La ménopause vue du laboratoire Dr Michel Rossier Serv. Chimie clinique et Toxicologie Institut Central des Hôpitaux Valaisans
Sommaire Introduction à l hormonologie Le cycle menstruel Les changements hormonaux liés à la ménopause Les méthodes de dosage Exemples cliniques
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
Transport des hormones vers leurs tissus cible Reconnaissance de l hormone par son récepteur Laboratoire
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
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
Problématique du dosage des hormones libres
Hypothalamus GnRH Hypophyse LH/FSH Ovaire Oestradiol Progestérone Endomètre Source: P. Bischof & M. Cohen
Rétro-contrôle de l axe hypothalamo-gonadique HYPOTHALAMUS GnRH +/- - LH HYPOPHYSE FSH - Inhibin OVAIRE AMH E 2 Prog
Le cycle ovarien
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
La Phase Folliculaire Primaire FSH Préovulatoire Primordial Antral Recrutement Sélection Croissance
Stéroïdogenèse ovarienne Testo Estradiol aromatase Image: http://mapageweb.umontreal.ca/cabanat/bio2460/gametogenese.html FSH
THEQUES Cholestérol LH Pregnenolone Progestérone 17OH-Progestérone Androstènedione Testostérone GRANULOSA Aromatase Oestrone Oestradiol FSH Source: P. Bischof & M. Cohen
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
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
La Phase Lutéale LH Progestérone Oestradiol Corps Jaune Source: P. Bischof & M. Cohen
Modification de l endomètre =O HO OH Conjonctif O Epithélium de surface Glande Couche basale Règles Prolifération 1 5 14 28 jours du cycle Différentiation Source: P. Bischof & M. Cohen
Les cycles: ovulation - hormonal - ovarien phase folliculaire phase lutéale - endométrial Source: http://www.afblum.be/bioafb/systrepr/systrepr.htm
le cycle jour après jour FSH LH Oestradiol Progestérone Ovulation -16-14 -12-10 -8-6 -4-2 0 2 4 6 8 10 12 14 Source: P. Bischof & M. Cohen Jours depuis le pic LH
FSH LH Oestradiol Progestérone Ovulation -16-14 -12-10 -8-6 -4-2 0 2 4 6 8 10 12 14 Source: P. Bischof & M. Cohen Jours depuis le pic LH
FSH LH Oestradiol Progestérone Ovulation -16-14 -12-10 -8-6 -4-2 0 2 4 6 8 10 12 14 Source: P. Bischof & M. Cohen Jours depuis le pic LH
FSH LH Oestradiol Progestérone Ovulation -16-14 -12-10 -8-6 -4-2 0 2 4 6 8 10 12 14 Source: P. Bischof & M. Cohen Jours depuis le pic LH
FSH LH Oestradiol Progestérone Ovulation -16-14 -12-10 -8-6 -4-2 0 2 4 6 8 10 12 14 Source: P. Bischof & M. Cohen Jours depuis le pic LH
La ménopause
Durée moyenne d un cycle Durée du cycle en jours 60 50 40 30 20 10 0 Ménarche Source: P. Bischof & M. Cohen 12-14 48-52 Années post-ménarche Période d instabilité
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 45-48 ans) dernières règles changements hormonaux H.Burger et al. Rec Prog Horm Res 2002 57:257
The Melbourne Women s Midlife Health Project - étude australienne longitudinale -2000 femmes âgée de 45-55 ans - pré-ménopausées et sans contraceptifs (438) - dosage hormonal annuel en début de phase folliculaire H.Burger et al. Hum Reprod Update 2007 13:559
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 2008 5:2266
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.
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.
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
Les dosages hormonaux
Méthodes analytiques Anticorps/récepteur spécifique Spectromètre de masse
Les immunodosages 2 modes possibles: - Compétition - Sandwich
Principle of competitive immunoassays + + Antibody Analyte, (in excess) Labeled analyte, tracer + Separation Bound fraction, complex Free fraction
+ + Principle of immunometric assays Analyte, sample 1st Antibody (in excess) 2 nd antibody, labeled + Separation sandwich Bound fraction, complex Free fraction
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)
Relative size of the immunoassay protagonists β FSH (~14 700) EIA / sandwich 125 I RIA / compet. estradiol (272) peroxydase (~20 000) IgG (~150 000)
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
Detection and identification of steroids by mass spectrometry (MS) THE 488 THF 472
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, 390-400, 2007 Parent ion selection Fragmentation Fragment selection RJ Singh, Clin Lab News 2008: Volume 34, Number 12
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
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
Merci de votre attention
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...
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.
1 HO Desmolase Cholestérol 1 2 Surrénale 2 Ovaire prégnènolone HO 17OH hydroxylase =O 3ß ol dehydrogenase Progestérone O 17OH hydroxylase =O 17OHPrégnènolone HO 17-20 Desmolase =O 3ß ol dehydrogenase 17 OHProgestérone O 17-20 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
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
C- Régulation du cycle + - GnRH - LH/FSH Oestradiol Progestérone
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
La Progestérone =O O Epithélium De surface Glande Conjonctif Couche basale 1 5 14 28 jours du cycle Règles Prolifération Différentiation
Les rétrocontrôles Environ 200 pg/ml LH FSH Oestradiol -18-16 -14-12 -10-8 -6-4 -2 0 +2 +4 +6 +8 +10 +12 +14 +16 Jours depuis le pic LH
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
Chromatographic methods
Ex: serum aldosterone assay by RIA in solid phase? B 0 calibration Compteur gamma NSB ED 50
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)
Separation of urinary steroids by GC/MS
ELISA sandwich method 2 nd Ab, biotinylated enzyme/ streptavidine substrate chromogene colored product 1 st Ab hormone
700-30 000 Da Structure chimique des hormones 645-770 Da a) peptides et protéines 280-380 Da c) dérivés de la Tyr d) bioamines ~180 Da b) stéroïdes adrénaline