Biochimie des Grandes Fonctions

Hépatiques

Dr. Claude Bendavid

Plan

I- Les Grandes Fonctions du Foie1. Fonction Biliaire

2. Fonctions de synthèse et homéostasie

3. Fonctions d’épuration et détoxification

II- Les Marqueurs Hépatiques

III- Les Syndromes Hépatiques

I- 1. Fonction Biliaire

• Pigments biliaires(Bilirubine)

• Sels biliaires(issus du Cholestérol)

• Déchets(cf xénobiotiques)

Excrétion de biledans l’intestin(0.7 L / jour)

Sécrétions Biliaires

• Suc digestif et Voied’excrétion de déchets

• Stockage avec concentration dans lavésicule biliaire

• Composition complexe : peptides, protéines, • Excrétion rapide lors du repas

cholestérol, pigments biliaires, sels biliaires et xénobiotiques

Sels Biliaires

Cycle entéro-hépatique des Acides Biliaires

Catabolisme

Hb

HèmeGlobine

Bilirubine

Bilirubine Libre= Non Conjuguée = IndirecteInsoluble, liée à l’albumine

SRE

Plasma

Bilirubine Conjuguée= DirecteSoluble

Foie (Hépatocyte)

Intestin ReinStercobilinogènes

(incolores)

Stercobiline(brune)

Urobilinogènes(incolores)

Urobiline(jaune)

Selles Urines

Bilirubine

Autres hémoprotéines

(Myoglobine, Cytochromes P450, catalases)

Captation

Conjugaison

Excrétion

Urobilinogènes

10 %90 %

I- 2. Fonctions métaboliques(Synthèse - Homéostasie)

• Métabolisme glucidique ( Maintien de la glycémie)

- Formation de Glycogène, Glycogénolyse

- Néoglucogénèse

• Métabolisme lipidique- Synthèse des AG, TG, PL

- Synthèse de cholestérol

- Formation de lipoprotéines

• Métabolisme protéique

- Synthèse de l’albumine

- Synthèse des a1, a2, b et g-globulines (sauf Immunoglobulines)

- Synthèse des facteurs de coagulation

• Métabolisme des acides aminés

- Transamination et désamination oxydative (ALAT et ASAT)

• Métabolisme vitaminique (stockage)

• Métabolisme du fer

I- 3. Fonctions d’épuration -détoxification

• Uréogénèse

Détoxification du NH3

• Métabolisation des xénobiotiques :(Médicaments, toxiques, polluants…)

Réactions de fonctionnalisation et de conjugaison(Cytochromes P450)

• Activité phagocytaire des cellules de Küpffer

Cycle de l’urée (Ornithine)

Urines

CPS1OTC

ArginoSuccinate Synthase

Argino Succinate Lyase

Arginase

Métabolisation des xénobiotiques• Substances étrangères de faible PM

– Naturelles ou artificielles (aliments, médicaments)

• Exposition inévitable : – Métabolisation (sont hydrophobes ou réactives

chimiquement…toxiques), neutralisation puis élimination

– EMTX : Enzymes du Métabolisme et Transport des Xénobiotiques (expression variable)

• Phase 1 : Oxydo-réduction et hydrolyse• Phase 2 : Conjugaison (réactions de transfert)• Phase 3 : Transport des dérivés conjugués

– Variations :Physiopathologique, environnementale, génétique

PlanI- Les Grandes Fonctions du Foie

II- Les Marqueurs HépatiquesBilirubines

Transaminases

Gamma GT

PAL

LDH et 5’Nucléotidase

Protéine et facteurs de coagulation

Ammoniémie

CDT

III- Les Syndromes Hépatiques

II- Les Marqueurs HépatiquesExploration Biochimique du Foie

Marqueurs Hépatiques

Diagnostic des Syndromes de la Pathologie Hépatobiliaire

Ictère Cholestase IHC Cytolyse

Inflammation

Les Marqueurs Hépatiques

Non Enzymatiques Enzymatiques

- Bilirubines - Transaminases - Albumine - ALAT et ASAT - CDT - g GT - Ammoniémie - PAL - Glycémie - LDH - Cholestérol - 5’Nu

- TP, F V

II- 1. BilirubineB- Méthodes analytiques de dosage

• Prélèvement : Sérum ou plasma après recueil sur héparinate de lithium• Dosage par colorimétrie après diazotation

Bilirubine Directe + diazo + H+ azobilirubine (bleue)(conjuguée)

Mesure de l’absorbance

Bilirubine Totale + diazo + H+ azobilirubine (bleue)(libre + conjuguée) caféine, benzoate,

acétate (solubilisants)

Bilirubine Indirecte = Bilirubine Totale – Bilirubine Directe(libre)

560 nm

520 nm

II- 1. BilirubineC- Valeurs normales

• A l’état physiologique, seule la bilirubine libre est retrouvée dans le sang.

N < 17 µmoles / L (< 10 mg / L)

• En absence d’obstacle post-hépatique, il n’existe pas de bilirubine conjuguée dans le plasma

D- Variations pathologiques

• Son augmentation pathologique (hyperbilirubinémie) conduit à unecoloration de la peau et des muqueuses, l’ictère.

• En cas de surproduction ou défaut de conjugaison, on observe une dela bilirubine libre.

• En cas de lésion hépatocytaire ou d’obstacle à l’écoulement biliaire, labilirubine conjuguée reflue dans le plasma.

II- 2. TransaminasesA- ALAT

ALanine Amino Transférase (= TGP)

• Localisation tissulaire : FOIE, Cœur , rein

• Localisation cellulaire : Cytoplasmique, mitochondriale

• Activité biologique : Glu + Acide pyruvique Acide oxalo-acétique + Ala

• Variations physiologiques : 7 à 50 UI/L

chez le Nné, normalisation en 6 mois

>

• Variations pathologiques : = Marqueur le + discriminant de la cytolyse hépatique (ALAT > ASAT)

ALAT

II- 2. TransaminasesB- ASAT

ASpartate Amino Transférase (= TGO)

• Localisation tissulaire : CŒUR, Foie, rein, muscle

• Localisation cellulaire : Cytoplasmique

• Activité biologique : Glu + Acide oxalo-acétique Acide a-cétoglutarique + Asp

• Variations physiologiques : 7 à 50 UI/L

>

• Variations pathologiques : Affections cardiaques (Infarctus du myocarde)

Affections hépatiques (ALAT > ASAT

sauf Hépatite éthylique ASAT>ALAT)

Embolies pulmonaires, Infarctus rénaux

ASAT

II- 2. TransaminasesC- Détermination de l’activité des transaminases

• Prélèvement : Tube sec ou hépariné. Hémolyse

• Réaction principale + réaction auxiliaire indicatrice couplée aux coenzymes nicotiniques

• Mesure de la disparition du NADH à 340 nm par spectroscopie UV

Aspartate + a Cétoglutarate Oxalo-acétate + Glutamate

Malate

Alanine + a Cétoglutarate Pyruvate + Glutamate

Lactate

Malate deshydrogénase

ASAT

NADH + H+

NAD+

ALAT

Lactate deshydrogénaseNADH + H+

NAD+

II- 3. Lactate DeshydrogénaseLDH

→ Localisation tissulaire : Cœur, Muscle, Foie, Rein, GR

→ Localisation cellulaire : Cytoplasmique

→ Activité biologique : Acide pyruvique + NADH + H+ Acide lactique + NAD+

→ Variations physiologiques : 210 à 420 UI/L

→ Variations pathologiques : = Enzyme de cytolyse, peu spécifique

Affections hépatiques

Affections cardiaques (Infarctus du myocarde)

Anémies hémolytiques

LDH

II- 3. LDH

• Mesure de l’activité enzymatique des LDH :

- Prélèvement : tube sec ou hépariné, non hémolysé

- Pyruvate + NADH + H+ Lactate + NAD+

Mesure de la absorbance à 340 nm (disparition du coenz. réduit) par spectoscopie UV.

LDH

II- 4. Gamma-Glutamyl Transféraseg-GT

• Localisation tissulaire : FOIE, Rein, pancréas, prostate

• Localisation cellulaire : Membranaire Marqueur très sensible mais peu spécifique, peu représentative de la lésion hépatique

• Activité biologique : g-Glutamyl-peptide + aa g-Glutamyl-aa + Peptide

• Variations physiologiques : 7 à 50 UI/L> N chez 1 à 2 % de la population

• Variations pathologiques : Toutes affections hépatiques Ethylisme, normalisation rapide après sevrage Affections pancréatiques Induction enzymatique (Medts : antiépileptiques…)

Intoxication médicamenteuse (anticoagulants, neuroleptiques…)

g-GT

II- 4. g-GT

• Détermination de l’activité enzymatique (dosage) :

- Prélèvement : Tube sec ou hépariné

- Méthode colorimétrique :

Glutamyl-4-nitranilide + Glycylglycine Glu-Glycylglycine + 4-nitraniline

Vitesse de formation de la 4-nitraniline (jaune) proportionnelle à l’activité de la g-GT

Mesure de l’ d’absorbance à 405 nm

g-GT

II- 5. Phosphatases AlcalinesPAL

• Localisation tissulaire : FOIE, OS (zones de croissance), Rein,Muqueuse intestinale, Leucocytes,PAL Placentaire

• Localisation cellulaire : Membranaire (Canaux biliaires)• Activité biologique : Hydrolyse des fonctions phosphodiesters et

libération d’acide phosphorique

• Variations physiologiques : 100 à 290 UI/L chez l’adulte

180 à 1200 UI/L chez l’enfant en période de croissance

au 3ème trimestre de Grossesse Remaniement osseux (vieillissement)

• Variations pathologiques : Marqueur de choix de la cholestase Affections osseuses (Maladie de Paget, Tumeurs osseuses, Ostéomalacie, Rachitisme…)

II- 5. PAL

→ Détermination de l’activité enzymatique des PAL :

- Prélèvement : Tube sec ou hépariné

- Méthode colorimétrique :

ParaNitroPhénylPhosphate + H2O ParaNitroPhénol + Phosphate

PNPP PNP (jaune)

Mesure de la vitesse d’ d’absorbance à 405 nm

PAL

II- 6. 5’ Nucléotidase5’-Nu

• Localisation tissulaire : FOIE

• Localisation cellulaire : Membranaire (Parois des canalicules biliaires +++)

• Activité biologique : Hydrolyse des nucléosides 5’-phosphate en adénoside et en phosphate

• Variations physiologiques : < 9 UI/L

• Variations pathologiques : Spécifique de la pathologie hépatobiliaire

Cholestase intra ou extra- hépatique

= Marqueur Sensible et Spécifique

II- 6. 5’-Nucléotidase

• Détermination de l’activité enzymatique :

- Prélèvement : Tube sec ou hépariné

- Cascade de réactions auxiliaires production d’ H2O2 réduit en eau par une péroxydase avec oxydation d’un chromogène incolore en composé coloré.

Mesure de l’ d’absorbance à 500 nm par spectroscopie

II- 7. Ammoniémie• L’ammoniac issu de la désamination des aa et des composés aminés est

détoxifié grâce à l’uréogénèse hépatique

• Insuffisance d’épuration hépatique du NH3 Hyperammoniémie

• En cas d’atteinte du cerveau par NH3 troubles neurologiques= Encéphalopathie hépatique

• Méthode de dosage : - Colorimétrique : Réaction de Berthelot- Dosage enzymatique :

NH3 + NADH + H+ NAD+ + Glutamate

Mesure de la d’absorbance à 340 nm par spectroscopie UV(disparition du NADH + H+)

Glutamate Deshydrogénase

II- 7. Ammoniémie

• Prélèvement : - Plasma veineux hépariné ou EDTA- Non hémolysé (les GR contiennent du NH3)

- Conservé dans la glace et traité sans délai

• Variations physiologiques : < 45 µmol/L chez Nné (immaturité hépatique)

• Variations pathologiques : - IHC sévère (Foie = seul organe a pouvoir éliminer le NH3)- Shunt porto-cave- Acidose- Déficit congénital en OTC

Déficit congénital en OTC

Urines

CPS1

Déficit en

OTC

ArginoSuccinate Synthase

Argino Succinate Lyase

Arginase

Accumulation de NH3

II- 8. Protéines sériques

• Albumine

- Synthétisée uniquement par le foie

- modérée dans maladie hépatique aiguë (1/2 vie longue : 20 j)

- dans maladie hépatique chronique grave, indicateur sévérité IHC

- mais non spécifique des maladies du foie

- Préalbumine = marqueur + sensible car ½ vie + courte

- Dosage par immunonéphélémétrie

• Electrophorèse des protéines sériques

- Profil électrophorétique avec fraction albumine

- Bloc b-g dans la cirrhose éthylique ( Ig A)

II- 8. Protéines sériques : Bloc β-γ et hypoalbuminémie

II- 9. Taux de Prothrombine (TP) -Facteur V

• TP = taux de Prothrombine - F I (Fibrinogène)- F II (Prothrombine)

Test de coagulation qui apprécie - F V (Pro-accélérine) - F VII (Proconvertine)- F X (Stuart)

• TP - IHC par défaut de synthèse de tous les facteurs- Cholestase par défaut d’absorption de la vit. K (liposoluble) défaut de tous les facteurs sauf le FV

• Facteur V : Synthèse indépendante de la vitamine K

Synthétisés par le foie

TP F V

IHC Cholestase N

II- 10. CDTCarbohydrate Deficient Transferrin =

Transferrine désialylée

• Transferrine = Glycoprotéine synthétisée par le foie, comportant des résidus d’acide sialique greffés par des sialyltransférases (jusqu’à 8 résidus par protéine)

• Au niveau hépatique : l’alcool agit par activité des sialyltransférases activité de sialidases

D’où au final Désialylation de la transferrine

II- 10. CDT

• 6 isoformes en fonction du taux de sialylation

%

Individu sain

%

Alcoolisme

A-sialotransferrine < 1 % Mono-sialotransferrine < 1 % Di-sialotransferrine 1,5 % Tri-sialotransferrine 10 %

Tetra-sialotransferrine 80 %

Penta-sialotransferrine 10 %

CDT

II- 10. CDT• Méthode de dosage :

- Prélèvement = Sérum (Tube sec)

- Séparation des isoformes de CDT selon leur pHi par chromatographie (colonne échangeuse d’ions) ou électrophorèse

- Dosage des isoformes désialylées séparées et éluées

- Dosage de la transferrine totale parallélement

- Détermination du % CDT : CDT / Transferrine totale

• Intérêt clinique :

- Dépistage éthylisme chronique

- Suivi du sevrage (rechute)

- Excellente spécificité, marqueur de 2nde intention après g-GT / VGM (le volume moyen des globules rouges)

• CDT / Transferrine totale doit rester < 7 %

Marqueurs Métaboliques Hépatiques :Tableau récapitulatif

Non Enzymatique

s

Bilirubine Totale

< 17 µmol/L

Bilirubine

Conjuguée

0 – 5 µmol/L

Ammonium 7 – 45 µmol/L

Albumine 35 – 50 g/L

CDT 0 – 2,6 %

(< 7 %)

Enzymatiques Enfants

ALAT 7 – 60 UI/L

7 – 40 UI/L

ASAT 7 – 50 UI/L

7 – 40 UI/L

PAL 100 – 290 UI/L 180 –1200 UI/L

g-GT 7 – 50 UI/L

LDH 210 – 420 UI/L

5’-Nu < 9 UI/L

TP 75 – 100 %

Foie et Fibrose

• Souffrance aigue ou chronique

Fibrose réactionnelle (pré-cirrhose)

• Diagnostic Histologique (geste difficile de la biopsie)

• Intérêt de marqueurs biologiques de la fibrose• Fibro-test

• Association à des mesures physiques et à l’imagerie

Marqueurs Tumoraux

• Liés à une tumeur primaire du foie– Alpha Foeto-Protéine dans les carcinomes

Hépatocellulaires

• Liés à une tumeur ayant métastasé au foie– ACE (Antigène Carcino-Embryonnaire) pour

un cancer colo-rectal

Plan

I- Les Grandes Fonctions du Foie

II- Les Marqueurs Hépatiques

III- Les Syndromes Hépatiques

III- 1. L’ictère

• Coloration jaune des téguments, csq d’une de la bilirubine sérique

A- Ictère à bilirubine non conjuguée (= libre, = indirecte)

• Mécanismes : - Production accrue de bilirubine liée à une hémolyse Saturation de la conjugaison

- Déficit en Glucuronyl-transférase Défaut de conjugaison

Ictère du Nné (immaturité enzymatique) Déficits congénitaux : Maladie de Gilbert

Maladie de Crigler-Najjar (I, II)

III- 1. L’ictère

• Clinique : Ictère +

• Biologie :

Hémolyse Défaut de conjugaison

Urines Foncées Claires

Selles Foncées Décolorées

Haptoglobine N

Réticulocytes N

III- 1. L’ictèreB- Ictère à bilirubine conjuguée (= directe)

• Mécanismes : - Par rétention biliaire (Ictère cholestatique)

Les constituants de la bile refluent vers le compartiment sanguin- Par IHC (Ictère Hépato-cellulaire)

Les 3 étapes du métabolisme hépatique de la bilirubine peuvent être affectées- Par anomalie de l’excrétion de la bile $ de Dubin-Johnson, $ de Rotor (déficit enzymatique)

• Clinique : Ictère +- Urines foncées(Bilirubine conjuguée soluble, donc éliminée dans urines)

- Selles décolorées, « mastic »- Prurit (Sels biliaires)

Bilirubine et Ictère

III- 1. L’ictère Bilirubine Libre Hyperbilirubinémie mixte Bilirubine Conjuguée

Anomalie de laGlucurono-conjugaison

Défaut de conjugaison

Saturation de la conjugaison

Ictère du Nné Maladie de GilbertMaladie de Crigler-Najjar

Hémolyse

Hémolyse+

Cholestase(cirrhose)

Cholestase

IHC

Intra-hépatique

Extra-hépatique

Anomalies de l’excrétion

$ de Dubin-Johnson$ de Rotor

Lithiase du cholédoqueTumeur tête du pancréas…

III- 2. Cholestase• = Perturbation de l’écoulement de la bile

• Mécanismes : - Par atteinte hépatocytaire et altération de la formation de la bile- Par obstacle à l’écoulement à travers l’arbre biliaire

Intra-hépatique Extra-hépatique

• Clinique : - Ictère cholestatique (à bilirubine conjuguée)- Prurit- Urines foncées « Porto »- Selles décolorées- Stéatorrhée (si cholestase prolongée, par défaut d’absorption des lipides)

III- 2. Cholestase• Biologie : - Bilirubine conjuguée et totale

- PAL ( isoforme hépatique)

- 5’-Nu

- g-GT

- TP, F V normal

- Cholestérol circulant

Enzymes membranaires

III- 2. CholestaseEtiologies

CholestaseIntra-hépatique

CholestaseExtra-Hépatique

Sans obstructionmécanique

Avec obstructionmécanique

IHC

Hépatites

Cirrhose

Métastases hépatiques

Cancer primitif du foie

Lithiase cholédocienne

Tumeur tête du pancréas

Lésions inflammatoiresdes voies biliaires

ParasitosesSténoses post-op.

Atrésie (enfant)

Cholangite sclérosante

Ascaris,Distomatose,Echinococcose

Cholestase de lagrossesse

III- 3. Insuffisance Hépato-Cellulaire (IHC)

• = Ensemble des perturbations liées à la réduction ou à la dysfonction des hépatocytes

• Mécanismes : 2 causes principales

- Hépatites cytolytiques aiguës (virales, toxiques, médicamenteuses…)

- Cirrhoses

• Clinique : - Asthénie

- Ictère Hépato-cellulaire

- Syndrome hémorragique

- Infections

- Encéphalopathie hépatique

III- 3. IHC• Biologie : Altération des fonctions hépatocytaires : Synthèse, sécrétion

biliaire, épuration

- Hyperbilirubinémie

- Taux sérique de nombreuses protéines

Hypoalbuminémie

TP

F V

- Hyperammoniémie (décompensation hépatique, signes

neurologiques)

III- 4. Cytolyse Hépatique• = Destruction des hépatocytes

• Mécanismes : Syndrome commun à toute hépatite, quelqu’en soit l’origine, lésions par :

- Virus

- Toxiques (alcool, médicaments…)

- Ischémie

- Agression immunitaire (auto-immune)

• Biologie : - Transaminases : ALAT > ASAT

(Hépatite alcoolique : ASAT > ALAT)

- LDH (marqueur polyvalent de cytolyse, non spécifique)

- Hyperbilirubinémie conjuguée

- modérée des g-GT, PAL

III- 5. Inflammation

• Syndrome inflammatoire : peut exister au cours de nombreuses hépatopathies

• Altération de divers tests peu spécifiques

- Protéines de l’inflammation

III-6 . OCT Ornithine Carbamyl Transférase

• Biochimie Spécialisée

• Localisation tissulaire : FOIE (Hépatocytes)

• Localisation cellulaire : Mitochondries

• Activité biologique : Uréogénèse (catalyse la condensation du carbamyl-phosphate avec l’ornithine pour former la citrulline)

III-7 . Foie et Alcool

• Xénobiotique le plus courant• Aliment très énergétique (18 ATP)

MAIS• Pas de régulation spécifique de la captation :

dérégule la balance NADH/NAD toxicité• Conséquences métaboliques :

– Ralentit le cycle de Krebs– Active la lipogenèse et la synthèse du cholestérol ;

baisse de la synthèse des VLDL Stéatose (foie gras) Cirrhose

– Action sur les endorphines et neurotransmetteurs accoutumance et dépendance

Conclusion

• L’exploration Biochimique du foie s’associe - au contexte clinique

- à l’imagerie

- aux autres explorations biologiques

• Examens Biochimiques complémentaires :

- Bilan Martial (Hémochromatose)

- Dosage a Foeto Protéine (Hépatocarcinome)

- …