Biochimie des Grandes Fonctions
Hépatiques
Dr. Claude Bendavid
Plan
I- Les Grandes Fonctions du Foie1. Fonction Biliaire
2. Fonctions de synthèse et homéostasie
3. Fonctions d’épuration et détoxification
II- Les Marqueurs Hépatiques
III- Les Syndromes Hépatiques
I- 1. Fonction Biliaire
• Pigments biliaires(Bilirubine)
• Sels biliaires(issus du Cholestérol)
• Déchets(cf xénobiotiques)
Excrétion de biledans l’intestin(0.7 L / jour)
Sécrétions Biliaires
• Suc digestif et Voied’excrétion de déchets
• Stockage avec concentration dans lavésicule biliaire
• Composition complexe : peptides, protéines, • Excrétion rapide lors du repas
cholestérol, pigments biliaires, sels biliaires et xénobiotiques
Sels Biliaires
Cycle entéro-hépatique des Acides Biliaires
Catabolisme
Hb
HèmeGlobine
Bilirubine
Bilirubine Libre= Non Conjuguée = IndirecteInsoluble, liée à l’albumine
SRE
Plasma
Bilirubine Conjuguée= DirecteSoluble
Foie (Hépatocyte)
Intestin ReinStercobilinogènes
(incolores)
Stercobiline(brune)
Urobilinogènes(incolores)
Urobiline(jaune)
Selles Urines
Bilirubine
Autres hémoprotéines
(Myoglobine, Cytochromes P450, catalases)
Captation
Conjugaison
Excrétion
Urobilinogènes
10 %90 %
I- 2. Fonctions métaboliques(Synthèse - Homéostasie)
• Métabolisme glucidique ( Maintien de la glycémie)
- Formation de Glycogène, Glycogénolyse
- Néoglucogénèse
• Métabolisme lipidique- Synthèse des AG, TG, PL
- Synthèse de cholestérol
- Formation de lipoprotéines
• Métabolisme protéique
- Synthèse de l’albumine
- Synthèse des a1, a2, b et g-globulines (sauf Immunoglobulines)
- Synthèse des facteurs de coagulation
• Métabolisme des acides aminés
- Transamination et désamination oxydative (ALAT et ASAT)
• Métabolisme vitaminique (stockage)
• Métabolisme du fer
I- 3. Fonctions d’épuration -détoxification
• Uréogénèse
Détoxification du NH3
• Métabolisation des xénobiotiques :(Médicaments, toxiques, polluants…)
Réactions de fonctionnalisation et de conjugaison(Cytochromes P450)
• Activité phagocytaire des cellules de Küpffer
Cycle de l’urée (Ornithine)
Urines
CPS1OTC
ArginoSuccinate Synthase
Argino Succinate Lyase
Arginase
Métabolisation des xénobiotiques• Substances étrangères de faible PM
– Naturelles ou artificielles (aliments, médicaments)
• Exposition inévitable : – Métabolisation (sont hydrophobes ou réactives
chimiquement…toxiques), neutralisation puis élimination
– EMTX : Enzymes du Métabolisme et Transport des Xénobiotiques (expression variable)
• Phase 1 : Oxydo-réduction et hydrolyse• Phase 2 : Conjugaison (réactions de transfert)• Phase 3 : Transport des dérivés conjugués
– Variations :Physiopathologique, environnementale, génétique
PlanI- Les Grandes Fonctions du Foie
II- Les Marqueurs HépatiquesBilirubines
Transaminases
Gamma GT
PAL
LDH et 5’Nucléotidase
Protéine et facteurs de coagulation
Ammoniémie
CDT
III- Les Syndromes Hépatiques
II- Les Marqueurs HépatiquesExploration Biochimique du Foie
Marqueurs Hépatiques
Diagnostic des Syndromes de la Pathologie Hépatobiliaire
Ictère Cholestase IHC Cytolyse
Inflammation
Les Marqueurs Hépatiques
Non Enzymatiques Enzymatiques
- Bilirubines - Transaminases - Albumine - ALAT et ASAT - CDT - g GT - Ammoniémie - PAL - Glycémie - LDH - Cholestérol - 5’Nu
- TP, F V
II- 1. BilirubineB- Méthodes analytiques de dosage
• Prélèvement : Sérum ou plasma après recueil sur héparinate de lithium• Dosage par colorimétrie après diazotation
Bilirubine Directe + diazo + H+ azobilirubine (bleue)(conjuguée)
Mesure de l’absorbance
Bilirubine Totale + diazo + H+ azobilirubine (bleue)(libre + conjuguée) caféine, benzoate,
acétate (solubilisants)
Bilirubine Indirecte = Bilirubine Totale – Bilirubine Directe(libre)
560 nm
520 nm
II- 1. BilirubineC- Valeurs normales
• A l’état physiologique, seule la bilirubine libre est retrouvée dans le sang.
N < 17 µmoles / L (< 10 mg / L)
• En absence d’obstacle post-hépatique, il n’existe pas de bilirubine conjuguée dans le plasma
D- Variations pathologiques
• Son augmentation pathologique (hyperbilirubinémie) conduit à unecoloration de la peau et des muqueuses, l’ictère.
• En cas de surproduction ou défaut de conjugaison, on observe une dela bilirubine libre.
• En cas de lésion hépatocytaire ou d’obstacle à l’écoulement biliaire, labilirubine conjuguée reflue dans le plasma.
II- 2. TransaminasesA- ALAT
ALanine Amino Transférase (= TGP)
• Localisation tissulaire : FOIE, Cœur , rein
• Localisation cellulaire : Cytoplasmique, mitochondriale
• Activité biologique : Glu + Acide pyruvique Acide oxalo-acétique + Ala
• Variations physiologiques : 7 à 50 UI/L
chez le Nné, normalisation en 6 mois
>
• Variations pathologiques : = Marqueur le + discriminant de la cytolyse hépatique (ALAT > ASAT)
ALAT
II- 2. TransaminasesB- ASAT
ASpartate Amino Transférase (= TGO)
• Localisation tissulaire : CŒUR, Foie, rein, muscle
• Localisation cellulaire : Cytoplasmique
• Activité biologique : Glu + Acide oxalo-acétique Acide a-cétoglutarique + Asp
• Variations physiologiques : 7 à 50 UI/L
>
• Variations pathologiques : Affections cardiaques (Infarctus du myocarde)
Affections hépatiques (ALAT > ASAT
sauf Hépatite éthylique ASAT>ALAT)
Embolies pulmonaires, Infarctus rénaux
ASAT
II- 2. TransaminasesC- Détermination de l’activité des transaminases
• Prélèvement : Tube sec ou hépariné. Hémolyse
• Réaction principale + réaction auxiliaire indicatrice couplée aux coenzymes nicotiniques
• Mesure de la disparition du NADH à 340 nm par spectroscopie UV
Aspartate + a Cétoglutarate Oxalo-acétate + Glutamate
Malate
Alanine + a Cétoglutarate Pyruvate + Glutamate
Lactate
Malate deshydrogénase
ASAT
NADH + H+
NAD+
ALAT
Lactate deshydrogénaseNADH + H+
NAD+
II- 3. Lactate DeshydrogénaseLDH
→ Localisation tissulaire : Cœur, Muscle, Foie, Rein, GR
→ Localisation cellulaire : Cytoplasmique
→ Activité biologique : Acide pyruvique + NADH + H+ Acide lactique + NAD+
→ Variations physiologiques : 210 à 420 UI/L
→ Variations pathologiques : = Enzyme de cytolyse, peu spécifique
Affections hépatiques
Affections cardiaques (Infarctus du myocarde)
Anémies hémolytiques
LDH
II- 3. LDH
• Mesure de l’activité enzymatique des LDH :
- Prélèvement : tube sec ou hépariné, non hémolysé
- Pyruvate + NADH + H+ Lactate + NAD+
Mesure de la absorbance à 340 nm (disparition du coenz. réduit) par spectoscopie UV.
LDH
II- 4. Gamma-Glutamyl Transféraseg-GT
• Localisation tissulaire : FOIE, Rein, pancréas, prostate
• Localisation cellulaire : Membranaire Marqueur très sensible mais peu spécifique, peu représentative de la lésion hépatique
• Activité biologique : g-Glutamyl-peptide + aa g-Glutamyl-aa + Peptide
• Variations physiologiques : 7 à 50 UI/L> N chez 1 à 2 % de la population
• Variations pathologiques : Toutes affections hépatiques Ethylisme, normalisation rapide après sevrage Affections pancréatiques Induction enzymatique (Medts : antiépileptiques…)
Intoxication médicamenteuse (anticoagulants, neuroleptiques…)
g-GT
II- 4. g-GT
• Détermination de l’activité enzymatique (dosage) :
- Prélèvement : Tube sec ou hépariné
- Méthode colorimétrique :
Glutamyl-4-nitranilide + Glycylglycine Glu-Glycylglycine + 4-nitraniline
Vitesse de formation de la 4-nitraniline (jaune) proportionnelle à l’activité de la g-GT
Mesure de l’ d’absorbance à 405 nm
g-GT
II- 5. Phosphatases AlcalinesPAL
• Localisation tissulaire : FOIE, OS (zones de croissance), Rein,Muqueuse intestinale, Leucocytes,PAL Placentaire
• Localisation cellulaire : Membranaire (Canaux biliaires)• Activité biologique : Hydrolyse des fonctions phosphodiesters et
libération d’acide phosphorique
• Variations physiologiques : 100 à 290 UI/L chez l’adulte
180 à 1200 UI/L chez l’enfant en période de croissance
au 3ème trimestre de Grossesse Remaniement osseux (vieillissement)
• Variations pathologiques : Marqueur de choix de la cholestase Affections osseuses (Maladie de Paget, Tumeurs osseuses, Ostéomalacie, Rachitisme…)
II- 5. PAL
→ Détermination de l’activité enzymatique des PAL :
- Prélèvement : Tube sec ou hépariné
- Méthode colorimétrique :
ParaNitroPhénylPhosphate + H2O ParaNitroPhénol + Phosphate
PNPP PNP (jaune)
Mesure de la vitesse d’ d’absorbance à 405 nm
PAL
II- 6. 5’ Nucléotidase5’-Nu
• Localisation tissulaire : FOIE
• Localisation cellulaire : Membranaire (Parois des canalicules biliaires +++)
• Activité biologique : Hydrolyse des nucléosides 5’-phosphate en adénoside et en phosphate
• Variations physiologiques : < 9 UI/L
• Variations pathologiques : Spécifique de la pathologie hépatobiliaire
Cholestase intra ou extra- hépatique
= Marqueur Sensible et Spécifique
II- 6. 5’-Nucléotidase
• Détermination de l’activité enzymatique :
- Prélèvement : Tube sec ou hépariné
- Cascade de réactions auxiliaires production d’ H2O2 réduit en eau par une péroxydase avec oxydation d’un chromogène incolore en composé coloré.
Mesure de l’ d’absorbance à 500 nm par spectroscopie
II- 7. Ammoniémie• L’ammoniac issu de la désamination des aa et des composés aminés est
détoxifié grâce à l’uréogénèse hépatique
• Insuffisance d’épuration hépatique du NH3 Hyperammoniémie
• En cas d’atteinte du cerveau par NH3 troubles neurologiques= Encéphalopathie hépatique
• Méthode de dosage : - Colorimétrique : Réaction de Berthelot- Dosage enzymatique :
NH3 + NADH + H+ NAD+ + Glutamate
Mesure de la d’absorbance à 340 nm par spectroscopie UV(disparition du NADH + H+)
Glutamate Deshydrogénase
II- 7. Ammoniémie
• Prélèvement : - Plasma veineux hépariné ou EDTA- Non hémolysé (les GR contiennent du NH3)
- Conservé dans la glace et traité sans délai
• Variations physiologiques : < 45 µmol/L chez Nné (immaturité hépatique)
• Variations pathologiques : - IHC sévère (Foie = seul organe a pouvoir éliminer le NH3)- Shunt porto-cave- Acidose- Déficit congénital en OTC
Déficit congénital en OTC
Urines
CPS1
Déficit en
OTC
ArginoSuccinate Synthase
Argino Succinate Lyase
Arginase
Accumulation de NH3
II- 8. Protéines sériques
• Albumine
- Synthétisée uniquement par le foie
- modérée dans maladie hépatique aiguë (1/2 vie longue : 20 j)
- dans maladie hépatique chronique grave, indicateur sévérité IHC
- mais non spécifique des maladies du foie
- Préalbumine = marqueur + sensible car ½ vie + courte
- Dosage par immunonéphélémétrie
• Electrophorèse des protéines sériques
- Profil électrophorétique avec fraction albumine
- Bloc b-g dans la cirrhose éthylique ( Ig A)
II- 8. Protéines sériques : Bloc β-γ et hypoalbuminémie
II- 9. Taux de Prothrombine (TP) -Facteur V
• TP = taux de Prothrombine - F I (Fibrinogène)- F II (Prothrombine)
Test de coagulation qui apprécie - F V (Pro-accélérine) - F VII (Proconvertine)- F X (Stuart)
• TP - IHC par défaut de synthèse de tous les facteurs- Cholestase par défaut d’absorption de la vit. K (liposoluble) défaut de tous les facteurs sauf le FV
• Facteur V : Synthèse indépendante de la vitamine K
Synthétisés par le foie
TP F V
IHC Cholestase N
II- 10. CDTCarbohydrate Deficient Transferrin =
Transferrine désialylée
• Transferrine = Glycoprotéine synthétisée par le foie, comportant des résidus d’acide sialique greffés par des sialyltransférases (jusqu’à 8 résidus par protéine)
• Au niveau hépatique : l’alcool agit par activité des sialyltransférases activité de sialidases
D’où au final Désialylation de la transferrine
II- 10. CDT
• 6 isoformes en fonction du taux de sialylation
%
Individu sain
%
Alcoolisme
A-sialotransferrine < 1 % Mono-sialotransferrine < 1 % Di-sialotransferrine 1,5 % Tri-sialotransferrine 10 %
Tetra-sialotransferrine 80 %
Penta-sialotransferrine 10 %
CDT
II- 10. CDT• Méthode de dosage :
- Prélèvement = Sérum (Tube sec)
- Séparation des isoformes de CDT selon leur pHi par chromatographie (colonne échangeuse d’ions) ou électrophorèse
- Dosage des isoformes désialylées séparées et éluées
- Dosage de la transferrine totale parallélement
- Détermination du % CDT : CDT / Transferrine totale
• Intérêt clinique :
- Dépistage éthylisme chronique
- Suivi du sevrage (rechute)
- Excellente spécificité, marqueur de 2nde intention après g-GT / VGM (le volume moyen des globules rouges)
• CDT / Transferrine totale doit rester < 7 %
Marqueurs Métaboliques Hépatiques :Tableau récapitulatif
Non Enzymatique
s
Bilirubine Totale
< 17 µmol/L
Bilirubine
Conjuguée
0 – 5 µmol/L
Ammonium 7 – 45 µmol/L
Albumine 35 – 50 g/L
CDT 0 – 2,6 %
(< 7 %)
Enzymatiques Enfants
ALAT 7 – 60 UI/L
7 – 40 UI/L
ASAT 7 – 50 UI/L
7 – 40 UI/L
PAL 100 – 290 UI/L 180 –1200 UI/L
g-GT 7 – 50 UI/L
LDH 210 – 420 UI/L
5’-Nu < 9 UI/L
TP 75 – 100 %
Foie et Fibrose
• Souffrance aigue ou chronique
Fibrose réactionnelle (pré-cirrhose)
• Diagnostic Histologique (geste difficile de la biopsie)
• Intérêt de marqueurs biologiques de la fibrose• Fibro-test
• Association à des mesures physiques et à l’imagerie
Marqueurs Tumoraux
• Liés à une tumeur primaire du foie– Alpha Foeto-Protéine dans les carcinomes
Hépatocellulaires
• Liés à une tumeur ayant métastasé au foie– ACE (Antigène Carcino-Embryonnaire) pour
un cancer colo-rectal
Plan
I- Les Grandes Fonctions du Foie
II- Les Marqueurs Hépatiques
III- Les Syndromes Hépatiques
III- 1. L’ictère
• Coloration jaune des téguments, csq d’une de la bilirubine sérique
A- Ictère à bilirubine non conjuguée (= libre, = indirecte)
• Mécanismes : - Production accrue de bilirubine liée à une hémolyse Saturation de la conjugaison
- Déficit en Glucuronyl-transférase Défaut de conjugaison
Ictère du Nné (immaturité enzymatique) Déficits congénitaux : Maladie de Gilbert
Maladie de Crigler-Najjar (I, II)
III- 1. L’ictère
• Clinique : Ictère +
• Biologie :
Hémolyse Défaut de conjugaison
Urines Foncées Claires
Selles Foncées Décolorées
Haptoglobine N
Réticulocytes N
III- 1. L’ictèreB- Ictère à bilirubine conjuguée (= directe)
• Mécanismes : - Par rétention biliaire (Ictère cholestatique)
Les constituants de la bile refluent vers le compartiment sanguin- Par IHC (Ictère Hépato-cellulaire)
Les 3 étapes du métabolisme hépatique de la bilirubine peuvent être affectées- Par anomalie de l’excrétion de la bile $ de Dubin-Johnson, $ de Rotor (déficit enzymatique)
• Clinique : Ictère +- Urines foncées(Bilirubine conjuguée soluble, donc éliminée dans urines)
- Selles décolorées, « mastic »- Prurit (Sels biliaires)
Bilirubine et Ictère
III- 1. L’ictère Bilirubine Libre Hyperbilirubinémie mixte Bilirubine Conjuguée
Anomalie de laGlucurono-conjugaison
Défaut de conjugaison
Saturation de la conjugaison
Ictère du Nné Maladie de GilbertMaladie de Crigler-Najjar
Hémolyse
Hémolyse+
Cholestase(cirrhose)
Cholestase
IHC
Intra-hépatique
Extra-hépatique
Anomalies de l’excrétion
$ de Dubin-Johnson$ de Rotor
Lithiase du cholédoqueTumeur tête du pancréas…
III- 2. Cholestase• = Perturbation de l’écoulement de la bile
• Mécanismes : - Par atteinte hépatocytaire et altération de la formation de la bile- Par obstacle à l’écoulement à travers l’arbre biliaire
Intra-hépatique Extra-hépatique
• Clinique : - Ictère cholestatique (à bilirubine conjuguée)- Prurit- Urines foncées « Porto »- Selles décolorées- Stéatorrhée (si cholestase prolongée, par défaut d’absorption des lipides)
III- 2. Cholestase• Biologie : - Bilirubine conjuguée et totale
- PAL ( isoforme hépatique)
- 5’-Nu
- g-GT
- TP, F V normal
- Cholestérol circulant
Enzymes membranaires
III- 2. CholestaseEtiologies
CholestaseIntra-hépatique
CholestaseExtra-Hépatique
Sans obstructionmécanique
Avec obstructionmécanique
IHC
Hépatites
Cirrhose
Métastases hépatiques
Cancer primitif du foie
Lithiase cholédocienne
Tumeur tête du pancréas
Lésions inflammatoiresdes voies biliaires
ParasitosesSténoses post-op.
Atrésie (enfant)
Cholangite sclérosante
Ascaris,Distomatose,Echinococcose
Cholestase de lagrossesse
III- 3. Insuffisance Hépato-Cellulaire (IHC)
• = Ensemble des perturbations liées à la réduction ou à la dysfonction des hépatocytes
• Mécanismes : 2 causes principales
- Hépatites cytolytiques aiguës (virales, toxiques, médicamenteuses…)
- Cirrhoses
• Clinique : - Asthénie
- Ictère Hépato-cellulaire
- Syndrome hémorragique
- Infections
- Encéphalopathie hépatique
III- 3. IHC• Biologie : Altération des fonctions hépatocytaires : Synthèse, sécrétion
biliaire, épuration
- Hyperbilirubinémie
- Taux sérique de nombreuses protéines
Hypoalbuminémie
TP
F V
- Hyperammoniémie (décompensation hépatique, signes
neurologiques)
III- 4. Cytolyse Hépatique• = Destruction des hépatocytes
• Mécanismes : Syndrome commun à toute hépatite, quelqu’en soit l’origine, lésions par :
- Virus
- Toxiques (alcool, médicaments…)
- Ischémie
- Agression immunitaire (auto-immune)
• Biologie : - Transaminases : ALAT > ASAT
(Hépatite alcoolique : ASAT > ALAT)
- LDH (marqueur polyvalent de cytolyse, non spécifique)
- Hyperbilirubinémie conjuguée
- modérée des g-GT, PAL
III- 5. Inflammation
• Syndrome inflammatoire : peut exister au cours de nombreuses hépatopathies
• Altération de divers tests peu spécifiques
- Protéines de l’inflammation
III-6 . OCT Ornithine Carbamyl Transférase
• Biochimie Spécialisée
• Localisation tissulaire : FOIE (Hépatocytes)
• Localisation cellulaire : Mitochondries
• Activité biologique : Uréogénèse (catalyse la condensation du carbamyl-phosphate avec l’ornithine pour former la citrulline)
III-7 . Foie et Alcool
• Xénobiotique le plus courant• Aliment très énergétique (18 ATP)
MAIS• Pas de régulation spécifique de la captation :
dérégule la balance NADH/NAD toxicité• Conséquences métaboliques :
– Ralentit le cycle de Krebs– Active la lipogenèse et la synthèse du cholestérol ;
baisse de la synthèse des VLDL Stéatose (foie gras) Cirrhose
– Action sur les endorphines et neurotransmetteurs accoutumance et dépendance
Conclusion
• L’exploration Biochimique du foie s’associe - au contexte clinique
- à l’imagerie
- aux autres explorations biologiques
• Examens Biochimiques complémentaires :
- Bilan Martial (Hémochromatose)
- Dosage a Foeto Protéine (Hépatocarcinome)
- …
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