Physiopathologie de la nécrose du cortex cérébral

LA THIAMINE ET LE SOUFRE CHEZ LES RUMINANTS

Toxicité de la thiamine

Cette toxicité n’est pas observée dans les conditions physiologiques car la thiamine n’est jamais absorbée en quantité suffisante pour induire un effet toxique. Son absorption est en effet régulée par un mécanisme actif et saturable. Ces effets sont observables uniquement par injection parentérale de thiamine à forte dose (> 150 mg/kg). Au niveau rénal, de fortes doses de thiamine stimulent la production de pyruvate. Son accumulation au niveau des tubules peut conduire à un blocage de la filtration rénale. Au niveau cardiaque, la thiamine est capable d’induire des troubles du rythme (effet inotrope négatif et chronotrope négatif), conséquence des effets anti-cholinergiques non spécifiques de certains composés thiazolés (Mberabahizi, 1989).

Modulateurs de la thiamine

Inhibiteurs agissant par analogie structurale
Composés pyrimidiques et thiazolés
Ces composés agissent en temps qu’analogues structuraux compétitifs [fig. 7]. Parmi ces composés, la pyrithiamine est largement utilisée expérimentalement pour induire une carence en thiamine.

 Amprolium
L’amprolium est une molécule utilisée pour ses propriétés anticoccidiennes. Il a historiquement été utilisé afin de reproduire expérimentalement les effets d’une carence en thiamine et d’étudier la NCC. Au niveau du cerveau, son activité anti-thiaminique est de deux types : il agit comme antagoniste par analogie de structures avec la TPP [fig. 8] et possède également une activité thiaminase de type I (Bizon-Zygmanska et al, 2010) (cf. 2.2.1.1.). Des cas de NCC ont pu être provoqués expérimentalement chez des jeunes bovins par administration d’amprolium par voie orale à 600 mg/kg/jour. Des dosages de thiamine dans le cortex et le cervelet des animaux ont révélé des baisses de sa concentration.
Certaines vitamines interagissent avec la thiamine
Les vitamines PP et B12 augmentent les besoins de l’organisme en thiamine, contrairement aux vitamines B6 et C qui jouent un rôle d’épargne (Mberabahizi, 1989). Les mécanismes mis en jeu sont actuellement inconnus.

 LE SOUFRE

Importance biologique
Le soufre (S) est d’un point de vue métabolique indispensable aux êtres vivants. Le S est un élément non métallique insoluble dans l’eau qui possède de fortes propriétés électronégatives. Il entre dans la composition de certains acides aminés et à ce titre possède un rôle structural et fonctionnel pour certaines enzymes, coenzymes et vitamines. En effet ces propriétés jouent un rôle très important dans l’assemblage, la structure et donc dans l’activité des protéines avec la formation de ponts disulfures qui constituent de solides liaisons (Komarnisky et al., 2003).
 Besoins en soufre
Besoin basal
Les besoins varient en fonction du type de production et de l’âge de l’animal (Breytenbach, 1999). Il existe différentes méthodes qui permettent d’exprimer les besoins en S : – Pourcentage de S dans la ration : la recommandation est 0,3% de la matière sèche (MS) ingérée, avec un maximum de 0,4% (Kandylis, 1984). – Rapport N/S : pour les ruminants, en fonction de leur besoin spécifique (fonction du type de production notamment), les valeurs recommandées varient entre 10/1 et 12/1. L’analyse de la composition chimique de la flore du rumen montre un rapport N/S variant de 8/1 à 31/1. La supplémentation idéale pour la flore ruminale correspondrait alors à un rapport moyen N/S de 20/1. Il convient toutefois de noter que ce calcul ne tient pas compte des différentes formes de S de et de N et de leur biodisponibilité (Breytenbach, 1999).
Effet d’une supplémentation
Bull et Vandersall (1972) comparent les différentes sources de S et leur apport optimal. A travers cette étude, ils parviennent à mettre en évidence les bénéfices d’une supplémentation raisonnable en S sur les performances zootechniques des animaux. Un apport soufré, quelque soit la source, est responsable d’une augmentation de la digestibilité de la cellulose et d’une augmentation de l’ingestion (Kandylis, 1984). Il a été montré à de nombreuses reprises qu’une augmentation de la prise alimentaire en S induisait une meilleure production de lait et de laine. Chez les animaux laitiers, une supplémentation en soufre permet d’améliorer l’excrétion de calcium (Ca2+) dans le lait en modifiant le bilan cation/anion plasmatique ainsi que le pH (Breytenbach, 1999), et d’augmenter la production laitière via un meilleur approvisionnement de la glande mammaire en acide gras (Kandylis, 1984). La production de laine requiert de grande quantité de soufre. En effet la kératine, principale constituant de la laine est très riche en cystéine, acide aminé soufré. Le ratio N/S dans la kératine est de 4/1. Les animaux qui produisent de la laine ont besoin d’une alimentation relativement riche en S (ratio 13/5). Une supplémentation en soufre permet, chez les races productrices de laine, d’augmenter la production et la qualité de la laine (Komarnisky et al., 2003). Toutefois ces améliorations ne sont observées que lorsque du soufre est ajouté à une ration initialement légèrement déficitaire ou pauvre (ration contenant moins de 0,15% de S). Lorsque le S est apporté en quantité excessive dans la ration, les effets sont inverses. On observe alors une diminution de la prise d’aliments et de boisson, ce qui entraîne une perte de poids. Les GMQ sont diminués car la motilité ruminale serait affectée jusqu’à une atonie dans certains cas (Kandylis, 1984).
Origine alimentaire du soufre
Le S est apporté par l’alimentation ou l’eau de boisson. La principale source de S correspond au S organique provenant des protéines végétales et animales. Les sources de S inorganique correspondent aux apports par l’eau de boisson et les supplémentations sous forme de S, de sulfate ou de thiosulfate.
L’alimentation est à la seule source de composés soufrés. La teneur en soufre des aliments est très variable, notamment elle dépend du procédé de fabrication. Certains coproduits utilisés dans l’alimentation animale sont riches en S : mélasse, pulpes de betterave, drêches de brasserie (Jean-Blain, 2010).

Table des matières

LISTE DES ABREVIATIONS
LISTE DES FIGURES LISTE DES TABLEAUX INTRODUCTION
CHAPITRE 1 : LA THIAMINE ET LE SOUFRE CHEZ LES RUMINANTS
1.1. LA THIAMINE OU VITAMINE B1
1.1.1. Structures et propriétés chimiques
1.1.2. Besoin en thiamine chez les ruminants
1.1.2.1. Besoin basal en thiamine
1.1.2.2. Effet d’une complémentation
1.1.3. Origine de la thiamine
1.1.3.1. Thiamine exogène
1.1.3.2. Thiamine endogène
1.1.4. Méthode d’évaluation de la synthèse thiaminique dans le rumen
1.1.5. Mécanismes de régulation de la synthèse de thiamine
1.1.6. Absorption, transport, stockage
1.1.7. Rôle de la thiamine dans l’organisme
1.1.7.1. La thiamine pyrophosphate est cofacteur dans certaines réactions du métabolisme énergétique
1.1.7.1.1. Réactions de décarboxylations au cours du cycle de Krebs
1.1.7.1.2. Réactions de transcétolisation dans la voie des pentoses phosphates
1.1.7.2. La thiamine participe à la formation des acides aminés à chaîne ramifiée
1.1.7.3. La thiamine agit comme un antioxydant
1.1.7.4. Rôle de la thiamine au niveau du système nerveux central
1.1.8. Toxicité de la thiamine
1.1.9. Modulateurs de la thiamine
1.1.9.1. Inhibiteurs agissant par analogie structurale
1.1.9.1.1. Composés pyrimidiques et thiazolés
1.1.9.1.2. Amprolium
1.1.9.2. Certaines vitamines interagissent avec la thiamine
1.2. LE SOUFRE
1.2.1. Importance biologique
1.2.2. Besoins en soufre
1.2.2.1. Besoin basal
1.2.2.2. Effet d’une supplémentation
1.2.3. Origine alimentaire du soufre
1.2.4. Devenir du soufre
1.2.4.1. Synthèses ruminales
1.2.4.1.1. Les bactéries impliquées dans la transformation du soufre
1.2.4.1.2. Devenir du soufre
1.2.4.2. Absorption, transport, stockage
1.2.5. Rôle physiologique des composés soufrés dans l’organisme
1.2.5.1. Les composés soufrés organiques : les acides aminés
1.2.5.2. Les composés soufrés inorganiques
1.2.5.2.1. L’hydrogène sulfuré
1.2.5.2.1.1. L’hydrogène sulfuré est un neurotransmetteur
1.2.5.2.1.2. L’hydrogène sulfuré agit comme protecteur cellulaire
1.2.5.2.2. Autres composés soufrés inorganiques
1.2.6. Toxicité
1.2.7. Interactions entre les composés soufrés et d’autres molécules
CHAPITRE 2 : PHYSIOPATHOLOGIE DE LA NÉCROSE DU CORTEX CEREBRAL
2.1. MISE EN EVIDENCE EXPERIMENTALE
2.1.1. Une carence en thiamine peut induire une nécrose du cortex cérébral
2.1.2. Une alimentation riche en soufre peut induire une nécrose du cortex cérébral
2.2. CIRCONSTANCES D’APPARITION DE LA NECROSE DU CORTEX CEREBRAL
2.2.1. Mécanismes à l’origine d’une carence en thiamine
2.2.1.1. Mécanismes de destruction de la thiamine
2.2.1.1.1. Les thiaminases de type I
2.2.1.1.2. Les thiaminases de type II
2.2.1.2. Mécanismes à l’origine d’un défaut de synthèse
2.2.1.2.1. Modifications lors de la synthèse de la thiamine
2.2.1.2.2. Défaut de synthèse ruminale de thiamine
2.2.2. Circonstances d’intoxication par l’hydrogène sulfuré : un apport chronique de soufre dans la ration favorise la production d’hydrogène sulfuré
2.2.3. Conditions prédisposant à la nécrose du cortex cérébral
2.2.3.1. L’acidose chronique du rumen
2.2.3.1.1. Mise en évidence expérimentale
2.2.3.1.2. Conséquences d’une diminution du pH ruminal
2.2.3.1.2.1. L’activité des thiaminases est favorisée en cas de diminution du pH
2.2.3.1.2.2. Les conditions d’acidose chronique sont favorables à une modification de la flore ruminale
2.2.3.1.2.3. Lors de diminution du pH, l’équilibre acido-basique est en faveur de la production d’hydrogène sulfuré
2.2.3.2. L’administration d’antibiotiques
2.2.3.3. Les carences en minéraux
2.2.3.4. Les interactions entre le soufre et la thiamine
2.2.3.4.1. Mise en évidence expérimentale
2.2.3.4.2. Mécanismes mis en jeu
2.3. PHYSIOPATHOLOGIE DE LA NECROSE DU CORTEX CEREBRAL
2.3.1. La carence en thiamine et l’intoxication à l’hydrogène sulfuré : deux situations conduisant aux mêmes conséquences pathologiques
2.3.1.1. Conséquences physiopathologiques d’une carence en thiamine : un déficit énergétique
2.3.1.1.1. Le déficit énergétique induit une dépolarisation des neurones et une augmentation de la concentration intracellulaire en calcium
2.3.1.1.2. Le déficit énergétique induit un blocage de l’activité mitochondriale
2.3.1.2. Conséquences physiologiques d’une intoxication à l’hydrogène sulfuré
2.3.1.2.1. L’accumulation d’hydrogène sulfuré induit la libération de glutamate
2.3.1.2.2. L’accumulation d’hydrogène sulfuré induit le blocage de l’activité mitochondriale
2.3.2. Mécanismes responsables de nécrose du cortex cérébral
2.3.2.1. Le blocage de l’activité mitochondriale est responsable d’un stress oxydatif
2.3.2.2. L’hyperexcitation des cellules conduit à leur apoptose
2.3.2.1. Conséquences au niveau du système nerveux
2.3.2.1.1. A l’échelle cellulaire
2.3.2.1.2. A l’échelle de l’encéphale
2.3.3. Vulnérabilité différentielle des tissus
2.3.3.1. Lors de carence en thiamine
2.3.3.2. Lors d’intoxication à l’hydrogène sulfuré
CHAPITRE 3 : ETUDE CLINIQUE : LA NECROSE DU CORTEX CEREBRAL
3.1. EPIDEMIOLOGIE
3.1.1. Espèces concernées
3.1.2. Facteurs prédisposants
3.1.2.1. Animaux
3.1.2.2. Alimentation
3.1.3. Incidence
3.2. SYMPTOMES
3.2.1. Chez les Bovins
3.2.1.1. Description des signes d’alerte
3.2.1.2. Phase d’état
3.2.1.3. Phase terminale
3.2.1.3.1. Signes neurologiques
3.2.1.3.2. Signes généraux
3.2.2. Chez les Ovins et les Caprins
3.3. DIAGNOSTIC
3.3.1. Diagnostic clinique
3.3.2. Diagnostic de laboratoire
3.3.2.1. Pyruvicémie et lactatémie
3.3.2.2. Effet thiamine pyrophosphate et activité de la transcétolase érythrocytaire
3.3.2.3. Concentration tissulaire en thiamine
3.3.2.4. Mesure de l’activité thiaminasique
3.3.2.5. Mesure de la concentration ruminale en hydrogène sulfuré
3.3.3. Diagnostic différentiel
3.3.3.1. Affections d’origine infectieuse
3.3.3.2. Affections métaboliques et toxiques
3.3.3.2.1. Intoxication au plomb
3.3.3.2.2. Intoxication par le sel
3.4. LESIONS
3.4.1. Lésions macroscopiques
3.4.2. Histologie
3.4.2.1. Lésions cérébrales
3.4.2.2. Caractéristiques du liquide cérébro-spinal
3.4.3. Diagnostic différentiel à l’autopsie
3.5. TRAITEMENT
3.5.1. Traitement spécifique
3.5.2. Traitements symptomatiques
3.6. PRONOSTIC
3.7. PREVENTION ET PROPHYLAXIE DE LA NECROSE DU CORTEX CEREBRAL
3.7.1. Prophylaxie sanitaire
3.7.1.1. Prévention de l’acidose
3.7.1.2. Gestion des transitions alimentaires
3.7.1.3. Maîtrise des apports en soufre
3.7.2. Prophylaxie médicale
3.7.2.1. Administration de thiamine
3.7.2.1.1. Indications
3.7.2.1.2. Posologie
3.7.2.2. Molybdène
3.7.2.3. Anthraquinone
3.7.2.4. Antibiotiques
3.7.2.5. Antioxydants
CONCLUSION
BIBLIOGRAPHIE

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