EXPLORATION DU METABOLISME DES LIPIDES ET LIPOPROTEINES

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1 REPUBLIQUE ALGERIENNE DEMOCRATIQUE ET POPULAIRE UNIVERSITE MENTOURI- CONSTANTINE EXPLORATION DU METABOLISME DES LIPIDES ET LIPOPROTEINES PAR DR H.BOUMECHRA Année universitaire :

2 PLAN I/ INTRODUCTION II/ RAPPEL PHYSIOLOGIQUE 1/ DIGESTION. 2/ ABSORPTION ET TRANSPORT. III/ ETUDE DES LIPOPROTEINES 1. STRUCTURE. 2. CLASSIFICATION. 3. METABOLISME. IV/ EXPLORATION DU METABOLISME DES LIPIDES 1/ CONDITIONS DE PRELEVEMENT. 2/ BILAN LIPIDIQUE SYSTEMATIQUE. a/ Dosage des triglycérides. b/ Dosage du cholestérol. c/ Dosage de la fraction HDL du cholestérol. d/ Calcul de la fraction LDL. 4/ DOSAGE DES PARAMETRES LIPIDIQUES SPECIALISES a/ Apolipoprotéines A1et B b/ Ultracentrifugation de flottation c/ Electrophorèse des lipoprotéines V/ LES DYSLIPIDEMIES A. HYPERLIPOPROTEINEMIES PRIMAIRES. B. HYPERLIPOPROTEINEMIES SECONDAIRES. C. HYPOLIPOPROTEINEMIES PRIMAIRES. D. HYPOLIPOPROTEINEMIES SECONDAIRES. VI/APERÇU SUR LE TRAITEMENT VII/CONCLUSION 2

3 I. INTRODUCTION Les lipides, substances très hétérogènes qui ont comme critères communs: l insolubilité dans l eau, la solubilité dans les solvants organiques apolaires (tels que le benzène ou le chloroforme. etc.), jouent différents rôles dans l organisme. Ils servent de carburant, de matériau de construction et aussi d isolant. Ils peuvent également remplir différentes fonctions particulières comme hormones, acides biliaires et vitamines. Ils ont une origine double : Exogène: Les lipides alimentaires (100 à 150 g /j) sont d'origine végétale (riches en acides gras (AG) insaturés :) et animale (AG saturés). Ces AG sont apportés sous forme de triglycérides (95 à 97%) et de phospholipides, sphingolipides, cholestérol (3 à 5 %). L'apport de cholestérol est de 200 mg/j (Abats, cervelle (2g/100g), Cœur, œufs (500mg/100g), Beurre (250mg/100g), Lait de vache (10 à 20mg/100ml). Endogène: Synthèse hépatique des TG (glucose+agl) et celle de cholestérol à partir de l acétyl -CoA. II. RAPPEL PHYSIOLOGIQUE 1. Digestion : La digestion des lipides s effectue dans le duodénum par les enzymes pancréatiques: 1. Lipase pancréatique: hydrolyse les TG en MAG (mono acyl glycérol) et AG. 2. Phospholipase pancréatique: hydrolyse les phospholipides. 3. Cholestérol estérase: hydrolyse le cholestérol estérifié en cholestérol libre et AG. La digestion des lipides nécessite une émulsification en gouttelettes grâce aux sels biliaires. 2. Absorption et transport Les MAG et les AG libérés vont former avec les sels biliaires et d autres substances liposolubles des micelles. Ces dernières vont être absorbées par les entérocytes. Les produits issus de digestion vont immédiatement être assemblés à nouveau en TG et ester de cholestérol. Les AG courts ainsi que les molécules de glycérol sont libérés directement dans le sang du système porte. Les autres lipides sont libérés dans la lymphe et court-circuitent le foie. Dans le sang, ils sont transportés sous forme d une association moléculaire lipoprotéique soluble: lipoprotéine. III. ETUDE DES LIPOPROTEINES A.Structre Edifices moléculaires complexes de composition hétérogène, dont les lipides s associent de façon non covalente à des protéines amphiphiles dites: Apolipoprotéines. Elles sont organisées en une structure pseudo-micellaire sphérique avec: Cœur lipidique : noyau central hydrophobe contenant des lipides apolaires comme les triglycérides et le cholestérol estérifié. Enveloppe externe: contient des lipides polaires qui s associent aux apolipoproteines: Cholestérol libre et les phospholipides. 3

4 Apolipoprotéines : Partie protéique de la lipoprotéine, considérée comme la partie intelligente de la lipoprotéine. On distingue cinq classes majeures des apolipoproteines, d origine différente, avec des sous classes: 1. A: ApoA₁, ApoA₂ et ApoA₄. 2. B: ApoB₄₈ et ApoB₁₀₀. 3. C: ApoC₁, ApoC₂ et ApoC₃. 4. D 5. E: ApoE₁, ApoE₂ et ApoE₃. Elles assurent plusieurs rôles: a. Cohésion et stabilité des Lp. b. Reconnaissance de Lp par les récepteurs cellulaires. c. Activation des enzymes du métabolisme des Lp. B. Classification Il existe cinq lipoprotéines qui contiennent toutes une portion lipidique et une portion protéique mais qui différent selon l origine, le contenu lipidique et selon le type d apolipoprotéine : 1. Les chylomicrons. 2. Les VLDL: very low density lipoproteins, lipoprotéines des très faible densité. 3. Les IDL : intermediary density lipoproteins, lipoprotéines de densité intermédiaire. 4. Les LDL : low density lipoproteins, lipoprotéines de basse densité). 5. Les HDL : high density lipoproteins, lipoprotéines de haute densité. 4

5 C. Métabolisme Les lipoprotéines sont en remaniement métabolique constant : Le métabolisme nécessite: 1. Enzymes:: Lp lipase, TGLH et LCAT. 2. Protéines de transfert : CETP, PLTP et MTP. 3. Récepteurs : LDL-R, LDL LRP, SR-A,SR-B1 etc. = Métabolisme de chylomicrons Première lipoprotéine mise en circulation, le chylomicron est synthétisé par les entérocytes. Les chylomicrons constituent la forme de transport des lipides exogènes. Une fois qu ils gagnent la circulation générale, ils s adhèrent s à l endothélium des capillaires des tissus extra hépatiques (myocarde, muscles et tissus adipeux) après enrichissement en ApoE et CII provenant des HDL. A ce niveau, ils subissent l action de la lipoprotéine lipase et perdent leurs AG== AG== Se transforme en une molécule plus petite et moins riche en TG: le remnant, après récupération d ApoA d Apo et ApoC par les HDL. Le remnant est reconnu par un récepteur spécifique LRP de l ApoE au niveau de la membrane hépatique ou il est catabolisé. = Métabolisme des VLDL-IDL LDL LDL Le foie met en circulation de nouvelles lipoprotéines synthétisées in situ à partir des TG endogènes : les VLDL. 5

6 Comme les chylomicrons, leur fonction est d apporter les TG aux tissus périphériques. Pour remplir ce rôle il leur faut se combiner à l ApoC-II (fournies par les HDL circulantes). Les VLDL subissent l action de la lipoprotéine lipase: 1. Perdent leurs AG qui pénètrent à l intérieur des cellules musculaires et adipeuses. 2. Perdent les Apo C et se transforment en IDL. Une partie des IDL va se fixer au LDL-récepteur hépatique tandis que l autre s enrichit en CE et s appauvrissent en TG via la CETP(cholestérol ester transfert protéine), perd l'apo E et se transforme en LDL. les LDL cèdent environ un tiers de leur cholestérol à la périphérie et deux tiers au foie. Elles se fixent sur les LDL récepteurs membranaires LDL-R R ou ils sont internalisés sous forme de complexe: ApoB₁₀₀-Rc qui seront dégradés en AA recyclables. Le CE,TG et PL libérés dans le cytoplasme serviront aux synthèses cellulaires (intégration dans la membrane plasmique, synthèse des hormones stéroïdes etc...). = Métabolisme des HDL Synthétisés par le foie et l intestin sous forme discoïde, native qui possèdent l ApoA₁ et A₂. L interaction d ApoA₁ via le récepteur ABC-A₁, stimule l hydrolyse du CE en CL qui est exporté vers ces HDL puis estérifié de nouveau par la LCAT (lécithine cholesterol acyl transférase)== transforma on en HDL₃ sphérique qui reçoivent l Apo E-C, s enrichissent en TG et s appauvrissent en CE par la CETP(cholesterl ester transfert proteine)== transforma on en HDL₂ qui seront transportées vers le foie. 6

7 IV/ Exploration du métabolisme des lipides : Pour poser le diagnostic d une dyslipoprotéinemie, il est important de faire: 1. Un interrogatoire. 2. Examen clinique. 3. Dosages biologiques. Deux types de bilans biologiques demandés: 1. Bilan lipidique systématique: aspect du sérum, dosage de TG, CT, HDL et LDL. 2. Bilan lipidique orienté: lipidogramme et dosage de Apoprotéines. 1/ Conditions de prélèvement : Jeun strict de 12H. Tube sec ou avec anticoagulant. Maintenir un régime alimentaire habituel durant les 15 jours qui précèdent le prélèvement. Eviter la prise d alcool la veille du prélèvement. 2/ Bilan lipidique systématique : Un bilan lipidique de première intention doit être réalisé dès l enfance dans les familles à risques et vers ans chez les autres sujets. Ce bilan doit comprendre les paramètres suivants : A/Aspect du sérum: Le sérum du sujet à jeun, depuis 12 heures doit être clair (faible taux de VLDL et absence de chylomicrons). Si trouble, opalescent : excès de VLDL. Si lactescent : présence de chylomicrons. Pour confirmer la présence de Chylomicrons, on fait un test de crémage qui consiste à laisser le tube contenant le sérum pendant plus de 12 heures à + 4 C et noter : si une couche crémeuse surnageante apparaît au-dessus d une couche plus claire= Chylomicrons. B/ Dosage des triglycérides: repose sur le dosage enzymatique du glycérol libéré après hydrolyse des triglycérides des lipoprotéines par la lipase. Elles se font par des méthodes enzymatiques colorimétriques ou qui utilisent la propriété du couple NAD/ NADH 2 d absorber à 340 nm. 1- Méthodes enzymatiques qui utilisent la propriété du couple NAD/NADH2 : Utilisation du GK, GPD : Lipase : TG + 3 H2O Glycérol + 3 AG. Glycérol kinase (GK): Glycérol + ATP Glycérol-3-phosphate + ADP 7

8 Glycérol déshydrogénase (GPD): Glycérol-3-phosphate + NAD+ DHAP (phosphodihydroxyacétone) + NADH,H+ La lecture est effectuée à ph = 9,4 en présence de magnésium et d hydrazine. On lit l absorbance à 340 nm. Utilisation du GK, PK, LDH : Lipase : TG + 3 H2O Glycérol + 3 AG GK : Glycérol + ATP Glycérol-3-phosphate + ADP PK : PEP + ADP Pyruvate + ATP LDH: Pyruvate + NADH,H+ Lactate + NAD+ La lecture est effectuée à ph = 7,2 en présence de magnésium (Cofacteur essentiel des kinases). On lit l absorbance à 340 nm. 2-Méthode enzymatique colorimétrique utilisant : GK, GPO, Peroxydase : Lipase : TG + 3 H2O Glycérol + 3 AG GK : Glycérol + ATP Glycérol-3-phosphate + ADP Glycerol oxydase (GPO): G3P + O2 DHAP + H2O2 Peroxydase: 2 H2O2 + Chromogène Incolore 4 H2O + Chromogène coloré On mesure l absorbance à 505 nm du chromogène oxydé produit après réaction totale. Le chromogène utilisé le plus souvent est la 4 amino phénazone Valeurs usuelles: 0,70 à 1,50 g/l. B/Méthode de dosage du cholestérol total : 1- Méthodes enzymatiques: -Cholestérol estérase : cholestérol estérifié +H2O cholestérol total libre + acide gras -Cholesterol oxydase: cholestérol total libre + O2 Cholestène 4 one 3 + H2O2 - Peroxydase: 2 H2O2 + Chromogène Incolore 4 H2O + Chromogène coloré Valeurs usuelles: 1,50 à 2,00 g/l 2- Chromatographie en phase gazeuse II s'agit de la technique de référence nécessitant un matériel très spécialisé. C/Dosage de la fraction HDL-Cholestérol : a- Après précipitation des lipoprotéines légères On fait sélectivement précipiter les lipoprotéines légères (chylomicrons, VLDL, LDL) par l acide phosphotungstique, en présence de chlorure de magnésium et on dose le cholestérol lié au HDL présent dans le surnageant. Les réactifs précipitant les plus utilisés sont : 8

9 Sulfate de dextran + ions magnésium. Héparine + ions magnésium. Phosphotungstate de magnésium. Polyéthylène glycol. Valeurs usuelles: Homme> 0,45 g/l.. Femme>0,55 g/l. b- Après immunoprécipitation c- Par électrophorèse D/ Dosage de la fraction LDL-Cholestérol : Plus difficile à pratiquer, le dosage par précipitation sélective des LDL est peu utilisé. Il est beaucoup plus simple de le calculer, par la formule de Friedewald Mais cette formule n'est valable que si TG < 3.5g/l. Si les triglycérides sont supérieurs à 3.5g/l, le cholestérol LDL peut être calculé par la formule de Planella : Valeurs usuelles: <1,60 g/l Chol. LDL (en g/l) = Chol.T - Chol.HDL - TG/5 C. LDL (mmol/l) = CT CHDL TG/2,2 CLDL (mmol/l) = 0, 41 CT (mmol/l) 0, 32 TG (mmol/l) + 1, 7 apo B (g/l) 0, 27. 3/Bilan lipidique orienté: II est utilisé pour une confirmation diagnostique après une anomalie dans le bilan systématique, ou pour une surveillance de traitement ou après la découverte d'une maladie susceptible d'entraîner une hyperlipémie secondaire. A/ Dosage des apoprotéines AI et B : Dosées par différentes techniques immunologiques avec antisérums spécifiques. Les méthodes automatisées utilisées sont l'immunonéphélémétrie et l'immunoturbidimétrie. -Apo A1 : marqueur antiathérogène retrouvé dans les HDL -Apo B : marqueur athérogène retrouvé surtout dans les LDL et dans les VLDL Valeurs usuelles : Apo A1>à 1,20 g/ l Apo B <à 1,30 g/ l B/ Ultracentrifugation de flottation: Elle consiste en une séparation des lipoprotéines par ultra-centrifugation, en chylomicrons, VLDL, LDL, HDL et dosage des fractions lipidiques dans chacune des classes. 9

10 C/Electrophorèse des lipoprotéines : C'est un examen de deuxième intention qui apporte des informations complémentaires dans les cas de sérums troubles avec hypertriglycéridémie ou hyperlipémie mixte. Il permet un typage plus précis de ces hyperlipoprotéinémies. Cet examen est pratiqué sur agarose ou sur gel de polyacrylamide et permet de Visualiser qualitativement: 1. Une surcharge en chylomicrons au point de dépôt. 2. Une augmentation des VLDL et/ou LDL. 3. Une diminution des HDL. 4. La présence d IDL ou la Lp(a). V. Les dyslipidémies Ce sont les modifications primitives ou secondaires des lipides sériques causées par une altération qui peut concerner (pour les causes primitives): 1. Soit les récepteurs qui reconnaissent les lipoprotéines. 2. Soit les enzymes impliquées dans le métabolisme des lipoprotéines. On distingue : Les hyperlipidémies :augmentation des TG ou du cholestérol ou des deux. Les hypolipidémies : diminution des TG ou du cholestérol ou des deux. Les dyslipémies en particulier les hyperlipémies peuvent être à l origine de l apparition de l athérosclérose. Deux classifications, établies par Friedrickson et de Gennes, peuvent être utilisées pour définir les Hyperlipoprotéinémies primaires. 1 - La classification de Friedrickson : la plus utilisée, elle se base sur: 1. l aspect du sérum. 2. le taux de cholestérol total. 10

11 3. Le taux de triglycérides et le lipidogramme. 2 - La classification de GENNES : Basée sur le taux des TG et du cholestérol: 1. Hypercholestérolémie. 2. Hypertriglycéridémie. 3. Hyperlipémie mixte. A. les Hyperlipoprotéinémies primaires 1. Hypercholestérolémies essentielles (IIa) L'anomalie primitive porte principalement sur le gène codant le récepteur Apo B/E des LDL ====> les LDL ne sont pas captées par les cellules. (Ces sujets type IIa n'ont alors pas de récepteurs ou ont des récepteurs Apo B déficients). Transmission autosomique dominante. Clinique : Xanthomes tendineux, Xanthomes cutanés plans, Arc cornéen. Risque d'accident cardiovasculaire. Biologie L aspect du sérum est clair. Le cholestérol total, le chol LDL et l Apo B sont augmentés. Le cholestérol HDL est normal ou diminué. Les triglycérides sont normaux. A l électrophorèse on retrouve une augmentation des β lipoprotéines (LDL). 2. Hyperlipémies mixtes A- Hyperlipémies mixtes(iib) Transmises selon un mode autosomique dominant. Il y a une augmentation de la synthèse de l'apo B, donc une augmentation des VLDL et des LDL. Clinique : arc cornéen, Xanthomes tendineux et cutanés. Biologie : 1. Sérum est plus ou moins opalescent voire trouble. 2. Cholestérol total: 2,5-3,5g/l. 3. Cholestérol HDL. 4. TG: 1,5-5g/l. 5. A l électrophorèse, on retrouve une augmentation des β et des pré β lipoprotéines. 11

12 B - hyperlipidémies mixtes type III: dysbêtalipoprotéinémies Transmises selon un mode autosomique récessif. Il y a un polymorphisme de l Apo E avec synthèse de 3 formes d ApoE. Le phénotype le plus commun est E3/E3. La dysbêtalipoprotéinémie familiale est liée au phénotype E2/E2 ; dans ce cas les récepteurs hépatiques à Apo E ne reconnaissent pas le phénotype E2/E2 et donc les IDL et les «remnants» de chylomicrons ne sont pas épurés par la lipase hépatique. Clinique : Xanthomes jaune vif, non inflammatoire des plis palmaires des mains. Xanthomes tubéreux: touchent genoux, coudes, doigts en juxta-articulaires. Risque athéromateux précoce (avant 50 ans). Biologie: Aspect du sérum: trouble, opalescent. Cholestérol élevé (> 3 g/l). TG jusqu à 10 g/ l. HDL diminué. Électrophorèse: présence d une large bande (BROAD BAND b (IDL)) du début de la zone β à la fin des préβ lipoprotéines. 3 hypertriglycéridémies familiales A - HYPERCHYLOMICRONÉMIE type I Transmises selon un mode autosomique récessif. Elle est caractérisée par une forte hypertriglycéridémie d'origine exogène avec accumulation des chylomicrons ====> dépendante de l'apport en graisses alimentaires. Le défaut génétique porte soit sur la lipoprotéine lipase, soit sur son activateur l Apo CII. Clinique : xanthomatose éruptive. Douleurs abdominales après un repas gras. Somnolence Post-prandiale. La principale complication est la pancréatite aigüe. Biologie : Le sérum après 12 heures à 24 heures de jeun est lactescent avec un collet crémeux. Les triglycérides sont très augmentés> 10 g/l. l électrophorèse : bande près du dépôt correspondant aux chylomicrons. B hypertriglycéridémies de type IV Transmises selon un mode autosomique dominant. L'hypertriglycéridémie d'origine endogène est due à une augmentation de la synthèse hépatique des VLDL et à un ralentissement de leur catabolisme. L ApoC₃ inhibitrice peut être augmentée tandis que l ApoC₂ activatrice diminuée. Peut-être aggravée par des facteurs diététiques comme les glucides, l alcool et l obésité. Clinique: Diabète, obésité, xanthélasma. Risque de pancréatite, risque athérogène important. Biologie : 1. le sérum est opalescent voire trouble. 2. le cholestérol est normal ou légèrement augmenté. 3. le HDL cholestérol et l Apo A1 sont diminués. 4. les triglycérides sont très élevés. 5. l électrophorèse: on retrouve une augmentation des pré-β lipoprotéines. 12

13 C - Hypertriglycéridémie mixte exogène et endogène (type v): Le mode de transmission n'est pas déterminé (probablement selon un mode autosomique dominant). C'est une hypertriglycéridémie due à l'augmentation des chylomicrons et des VLDL c'està-dire une combinaison des types I et IV. Le défaut génétique porte peut être sur ApoC₃/E₄. Clinique: xanthomes éruptifs, douleurs abdominales, diabète et obésité. Biologie : Le sérum après 12 heures à 24 heures de jeun est lactescent avec un collet crémeux. Le cholestérol total est normal ou légèrement élevé. le HDL cholestérol est diminué et les triglycérides sont très élevés. A l électrophorèse: 1. augmentation des pré-β lipoprotéines. 2. la présence d une bande près du dépôt correspondant aux chylomicrons. B. Hyperlipoprotéinémies secondaires Une dyslipoprotéinemie secondaire peut être iatrogène ou bien être la conséquence de nombreuses pathologies et modifications hormonales. Elle est susceptible de régresser par le seul traitement de l'affection causale. Parmi les mécanismes, on cite: 1. Diabète sucré et l obésité. 2. Cholestase intra et extra hépatique. 3. Syndrome néphrotique et IRC. 4. Hypothyroïdie. 5. Contraceptifs stéroïdiens, B- bloquants et thiazidiques. 6. Corticothérapie à long terme. C. Les hypolipoproteinémies primaires 1-HYPOALPHALIPOPROTÉINÉMIE FAMILIALE Anomalie monogénique dont les mutations de trois gènes sont incriminées: ApoA₁, LCAT et ABC-A₁. Le cholestérol HDL est diminué ainsi que l Apo AI. La maladie de Tangier C est une analphalipoprotéinémie autosomique récessive avec mutation sur le gène de l Apo AI. Caractérisée par des amygdales hypertrophiques et accumulation des CE dans les tissus réticuloendothéliales. Chol HDL diminué et catabolisme accéléré de l ApoA₁ 2- Abêtalipoprotéinémie Il y a un déficit de la synthèse de l Apo B; dans le plasma il n y a ni chylomicrons, ni VLDL, ni LDL. Due à une mutation de gène MTP. Transmission autosomique récessive. Caractérisée par une malabsorption, neuropathie, rétinite pigmentaire. 3 - Hypobêtalipoprotéinémie: Il s agit d un déficit partiel en Apo B (mutations ponctuelles multiples dans le gène de l Apo B100, on aura une Apo B100 tronquée de faible PM, non fonctionnelle). La transmission génétique est autosomique dominante. 13

14 Caractérisée par une malabsorption intestinale et des désordres neurologiques sévères. D. Les hypolipoproteinémies secondaires Hyperthyroïdie = hypocholestérolémie. Insuffisance hépatique avec CT et TG bas. Dénutrition. la maladie cœliaque. Hémopathies malignes. Cancer avec cholestérol bas. VI- APERÇU SUR LE TRAITEMENT DES DYSLIPIDEMIES Le régime est appliqué systématiquement et constitue la première mesure. L indication d un traitement médicamenteux sera discutée dans un deuxième temps après 3-6 mois de régime. Le traitement comprend: 1. Fibrates et statines. 2. AG polyinsaturés de la série W₃. VII- CONCLUSION Pour diminuer la mortalité cardiovasculaire, une cause majeure devrait pouvoir être évitée: l'hypercholestérolémie. Pour cela, il faut un dépistage systématique des hyperlipémies, associé à une modification du régime alimentaire général. 14

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