Dr Hana Manceau, PhD

Service de Biochimie Clinique, Hôpital Beaujon Inserm U1149 - Université Paris Diderot

Faculté Médecine - Université Paris Diderot

L2-UE8 – 2017/18

METABOLISME DES PROTEINESMETABOLISME DES PROTEINESle bilan azotle bilan azotéé, cycle de l, cycle de l’’ururéée e

Connaissances PACES :�structure des AA, protéines�biosynthèse des protéines

Objectifs L2 :�différentes composantes du métabolisme protéique et ses finalités�éléments de régulation métabolique �moyens d'exploration de ce métabolisme�déficits enzymatiques du cycle de l’urée

PrPréérequisrequis et objectifset objectifs

ProtProtééinesines - molécules comportant de l'azote et composées d'une séquence d'acides aminés reliés par des liaisons peptidiques

RappelsRappels

AA essentielsAA essentiels(indispensables)(indispensables)

AA semiAA semi--indispensables indispensables (chez enfant et allaitement)(chez enfant et allaitement)

LeucineThréonine

LysineTryptophane

Phénylalanine Valine

MéthionineIsoleucine

GlutamineTyrosineCystéineArginineHistidine

C CCN

H

R1

OO

H

H C CNN

H

R2 O

OH

HH

0%

20%

40%

60%

80%

100%

Eau extracellulaire (25% 20 L)

Eau intracellulaire (37% 25 L)

Minéraux (6% 4 kg)

Graisse (10-30% 10 kg)

Masse corporelle 70 kg

Masse maigre

Masse grasse

Protéines (16% 10 kg)

ProtProtééines ines -- importance vitaleimportance vitale

����

SchSchééma gma géénnééral du mral du méétabolisme prottabolisme protééique ique (chez un adulte en bonne santé)

PROTEINES(10 kg)

Synthèse protéique(300 g/j)

Biosynthèse des autres produits azotés

Apports exogènes(80 g/j)

Synthèse de novo

(endogène)

Dégradation irréversible(80 g/j)

(UREE, NH4+, CO2)

Renouvellement ou

« Turnover protéique »

Les AA excédentaires ne sont pas stockés : ils sont dégradés

AA LIBRES(70 g/j)

Protéolyse(300 g/j)

ENTREES SORTIES

Bilan azotBilan azotéé

Balance azotBalance azotéée positivee positiveSynthèse > Protéolyse

ÉÉtat anaboliquetat anabolique

Azote ingeré(protéine)

Azote excreté(urée)

Equilibre azotEquilibre azotéé

Synthèse protéique = Dégradation protéique

Balance azotBalance azotéée ne néégativegativeSynthèse < Protéolyse

ÉÉtat cataboliquetat catabolique

Bilan azotBilan azotéé

= différence entre apporte (ingéré) et perte azotées (urines 90 %, fèces 10 %)��mesurmesuréé et exprimé en g N/24h

Méthode lourde à mettre en ouvre et utiliser en pratique clinique

��estimestiméé – dosage de ll’’ururéée urinaire e urinaire de 24h (85 % azote chez l’homme)

LL’’éévaluation du mvaluation du méétabolisme des prottabolisme des protééines est une pratique quotidienne en clinique. ines est une pratique quotidienne en clinique.

Les principaux marqueurs de flux d’azote en situation de dénutrition protéino-énergétique

Renouvellement des protRenouvellement des protééines ines

Protéines participent de façon très variable au renouvellement protéique global en fonction de :

�importance quantitative de la protéine (muscles, foie, intestin, peau)

�rapidité de renouvellement de protéine

10% 20 %

Variations du renouvellement protVariations du renouvellement protééiqueique

� Age - NNé 15 g/kg/j >> adulte 4 g/kg/j synthèse >> protéolyse

� Etat nutritionnel - � au cours du jeûne protéolyse > synthèse

� Etat pathologique (syndrome inflammatoire, traumatisme, sepsis, brûlés)

- situations cataboliques

- renouvellement 3-4x mais pas de gain protéique!

- foie+++ - synthèse des protéines de l’inflammation

- muscle produit des AA protéolyse > synthèse

Variations physiologiques et pathologiques des ENTREESVariations physiologiques et pathologiques des ENTREES

Alimentation = Apport des AA exogènes

Correspond à l’apport alimentaire en protéines qui subissent leur digestion

au niveau du tractus digestif

I. Aspects quantitatifsI. Aspects quantitatifs

Chez l’adulte, en pays développé, apports 7070--100 g/j100 g/j

Besoins recommandés:

55 g 45 g 110 g

���� ���� ����4-6 mois

Dépendent de - l’apport par les autres nutriments- l’âge et du sexe- l’activité physique

KwashiorkorKwashiorkor

Enfants de 6 mois-3ansau moment du sevrage

Pays en voie de développementAnorexieAnorexie

OpOpéérréés, cancs, cancééreux, brreux, brûûllééssPerte protéique >> besoins

Carence protCarence protééiqueique

Marasme nutritionnelMarasme nutritionnel

CarenceCarence globaleglobale(P, vitamines, minéraux)

En pathologie : MALNUTRITION PROTEINOEn pathologie : MALNUTRITION PROTEINO--CALORIQUECALORIQUE

PROTEOLYSE = catabolisme protPROTEOLYSE = catabolisme protééiqueique

Source principale d’AA pour l’organisme (75%)

Multiples fonctions :

� « Ménage cellulaire » (renouvellement basal des protéines,

élimination des protéines anormales)

� Genèse des peptides antigéniques (réponse immunitaire)

� Production d’énergie en situation de carence (muscle)

� Régulation de l’abondance tissulaire des enzymes

Consomme de l’énergie +++

Régulée +++ par conditions nutritionnelles et hormonales

SystSystèèmes protmes protééolytiquesolytiques

�� SystSystèème me lysosomallysosomal : : foie, reins +++ (< 15% protéolyse)

- ATP dépendant

�� SystSystèème me CalpaCalpaïïnene--CalpastatineCalpastatine : : - calcium dépendant - cytosolique

- dégradation des protéines du cytosquelette +++

�� SystSystèème me protprotééasomeasome : : muscle +++

� dans les états cataboliques +++

- ATP dépendant

ProtProtééolyse olyse lysosomalelysosomale

SystSystèème me ubiquitineubiquitine--protprotééasomeasome

• Complexe multienzymatique cytosolique

• Dégradation des protéines intracellulaire

(enzymes, protéines régulatrices)

• Dégradation des protéines anormales

• Majorité de la protéolyse au niveau musculaire +++

• Le protéasome « digère » les protéines marquées par l’ubiquitine

Complexe 20S Complexe 20S - activité catalytique protprotééolytiqueolytique (CP)

Complexe 19S Complexe 19S - activité rréégulatricegulatrice (RP)

O

N

H

O

N

H

ProtProtééine ine «« tagutaguééee »»

CH2

CH2

LysineLysine

CO

Glycine

UbiquitineUbiquitinepeptide de 76 AA

CC

C

CH2

CH2

NHLiaison isopeptidique

α

La glycine C-terminale de l’ubiquitinese lie par une liaison isopeptidique au groupement aminé d’une lysine de la protéine à dégrader.

SystSystèème me ubiquitineubiquitine--protprotééasomeasome

SystSystèème me ubiquitineubiquitine--protprotééasomeasome -- ubiquitinationubiquitination

E1E1 - activation de l’ubiquitine (2 isoformes)

E2E2 - conjugaison de l’ubiquitine (>25 isoformes) - catalysent la liaison Ub – P

E3E3 - ubiquitine ligase (rôle principal dans la reconnaissance du substrat) (>150 isoformes)

SystSystèème me ubiquitineubiquitine--protprotééasomeasome

AA en position NAA en position N--terminale :terminale :

- stabilisants : Met, Met, SerSer, , GlyGly (protéines à demi-vie longue)

- déstabilisants : ArgArg, Lys, , Lys, HisHis (protéines à demi-vie courte)

SSééquence signalquence signal

- courtes séquence spécifique des AA deviendraient exposés au fur et

à mesure du vieillissement de la protéine

- « motifs de destruction » PEST (Pro-Glu-Ser-Thr)

Signaux de la protSignaux de la protééolyseolyse

Ciblage en fonction de :-poids moléculaire-degré de glycosylation-point isoélectrique…

DDéégradation irrgradation irrééversible des AA versible des AA = catabolisme oxydatif des AA= catabolisme oxydatif des AA

Squelette des atomes de carbone

Glucose Acétyl-CoA Corps cétoniques

Urée Mécanisme spécifique de l’AA

Perte du groupe carboné

Perte du groupe

aminé

Mécanismegénéral

CO2

NH3

COOHCHR

NH2

Urée

Perte du groupe

aminé

Mécanismegénéral

NH3

COOHCHR

NH2

ÉÉlimination du groupe aminlimination du groupe aminéé des AAdes AA

��TransaminationsTransaminations

��DDéésaminations oxydativessaminations oxydatives

��DDéésaminations NON oxydativessaminations NON oxydatives

TransaminationsTransaminations

- premier étape de la dégradation des AA- transfert d’un groupement aminé entre un AA et un α-cétoacide- réactions réversible- transaminases spécifiques vis-à-vis du substrat- le même coenzyme – phosphate de pyridoxal (PLP)

acide αααα-aminé

αααα-cétoacide

αααα-cétoglutarate

glutamate

TransaminaseTransaminase

R

CH-OOC NH3

+

R

C-OOC

α

(CH2)2

CH-OOC NH3

+α

COO-

(CH2)2

C-OOC

α

COO-

O

Oα

PLP

Alanine Alanine aminotransfaminotransfééraserase ((ALATALAT) ou Transaminase ) ou Transaminase GlutamoGlutamo--Pyruvique (GPT)Pyruvique (GPT)

AspartateAspartate aminotransfaminotransfééraserase ((ASATASAT) ou Transaminase ) ou Transaminase GlutamoGlutamo--OxaloOxalo--acacéétiquetique (GOT)(GOT)

TransaminasesTransaminases

Acide αααα-aminé

αααα-cétoacide

αααα-cétoglutarate

glutamate

Transaminase

NAD+ + H2O

Glutamate déshydrogénase

NADH,H+ + NH4+

R

CH-OOC NH3

+

R

C-OOC

α

(CH2)2

CH-OOC NH3

+α

COO-

(CH2)2

C-OOC

α

COO-

O

Oα

Mitochondrie (foie)

uréeNH2

C

ONH2

TransaminationDésamination

Synthèse de l’urée

acide αααα cétonique ex: α-cétoglutarate

acide αααα aminéex: Glutamate

Transaminase / amino transferase

acide αααα aminé acide αααα cétonique

DDéésaminations oxydatives saminations oxydatives

glutamate αααα−−−−cétoglutarateNH4+

NAD(P)+ NAD(P)HGlutamatedéshydrogénase

(mitochondrie)

Quantitativement très importante

Enzyme allostérique

Régulée +++

ATP & GTP: inhibiteurs allostériques

ADP & GDP: activateurs allostériques

Déficit énergétique cellulaire ⇒⇒⇒⇒ active le catabolisme des AA

DDéésaminations NON oxydativessaminations NON oxydatives

Certains AA (groupement OH) peuvent être désaminés directement par ddééshydratasesshydratases (PLP groupement prosthétique)

PyruvateSSéérinerine

COO -

H

NH3+

C CH2 OH

ThrThrééonineonine

COO -

H

NH3+

C

OH

CH CH3

COO -

O

C CH3NH4

+

COO -

C CH2 CH3

O

NH4+

++

++

αααα-cétobutyrate

Formes dFormes d’’excrexcréétion de ltion de l’’azoteazote

AmmoniacAmmoniacUrUrééee Acide uriqueAcide urique

hommemammifères

oiseauxreptiles terrestres animaux aquatiques

AmmoniotAmmoniotééliquesliquesOrgOrg. . UrUrééototééliquesliques UricotUricotééliquesliques

Elimination de lElimination de l ’’AZOTEAZOTE

NHNH33

astrocyteneurone BHE

synapse

MMéétabolisme de ltabolisme de l’’azote sous forme dazote sous forme d’’ammoniaqueammoniaque

Catabolisme des AATransaminationsDésamination Oxydative GluDésaminations non oxydativesDésamidation GLN: glutaminase

Désaminations des bases PUR-PYR

Désaminations des Monoamines(sérotonine, histamine,

dopamine, adrénaline)

Désamination du carbamyl phosphate

Origine Endogène Origine Exogène

Désaminations dans l’intestin

AA ingérés/rétrodiffusés

Urée rétrodiffusée

Désaminases/uréasesbactériennes

NH3 � 4/5 absorbés

Veine Porte � FOIE

1/5 � fèces (NH4+)

2. Dans le Foie: glutamineglutamine ���� glutamate + NH4+ ⇒⇒⇒⇒ UREE +++

Glutaminase

3. Dans les Reins: élimination sous forme NH4+ : NH3 + H+

∼∼∼∼ 20% de l’azote urinaire total

1. Tissus périphériques exportent l’azote vers le FOIE

sous forme de glutamineglutamine (GLU + NH4+), Glutamine synthétase

sous forme de alaninealanine dans le muscle +++ (Cycle de l’alanine)

MMéétabolisme de ltabolisme de l’’azote sous forme dazote sous forme d’’ammoniaque ammoniaque

� AA le plus abondant dans le plasma

�Transporteur d’azote entre les tissus

- Foie : UrUrééogenogenèèsese

- Reins : AmmoniogenAmmoniogenèèsese

� Utilisée pour la synthèse de nombreux composés +++

- Substrat pour les bases nucléiques

- Précurseur de Pro, Orn, Arg

Glutamine (GLN = Q)Glutamine (GLN = Q)

SynthSynthèèse de la Glutaminese de la Glutamine

- dans tous les tissus (FOIE, MUSCLE +++) SAUF intestin et reinshépatocytes périveineux

- enzyme allostérique

- régulation+++ par rétroinhibition cumulative

- rôle critique dans le contrôle du métabolisme de l’azote

Glutamine synthétase

RRéégulation de l'activitgulation de l'activitéé de la glutamine synthde la glutamine synthéétasetase

- régulation très fine du flux d’azote dans la cellule- GS adénylylée - inactive - pas sensible à la rétro-inhibition cumulative

par les produits terminaux du métabolisme de la glutamine

ddéésadsadéénylnylééee

Adénylyltransférase

adadéénylnylééee

Glutamine synthétase

SynthSynthèèse et Dse et Déégradation de la Glutamine dans le foiegradation de la Glutamine dans le foie

Glutamine synthétase

hépatocytes périveineux

Glutaminase

hépatocytes périportauxGLUTAMATEGLUTAMATE GLUTAMINEGLUTAMINE

Glutaminase hépatique – régulation :- acidose+ leucine; ions phosphates, bicarbonates

Cycle de lCycle de l’’alaninealanine

Lors du jeûne ou d’un exercice prolongé, le muscle utilise les AA comme source d’énergie ⇒ production d’azote

1) Réactions de transaminations ���� GLU

GLU transaminé en ALA � Sang

Foie, capte ALA � PYR (transamination)

PYR � Glucose

groupe aminé � Urée

2) Groupe aminé transportésous forme de GLN

ALATALAT

ALATALAT

GlutamineGlutamine

GlutamineGlutamine

Glutamine synthétase

UrinesUrinesUrUrééogenogenèèsese AmmoniogenAmmoniogenèèsese

FOIEFOIE REINSREINS

Glutaminase

GlutaminogenGlutaminogenèèsese

NHNH33

GlutamateGlutamate

GlutamateGlutamate GlutamateGlutamate

GlutamateGlutamate

SANGSANG

TISSUS PERIPHERIQUESTISSUS PERIPHERIQUES

NHNH33 NHNH33

NHNH44++

UrUrééee

�cycle Krebs-Henseleit (1932); cycle de l'ornithine; uréogenèse

�voie préférentielle d’élimination de l’azote en excès (85%)

�élimination de l'ammoniac issu de la dégradation des AA

�formation d’une molécule d’urée et régénération de l’ornithine

�chez les mammifères ce cycle se déroule uniquement dans le foie

(hépatocytes périportaux)

� 3 réactions ont lieu dans la matrice mitochondriale et

3 autres se déroulent dans le cytosol

� transporteurs entre la matrice mitochondriale et le cytosol :

- 2 transporteur citrulline - ornithine

- 1 translocase glutamate - aspartate

C

O

NH2NH2

Cycle de lCycle de l’’URURÉÉEE

Cycle de lCycle de l’’URURÉÉEE

UrUrééee contient 2 N/molécule 1er ���� NH3

2ème ���� aspartate

- déchet du catabolisme de l’azote- molécule neutre - soluble +++ (1800g/L eau)- peu toxique - pas de fonction métabolique- production 15-35 g/jour

C

O

NH2NH2

glutamineglutamine ���� glutamate + NH3 ⇒⇒⇒⇒ UREE Glutaminase

Glutaminase

Ornithine

Citrulline

Carbamylphosphate

NH3HCO3

-

ATP

NAG

Glutamate Acetyl-CoA

NAGSNAGS

CPSCPS--II

OTCOTC

mitochondrie

Cycle de lCycle de l’’URURÉÉE E –– éétapes mitochondrialestapes mitochondriales

N Acetyl Glutamate Synthase

CCarbamoyl PPhosphate SSynthétase I

OOrnithine TTrans CCarbamylase

NAGS NAGS

CPSCPS--II

OTC OTC

⊕ Carbamyl phosphate

Ornithine

Arginine

Argininosuccinate

Citrulline

Ornithine

Citrulline

Carbamylphosphate

NH3HCO3

-

ATP

NAG

Glutamate Acetyl-CoA

UREE

fumarate

Aspartate

ATP

AMP + PP

⊕

Arginine⊕

Cycle de LCycle de L’’URURÉÉEE

NAGSNAGS

CPSCPS--II

OTCOTC

ASSASS ASLASL

ARGARG

mitochondrie cytosol

Tp

TpTl

C

O

NH2NH2

ASS - Arginino-Succinate SynthaseASL - Arginino-Succinate LyaseARG - Argininase

OOA

Le Cycle de lLe Cycle de l’’UrUréée est lie est liéé au cycle de Krebsau cycle de Krebs

Cycle deCycle deKrebsKrebs

Cycle deCycle dell’’UrUrééee

Shunt Shunt aspartateaspartate--argininoarginino--

succinatesuccinate du CKdu CK

ASATASAT

MDHMDH

FumaraseFumarase

Cycle de lCycle de l’’UrUréée : Bilane : Bilan

HCOHCO33-- + NH+ NH44

++ + 3 ATP + 3 ATP UrUréée + 2ADP + 2Pi + e + 2ADP + 2Pi +

+ + aspartateaspartate + 2 H+ 2 H22O O AMP + AMP + PPiPPi + fumarate+ fumarate

- au total la synthèse de l’urée consomme 1 ATP1 ATP

- tous les substrats sont régénérés

- nécessaire apport alimentaire en arginine +++

(la quantité synthétisée par l’homme est insuffisante)

Cycle de lCycle de l’’UrUréée : REGULATIONe : REGULATION

3 types de régulation :

�Par allostérie

�Disponibilité du substrats

�Hormonale

Cycle de lCycle de l’’UrUréée : REGULATIONe : REGULATION

Carbamyl Phosphate Synthétase I +++

- Disponibilité en substrats NH3, HCO3- et ATP +++

- Régulation allostérique

- Activateur : NAG, Arg

Pyruvate (état NOURRI)PDHPDH

Acides Gras (Jeûne)

Si dégradation des P ����⇒⇒⇒⇒���� GLU ⇒⇒⇒⇒���� NAG ⇒⇒⇒⇒���� urée

Carbamyl phosphateNH3

HCO3-

ATP

NAGNAG

Glutamate Acetyl-CoA

⊕⊕⊕⊕

Arginine⊕⊕⊕⊕

NAGSNAGS

CPSCPS--II

GlutaminGlutaminaseGlutaminase

Arginino Succinate Synthase (ASS)

Disponibilité en ASP :

Translocase GLU-ASPPYRPyruvate carboxylasePyruvate carboxylase

Acétyl-CoA

+

ASPArginino-succinate

ASS

OAA

aCG

GLU

ASP

ASATASAT

GLU

CIT

ORN

CIT

ORNmitochondrie

Disponibilité en CIT :

Transporteurs ORN-CIT

Cycle de lCycle de l’’UrUréée : REGULATIONe : REGULATION

Cycle de lCycle de l’’UrUréée : REGULATIONe : REGULATION

Cycle de l’urée est dépendant du ratio NAD+/NADH,H+

Disponibilité en NAD+

⇒ Activité de la chaîne

respiratoire +++

�Intoxication alcoolique

Alcool DHase à NAD+

Le NAD+ est consommé

prioritairement pour la

détoxification alcoolique

⇒���� Uréogenèse

Cycle deCycle deKrebsKrebs

Cycle deCycle dell’’UrUrééee

NADH,H+ NAD+

Cycle de lCycle de l’’UrUréée : Re : Réégulation au cours de diffgulation au cours de difféérent rent éétats nutritionnelstats nutritionnels

PPéériode post prandiale riode post prandiale

- 50% de l’azote absorbé est transformé en urée

Au niveau intestinal :- glutamine et glutamate totalement oxydés dans l’entérocyte- autres AA sont absorbés et passent dans la circulation portale- flux d’AA et d’ammoniac vers le foie

Au niveau hépatique :- Gln = Glu + NH3 par la glutaminase des hépatocytes avec une activité très élevée car l’enzyme est activée par le NH3.- alanine transformée en aspartate qui peut rentrer dans le cycle de l’urée

PPéériode de jeriode de jeûûne modne modéérréé (1(1--3 jours)3 jours)- le processus d’épargne protéique consomme les substrats uréogéniques- AA- néoglucogenèse

PPéériode de jeriode de jeûûne prolongne prolongéé (>3 jours)(>3 jours)- la protéolyse (bilan azoté négatif) stimule la synthèse de l’urée

���� Apports exogènes : Régimes hyperprotidiques

���� Apports endogènes : Etats d’hypercatabolisme protéique

- Brûlés

- Traumatismes

Cycle de lCycle de l’’UrUréée : Re : Réégulation au cours de diffgulation au cours de difféérent rent éétats nutritionnelstats nutritionnels

Cycle de lCycle de l’’UrUréée: REGULATION HORMONALEe: REGULATION HORMONALE

�� Cortisol Cortisol : catabolisant ; augmente la protéolyse et

l’efflux musculaire et donc augmente l’uréogenèse

�� GlucagonGlucagon : catabolisant; augmente le transport

hépatocytaire des AA et donc augmente l’uréogenèse

�� InsulineInsuline : anabolisante (muscle+++) ; oriente les AA vers

la synthèse protéique et diminue l’uréogenèse

AmmoniogenAmmoniogenèèsese rréénalenale

- biosynthèse de NH4+ (20 % de l’azote urinaire) par les cellules rénales

tubulaires proximales- processus de l’équilibre acido-basique (éliminations de l’excès de protons)

En conditions cataboliquesJeûneAcidoseInsuffisance hépatique

����

NHNH44++ NHNH33 + H+ H++

GlutaminaseGlutaminase

PATHOLOGIEPATHOLOGIE

HyperammoniHyperammoniéémiemie : : éélléévation de la concentration de NHvation de la concentration de NH44

++ dans le sang dans le sang adulte > 100 adulte > 100 μμμμμμμμmolmol/l/l (zone grise 50-100 μμμμmol/l)

Etiologie des hyperammoniémies :

-- primaires primaires - héréditaires

-- secondairessecondaires

Les valeurs normales de l’ammoniémie :

14 - 55 μmol/l 11 - 48 μmol/l

nouveau-né - hyperammoniémie transitoire > 100 μmol/l

����

����

����

Manifestations cliniquesManifestations cliniques

�Encéphalopathie � œdème cérébral

�Atteinte digestive et hépatique

�Troubles psychiatriques

��������aucune spaucune spéécificitcificitéé !!

�Tableau aigu ou chronique

�A tout âge - période néonatale � âge adulte

HyperammoniHyperammoniéémiesmies secondairessecondaires

�Insuffisance Hépatique sévère +++

- Causes : hépatites aiguës (virales, toxiques…), cirrhose

�Acidose ⇒ défaut d’élimination urinaire (NH4+)

�Anomalies héréditaires du métabolisme :

- Acidurie organique (+ acidose métabolique)

- Déficit β-oxydation des AG

- Déficit chaîne respiratoire

�Médicaments (valproate)

((�������� ururéée)e)

�Prématurité : immaturité hépatique & défaut de perfusion

HyperammoniHyperammoniéémiesmies PRIMAIRESPRIMAIRES

DDééficits en Enzymes du cycle de lficits en Enzymes du cycle de l’’ururééee

OMIM≠ (Online Mendelian Inheritance in Man) Transmission Prévalence

237310 - NAGS

237300 - CPS I

311250 - OCT

215700 - ASS

207900 - ASL

207800 - Arginase

Ar

Ar

Lié à l’X

Ar

Ar

Ar

1/ 62000

1/ 14000

1/ 57000

1/ 70000

1/ 363000

www.ncbi.nlm.nih.gov/omim

Maladies héréditaires du métabolisme de l’urée

DDééficits des Transporteursficits des Transporteurs

238970 - ORNT1 (SLC25A15 ORN/CIT)

603471 - CITRINE (SLC25A13 GLU/ASP)

OCTOCT –– transmission litransmission liéée e àà ll’’XX

� Révélation Neonatale (> 24h) LETALVomissements, léthargie � COMAMouvements anormaux, convulsionsHypothermie, hyperpnée(Hépatomégalie, cytolyse)

� Révélation Tardive et Adulte : GRAVEFacteurs déclenchants +++

SC chroniques : SC chroniques : S digestifs et hépatiques

Encéphalopathie chroniqueS neurologiques récurrentsS psychiatriques

SC aigus : SC aigus : S neurologiques +++

S digestifs

HyperammoniHyperammoniéémiesmies PRIMAIRESPRIMAIRES

����

��������

Signes Cliniques : 2 groupes

AmmoniAmmoniéémiemie plasmatiqueplasmatique

Conditions préanalytiques +++

- prélèvement sur anticoagulants (héparinate, EDTA)

- acheminée rapidement au laboratoire <15min

- dans la glace

(à T°°°°Ambiante GLN ���� GLU + NH3 –– surestimation!!!)surestimation!!!)

- interférence - hémolyse, ictère, lactescence

- centrifugation, analyse la plus rapide possible

Cycle d’ammoniémie : dosages répétés au cours de la journée avant et

après les repas (formes à révélation tardive - élévation progressive

au cours de la journée)

HyperammoniHyperammoniéémiesmies -- outils diagnostiques biologiques outils diagnostiques biologiques

- Chromatographie des AA plasmatiques et urinaires- transporteurs du NH3 – glutamine, proline, glycine, alanine - AA du cycle de l’urée

- Chromatographie des Ac organiques urinaires (CAO)- Diagnostic des aciduries organiques- Orientation vers un déficit de la β-oxydation- Identification de l’acide orotique et de l’uracile

- Acide orotique urinaire (Carbamylphosphate ��� Ac orotique � Urines)

- Base pyrimidique synthétisée dans le cytosol - Synthèse à partir du CP accumulé dans la mitochondrie- Diagnostic différentiel des déficits en aval de la synthèse du CP

(NAGS, CPS, OTC)

- Biologie Moléculaire

- Dosages enzymatiques spécifique

- CPS, OTC : cellules hépatiques; intestinales - ASL, ASS : fibroblastes- Arginase : érythrocytes

HyperammoniHyperammoniéémiesmies -- outils diagnostiques biologiques outils diagnostiques biologiques

Apport suffisant en AA essentiels

Apport d’arginine +++

HyperammoniHyperammoniéémiesmies –– prise en chargeprise en charge

Elimination des métabolites toxiques- Épuration de l’azote excédentaire : Hémodialyse +++- Épuration par des chélateurs iv : Phénylbutyrate, Benzoate

(stimulent une voie métabolique alterne)

Limitation de la néoformation des métabolites toxiques- Limiter l’apport d’azote : Régime pauvre en protéines- Éviter le catabolisme: Apport calorique suffisant (glucidolipide)

Transplantation hépatique

Diagnostic rapide +++ Prise en charge du patient – urgence vitale!

DPN +++ (villosités choriales, LA)

Les gènes de toutes les enzymes sont connus (cf OMIM)

Mutations décrites pour toutes les maladies

Centres Spécialisés de prise en charge:

«« Centre de RCentre de Rééfféérence Maladies Rares (CRMR)rence Maladies Rares (CRMR) »»

- Compétences Cliniques

- Compétences Biochimiques

(analyses des métabolites, enzymes, biologie moléculaire)

HyperammoniHyperammoniéémiesmies –– prise en chargeprise en charge

Cas cliniquesCas cliniques

MathieuMathieu

• 1er enfant de parents non consanguins et sans ATCD

• Grossesse, accouchement : N

• 3 mois et demi : introduction d’un lait artificiel

– Mauvaise prise des biberons – vomissements irréguliers

– Mauvaise prise de poids – Modification du lait

• 5 mois : – Hospitalisation pour vomissements, anorexie et cassure de la courbe

– Diagnostic : reflux gastro-oesophagien

Modification du lait, motilium + polysilane

• 8 mois – Fatigué, refuse de manger – pousse des hurlements, crise généralisée

• Hospitalisation – Inconscient avec mouvements de pédalage

– Débord hépatique (1,5 cm) – Convulsions

– Bilan : alcalose respiratoire; NH3 : 410 μμμμmol/l

• Evolution : décès 48 heures plus tard (œdème cérébral)

DDééficit en OCTficit en OCT

FranFranççois 14 ansois 14 ans

• ATCD – Développement staturo-pondéral normal

– Céphalées intermittentes

– Décès par coma inexpliqué d’un oncle maternel alors âgé de 30 ans

• De J0 à J5 – Céphalées, flou visuel, anorexie, vomissements

– Examen clinique, NFS, iono, transaminases : normaux

• J6 – Hallucinations, confusion

– Hospitalisation en pédiatrie puis en réanimation

• De J7 à J9 – Coma d’aggravation progressive

– Scanner, PL, glycémie, iono, toxico : N

– Ammoniémie : 344 μμμμmol/l puis 755 μμμμmol/l

– Traitement : régime sans protéines, alimentation glucido-lipidique, épurateurs

• J9 : décès

DDééficit en OCTficit en OCT

Monsieur JMonsieur J…… 49 ans49 ans

• Pas d’ATCD familiaux et personnels évocateurs - coureur de semi marathon

• J0 – Vomissements au retour d’un semi marathon

• De J4 à J6 – Asthénie physique suivie d’un épisode de vomissements et de diarrhées

– stupeur, ralentissement de la gestuelle, soif

Crises d’agitation, agressivité verbale, incoordination psychomotrice, obnubilation, désorientation.

Appel du médecin traitant : refus des soins, déambulation

• J7 à 0h00 – Admission aux urgences puis transfert en Neurologie à 12h30

– Obnubilation, somnolence, vomissements, bradypsychie, trouble de l’élocution, fixité du regard, stéréotypie gestuelle, bâillements

– Biologie standard normale, pas de cytolyse hépatique, absence de toxiques, PL normale,

alcalose ventilatoireSuspicion d’état de mal épileptique

• J7 à 22h – Transfert en Réanimation médicale – Glasgow à 5/15, hypertonie pyramidale franche, mydriase bilatérale réactive, œdème cérébral

Encéphalopathie d’étiologie indéterminée

– Hyperammoniémie à 700 μμμμmol/l ! Aggravation rapide

• J10 – Décès du patient – ammoniémie à 1859 μμμμmol/l

DDééficit en OCTficit en OCT

1.1. Accident aigu Accident aigu neuroneuro--hhéépatopato--digestifdigestif

2.2. Association ou succession de symptômes hAssociation ou succession de symptômes héépatopato--digestifs et digestifs et

neuropsychiatriques de prneuropsychiatriques de préésentation aigusentation aiguëë ou chroniqueou chronique

3.3. Tableau Tableau monosymptomatiquemonosymptomatique qui ne fait pas sa preuvequi ne fait pas sa preuve

•• vomissements, anorexie, cassure de courbevomissements, anorexie, cassure de courbe

•• anorexie et atteinte hanorexie et atteinte héépatiquepatique

•• retard psychomoteur, retard psychomoteur, éépilepsiepilepsie

•• accaccèès ds d’’agitation, agressivitagitation, agressivitéé

•• syndrome confusionnel isolsyndrome confusionnel isoléé

•• comacoma

Quand doser lQuand doser l’’ammoniammoniéémiemie ??