Introduction à l hormonologie Le cycle menstruel. Les méthodes de dosage Exemples cliniques

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1 La ménopause vue du laboratoire Dr Michel Rossier Serv. Chimie clinique et Toxicologie Institut Central des Hôpitaux Valaisans

2 Sommaire Introduction à l hormonologie Le cycle menstruel Les changements hormonaux liés à la ménopause Les méthodes de dosage Exemples cliniques

3 Les principales glandes endocrines et leurs hormones TRH, SST, GnRH, CRF, GHRH Dopamine Mélatonine TSH, LH, FSH, GH, MSH, PRL, ACTH / AVP (ADH), OT hypothalamus hypophyse pinéale thyroïde parathyroïdes Thyroxine (T4), Triiodothyronine (T3), Calcitonine homéostasie & stress (thymus) surrénales Aldostérone, Cortisol (F), DHEA, androgènes / Adrénaline, Noradrénaline PTH pancréas Insuline, Glucagon, Somatostatine (SST) métabolisme & croissance ovaires Estrogènes, Progestérone testicules Autres sources d hormones: placenta: hcg (gonadotropine chorionique), Estrogènes, Progestérone cœur: Peptide natriurétique auriculaire (ANP) reins: 1,25-OH 2 D 3, EPO estomac: Gastrine, Grheline intestin: Sécrétine, Cholécystokinine tissu adipeux: Leptine, Adiponectine cerveau: Divers peptides, stéroïdes (poumons): AVP, ACTH reproduction Testostérone

4 Transport des hormones vers leurs tissus cible Reconnaissance de l hormone par son récepteur Laboratoire

5 Domaine de concentrations des hormones circulantes M mm µm nm pm conc. Na Ca Glc ADH Ins Dop gastrine T Adr FT 4 t T E DHEA-S 2 4 Cortisol Aldo ACTH PTH stéroïdes peptides amines/tyr Méthodes chimiques & chromatographiques Méthodes immunologiques

6 Transport des hormones dans le sang - sous forme libre -associées à des transporteurs (protéines vectrices) F F T 4 transcortine TBG T T Albumine T 4 T 4 T SHBG E 2 IGF-BP s IGF IGF SHBG (Inst. Bioch. Zurich) E 2

7 Problématique du dosage des hormones libres

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10 Hypothalamus GnRH Hypophyse LH/FSH Ovaire Oestradiol Progestérone Endomètre Source: P. Bischof & M. Cohen

11 Rétro-contrôle de l axe hypothalamo-gonadique HYPOTHALAMUS GnRH +/- - LH HYPOPHYSE FSH - Inhibin OVAIRE AMH E 2 Prog

12 Le cycle ovarien

13 A la naissance, 10 6 follicules primordiaux A la puberté, 10 5 follicules primordiaux Signal Follicular Reserve Ovulation AMH FSH dependant growth FSH independant growth Source: P. Bischof & M. Cohen Atresia

14 La Phase Folliculaire Primaire FSH Préovulatoire Primordial Antral Recrutement Sélection Croissance

15 Stéroïdogenèse ovarienne Testo Estradiol aromatase Image: FSH

16 THEQUES Cholestérol LH Pregnenolone Progestérone 17OH-Progestérone Androstènedione Testostérone GRANULOSA Aromatase Oestrone Oestradiol FSH Source: P. Bischof & M. Cohen

17 La Phase Ovulatoire Caractéristiques: - Élévation abrupte de la LH (due à la rétroaction positive de l E2) - Extrusion de l ovocyte mûr au travers des parois folliculaires et ovariennes Source: P. Bischof & M. Cohen

18 Dans les cellules de la granulosa Synthèse LH ENZYMES PROSTAGLANDINES Séparation oocyte-paroi folliculaire Digestion de la paroi folliculaire Contractions musculaires RUPTURE FOLLICULAIRE ET OVULATION Source: P. Bischof & M. Cohen

19 La Phase Lutéale LH Progestérone Oestradiol Corps Jaune Source: P. Bischof & M. Cohen

20 Modification de l endomètre =O HO OH Conjonctif O Epithélium de surface Glande Couche basale Règles Prolifération jours du cycle Différentiation Source: P. Bischof & M. Cohen

21 Les cycles: ovulation - hormonal - ovarien phase folliculaire phase lutéale - endométrial Source:

22 le cycle jour après jour FSH LH Oestradiol Progestérone Ovulation Source: P. Bischof & M. Cohen Jours depuis le pic LH

23 FSH LH Oestradiol Progestérone Ovulation Source: P. Bischof & M. Cohen Jours depuis le pic LH

24 FSH LH Oestradiol Progestérone Ovulation Source: P. Bischof & M. Cohen Jours depuis le pic LH

25 FSH LH Oestradiol Progestérone Ovulation Source: P. Bischof & M. Cohen Jours depuis le pic LH

26 FSH LH Oestradiol Progestérone Ovulation Source: P. Bischof & M. Cohen Jours depuis le pic LH

27 La ménopause

28 Durée moyenne d un cycle Durée du cycle en jours Ménarche Source: P. Bischof & M. Cohen Années post-ménarche Période d instabilité

29 La ménopause Définition (OMS): Cessation permanente des menstruations (aménorrhée pendant >12mois) résultant d une perte de l activité folliculaire ovarienne. préménopause périménopause (~4 ans) transition ménopause premiers symptômes (vers ans) dernières règles changements hormonaux H.Burger et al. Rec Prog Horm Res :257

30 The Melbourne Women s Midlife Health Project - étude australienne longitudinale femmes âgée de ans - pré-ménopausées et sans contraceptifs (438) - dosage hormonal annuel en début de phase folliculaire H.Burger et al. Hum Reprod Update :559

31 Changements hormonaux associés à la phase de transition E2 FSH FSH E2 INH-B diminution réserve ovarienne (0 correspond au moment des dernières règles) H.Burger J Sex Med :2266

32 Et les androgènes? (la diminution de la libido chez la femme a été associée à une baisse des androgènes) La testostérone totale (T) et la DHEA-S diminuent régulièrement chez la femme entre 20 et 45 ans et changent peu pendant la phase de transition. En fait, suite à la baisse de SHBG, la T libre aurait même tendance à augmenter.

33 En résumé Actuellement, il n existe pas de bon marqueur biologique de la phase de transition permettant de prédire la survenue du dernier cycle menstruel. La concentration d AMH circulante (et l ultra-sonographie des ovaires) représente le meilleur moyen d estimer la réserve ovarienne. L hormonologie est cependant très utile dans le diagnostic différentiel des aménorrhées.

34 Principales causes d aménorrhée Condition LH FSH LH/FSH E2 PRL T DHEA-S AMH Ménopause + ++ (-) - N N N - Prolactinome - - N - + (-) N Ovaires polykystiques + (-) + N (+) (+) (+) + Caveat: les valeurs normales sont souvent méthode-dépendantes valeurs usuelles du laboratoire

35 Les dosages hormonaux

36 Méthodes analytiques Anticorps/récepteur spécifique Spectromètre de masse

37 Les immunodosages 2 modes possibles: - Compétition - Sandwich

38 Principle of competitive immunoassays + + Antibody Analyte, (in excess) Labeled analyte, tracer + Separation Bound fraction, complex Free fraction

39 + + Principle of immunometric assays Analyte, sample 1st Antibody (in excess) 2 nd antibody, labeled + Separation sandwich Bound fraction, complex Free fraction

40 Calibration curves of immunoassays competition «sandwich» Specific binding (B/B 0 ) (= detected signal) B 0 B=50% NSB B 0 B=50% NSB EC 50 EC 50 Analyte concentration (log M)

41 Relative size of the immunoassay protagonists β FSH (~14 700) EIA / sandwich 125 I RIA / compet. estradiol (272) peroxydase (~20 000) IgG (~ )

42 An alternative for small molecules: Gaz or liquid chromatography coupled to mass spectrometry C B A A BB C A C CC B C B B C C C A A A B B B C C C stationnary phase mobile phase A A A B B

43 Detection and identification of steroids by mass spectrometry (MS) THE 488 THF 472

44 Steroid analysis by LC-MS/MS (triple quadrupole tandem MS) Quadrupole filter cortisone (1) cortisol (2) 21-deoxycortisol (3) cortiscosterone (4) 11-deoxycortisol (5) androstenedione (6) dexycortiscosterone (7) 17-hydroxy progesterone (8) progesterone (9) pregnenolone (10). ESI APCI APPI Physiology, Vol. 22, No. 6, , 2007 Parent ion selection Fragmentation Fragment selection RJ Singh, Clin Lab News 2008: Volume 34, Number 12

45 Exemples pratiques Mme Cyclamen, 51 ans consulte pour une aménorrhée de 4 mois. Elle a pris trois kilos, dors mal et est déprimée. Mme Yapludoff, 35 ans consulte pour une aménorrhée de 4 mois. Elle a pris trois kilos mais n a aucune autre plainte. L anamnèse révèle qu elle à un frère ayant un gros retard développemental. Source: P. Bischof & M. Cohen

46 QUEL EST LE DIAGNOSTIC DE SUSPICION CHEZ Mmes CYCLAMEN ET YAPLUDOFF? Ménopause (ménopause précoce) QUEL EST LE PREMIER TEST D EXCLUSION A PRATIQUER? Grossesse: dosage hcg QUE PEUT ON MESURER POUR CONFIRMER LE DIAGNOSTIC? LH, FSH, E2 (AMH) QUELS RESULTATS ATTENDONS NOUS? LH FSH E2 AMH BONUS: QUEL EST LE LIEN ENTRE RETARD MENTAL ET MENOPAUSE? Mutation génétique: Syndrome de l X fragile Source: P. Bischof & M. Cohen

47 Merci de votre attention

48 Xq27.3 Répétitions CGG L X Fragile: la cause la plus fréquente de retard mental potentiellement héréditaire 1/4'000-1/6'000 hommes ± 1/10'000 femmes avec RM dû à l'x fragile...

49 Women who carry a fragile X mental retardation 1 premutation are at risk for fragile X-associated primary ovarian insufficiency and should be counseled for a potentially reduced fertility. Multiple factors can affect the age of onset and severity of fragile X-associated primary ovarian insufficiency. In this study, we assessed the predictive power of several factors with menopausal age, a surrogate measure of onset of fragile X-associated primary ovarian insufficiency. fragile X-associated primary ovarian insufficiency (FXPOI), a problem with ovarian function which can lead to infertility and early menopause in some female gene carriers.

50 1 HO Desmolase Cholestérol 1 2 Surrénale 2 Ovaire prégnènolone HO 17OH hydroxylase =O 3ß ol dehydrogenase Progestérone O 17OH hydroxylase =O 17OHPrégnènolone HO Desmolase =O 3ß ol dehydrogenase 17 OHProgestérone O Desmolase =O 11 Deoxycortisol CH 2 OH =O 21 hydroxylase 11 hydroxylase O Cortisol O HO CH 2 OH =O Dehydroépiandrostérone ( DHEA) HO Androstènediol HO 17 OH céto reductase O 3ß ol dehydrogenase 3ß ol dehydrogenase Androstènedione O O 17 OH céto reductase Testostérone O Aromatase Aromatase Oestrone HO HO 17 OH céto reductase Oestradiol O - ACTH - LH, FSH

51 3- La Phase Lutéale Phase lutéale = formation et maintien du corps jaune Si il n y a pas de grossesse, le corps jaune régresse et le devt folliculaire se poursuit en vue du cycle suivant Durée = 14 jours +/- 2 jours Cellules lutéales: synthèse progestérone+17-oh progestérone, E2, inhibine empêchent le déclenchement d un nv pic LH

52 C- Régulation du cycle + - GnRH - LH/FSH Oestradiol Progestérone

53 Régulation de LH, FSH, GnRH L Oestradiol Chiasma optique 3 ème ventricule Hypophyse Prolifération de l endomètre OH HO Prolifération des cellules osseuses Prolifération des cellules mammaires

54 La Progestérone =O O Epithélium De surface Glande Conjonctif Couche basale jours du cycle Règles Prolifération Différentiation

55 Les rétrocontrôles Environ 200 pg/ml LH FSH Oestradiol Jours depuis le pic LH

56 Evolution of assays in hormonology Chemical reaction (after chromatography) (ex. steroids: B=corticosterone, E=cortisone, F=cortisol, S=desoxycortisol) Immunoassays (ex. insulin: 1 st RIA in 1959) Bioassays (ex. insulin: hypoglycemic convulsion in 50% of animals) LC(GC)/MS

57 Chromatographic methods

58 Ex: serum aldosterone assay by RIA in solid phase? B 0 calibration Compteur gamma NSB ED 50

59 2) immuno-assays -Based on the specificity and high affinity of the interactions antibodies (Ab) / antigene (Ag=hormone) - 2 possible modes: a) competition small molecules (steroids, thyroid h., etc.) Ag - Ab + Ag* (tracer) Ag* - Ab + Ag b) sandwich peptides (TSH, FSH, PRL, PTH) Ab - Ag + Ab* (conjugate) => Ab - Ag - Ab* Lab terminology: - RIA: radio-immuno-assay (r.a. tracer) - IRMA: immuno-radio-metric-assay (r.a. antibody) - ELISA: enzyme-linked-immuno-sorbent-assay (conj. Ab)

60 Separation of urinary steroids by GC/MS

61 ELISA sandwich method 2 nd Ab, biotinylated enzyme/ streptavidine substrate chromogene colored product 1 st Ab hormone

62 Da Structure chimique des hormones Da a) peptides et protéines Da c) dérivés de la Tyr d) bioamines ~180 Da b) stéroïdes adrénaline