthèse cutanée est liée à une action des rayons UVB (290-315 nm) solaires qui permettent la transformation du 7-déhydrocholestérol présent dans les téguments de la peau en vitamine D3 . Transformée en 25-OH vitamine D (ou calcidiol), celle-ci représente la forme de stockage de la vitamine D eten 1,25 diOH vitamine D qui représente la forme biologiquement active de la vitamine D . L’hydroxylation de la 25 OH vitamine D par la 1-α-hydroxylase rénale est, comme nous l’avons vu précédemment, régulée positivement par la PTH dont la sécrétion est induite par un abaissement du Ca2+ plasmatique. La vitamine D est hypercalcémiante, sa principale action biologique s’exerce au niveau intestinal en stimulant l’absorption du calcium.

La 1,25 diOH vitamine D, par un effet direct sur l’ostéoclaste et indirect via les ostéoblastes, augmente la différenciation ostéoclastique et donc la résorption osseuse. La découverte récente de son rôle physiologique dans la neuro-protection, l’immunité, la différenciation et la prolifération cellulaires justifie un intérêt grandissant pour cette hormone.

Ainsi, une meilleure compréhension des différents acteurs impliqués dans son métabolisme et sa régulation constitue aujourd’hui un enjeu majeur pour mieux apprécier le rôle de cette vitamine. Le calcitriol agit directement sur les glandes parathyroïdiennes en inhibant la synthèse de l’ARN messager de la PTH, et de ce fait exerce un rétrocontrôle négatif. En résumé, la régulation hormonale de la calcémie nécessite l’action concertée de la PTH et de la vitamine D. La diminution de la calcémie entraîne une inactivation du CaSR parathyroïdien et une sécrétion accrue de PTH. En retour la PTH agit sur ses récepteurs situés dans l’os et le rein, ce qui permet de restaurer la calcémie par stimulation de la résorption osseuse ostéoclastique et augmentation de la réabsorption tubulaire rénale du calcium. Dans le rein, la PTH agit également en stimulant la synthèse du calcitriol qui en agissant sur ses récepteurs présents dans l’intestin et l’os contribue à restaurer la9 calcémie en favorisant l’absorption intestinale du calcium et en stimulant la résorption osseuse ostéoclastique .

La calcitonine est la seule hormone hypocalcémiante. Elle est sécrétée par les cellules claires des para-follicules thyroïdiens. Elle inhibe la résorption osseuse ostéoclastique. Elle permet la transformation des ostéocytes en ostéoblastes et donc la fixation du calcium sur l’os. Elle diminue la réabsorption tubulaire du calcium. Lorsque la calcémie augmente, la sécrétion de calcitonine augmente . Concernant les autres acteurs de régulation du métabolisme phosphocalcique il y a le facteur tumoral phosphaturiant identifié à la fin des années 1990  : le FGF-23 qui a été considéré comme une hormone clé de l’homéostasie du phosphore dix ans plus tard. Cette protéine est principalement sécrétée par l’os (ostéocytes, ostéoblastes et ostéoprogéniteurs) et agit sur les transferts rénaux de phosphates et la synthèse du calcitriol. Son action phosphaturiante tubulaire proximale est synergique avec celle de la PTH.

Le FGF23 est une hormone qui inhibe la réabsorption rénale du phosphate et la synthèse de calcitriol. Elle agit par l’intermédiaire d’un récepteur pour lequel la présence d’une protéine nommée klotho est nécessaire . Le fait que, des souris dont le gène klotho a été invalidé présentent un phénotype de vieillissement accéléré, est en soi un sujet d’interrogation majeur quant à l’importance physiologique de ces protéines.

Table des matières

INTRODUCTION
PREMIERE PARTIE : RAPPELS
I. METABOLISME DU CALCIUM
I.1. Besoin en calcium et apport alimentaire
I.2. Répartition du calcium dans l’organisme 
I.3. Mouvement de calcium vers et à partir des LEC
I.4. Elimination du calcium
I.4.1. Elimination fécale
I.4.2. Elimination urinaire
II. REGULATION DE LA CALCEMIE 
III. MOYENS D’EXPLORATION DU METABOLISME CALCIQUE
III.1. Examens de routine
III.1.1. Dosage de la calcémie totale
III.1.2. Dosage de la calciurie
III.2. Examens spécialisés
III.2.1. Dosage de la calcémie ionisée
III.2.2. Dosage de la PTH
III.2.3. Dosage de la vitamine D
DEUXIEME PARTIE : METHODE ET RESULTATS
I. CADRE DE L’ETUDE
II. TYPE D’ETUDE
III. PERIODE D’ETUDE
IV. POPULATION D’ETUDE
IV.1 Critères d’inclusion
IV.2 Critères d’exclusion
V. ANALYSE STATISTIQUE 
VI. VARIABLES ETUDIES
VI.1 Variables qualitatives
VI.1.1 Variable qualitative dichotomique
VI.1.2 Variable qualitative normale
VI.2 Variables quantitatives continues
VII. LIMITES
VIII. METHODE UTILISE POUR LES DOSAGES 
VIII.1 Méthode de dosage de la calcémie
VIII.1.1 Principe
VIII.1.2 Prélèvement
VIII.1.3 Matériel
VIII.1.4 Réactifs
VIII.1.5 Préparation
VIII.1.6 Réalisation du test
VIII.1.7 Valeurs de référence de la calcémie (mmol/L)
VIII.2 Méthode de dosage de la calcémie
VIII.2.1 Principe
VIII.2.2 Prélèvement
VIII.2.3 Matériel
VIII.2.4 Réactifs
VIII.2.5 Préparation
VIII.2.6 Mode opératoire
VIII.2.7 Réalisation du test
VIII.2.8 Valeurs de référence de l’l’albuminémie (g/L) 
IX. FORMULE DE CORRECTION DE LA CALCEMIE TOTALE
X. CONSIDERATION ETHIQUE
XI. RESULTATS
XI.1. Répartition de la population selon l’âge et selon le genre
XI.2. Répartition des demandes de calcémie selon l’âge
XI.3. Proportion de la population selon les résultats de la calcémie totale non corrigée non corrigée
XI.4. Proportion de la population selon la valeur de l’albuminémie
XI.5. Proportion de la population selon les résultats de la calcémie totale corrigée
XI.6 Répartition des valeurs de la calcémie totale avec et sans correction
XI.7 Comparaison de la calcémie avant et après la correction
XI.8 Répartition des résultats de l’hypocalcémie après la correction
XI.9 Répartition des résultats de la calcémie totale corrigée selon le genre
XI.10 Répartition des résultats de la calcémie totale corrigée selon l’âge
XI.11 Proportion des demandes du dosage de la calcémie totale selon les renseignements cliniques
XI.12 Répartition des valeurs de la calcémie totale corrigée selon les renseignements cliniques d’un bilan calcique ou non.
TROISIEME PARTIE : DISCUSSIONS
I. COMMENTAIRES ET DISCUSSION 
I.1 Lieu d’étude
I.2 Paramètres analysés : calcémie totale et albuminémie
I.3 Répartition selon le genre
I.4 Répartition selon l’âge
I.5 Répartition des valeurs de la calcémie totale corrigée selon les renseignements cliniques 
II. SUGGESTIONS ET RECOMMANDATIONS
II.1 A l’ encontre des biologistes et/ou des techniciens de laboratoire 
II.2 A l’ encontre des médecins prescripteurs 
III. PERSPECTIVES
CONCLUSION
REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES
ANNEXE

Télécharger le rapport complet