Biochimie clinique DCEM1-2010

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1 Françoise Maupas-Schwalm Biochimie clinique DCEM1-2010

2 Généralités Structure des lipoprotéines Métabolisme des lipoprotéines Le bilan lipidique Principales dyslipoprotéinémies Conclusion 2

3 Généralités Lipoprotéines Métabolisme des lipoprotéines Le bilan lipidique Principales dyslipoprotéinémies Conclusion 3

4 Généralités Lipides & lipoprotéines Lipides Insolubles en milieu aqueux Couplés à des protéines, les apoprotéines, dans le sang circulant (lipoprotéines = macromolécules amphipatiques) Lipoprotéines : chylo microns, VLDL, IDL, LDL, HDL assurent le transport du cholestérol et des TG selon différentes voies, dépendant de l état nutritionnel du sujet. Voie entéro-hépatique (voie exogène) Voie endogène (transport centrifuge des lipides du foie vers les tissus) Voie de retour (transport centripète des lipides des tissus vers le foie) Entités non stables : remaniements constants durant leur transit dans l espace intravasculaire. 4

5 Généralités - Cholestérol Acétyl-CoA Plus de la moitié du cholestérol est synthétisée { partir de l acétyl-coa dans toutes les cellules 50 % par le foie 10 % par les intestins Le reste des lipides est apporté par l alimentation Micelles de cholestérol et d AG Solubilisation par les acides biliaires Absorption duodénum, jéjunum HMG CoA réductase - - Acétoacétyl-CoA HMG-CoA Mévalonate Squalène Lanostérol Cholestérol 5

6 Généralités - Cholestérol Le cholestérol existe sous forme libre membranes cellulaires couche externe des lipoprotéines Sous forme estérifiée : cœur hydrophobe des lipoprotéines (avec TG) estérification catalysée par l ACAT (Acyl- CoA: cholesterol acyl-transferase) Le cholestérol est éliminé sous forme d acides biliaires O HO A B R1 C HO D C O R2 HO A C D B CO R1 R2 OH H Ac. cholique OH NH-CH 2 -COOH Ac. glycocholique OH NH-CH 2 -CH 2 -SO 3 H Ac. taurocholique H H Ac. chénodésoxycholique H NH-CH 2 -COOH Ac. glycochénodésoxycholique H NH-CH 2 -CH 2 -SO 3 H Ac. taurochénodésoxycholique R O 24 A B

7 Généralités - Cholestérol Rôle physiologique constituant des membranes Précurseur de tous les stéroïdes et des hormones sexuelles Précurseur des acides biliaires Estérifié par l ACAT, stockage Circule dans les lipoprotéines Dans les LDL : distribution aux tissus Dans les HDL : efflux des cellules vers les HDL (LCAT/lecithine: cholesterol acyltransferase) et élimination vers le foie 7

8 Généralités Dyslipidémies L athérosclérose LDL 1 Monocytes Lumière vasculaire 6 ICAM VCAM 3 Intima ROS Oxydation des LDL 2 MM- LDL + Modifications protéiques MCP-1 M-CSF 4 5 Macrophages Cellules spumeuses IL1 TNFα ox-ldl Media Modifié de AHA Conference Proceedings, writting group III, Circulation

9 Généralités Dyslipidémies Maladies cardiovasculaires Pathologies polyviscérales Nombreux facteurs de risque Dyslipidémie Diabète Tabac HTA Surpoids Sédentarité Susceptibilité génétique Cerveau (AVC) Cœur (SCA, IDM) Artères MI (AOMI) 9

10 Généralités Dyslipidémies L athérosclérose Epidémie généralisée Principale cause de maladies cardiovasculaires donc Principale cause de décès des pays industrialisés. En 1996 : Pathologies cardiovasculaires : 7.2 M Cancers : 6.3 M Maladies cérébrales : 4.6 M Pathologies respiratoires : 3.9 M Tuberculose : 3 M AIDS : 1.5 M 7.2 Prévisions (M) En progression

11 Généralités Lipoprotéines Structure Classification des lipoprotéines Classification et rôle des apo(lipo)protéines Métabolisme des lipoprotéines Le bilan lipidique Principales dyslipoprotéinémies Conclusion 11

12 I- Lipoprotéines 1/ Structure Enveloppe Cholestérol libre Phospholipides Apoprotéine Noyau Esters de cholestérol Triglycérides 12

13 I- Lipoprotéines 2/ Classification Initialement classées sur la base de caractéristiques physico-chimiques 2 classes ayant une mobilité électrophorétique comparable aux globulines α1 et β Dépot Sens de migration Chyloµ LDL IDL VLDL Lpa HDL β pré-β α Actuellement classées selon les techniques d ultracentrifugation : Chylomicrons VLDL (very low density lipoproteins) IDL (intermediate density lipoproteins) LDL (low density lipoproteins) HDL (high density lipoproteins) 13

14 I- Lipoprotéines 2/ Classification L incidence des maladies cardio-vasculaire est corrélée positivement avec le cholestérol des lipoprotéines de basse densité négativement avec le taux des lipoprotéines de haute densité (HDL) La composition lipidique, notamment du cœur hydrophobe, diffère selon le type de lipoprotéine Lipoprotéines peu denses (chylomicrons,vldl) : triglycérides Lipoprotéines plus denses (LDL, HDL) : cholestérol estérifié 14

15 I- Lipoprotéines 3/ Apoprotéines Classification des apoprotéines Apo B Protéines lipidées dans le cytosol, dégradées par le protéasome, de haut poids moléculaire, non échangeables synthèse B100 : hépatique B48 : intestinale, editing de l apob100 Apo A Peut exister libre dans le plasma Synthèse hépatique et intestinale Apo C et E Synthèse hépatique principale (intestin pour C) échangeables 15

16 I- Lipoprotéines 3/ Apoprotéines Rôles des apoprotéines Rôle structural dans la constitution des lipoprotéines Apo B B100 : VLDL, IDL, LDL B48 : chylomicrons Apo A : principalement HDL Apo C et E : principalement HDL Cofacteurs enzymatiques, par exemple : A active LCAT (lecithine cholesterol acyl-transferase) (AI): favorise l efflux de cholestérol vers les HDL (transport inverse) active CETP (Cholesteryl Ester Transfer Protein) : échange et transfert des lipides (cholestérol estérifié) CII active LPL (lipoprotéine lipase) et la LH (lipase hépatique ) : catalyse l hydrolyse des triglycérides situés dans la lipoprotéine (libère des AG pour les tissus) Certaines sont des ligands de récepteurs spécifiques : B et E/LDL-Rc 16

17 I- Lipoprotéines 4/ Lipoparticules Les lipoprotéines sont des mélanges hétérogènes de lipoparticules Lipoprotéines : définies par leur densité; lipoparticules : définies qualitativement par contenu en apolipoprotéine Lipoparticules AI (Lp AI) Principalement HDL Riches en LCAT et CETP Responsables de l efflux de cholestérol des tissus vers le foie Lipoparticules (a) (Lp (a)) Contiennent l apoprotéine (a) (glucoprotéine liée { l Apo B100) de structure proche du plasminogène (très thrombogène) Longtemps considérée comme une LDL Très athérogène Facteur de risque indépendant CV (si > 0,3 g/l) 17

18 Généralités Structure des lipoprotéines Métabolisme des lipoprotéines Lipides endogènes Apports lipidiques exogènes Métabolisme des lipoprotéines riches en triglycérides Devenir des LDL Métabolisme des HDL Régulation hormonale du métabolisme lipidique Le bilan lipidique Principales dyslipoprotéinémies Conclusion 18

19 II- Métabolisme des lipoprotéines 1/ Lipides endogènes Synthèse endogène des triglycérides (TG) dans le foie des AG sont libérés par l adipocyte (lipase hormono sensible) et sont transportés par la sérum albumine jusqu au foie : synthèse des TG Synthèse du cholestérol { partir de l acétyl CoA : 800 mg/jour 19

20 Voie métabolique des lipides endogènes Voie exogène Tissu adipeux TG AG AG SA Lipase H sensible AG C FOIE LDL-R E B100 TG PL C C AG Sérum Albumine VLDL naissantes Rc remnants? AI E C E CE HDL Plasma C C PL 50% CETP C E CE AG B100 LPL TG PL CII E CE VLDL Tissus B100 E CII TG PL CE IDL Acides biliaires Tissus 75% 25% LDL-R B100 CE PLTG LDL AI E CE C PL CE C HDLα2 PLTP CETP AI CE C PL 50% HDLα3 sphérique B100 LPL E TG CII PL CE IDL AG TGLH 20

21 II- Métabolisme des lipoprotéines 2/ Lipides exogènes Les AG sont apportés sous forme de TG et de phospholipides Lipides d origine végétale : AG insaturés Lipides d origine animale : AG saturés Cholestérol alimentaire : 200 mg/jour Les AG, le glycérol, les monog et dig sont absorbés par l entérocyte : micelles sous l action de la LP (lipase pancréatique) 21

22 Voie métabolique des lipides exogènes (cycle entéro-hépatique) Alimentation Bile AG C LP Micelles E A B 48 TG C PL chylomicron Lymphe AI E C HDL C E C Plasma Tissus CE C E C C PL AG B 48 LPL E TG CII A C PL chylomicron Voie endogène A1 B 48 TG PL C remnant LDL-R Rc remnants AG C FOIE 22

23 II- Métabolisme des lipoprotéines 3/ Lipoprotéines riches en TG LPL (lipoprotéine lipase) : action surtout sur les VLDL et chyloµ, hydrolyse les TG et diminue la taille des lipoprotéines, rend disponible les lipides de surface pour les HDL naissantes. Réserve de graisse (tissu adipeux)-production d énergie (muscle)- Production de lait (glande mammaire) Synthèse de surfactant pulmonaire. LPL synthétisée dans tous les tissus, liée aux capillaires sanguins LPL VLDL IDL LDL Chyloµ rémnant HTGL TGLH (TG lipase hépatique) : dégrade les TG des «particules résiduelles» et des IDL Située sur la membrane externe des hépatocytes. Rq/ LDL et HDL surtout chargées en cholestérol 23

24 II- Métabolisme des lipoprotéines 3/ Lipoprotéines riches en TG Variation du métabolisme des lipoprotéines riches en triglycérides en fonction: période post-prandiale, diabète, obésité.. Chylomicrons (voie exogène) : monopolisent la Lipoprotéine Lipase VLDL (voie endogène), catabolisme ralenti et maturation (enrichissement en TG) : grandes VLDL légères Sous l action de la CETP, enrichissement en cholestérol : LDL petites et denses 24

25 II- Métabolisme des lipoprotéines 4/ Devenir des LDL Le récepteur LDL-R ou Rc apo B/E permet la captation tissulaire régulée des LDL (par le taux de cholestérol intra-cellulaire). AA CE C HMG CoA Réductase Activation ACAT Nbre de Rc Fixation LDL Rc apo B/E Internalisation (puits à clathrine) Endosomes (recyclage du Rc) Hydrolyse lysosomale des L Régulation enzymatique 25

26 Lumière Métabolisme des lipides et des lipoprotéines II- Métabolisme des lipoprotéines 4/ Devenir des LDL LDL-C primum movens de l athérogénèse Pénétration pariétale des LDL : phénomène passif favorisé par Une grande concentration de LDL plasmatiques Facteurs hémodynamiques (HTA, flux turbulents) Substances hypoxémiantes (nicotine) LDL Intima Oxydation des LDL LDL petites et denses particulièrement athérogènes Phénotype B avec hypertriglycéridémie, élévation de l apob, baisse des HDL, baisse de l apoa1 Meilleure pénétration dans l espace sous endothélial Moins résistantes { l oxydation Déterminisme génétique Sexe et âge Contraception orale, ménopause Alimentation 26

27 II- Métabolisme des lipoprotéines 4/ Devenir des LDL L oxydation des LDL s effectue dans l espace sous-intimal par les Espèces Actives de l Oxygène produites par les cellules vasculaires (CE, CML) et les macrophages. O 2 LDL Lumière Intima Oxydation des LDL LDL natives LDL oxydées 15-Lipoxygénase NAD(P)H Oxydase? H2O2 MEMBRANE Signalisation Myeloperoxydase Xanthine oxydase NO synthase MITOCHONDRIE I c I I I IV O 2 27

28 II- Métabolisme des lipoprotéines 4/ Devenir des LDL MM-LDL Inflammatoires : activent la migration et la différenciation des monocytes. Phospholipides oxydés : reconnus par des Ac spécifiques Augmentent l expression des Rcscavengers des macrophages Stimulent l expression du Facteur Tissulaire MM- LDL + MCP-1 M-CSF ox-ldl LDLox induisent la formation d adduits qui contribuent aux dommages cellulaires et activent l inflammation seconds messagers cytotoxiques ou mitogènes (dose seuil de 100 µg/ml). Favorisent la migration des CML. L apo B100 modifiée n est plus reconnue par le Rc apo B/E. Les LDL sont captées par les Rc scavengers (CD36, SR-A1 ) des macrophages et des CML (non régulée). Formation des cellules spumeuses. 28

29 II- Métabolisme des lipoprotéines 5/ Métabolisme des HDL Participent au métabolisme des lipoprotéines : «entrepôt» pour les apoprotéines C et E nécessaires au métabolisme des chylomicrons et des VLDL. Transport inverse du cholestérol, des tissus périphériques vers le foie La CETP (cholestérol ester transfert protéine) permet l échange entre HDL et VLDL du cholestérol estérifié contre des TG. La PLTP permet de transférer des phospholipides Rôle anti-oxydant Rôle anti-inflammatoire : contiennent des enzymes (paraoxonases, platelet-activating factor acetylhydrolase, lecithin:cholesterol acyl transferase, glutathio peroxidase) qui inhibent la réaction inflammatoire induite par les MM-LDL. 29

30 Transport inverse du cholestérol AI C PL HDLpreβ2 discoïde LCAT AI C CE PL C HDLα3 sphérique B100 E C TG CE PL IDL PLTP CETP B100 CE PL TG LDL Tissus ABCA1 C PL C AI HDLpreβ1 AI VLDL Chylo C E C E CE AI C LCAT E CPL CE AII HDLα2 VLDL LPL Chylo REIN AI SRB1 PL C CE LH F1 ATPase CETP PL AI C E CCE PL AII HDLα1 CE VLDL Foie 30

31 II- Métabolisme des lipoprotéines 6/ Régulation hormonale du métabolisme lipidique Lipogenèse + Insuline Active l AG synthase du foie Augmente la synthèse d AG du t. adipeux en augmentant l acetylcoa Foie Tissu adipeux Lipase hormono-dépendante Lipolyse + - Insuline Tissus périphériques Catécholamines Glucagon ACTH T3-T4 Cortisol + LPL 31

32 Généralités Structure des lipoprotéines Métabolisme des lipoprotéines Le bilan biologique lipidique Principales dyslipoprotéinémies Conclusion 32

33 III- Bilan biologique lipidique Bilan de 1 ère intention La demande d un bilan biologique lipidique se fait en se conformant aux recommandations médicales (HAS) se basant sur les Références Médicales Opposables (RMO) En dépistage standard : le dosage du cholestérol total et des triglycérides suffit. S il existe une anomalie, il faut redemander un bilan : exploration d une anomalie lipidique (EAL) qui peut être demandée en première intention selon le contexte clinique 33

34 III- Bilan biologique lipidique Bilan d EAL EAL : à jeun (12 H) sur sérum (tube sec) Aspect du sérum après décantation Triglycérides totaux Cholestérol total HDL cholestérol Calcul du LDL cholestérol Selon l AFSSAPS : Il n est pas justifié d effectuer un bilan plus d une fois / 5 ans, sauf en cas d apparition d un facteur de risque ou d un évènement CV 34

35 III- Bilan biologique lipidique Recommandations En cas d anomalie du bilan d EAL un contrôle doit être effectué 3 semaines plus tard le bilan sera éventuellement complété (dosage de l Apo AI, de l Apo B, dosage du LDL-C : groupe de travail de l HAS 2008 définissant les règles de prescription) 35

36 III- Bilan biologique lipidique Recommandations omenclature actes de biologie médicale (NABM) (27 sept 2010) B8 La cotation des actes 0580 et 0590 n est pas cumulable avec celle de l'acte B36 B10 B10 B25 Rq/ Le lipidogramme et le dosage de la Lp (a) (BHN50) ne font pas partie de cette cotation. 36

37 III- Bilan biologique lipidique Recommandations «Quand le dosage du cholestérol-hdl est inférieur à 0,77 mmol/l (0,30g/L), le biologiste pourra contrôler ce résultat, en réalisant et cotant, à son initiative, le dosage de l'apolipoprotéine A1 (1603). Un commentaire sur le compte rendu devra alors indiquer le motif de réalisation de ce dosage». «Quand le taux des triglycérides est supérieur à 3,9 mmol/l (3,4 g/l), la formule de Friedewald ne peut plus être appliquée et la concentration du cholestérol-ldl obtenue par cette méthode de calcul est inexacte. Dans ce cas, le biologiste pourra réaliser et coter à son initiative en complément de l'eal : *soit le dosage de l'apolipoprotéine B (1602); *soit le dosage du cholestérol-ldl par une méthode directe enzymatique automatisable (2001). Un commentaire sur le compte rendu devra alors indiquer le motif de réalisation de l'acte 1602 ou 2001.» «Toute prescription partielle de C-HDL amène le biologiste à réaliser - et à coter - l'ensemble des examens de l'eal (aspect, CT, TG, C-HDL et C-LDL calculé).» 37

38 III- Bilan biologique lipidique - EAL Aspect du sérum après décantation Transparent, clair (pas de chylomicron et VLDL taux faible) Opalescent (VLDL?) Lactescent (Chylo?) Dosage des triglycérides Dosage dans 90% des cas par technique enzymatique (dosage du glycérol libéré par une lipase agissant sur les TG). Effet du repas : durant 12h post-prandial Valeurs de référence : < 1,7 mmol/l (< 1,5 g/l) Dosage du cholestérol total Dosage colorimétrique (la cholestérol estérase et la cholestérol oxydase libèrent de l H2O2, révélation colorimétrique) Valeurs de référence : < 5,7 mmol/l (< 2,2 g/l) 38

39 III- Bilan biologique lipidique EAL Dosage du cholestérol-hdl Fraction isolée en ultracentrifugation : précipitation sélective des lipoprotéines de basse densité et dosage du cholestérol dans le surnageant. Valeurs de références > 1 mmol/l (> 0,4 g/l) Taux plasmatique de HDL >0,5 g/l : facteur de protection des maladies cardiovasculaires. Calcul du cholestérol-ldl Par la formule de Friedewald cholestérol LDL = cholestérol total - (TG/2,2) cholestérol HDL si et seulement si TG<3,75 mmol/l Dosage direct du cholestérol-ldl est possible si TG élevés mais plus compliqué (masquage des VLDL, chyloµ et HDL et dosage en 2ème étape) Valeurs de références < 4,1 mmol/l (<1,6 g/l) 39

40 III- Bilan biologique lipidique EAL Le bilan suivant sera considéré comme normal CT < 2,2 g/l (5,7 mmol/l) TG < 1,50 g/l (1,7 mmol/l) LDL- cholestérol < 1,60 g/l (4,1 mmol/l) HDL-cholestérol > 0,40 g/l (1 mmol/l) Le taux de LDL-C est fonction du nombre de FDR CV + 1 FDR : âge >50 ans ou > 60 ans ; ATCD CV; tabac; HTA; diabète type 2; HDL<0,4g/L, obésité, sédentarité... 1 FDR : HDL > 0,6 g/l Absence de FDR : LDL-C < 2,20 g/l (5,7 mmol/l) 1 FDR : LDL-C < 1,90 g/l (4,9 mmol/l) 2 FDR : LDL-C < 1,60 g/l (4,1 mmol/l) Plus de 2 FDR : LDL-C < 1,30 g/l (3,4 mmol/l) Si ATCD de maladie CV : LDL-C < 1 g/l (2,6 mmol/l) 40

41 Généralités Structure des lipoprotéines Métabolisme des lipoprotéines Le bilan lipidique Principales dyslipoprotéinémies Classification Dyslipoprotéinémies secondaires Notions thérapeutiques Conclusion 41

42 TG Métabolisme des lipides et des lipoprotéines III- Principales dyslipoprotéinémies - Classification Classification classique internationale de Fredrickson (1967) : Type I : élévation des chylomicrons Type II IIa : élévation des LDL IIb : élévation des LDL et VLDL Type III : élévation des IDL Type IV : élévation isolée des VLDL Type V : élévation des chylomicrons, des VLDL et des LDL 1,50 g/l IV N Hypo HDL-C < 0,4 g/l IIb IIa D après P. Giral, Les dyslipidémies au quotidien Phase 5, Editions Médicales 1,60 g/l LDL-C 42

43 III- Principales dyslipoprotéinémies - Classification Hyperlipidémie mixte (IIb) : la plus fréquente Sérum opalescent à jeun Associe une élévation modérée des TG et du CT Et fréquemment une diminution des HDL Athérogène Diagnostic biologique. Hypertriglycéridémie isolée (IV) : 10 % des cas En général, favorisée par l alcool, le sucre, le surpoids Forme majeure (familiale) 12 à 15 g/l de TG Risque de pancréatite aiguë 43

44 III- Principales dyslipoprotéinémies - Classification Hyperlipidémie de type IIA : maladie héréditaire monogénique à transmission autosomique dominante Défaut du récepteur des LDL (Brown et Goldstein, 1974) absence de biosynthèse du récepteur récepteur non transféré à la membrane récepteur ne liant pas les LDL récepteur ne pouvant s internaliser Liaison Au moins 54 mutations dans le gène du récepteur aux LDL, Internalisation différant par leur nature et leur emplacement, ont été élucidées. Dégradation Régulation Conséquences Diminution du rétro-contrôle négatif sur l HMG-CoA réductase Sérum clair à jeun Augmentation de la synthèse du cholestérol Augmentation du taux de LDL-C plasmatique Augmentation de la pénétration des LDL dans l intima vasculaire Athérogenèse 44

45 III- Principales dyslipoprotéinémies - Classification Hyperlipidémie de type IIA La plus fréquente des maladies géniques mono factorielles 1 sujet sur 500 est hétérozygote athérosclérose et atteinte cardio-vasculaire plus ou moins grave selon l âge ; Signes cliniques évocateurs (sujet jeune) : gérontoxon (arc cornéen), xanthélasma, xanthomes tendineux ou plans cutanés. cholestérolémie : 3 à 5 g/l. 1 sujet sur 1 million est homozygote (dépistage dès l enfance) IDM dans l enfance; décès avant 30 ans cholestérolémie : 6 à 10 g/l Diagnostic : Génotypique : non utile en pratique courante Phénotypique : dosage du cholestérol et taux de LDL et étude du récepteur au niveau des membranes des fibroblastes 45

46 III- Principales dyslipoprotéinémies Dyslipoprotéinémies secondaires Diabète Baisse de l activité de la LPL Augmentation des lipoprotéines riches en TG Sérum trouble Élévation des TG CT, LDL (et Apo B) : normaux HDL et Apo AI : abaissés Hypothyroïdie : élévation du CT et des TG Autres : Insuffisance rénale chronique : élévation du CT Cholestase : élévation du CT Syndrome néphrotique : hyperlipidémie en relation avec l hypoalbuminémie Hypercorticisme : élévation du CT et des TG Pancréatite chronique évoluée (stéatorrhée, diabète) Grossesse : élévation du CT et des TG physiologique au 2 ème trimestre Iatrogènes : contraception orale, traitements cortisoniques, anti-hypertenseurs 46

47 III- Principales dyslipoprotéinémies Notions thérapeutiques Recommandations Afssaps ( ) Règles hygiéno-diététiques : dans tous les cas, première intention Médicaments hypolipémiants après 3 mois de régime si l objectif n est pas atteint toujours à faibles doses au début En évaluant bien le rapport bénéfice/risque (associations) Thérapeutiques médicamenteuses Statines : inhibition de l HMG CoA réductase Surveillance des transaminases hépatiques (> 3 N : arrêt) Surveillance des CPK (myalgies, augmentation des CPK : arrêt) Fibrates de 2 ème génération : diminution de la synthèse des VLDL et inhibition de l HMG CoA réductase (50%). Surveillance des transaminases hépatiques (> 3 N : arrêt) Surveillance des CPK (myalgies, augmentation des CPK : arrêt) Colestyramine : résine chélatrice des sels biliaires (diminue l absorption intestinale du cholestérol) 1 H à distance des prises médicamenteuses LDL aphérèse, transplantation hépatique : formes homozygotes IIa 47