Le métabolisme Phospho-calcique

V. GayrardPhysiologieEcole Nationale Vétérinaire De Toulouse23, Chemin Des Capelles31076 Toulouse

ECOLENATIONALEVETERINAIRE

T O U L O U S E

Introduction

Calcium et phosphore =principaux constituants os (65% poids)

Les os renferment totalité calcium et phosphore de l’organisme

Rôle crucial des quantités mineures de calcium et phosphore dans le sang dans de nombreux processus biologiques

Importance régulation homéostasie calcium –phophates

Plan De L’exposé

I. Importance du calcium et du phosphore II. Régulation endocrine du métabolisme

phosphocalcique 1. La parathormone 2. La calcitonine 3. La 1,25-dihydroxycholécalciférol III. Homéostasie du calcium et du

phosphore

Rôle Physiologique Du Calcium

Sous forme de sels complexes (99%) Fonctions mécaniques

Constitution du tissu osseux (cristaux d’hydroxyapatite)

Sous forme ionisée Actions métaboliques:

Transmission des influx nerveux Contraction muscles cardiaque, lisse et squelettique Perméabilité membranes cellulaires Processus de sécrétion cellules endocrines Médiation action hormones Coagulation sanguine

Calcium sérique

Calcium sérique

Calcium non diffusible (lié aux protéines plasmatiques (50%)

Ca-albumine (80%)

Ca-globulines (20%)

Calcium ionisé Ca2+ (45%)

Calcium complexé (sels de bicarbonate, citrate, phosphate, 5%)

Concentrations sériques 100 mg/ml (2.5mmol/l)

Calcium diffusible (50%)

pH

Calcium

Concentration sérique Calcium ionisé Ca2+ = 1.2 mmol/l

= fraction biologiquement active et hormonalement contrôlée

Concentration cytosolique Ca2+ =100nmol/l Gradient chimique en faveur entrée Ca2+

dans cellule via canaux calciques Ca2+ intracellulaire (associé membrane

mitochondries, RE): libération impliquée dans transduction signal

Rôle Physiologique Du Phosphore

Constitution du tissu osseux (85%) Métabolisme cellulaire

Rôle tampon intracellulaire et urinaire des phosphates

Composition des acides nucléiques, phospholipides membranes

Source d’énergie chimique (ATP, GTP) Stockage et libération d’énergie Activation enzymes (PK) Régulation de la glycolyse

Phosphore sérique

Pi sérique

HPO42- (80%)

H2PO4- (20%) PO4

3-

•Forme ionisée à PH7.4 (30mg/ml, 1mmol/l)

•Concentrations intracellulaires: 1mmol/l, co-transport Na-P)

Ingestion

Intestin

Ca PSANG

Urines

Excrétion

Accrétion osseuse

Résorption osseuse

Excrétion urinaire

Absorption intestinale Sécrétion intestinale

Réabsorption tubulaire

Régulation du métabolisme phospho-calcique

Régulation du métabolisme phospho-calcique: PTH

PTH: parathormone Origine: parathyroïdes (2-4 selon

espèces) Polypeptide précurseur: Pré-Pro-PTH

clivée en Pro-PTH, et, enfin, en PTH PTH circulante: mélange d'hormone

intacte et de fragments provenant de la protéolyse (inactivation) de PTH

Glandes parathyroïdes

Effets de PTH

Reins Augmentation réabsorption tubulaire calcium Diminution réabsorption tubulaire des

phosphates ( phosphaturie) secondaire de la calciurie (hypercalcémie

induite par PTH) activité 1-hydroxylase tube contourné

proximal synthèse 1,25-(OH)2 D3 secondaire de l’absorption intestinale de Ca

Réabsorption rénale calcium

Ca filtré

Tube contourné proximal

Tube contourné distal

Branche ascendante de

l’anse de Henle

50-60%

20-25 %

10%

98% Ca réabsorbé

<5%

Glomérule

Réabsorption Ca

+ PTH

Réabsorption rénale des phosphates

HPO42-

filtréTube

contourné proximal

Tube contourné distal

Branche ascendante de

l’anse de Henle

80%

10%

90% HPO42- réabsorbé

Glomérule

Réabsorption

- PTH

- PTH

PTHR

PTHR

OstéoblasteOstéoclaste

Précurseur ostéoblaste Précurseur ostéoclaste

Actions cataboliques1. Activation ostéoclastes2. Développement ostéoclastes3. Digestion matrice4. Inhibition synthèse collagène5. Inhibition développement ostéoblastes

Actions anaboliques6. Stimulation via résorption et libération résultante facteurs croissance (IGFI, TGF-)7. Stimulation libération IGFI

collagène

protéases

IGFI1

2

2

3

4

5

6

7

Effets de PTH sur le tissu osseux

Régulation sécrétion PTH

Facteur régulation=calcémie Relation sigmoïde inverse entre

concentration de calcium ionisé (Ca2+) plasma et sécrétion de PTH : taux de sécrétion maximale (PTH Max) et minimale (PTH Min), pente et « set-point »

Sécrétion De PTH

Concentrations plasmatiques Ca2+ (mmol/l)

1

2

3

PT

H (

unit é

s ar

bita

rires

)

Ca set-point

PHT max

PHT min

0.5 1 1.5

Régulation fine du calcium

PTHmax: réserve des parathyroïdes (hypocalcémie aiguë)

PTH min n'est jamais nul, même en présence de calcémies très élevées

Réponse accentué à l’hypocalcémie Récepteur membranaire au Ca couplé à une

protéine G (mutation gène récepteur: hypercalcémie familiale)

De faibles variations concentrations extracellulaires Ca modifient concentrations cellules parathyroïde

Régulation du métabolisme phospho-calcique: PTH

Contrôle instantané concentrations Ca2+ fluides extracellulaires

Liaison récepteurs os, reins: augmentation calcémie

Rétrocontrôle négatif Ca2+ plasmatique sur la sécrétion de PTH

Hypercalcémie: PTH, inactivation PTH via dégradation intracellulaire

Régulation expression gène PTH

Calcium Hypocalcémie expression PTH

Forme active vitamine D :1,25-dihydroxycholécalciférol [1,25-(OH)2 D3] Inhibition de l’expression PTH

Phosphates expression PTH (effets direct et

indirect)

Régulation nombre cellules parathyroïdes

Prolifération cellules parathyroïdes en cas de: Hypocalcémie prolongée Déficit de 1,25-(OH)2 D3 Hyperphosphatémie

Modification de la capacité de sécrétion maximale

La calcitonine

Origine: cellules parafolliculaires ou cellules C thyroïde

Stimulus sécrétion: hypercalcémie Hypocalcémiante, hypophosphatémiante Diminution de la résorption osseuse:

diminution de l’activité des ostéoclastes Rôle physiologique =? Utilisation thérapeutique

Le 1,25-dihydroxycholécalciférol

Peau

cholécalciférol (vit D3)

cholestérol

7-déhydrocholestérol

Eclairement lumineux

UVT°

25-hydroxycholécalciférol (25(OH)D3)

1,25-dihydroxycholécalciférol [1,25-(OH)2 D3] Calcitriol

Foie

ReinPTH +

Aliment

1-hydroxylasePhosphate

vitD-Binding Protein plasma

Absorption

Le 1,25-dihydroxycholécalciférol: régulation

Passage UV peau Influence angle incidence éclairement

solaire (moment journée, saison, latitude)

Influence couverture nuageuse, pollution

Rôle adaptatif absence mélanine Nd européens

PTH + synthèse 1,25-(OH)2-D3

Synthèse de vitamine D3 chez les oiseaux

Peau recouverte de plumes Apport de précurseur vitamine D3 via

circulation sanguine et concentration dans la glande uropygienne

Application sécrétions glande sur les plumes durant le graissage et exposition aux UV

Ingestion de la matière exposée aux UV et de vitamine D3

Actions de la vitamine D

Récepteur nucléaire Expression récepteur par la plupart

des tissus: différenciation et fonctionnement cellules

Effet physiologique le plus significatif: régulation absorption intestinale calcium

absorption intestinale phosphates Diminution transcription gène PTH

Action de la vitamine D sur le tissu osseux

résorption osseuse synthèse collagène Stimulation de la différenciation

ostéoclastes Rôle majeur: réalisation d’un micro

environnement favorable à la minéralisation osseuse

25-OHcholécalciférol

25 hydroxylase

Cholécalciférol (Vit D3)

7-DéhydrocholestérolUV

PTH

Glandesparathyroïdes

minéralisation

CalciumAbsorption

TD Ca plasma

1,25 (OH)2 D31 hydroxylase

résorption Résorption osseuse

Ca excretion P excretion

Régulation hormonale du calcium plasmatique

Homéostasie du calcium: Augmentation de la calcémie (repas)

PTH

Os: libération Ca, P

Cal plasmatique

1-hydroxylase 1,25-(OH)2-D3

P urine

Ca urine

rein

Intestin: Absorption Ca P

Homéostasie du calcium: Diminution de la calcémie (allaitement)

PTH

Os: libération Ca, P

Cal plasmatique

1-hydroxylase 1,25-(OH)2-D3

P urine

Ca urine

rein

Intestin: Absorption Ca P

Autres Hormones

Hormone Action

GH + formation osseuse (via IGFI)

Hormones thyroïdiennes

+ résorption osseuse

OestrogènesAndrogènes

+ formation osseuse (transformation des ostéoclastes en ostéoblastes)

Glucocorticoïdes - absorption intestinale Ca ( PTH)+ résorption osseuse- Formation osseuse

Conclusion Maintien calcémie Hormones régulatrices: PTH, 1,25-

dihydroxyvitamine D Régulation PTH par Ca et par 1,25-

dihydroxyvitamine D PTH: réabsorption Ca, réabsorption Pi,

augmente résorption osseuse Vitamine D: synthèse au niveau peau (UV),

hydroxylation (foie, reins), régulation par PTH 1,25-dihydroxyvitamine D: absorption

intestinale Ca