Homéostasie du Fer, Biosynthèse de l hème et Porphyries. Pr Jean-Charles Deybach Faculté Médecine - Université D. Diderot Paris P2-2012

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1 Homéostasie du Fer, Biosynthèse de l hème et Porphyries Pr Jean-Charles Deybach Faculté Médecine - Université D. Diderot Paris P

2 I. Le Fer 2

3 Le Fer: Indispensable à toute forme de vie sur Terre Transport d oxygène (Hème) Facteur limitant de l erythropoïèse (formation des globules rouges) Réactions de transfert d électrons Respiration cellulaire Synthèse d ADN, d ARN, des protéines Fe ++, ferreux (réduit) Fe +++, ferrique (oxydé) Fe 2+ - e - + e - Fe 3+ Le fer biologiquement actif est sous forme Fe ++ (ferreux) seul à passer les membranes cellulaires 3

4 Les sites d'utilisation du fer Toutes les cellules de l organisme nécessitent du fer pour assurer leur bon fonctionnement. Cependant le compartiment hématologique qui assure la synthèse de l hémoglobine pour les globules rouges est le principal compartiment consommateur de fer. On peut également noter la consommation de fer non négligeable associée à la synthèse de myoglobine au niveau des muscles 4

5 Le FER : Indispensable à toute forme de vie éventuellement nocif! Catalyse la production de formes radicalaires de l oxygène (ROS) H 2 O 2 + Fe 2+ OH + OH + Fe 3+ O 2 + Fe3+ -. O 2 + Fe O H+ O 2 + H 2 O 2 Cassures de l ADN Inactivation des enzymes Peroxydation lipidique 5

6 Défauts «quantitatifs» Anémies ferriprives Surcharges en fer secondaires Fer et pathologie Défauts génétiques Hémochromatoses héréditaires Acéruloplasminémie Maladie de Wilson Maladie de Menkes Anémies sidéroblastiques Ataxie de Friedreich Maladies neurodégénératives : Parkinson, Alzheimer, Huntington Pathologies associées Vieillissement Maladies inflammatoires Infections chroniques Cancers Porphyrie cutanée tardive Porphyrie érythropoïétique 6

7 Le Fer biologiquement actif I. Les protéines à centre fer/soufre Cofacteur des nombreuses enzymes: Ribonucléotide réductases Aconitases Complexes chaine respiratoire II. L hème porphyrine + Fer 7

8 L Hème VI CH 3 porphyrine + Fer Fe 2+/3+ CH 3 N N Fe N N VI O 2 e- CH 3 CH 3 Pr Pr Fixe l oxygène Hémoglobine/Myoglobine Vi : vinyl Pr : propionique Transfert d e - Cytochromes Hémoprotéines 8

9 Quelques Hémoprotéines Hémoglobine Catalase Cyclooxygénase NO synthases Cytochromes mitochondriaux Myoglobine Peroxidase Tryptophane dioxygénase Guanylate cyclase soluble Cytochromes P450 microsomaux 9

10 Le Fer dans l histoire humaine : trop ou pas assez Rappel bref sur le métabolisme du fer Protéines essentielles Quelques exemples de maladies héréditaires Mutations dans les gènes humains codant pour les protéines du fer : les anémies les surcharges 10

11 Les circuits? Les Acteurs? La Régulation? Intestin : absorption Foie : stockage & tour de contrôle Moelle Osseuse: utilisateur Fer Recyclage : le macrophage Import / Export /Stockage cellulaire Circulation Sanguine 11

12 Le circuit du fer dans l organisme humain Le fer entre dans l organisme au niveau du duodénum puis est transporté par le sang vers les sites d utilisation et de stockage La sortie de fer de l organisme se fait essentiellement par desquamation cellulaire en particulier des cellules intestinales et au niveau du rein Cette sortie de fer étant faible, l essentiel de la régulation du taux de fer de l organisme est réalisé entre les trois autres sites: Entrée, Utilisation et Stockage via le compartiment plasmatique. Chez la femme non ménopausée, les menstruations constituent une sortie supplémentaire de 12 fer

13 Le circuit du fer dans l organisme humain Compartiments de stockage Ferritine 1000 mg Hépatocytes Macrophages Fer alimentaire Érythrocytes (2500 mg) Plasma (4mg) Transferrine 1-2 mg / jour Hème Moelle érythroïde (20 mg) Autres tissus (300 mg) 13

14 Absorption intestinale du fer Dans le duodénum, le fer est absorbé au niveau du pôle apical des entérocytes sous 2 formes présentes dans les aliments ingérés : le fer dit héminique et le fer ferrique. Dans les cellules entérocytaires le fer est, soit stocké dans une protéine, la ferritine, soit amené au pôle basal de la cellule pour sortir vers le compartiment plasmatique qui assure sa distribution en fonction des besoins de l organisme. Dans le plasma le fer est en condition normale associé à une protéine, la transferrine. Cette protéine est ensuite captée au niveau des sites d utilisation. 14

15 Absorption intestinale du fer Fer héminique Fe ++, ferreux, réduit: 10% bol alimentaire mais 1/3 du fer absorbé Fer non-héminique Fe +++, ferrique, oxydé: inorganique 90% apports et 2/3 fer absorbé D2 Besoins: Homme et Femme ménopausée: 1mg/j Femme jeune: 2mg/j; enceinte: 3mg/j Apports: 10 à 15mg/j viandes >> légumes Ac ascorbique++ 15

16 L absorption enterocytaire du Fer Au pôle apical des entérocytes l hème se lie à son récepteur HCP (Heme Carrier Protein) puis va être dégradé par une enzyme l hème oxygénase, libérant ainsi le fer qui s associe alors à la ferritine ou est utilisé pour les besoins cellulaires. Le fer ferrique (Fe3+) présent dans l alimentation d origine végétale est réduit en fer ferreux (Fe2+) par une enzyme (Dcytb) et entre dans la cellule en utilisant un transporteur d ion divalent (DMT1). Le fer sera alors soit stocké fixé à la ferritine soit envoyé à la membrane basale de l entérocyte et pris en charge par une autre protéine de transport, la ferroportine. C est la ferroportine qui permet la sortie du fer de la cellule vers le compartiment plasmatique. Le fer ferreux étant très réactif il sera oxydé en fer ferrique par l héphaéstine et pris en charge par la transferrine. 16

17 Régulation de l absorption intestinale du fer Cellule absorptive «programmée» Fe(II) Nramp2/DMT1 Fe(II) villosité Ferroportine Fe(II) Fe(III) Dcytb Héphaestine Fe(III) Ferritine Apo Tf Fe(III)-Tf Regulateur hépatique Hepcidine ARNm Nramp2/DMT1 crypte HFE Tfr Villosité duodénale 17

18 DMT1/Nramp2 Transport du fer à travers la membrane apicale des c\ duodénales Transport intra c\ du fer de l endosome vers le cytoplasme Cible de la Régulation par l Hepcidine : dégradation des ARNm DMT1 dans les c\ cryptiques Inhibition de l absorption du Fer dans les c\ villositaires par le blocage de la Ferroportine 18

19 Autres protéines de l'absorption du fer Dcytb («duodenal cytochrome b») : ferriréductase apicale Fe3+ Fe2+ Ferroportine (IREG1) : exporteur basal du fer, Hephaestine : ferroxydase membranaire Fe2+ Fe3+ 19

20 Le passage plasmatique du fer La transferrine Trf est en condition normale le transporteur du fer dans le plasma. C est une protéine synthétisée par le foie. On parle d apotransferrine lorsque la transferrine n est pas chargée en fer et d holotransferrine lorsqu elle transporte du fer. Cette dernière est captée par des récepteurs à la transferrine (TFR1 et TFR2) en fonction des besoins des différents organes et 20 tissus.

21 Cellule absorptive «programmée» Fe(II) Nramp2/DMT1 Fe(II) Ferroportine Fe(II) Fe(III) Dcytb Héphaestine Fe(III) Ferritine Apo Tf Fe(III)-Tf Hepcidine crypte HFE rtf Transport plasmatique du Fer Villosité duodénale 21

22 Le transport plasmatique du fer La Transferrine (Tf) : Glycoprotéine de 80 kda Synthétisée par le foie Deux sites de liaison du Fe 3+ Taux plasmatiques soumis à de nombreuses variations : si Fe et inversement avec des estrogènes (grossesse, pilule, THS ménopause) infections, inflammations, cancers 22

23 Transport sérique du fer : le système transferrine (Trf) / récepteur à la transferrine(trfr) Transferrine (3q21 ) Glycoprotéine avec deux sites de fixation de Fe 3+ Transport de fer dans le plasma Récepteur à la transferrine I (3q29) Glycoprotéine dimérique transmembranaire avec 2 sites de fixation de Trf Récepteur à la transferrine II (7q22) 66% d homologie Expression majoritairement hépatique 23

24 Captation du fer lors de l érythropoïèse Les globules rouges (GR) ou hématies ou érythrocytes sont issus de cellules précurseurs, les érythroblastes, et fabriqués lors de l érythropoïèse dans la moelle osseuse. C est le site majeur d utilisation du fer par l organisme pour la synthèse de l hémoglobine Au niveau de la membrane de l érythroblaste, l holotransferrine est captée par le récepteur à la transferrine 1 (TFR1). Un processus d endocytose permet l entrée du complexe fer/transferrine/récepteur dans la cellule Dans l endosome le fer se dissocie de la transferrine. Il est réduit par l enzyme STEAP3 et transporté par DMT1 afin d être utilisé pour la synthèse de l hème. 24

25 Recyclage du fer par les macrophages Les macrophages en particulier ceux présents au niveau du foie et de la rate assurent stockage et recyclage du fer à partir des hématies sénescentes. Cette dégradation aboutit à un recyclage soit de l hème soit du fer après dégradation de l hème. Le fer stocké dans la ferritine sera ensuite redistribué à l organisme en fonction de la demande en fer. La sortie du fer du macrophage est assurée par la ferroportine. La ceruloplasmine oxyde le fer ferreux en fer ferrique. Le fer ferrique s associe ensuite à la transferrine. 25

26 Recyclage du Fer par les macrophages Hepcidine Globules rouges Foie Hème oxygénase Céruloplasmine Fe(II) Fe(II) Ferroportine Apo-Tf Fe(III) Fe(III)-Tf Macrophage (rate, moelle, foie) 26

27 Capture, transport et stockage du fer dans la cellule 3+ Fe -Transferrine - 3+ Fe Récepteurs à la transferrine Y Y Y Endocytose? Y Y Y Y Y Apo-Tf Y Y H + V-ATPase Fe 2+ Y Y DMT1 Pool de fer libre Hétéropolymères de ferritine endosome Régulation post-transcriptionnelle Apo-IRP [4Fe-4S]-IRP Mitochondrie 27

28 Rôle du foie dans la régulation du métabolisme du fer L hépatocyte est capable de stocker le fer via le processus d endocytose du complexe fer/transferrine/tfr1 suivi de la liaison du fer à la ferritine - Il peut en fonction des besoins de l organisme restituer du fer via la protéine d export du fer cellulaire (ferroportine) vers le compartiment plasmatique. Puis la ceruloplasmine oxyde le fer Fe2+ en Fe3+ lequel peut alors être pris en charge par la transferrine. - Il synthétise et secrète des molécules clés de la régulation du métabolisme du fer : la transferrine, la ceruloplasmine et l hepcidine décrite comme «l hormone du métabolisme du fer». 28

29 Hepcidine, un régulateur de l homéostasie du fer Synthétisée par le foie comme un peptide de 85 AA peptide mature (20-25 AA) dans le sérum et l urine Peptide signal 23 AA Site de coupure de propeptide convertase Pro-région 36 AA peptides matures (20 or 25 AA) 25 AA 20 AA 29

30 Action de l hepcidine L hepcidine en s associant avec la ferroportine entraîne la dégradation de cette protéine, stoppant ainsi la sortie de fer des cellules vers le plasma. De cette façon l hepcidine contrôle l absorption intestinale et le relargage de fer par les macrophages. L hepcidine à un rôle de frein sur l entrée du fer dans le plasma. Ainsi une augmentation de la production d hepcidine va entraîner une diminution de l entrée du fer tandis qu une inhibition de la production d hepcidine va au contraire aboutir à une augmentation de l entrée du fer.. 30

31 Régulation de la synthèse d hepcidine La synthèse de l hepcidine est finement régulée par différents signaux émanant de l organisme en fonction de ses besoins en fer. Ainsi on distingue: - Le signal inflammatoire qui stimule la production d hepcidine afin d empêcher l accès au fer pour des agents pathogènes - Le signal érythropoïétique qui inhibe la production d hepcidine afin d assurer une entrée de fer plasmatique nécessaire à la fabrication de nouvelles globules rouges - Le signal hypoxique (manque d oxygène ) qui inhibe la production d'hepcidine. - Le signal lié au statut en fer de l organisme qui met en jeu de nombreuses molécules nouvellement identifiées. Pour certaines, des mutations de leur gène sont responsables de maladies de surcharges en fer. 31

32 Régulation post-transcriptionnelle par le Fer: Interaction IRE/IRP et conséquences fonctionnelles Pool de fer libre (Fe 2 +) Apo-IRP [4Fe-4S]-IRP X Répression de la traduction des ARNm Ferritine Traduction des ARNm Ferritine Stabilisation des ARNm du récepteur transferrrine Dégradation par endonucléases des ARNm du récepteur transferrine 32

33 Iron responsive element (IRE) Régulation post-transcriptionnelle par le fer ARNm Position d IRE H ferritine H ferritine 5 L ferritine 5 A Ferroportine 5 Phosphatase acide 5 eala-s 5 Aconitase 5 Hexokinase III 5 MRP 5 Uracile ADN phosphotase 5 C r-tf 3 Nramp2/DMT1 3 Aminopeptidase A 3 G C U N N-N N-N N-N N-N N-N N-N N-N N-N N-N N-N G Nramp2/DMT1 eala-s K-Cl co-transporteur 3 r-tf 33

34 Le stockage du fer Le fer peut aussi être stocké, principalement au niveau du foie et de la rate. Les globules rouges ont une durée de vie limitée au terme de laquelle ils sont phagocytés par les macrophages du système réticuloendothélial en particulier au niveau de la rate. Le fer ainsi recyclé pourra être remis en circulation dans le plasma et réutilisé par l organisme ou stocké dans les hépatocytes lorsqu il est en excès. Dans ce cas un système de régulation dit de rétro-contrôle est mis en place par les hépatocytes dans le foie, et va intervenir afin de diminuer la concentration de fer dans le plasma ceci en agissant sur l absorption intestinale et la sortie de fer du système réticuloendothélial. En absence de ce rétro-contrôle des problèmes de surcharge en fer de l organisme vont apparaître. 34

35 Stockage du fer : la ferritine coquille protéique : hétéropolymère de 24 su (H et L) noyau ferrique : jusqu à 4500 atomes de fer par molécule hépatocytes : fer absorbé au niveau duodénal macrophages de la rate, du foie, de la moelle osseuse : fer recyclé héminique H (11q23) L (19q13) ferritine mitochondriale (5q23.1) 35

36 sous-unité L sous-unité H Structure des isoferritines Foie Rate Distribution tissu-spécifique Coeur Erythroblastes Cellules cancéreuses 36

37 La sous-unité H ferritine : - - Structure et fonction de la ferritine Activité ferroxydase - Catalyse Fe 2+ Fe 3+ Contrôle le pool de fer libre et joue un rôle dans la défense contre le stress oxydatif La sous-unité L ferritine facilite la formation du noyau ferrique à l intérieur de la molécule de ferritine Pas de redondance fonctionnelle entre les deux sous-unités L inactivation des deux allèles H ferritine chez la souris (HFt -/-) est létale entre 3.5 et 9.5 jours de développement embryonnaire 37

38 La ferritine sérique Valeurs normales: 20 à 250 µg/l Propriétes: Contient peu de fer Partiellement glycosylée Composée principalement de sous-unité L Les causes d élévation de la ferritine sérique sont multiples: Surcharge en fer génétique ou secondaire Etats inflammatoires et infectieux Syndrome cataracte-hyperferritinémie Autres: cancer. 38

39 EXPLORATION DU METABOLISME DU FER (Fer Sérique ±) Ferritine Transferrine CTF (Capacité Totale de Fixation) strfr (Récepteur soluble à la transferrine) IRM (contenu hépatique en fer +++) Histologie moëlle : coloration de Perls, sidéroblastes, ME 39

40 Défauts «quantitatifs» Anémies ferriprives Surcharges en fer secondaires Fer et pathologie Défauts génétiques Hémochromatoses héréditaires Acéruloplasminémie Maladie de Wilson Maladie de Menkes Anémies sidéroblastiques Ataxie de Friedreich Maladies neurodégénératives : Parkinson, Alzheimer, Huntington Pathologies associées Vieillissement Maladies inflammatoires Infections chroniques Cancers Porphyrie cutanée tardive Porphyrie érythropoïétique 40

41 Les carences en Fer carences d absorption: gastrectomie, malabsorption carences d apport: nourisson, malnutrition augmentation des besoins: grossesse augmentation des pertes: hémorragies inflammations subaiguës ou chroniques Cancers médicaments: cortisone, aspirine, allopurinol, 41

42 ETIOLOGIES Les carences martiales Mal absorption.. Fuite (saignements TD, reins, métrorragies.) Inflammatoire (hepcidine) BIOLOGIE Décompensée: anémie ferriprive microcytaire Compensée : ferritine basse, CTF bas, rtfs élevé => intérêt rtfs en cas d inflammation 42

43 Les surcharges en Fer Hémochromatose génétique; Hemochromatose secondaire (Transfusion, alcool) Dysérythropoïèse: insuf. médullaire, anémie de Biermer, thalassémie, anémies sidéroblastiques, myélodysplasies,.. Cytolyse: hépatique, musculaire, anémie hémolytique, fibrose, Carcinome Hépato Cellulaire 43

44 Défauts «quantitatifs» Anémies ferriprives Surcharges en fer secondaires Fer et pathologie Défauts génétiques Hémochromatoses héréditaires Acéruloplasminémie Maladie de Wilson Maladie de Menkes Anémies sidéroblastiques Ataxie de Friedreich Maladies neurodégénératives : Parkinson, Alzheimer, Huntington Pathologies associées Vieillissement Maladies inflammatoires Infections chroniques Cancers Porphyrie cutanée tardive Porphyrie érythropoïétique 44

45 Hémochromatoses Héréditaires Autosomique récessive Type 1: la plus fréquente mutations gène HFE (C282Y, H63D) (pénétrance variable, contribution du déficit en hepcidine) Type 2: hémochromatoses juvéniles Déficit en Hepcidine Déficit en Hémojuvéline Type 3: mutations du gène TfR2 Autosomique dominante Type 4: mutations des gènes Ferroportine, H Ferritine 45

46 Hemochromatose génétique liée à HFE (HFE1) Maladie autosomique et dominante Développement d une surcharge en fer progressive (foie, pancréas), devenant secondairement macrophagique Atteintes viscérales multiples hépatomégalie (+/- cirrhose) myocardiopathie douleurs osteo-articulaires, mélanodermie Due à des mutations du gène HFE (C282Y) Traitement par saignées 46

47 Gène Chromosome Défaut moléculaire Pathologie associée Transferrine 3q21 M, D Atransferrinémie congénitale HFE 6p21 M Hémochromatose (HFE-1) Hemojuveline 1q21 M Hémochromatose juvénile (HFE-2) Hepcidine 19q13 M Hémochromatose juvénile (HFE-2) r-tf2 7q22 M Hémochromatose méditerranéenne (HFE-3) Ferroportine 2q32 M Hémochromatose dominante (HFE-4) H ferritine 11q12 M dans l IRE Hémochromatose dominante L ferritine 19q13 M dans l IRE Cataracte-hyperferritinémie URO-D 1p34 M, I, D Porphyrie cutanée tardive Ferrochélatase 18q21.3 M Protoporphyrie érythropoïétique Céruloplasmine 3q21-q24 M, I, D Acéruloplasminémie ALAS2 Xp11.21 M Anémie sidéroblastique ABC7 Xq13 M Anémie sidéroblastique et ataxie ATPase 7A Xq13-q21.1 M Maladie de Menkes ATPase 7B 13q14.3 M Maladie de Wilson FRDA 9q13 Expansion GAA Ataxie de Friedreich Inconnu 15q Inconnu Anémie dysérythropoïétique congénitale de type I Inconnu 20q11.2 Inconnu Anémie dysérythropoïétique congénitale de type II Inconnu 15q21-25 Inconnu Anémie dysérythropoïétique congénitale de type III 47

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49 II. Biosynthède de l hème et Porphyries Les pigments de la vie : La chlorophylle La vitamine B12 Le coenzyme F430 L hème Molécule mère : l uroporphyrinogène III 49

50 L hème = protoporphyrine IX + Fe 2+ CH 2 CH 3 Hémoprotéines: H 3 C H 3 C A D N N Fe N N B C CH 2 CH 3 Transport et stockage de l O 2 Hémoglobine / Myoglobine Respiration cellulaire Cytochromes, chaîne respiratoire Détoxification Cytochromes P450 HOOC COOH Décomposition de H 2 O 2 Catalase / peroxydase... 50

51 Biosynthèse de l Hème Moëlle 80% Foie 15% "Précurseurs" ALA > PBG Porphyrines Uro > Copro > Proto Hème Matières premières Produits intermédiaires Produit final ALA : Acide delta-aminolévulinique PBG : Porphobilinogène 51

52 Biosynthèse de l Hème MITOCHONDRIE CYTOSOL Ferrochélatase Protoporphyrine IX PROTOgène 7 oxydase Protoporphyrinogène IX Succinyl CoA 1 ALA-déshydrase + Acide Porphobilinogène glycine -aminolévulinique 2 ALA-synthase HMB-synthase HEME 8 Fe 2+ 6 COPROgène III oxydase Uroporphyrinogène III 5 4 UROgène III synthase UROgène III décarboxylase 3 Hydroxyméthylbilane Copr oporphyrinogène III 52

53 Régulation de la synthèse d Hème 2 sites majeurs de production : La moëlle : 80% Le foie et autres tisus : 20% Flux métabolique adapté et donc différent 2 systèmes de régulation «tissus spécifiques» Erythroïde (E) Non érythroïde (NE) = ubiquitaire Spécificité 1ère étape : ALA Synthase, 2 gènes différents, même activité enzymatique Etapes 2 et 3 : 2 promoteurs alternatifs (E, NE) 53

54 Gènes de la biosynthèse de l Hème ALAS 2 ALAS 1 ALAD PBGD UROS UROD CPO PPOX FECH X E 3 NE 9 NE/E 11 NE/E 10 U 1 U 3 U 1 U 18 NE/E E : Erythroïde NE : Non Erythroïde U : Ubiquitaire 54

55 Régulation Erythroïde de la Synthèse de l Hème un acteur : le Fer ALA-S2 + ALA-S Gly + SuccCoA Tf-r Fe-Tf-Fe - - Fe 2+ + Hème + globine Hémoglobine 55

56 Régulation Hépatique de la Synthèse de l Hème un acteur : l Hème Gly + SuccCoA ALA-S1 - - ALA-S Fe 2+? Hème Apo-protéines Cytochromes Hémoprotéines 56

57 Métabolisme hépatique de l Hème Succinyl CoA + Glycine - ALA HEME Hème Oxygénase CO Fe 2 + Bilirubine Cyt. P-450s 65 % Mitochondries Cytochromes 15 % TRP pyrrolase Catalases, NOS, etc. 57

58 Les Porphyries Maladies héréditaires rares de la biosynthèse de l hème Centre Français des Porphyries CHU Louis Mourier Université D. Diderot Paris 7 / 58

59 Porphyries Du Grec Porphyre : pigment rouge Urines «porto» 59

60 Les Porphyries héréditaires 8 Maladies génétiques rares (1/50 000) Dues à un défaut partiel des enzymes de la synthèse de l hème Production anormale de porphyrines et/ou des précurseurs dans le foie et /ou la moëlle ( urines, selles, sang) Crises aiguës neuroviscérales intermittentes et/ou signes cutanés photo induits (dermatoses bulleuses ou algiques) Pénétrance faible et expression clinique variable Facteurs déclenchants exogènes et endogènes du grec «porphyre» : pigment rouge 60

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62 Biosynthèse de l hème et porphyries MITOCHONDRIE Ferrochélatase Protoporphyrine IX PROTOgène 7 oxydase Porphyrie Protoporphyrinogène IX variegata Succinyl CoA 1 ALA-déshydrase + Acide Porphobilinogène glycine -aminolévulinique 2 ALA-synthétase HMB-synthétase HEME 8 Fe 2+ 6 COPROgène III oxydase Coproporphyrie héréditaire XLDPP Protoporphyrie érythropoïétique Uroporphyrinogène III 5 Déficit en ALA déshydrase UROgène III synthétase UROgène III décarboxylase Copr oporphyrinogène III 4 3 Porphyrie aiguë intermittente Hydroxyméthylbilane CYTOSOL Porphyrie érythropoïétique congénitale Porphyrie cutanée 62

63 Classification des principales Porphyries Porphyries hépatiques (A. dominantes) Porphyrie aiguë intermittente PAI Coproporphyrie héréditaire CH Porphyrie variegata PV Aiguës Porphyrie cutanée tardive PCT Porphyries érythropoïétiques Porphyrie érythropoïétique congénitale PEC Protoporphyrie érythropoïétique PPE Protoporphyrie dominante liée à l X 63

64 Porphyries : les symptômes Crises aiguës «neurologiques», liées à l'accumulation des précurseurs (ALA,PBG) et/ou au manque d hème Seulement les Porphyries hépatiques aiguës : PAI, CH, PV Lésions cutanées, induites par le rayonnement solaire (photosensibilité), dues à l'accumulation de porphyrines dans la peau Toutes les porphyries, sauf la PAI 64

65 Melle C, 19 ans, (Mère: Infirmière) Janv 1998 : Hôpital Louis Mourier, Service des Urgences Chirurgie : - Douleurs abdominales +++, nausées ++, vomissements ++ - Examen clinique négatif sauf tachychardie isolée - Radio abdomen négative, Échographie négative - Biologie normale Na : Aucun ATCD familial notable - Pas de réel diagnostic de sortie : pancréatite médic.(paracetamol)? / kyste ovarien? / «agitation nerveuse» - hospitalisation «écourtée» en chirurgie après tt intempestif par Haldol Pendant les 3 mois suivants : plusieurs autres hôpitaux de la région N-O - Perte de 10 kilos Porphyrie hépatique aiguë - Douleurs abdominales récurrentes, intenses, sur plusieurs jours, en période lutéale +++, uniquement soulagées par les opiacés - Pas de diagnostic sinon histrionisme et/ou toxicomanie, 65

66 Melle C., Suite Avril 1998 : Hôpital Beaujon service de gynéco-obstétrique - douleurs abdominales intenses examen clinique et imagerie négatifs - Cœlioscopie exploratrice : RAS, petit kyste ovaire dte - Porphyrie aiguë enfin évoqué par un jeune interne - Envoi d urines au CFP : ALA, PBG diagnostic de Porphyrie Aiguë confirmé Traitement par Arginate d hémine : Normosang résolution de la crise en 4 jours, diagnostic biologique de Porphyrie Aiguë Intermittente (PAI) évolution : crises récurrentes chroniques 66

67 PCT sporadique ou familiale la porphyrie la plus fréquente 67

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69 Lésions cutanées dans la Porphyrie Variegata 69

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71 Les Porphyries Erythropoïétiques Porphyrie Erythropoïétique Congénitale (Maladie de Günther) Autosomique et récessive : 2 allèles UROS mutés Protoporphyrie Erythropoïétique Pseudo dominante : Un allèle FECH muté + un allèle FECH hypomorphe Protoporphyrie erythropoïétique dominante liée à l X 71

72 Maladie de Günther ou PEC La porphyrie la plus rare 72

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74 Après greffe de moelle 74

75 Recherche INSERM U773 GIS maladies rares Thérapeutique Orphan Europe Zymenex European Porphyria Network (EPNET) Réseau européen CENTRE FRANCAIS DES PORPHYRIES Centre national de référence, label clinique 2004 Prévention, Traitement, Enquête familiale, Conseil génétique Métabolisme et Génétique Moléculaire des Porphyries label biologique 2005 réseaux maladies orphelines ORPHANET Réseau national ANPGM Réseau GIFO Laboratoire de Thérapie Génique (Pr H de Verneuil- Bordeaux) MEDECINS PATIENTS CHU - CHG LABORATOIRES 75

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78 L Erythropoïèse dans l Hématopoïèse (Moëlle osseuse) 78

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80 Facteurs limitants de l érythropoïèse Erythropoïétine (Rein) Synthèse d ADN dttp Thymidilate Kinase Vit B12 et Ac Folique Synthèse d Hémoglobine Globine + Hème Synthèse d Hème = protoporphyrine + Fe 2+ Fer 80

81 Prolongements cliniques : Les anémies Anémies carencielles: Carence en Fer (anémie microcytaire) carence en Vit B12 / Folates; déficit en EPO Anémies hémolytiques: Anomalies corpusculaires congénitales: : - de la membrane GR : sphérocytose, elliptocytose - de l Hémoglobine : drépanocytose, thalassémies - déficit enzymatique énergétique: G6PDH, pyruvate kinase, GSHsynthétase Anomalies extracorpusculaires acquises::: infections parasitaires (paludisme) 81

82 Absorption intestinale Protéines de transport dans les fluides biologiques Transferrine Protéines de transport Transmembranaire Import/export HFE, DMT1, Ferroportine, Trf. Protéines de stockage Ferritine, Mitoferrines... 82

83 Protéine Position du gène chez l homme Propriétés de la protéine Fonction proposée Transferrine 3q21 Glycoprotéine avec deux sites de fixation de fer Transport du fer dans le plasma Mélanotransferrine 3q29 Structure semblable à la Tf Transport du fer Récepteur à la transferrine 3q29 Glycoprotéine dimérique transmembranaire avec 2 sites de fixation de Tf Endocytose du complexe Fe/Tf Récepteur à la transferrine 2 7q22 Homologue du r-tf Probablement participation dans internalisation du complexe Fe/Tf Cubiline 10p12.1 Protéine exprimée dans l intestin et le rein Troisième récepteur à la transferrine? Ferritines H : 11q12 L : 19q13 M: Multimère composé de 24 sous-unités liant atomes de fer Stockage du fer+activité fer-oxydase pour sous-unité H IRP-1 IRP-2 IRP1 : 9 IRP2 : 15 Senseur du fer intracellulaire Régulation post- transcriptionnelle de la ferritine et du r-tf Nramp1 2q35 Glycoprotéine avec 12 domaines transmembranaires Transport du fer dans les macrophages DMT1 (Nramp2) 12q13 Glycoprotéine avec 12 domaines transmembranaires Cotransport du fer et des protons, transporteur des métaux divalents Ferroportine (Ireg1) 2q32 Glycoprotéine avec 10 domaines transmembranaires Transport (export) du fer Céruloplasmine 3q21-24 Glycoprotéine fixant 6 atomes de cuivre Ferroxydase plasmatique Hephaestine Xq11-q12 Homologue transmembranaire de céruloplasmine Ferroxydase intracellulaire Dcytb 2p13.3 Protéine avec 6 domaines transmembranaires Ferriréductase membranaire Frataxine 9q13 Protéine mitochondriale Métabolisme intramitochondrial du fer ABC7 Xq13 Protéine de la membrane mitochondriale interne Export des centres Fe-S Hème oxygénase 22q12 Protéine avec un site de fixation de l hème Oxydation catalytique de l hème HFE Hepcidine 6p21 19q13 Glycoprotéine appartenant au CMH classe I, forme un hétérodimère avec b2- microglobuline Peptide secrété dans le sérum et les urines Régulateur de l absorption? 83 Hormone putative impliquée dans le métabolisme du fer

84 Hepcidine et HFE régulent l absorption intestinale du fer et les taux de fer des macrophages Absorption du fer HFE X Hepcidine X Recyclage du fer Entérocyte mature Macrophage 84