Biochimie Clinique (1)

METABOLISME PROTEIQUE


1. Introduction. Généralités sur le métabolisme azoté

2. Protéines plasmatiquesPrincipales protéines : albumine, glycoprotéines, marqueurs tumorauxExploration biologique : protéinurie, dosages, électrophorèseDysglobulinémies

3. Enzymes plasmatiquesGénéralités sur l’enzymologie cliniquePrincipales enzymes d’intérêt cliniqueMarqueurs de l’ischémie myocardique

4. Constituants azotés non protéiquesUrée, créatinine, applications à la pathologie rénaleAmmoniac, bilirubine, applications à la pathologie hépatiqueAcide urique, dyspurinies.

Généralité

En estimation :

• Génome humain : 30 000 à 50 000 gènes structurale• Une cellule : 3000 à 5000 protéines différentes• Dans le sérum : ~ 300 protéines visualisé par 2D électrophorèse

METABOLISME PROTEIQUE1. Introduction. Généralités sur le métabolisme azoté

1.1 Besoins,quantitatifs : 1g/kg de poids corporelqualitatifs : acides aminés indispensables, vitamines

1.2 Digestion des protéines alimentaires

1.3 Utilisation métabolique des aminoacidesbiosynthèses, néoglucogénèsecatabolisme : désamination, transamination, uréogénèseexcrétion uréique rénale

1.4 Régulation hormonaleFacteurs anabolisants : insuline, hormone de croissance,

androgènes, oestrogènes, facteurs de croissance,cytokines

Facteurs catabolisants : cortisol, thyroxine.

●

●

3-phosphoglycerate

Glucose 6-phosphate

Phosphoenol pyruvate

AlanineValine

Leucine

Pyruvatefamily

Citric AcidCycle

Pyruvate

Oxaloacetate

2-Oxaloglutarate

Histidine

Hexose pathway

Glycolysis

Ribose 5- phosphate

Erythrose 4-phosphate

●

Phenylalanine Tyrosine

Tryptophane

Serine

Synthesized fromphenylalanine Aromatic

family

Cysteine

SerineGlycine

Serine family

Asparagine

AspartateThreonine

Isoleucine

Methionine

Lysine

NH3

●

Aspartatefamily

GlutamateGlutamine

Proline

Ornithine

NH3

2NH3

Arginine

Ureacycle

Glutamate family

Amino Acid Biosynthesis :Overview

* **

*

*

*

*

*

Citric AcidCycle

Oxaloacetate

Fumarate

Succinyl CoA2-Oxaloglutarate

Glucose

Serine

CysteinePyruvate

Propionyl CoA

Asparagine

Aspartate

Valine

Phenylalanine

Tyrosine

Isoleucine

Acetyl CoA Glutamate

Glutamine Proline

Arginine

Methionine

Pyruvate

Alanine

Histidine

Typtophan

Pyruvate Serine Glycine

ThreonineAlanine

LysineLeucine

Ket

one

bod

ie

Cysteine

Acetyl CoA AcetoAcetate

Several patway

Amino acid degradation overview

Glutamate

Glutamine Proline

Arginine

Methionine

Pyruvate

Alanine

Histidine

Typtophan

Pyruvate Serine Glycine

ThreonineAlanine

LysineLeucine

Ket

one

bod

ie

Cysteine

Acetyl CoA AcetoAcetate

Several patway

OAA

α- ketoglutarate

Pyruvate

3-phosphoglycerate

Glucose

ala

asn asp

ser gly

ser gly

pro

arg

gln

his

glu

fumarate

succinylCoA

Pyruvate

3-phosphoglycerate

Glucose

acetylCoA

α- ketobutyrateval

thr met

phe, tyr

ser gly thr

cysala

trp

ile

propionylCoA

acetoacetate

lys , tyr

ile, leu trp

Metabolism fate of nonessential Amino acid

Metabolism fate ofessential Amino acid

The urea cycle, the TCA cycle, and thetransamination of oxaloacetate are linked by

fumarate and aspartate

Urea

α- Aminoacid

α- keto acidCarbamoyl phosphate

CO2 + NH4+

OrnithineArgino

Succinate

Citruline

Arginine

Aspartate

Fumarate

Malate

OxaloacetateUreacycle

TCAcycle

protein

amino acid

α- ketoacids

energy

α- ketoglutarate

glutamate

alanine

pyruvate

glutamine

NH4+

pyruvate

urea

NH4+

glutamate

NH4+

α-ketoglutarate

glutamate

glutamine

NH4+

glutamate urea

Muscle

Liver

Kidney

Major pathways of inter organ nitrogentransport following muscle proteolysis

Glucose

Isoleucine

Methionine

Threonine

Valine

Aspartate

Phenylalanine

Tyrosine

Asparagine

Aspartate

Alanine

Cysteine

Glycine

Serine

Threonine

Tryptophane

Isoleucine

Leucine

TryptophnaePyruvate

Acetyl CoA Acetoacetyl CoA

Phosphoenol pyruvate

Fumarate

Succinyl CoA α-ketoglutarate

Citrate

Oxaloacetate

Leucine

Lysine

Phenylalanine

Tryptophane

Tyrosine

Arginine

Glutamate

Histidine

Proline

Fate of degradation ofcarbon skeleton of amino acid






Origines de protéines plasmatiques

• Cellules et tissu sécrètent dans le plasma à la suite d’un« turnover » naturel des tissus.

• Cellule : protéines structurales : membrane cellulaire, organelle,cytoplasme.

• Organe:– Production : foie, plasmocytes, glandes endocrines– Catabolisme : foie

Fonctions des protéines sériques et plasmatiques

• Garder la pression oncotique plasmatique à un niveau acceptable(surtout albumine).

• Coagulation et fibrinolyse.

• Molécules de signalisation (hormones et cytokines)

• Fonction immunologique (immunoglobine et compléments)

• Anti protéase (protéines de la phase aiguë et anticoagulant)

• Système de tampon

• Liaison d’autre molécules :– Fonction de porteur : augmentation la solubilité– Fonction de livraison: endocytose médiée par un récepteur– Fonction de stockage– Fonction de tampon biologique






METABOLISME PROTEIQUE2. Protéines plasmatiques

Rôle, pression oncotique, holoprotéine et glycoprotéines

2.1 Principales protéines :Sérum albumine, *Glycoprotéines de transport : transferrine, transcortine,

céruléoplasmine,Glycoprotéines de l’inflammation : orosomucoïde, haptoglobine,

CRP*Marqueurs tumoraux : ACE, AFP, PSA, CA 15.3, CA 19.9, hCG ***Immunoglobulines *

2.2 Exploration biologiqueRecherche et étude d’une protéinurie ***

Dosage, nature (électrophorèse, immuno-fixation),classification

Dosages protéiquesProtéines totales, Immuno-dosages isolés ou groupés

profils protéiques * *

Protéinogramme

Albumine

Globuline

α2γ α1

β

Électrophorèse de protéines sérique

FibrinogèneC4C5β2microglobuline

Céruloplasminehémopexine

α1 glycoprotéineacide(oromucoïde)

Mineur

IgGIgM

TransferrineComplément(C3)IgA

α2microglobulineα2 haptoglobine

α1 trypsineinhibiteurα1 lipoprotéine(HDL)

AlbumineMajeur

γ globulineβ globulineα2 globulineα1 globulineAlbumine

Importance clinique de protéines sériques principales

1. Albumine sérique :

PM : 66 000 Da (580-585 acide aminée), non glycosylé

Elle est le principal agent de la pression oncotique etjoue un rôle très important de transporteur: transportde bilirubine, d'acides gras, de médicaments,d'hormones thyroïdiennes.

Valeur de référence :– Nouveau-né : 2,8 – 4,4 g/dL– Adulte : 3,4 – 5,0 g/dL– Personne âgée : 3,4 – 4,8 g/dL

Variation pathologique :

Hypoalbuminémie


2. Transferrine,

Migration dans la zone β , (plusieurs formes génétique)

Glycoprotéine de PM 77 000 Da

Valeur de référence : 220 - 400mg/dL

Variation Pathologie :

– Diminution: lors la réaction de la phase aiguë

– Augmentation : carence de fer (anémie)

– Sidérophiline apparaît rapidement dans l’urine, après

albumine, dans le syndrome néphrotique ( explique anémie

hypochrome )


3. Transcortine

a1 globuline PM 56000

Fixant le cortisol avec une grande affinité. Elle est donc, comme la SBP(sex binding protein) fixant les androgènes et la DBP (vitamin D bindingprotein), la Retinol binding protein, un transporteur particulier d'hormoneslipidiques ou de produits proches.

Sa concentration normale est voisine de 70 mg/l.


Augmentation au cours de la grossesse et les traitements androgénique ouœstrogénique.

Des déficits congénitaux ont été décrits, liés au chromosome X


4. Céruloplasmine :• α2 glycoprotéine de PM 120 000 à 160 000

Fonction :

– Lier le Cu2+ ( 6 – 7 atome de Cu/molécule). 95 % de Cu sérique lie àla céruloplasmine et 5 % est dialysable , qui lie faiblement aualbumine et histidine et des autres protéines.

– Anti-oxydant (protection contre les radicaux libre provenant desgranulocytes activés)

Valeur de référence chez adulte : 18 – 45 mg/dL


– Augmentation en cas d’infection , tumeur maligne (maladie deHodgkin),traumatisme.

– Diminution dans le maladie de Wilson


5. Αlpha 1 glycoprotéine ou acide orosomucoïde

Protéine de la phase aiguë (protéine de l’inflammation) :le taux augmenter fortement de manière non spécifique au cours de l’étatinflammatoire (RAA de l’enfant), due à une augmentation de synthèsehépatique, médiée par l'interleukine, qui n'a pas de retentissement sur laprotéinémie totale.

Pas avoir la valeur de diagnostique mais permettant de suivre l'évolution dela maladie inflammatoire

• Fonction: inconnu

• Valeur de référence : 0,6 et 1,2 g/l

VS ( vitesse de sédimentation globulaire )


6. Haptoglobine (hp)

Fixation à l’Hb se forme en complexes Hp/Hb, qui sont phagocyté par lessystème réticuloendothélial.

Au maxi 3 g d’Hb (= 30ul de sang) peut être liée par l’Hp présente dans leSang. Si Hp diminue vers 0, elle redevient normal après environ unesemaine.

Valeur de référence : entre 0,5 et 1,5 g/l.


– Augmentation pendant l’inflammation (pas de valeur diagnostiqueni pronostique).

– Diminution en cas d’hémolyse (hémolyse discrète)

Hémopexine fixe hème , est un paramètre d’hémolyse


7. Protéine C réactive (CRP)

• Glycoprotéine (120 KDa) , propriété de précipiter au contact dupolysaccharide C du pneumocoque.

• Un rôle d'activation du complément, de facilitation de la phagocytoseet de modulation de la multiplication des lymphocytes T.

• C'est un marqueur très précoce de l'inflammation , s'élevant dans les2 à 4 heures après le début du processus inflammatoire.Du fait de sa demi-vie très courte (24 heures), la CRP est aussi untémoin précoce de l'efficacité thérapeutique, (ex. antibiothérapie )

Le taux normal varie de 0 à 6 mg/l


– les états inflammatoires* – les infections bactériennes néo-natales**, – la surveillance post-opératoire***


8. Fibrinogène

• Rôle dans la coagulation

• Il est aussi une protéine de la phase aiguë dont le taux augmente aucours des syndromes inflammatoires.

• C'est une glycoprotéine, synthétisé dans le foie essentiellement etaussi, faiblement, par les mégacaryocytes.

• Les valeurs de référence chez l'adulte sont 2,5 à 3,5 g/l.

• L'intérêt du dosage du fibrinogène sera donc mixte, dans toutprocessus inflammatoire, où son élévation accompagnera celle de laVS et des autres marqueurs protéiques et en hémostase, où le tempsde thrombine explore plus particulièrement la fibrino-formation.


9. Αlpha 1 antitrypsine (alpha 1 anti protéase )

Inhiber bien d'autres sérine-protéases que la trypsine. Un inhibiteurpuissant des diverses enzymes protéolytiques pouvant être déversées dansle plasma par des tissus ou par des cellules circulantes comme lespolynucléaires.

Glycoprotéine de petite taille, ayant une demi-vie brève (5 jours).

Le taux normal est de 2 à 4 g/l.

Des variations pathologiques:

– Au cours de l'inflammation où le taux est banalement augmenté.– Les diminutions, par contre, sont plus intéressantes car

génétiques ou acquises.

Elles intéressent la pathologie pulmonaire et hépatique.*Au cours de bronchopneumopathies et d'emphysèmes,*Au cours de cirrhoses infantiles, *Au cours des entéropathies exsudatives,


10. Αlpha 2 macroglobuline (α2 M) :

• Glycoprotéine à PM 750 KDa

• Inhibiteur de protéase.

• Se combine aux diverses enzymes protéolytiques circulantes(plasmine, collagénase, trypsine et a chymotrypsine, protéasesbactériennes et protéases granulocytaires).

• Limiter les effets néfastes de la réaction inflammatoire en inhibantles enzymes lysosomiales déversées.

• Les valeurs de référence sont: 2 à 3,5 g/l.

• Les variations pathologiques sont surtout en "hyper":

– Syndromes néphrotiques – l'inflammation aiguë, moins nette toutefois que celle de

l'orosomucoïde, de l'haptoglobine ou de la CRP.– Cirrhose du foie


11. Βeta 2 microglobuline,

PM de 11 800, un composant de molécule de HLA Classe I

Filtrée par le glomérule, réabsorption tubulaire et catabolisée.Moins de 10% arrive dans l’urine.

β2 microglobuline dans le sérum :

• Le taux plasmatique normal est de 1,2 à 2 mg/l.• Valeur élevée : lympho proliférative, SIDA, désordre de la filtration

glomérulaire (ex, diabète, glomérulonéphrite chronique,inflammation).

β2 microglobuline dans l’urine : un marqueur de la fonction tubulaire.

• Un prélèvement optimal nécessite une urine légèrement alcalin oualcalinisé.

• Valeur de référence : 4- 370 µg/L• Augmentation: néphrite interstitielle, néphrite toxique, réjection de

greffe rénal.

Elle augmente aussi si la concentration sérique est au dessus de seuilde l’absorption ( 4000 µg/L) dans le sérum


12. IMMUNOGLOBULINES

Valeur de Ig varie selon age

90-45070-280800-1800Adult

96-28050-178697-158912 ans

48-20442-174605-14576 ans

39-12319-167440-12923 ans

2-9819-104344-118018 mois

5-7919-96225-7575 mois

0-65-18618-1380Nouveau-né

IgAIgMIgG

Immunoglobuline en mg/100mLAge


7. IMMUNOGLOBULINES ( Variation pathologique):

Ig basses :

• Une classe Ig ou déficience générale ?• Congénital ou acquise ?

Ig élevées : (polyclonale vs monoclonale)

• Ig monoclonale : bénin ou malin ?

• Ig polyconale augmente :

• Cirrhose du foie (surtout IgA)• Infection chronique (TB, ostéomyélite)• Cirrhose biliaire primitive (IgM ↑)• Hépatite chronique (IgG ↑)

Myélome



2. Protéines plasmatiquesPrincipales protéines : albumine, glycoprotéines, marqueurs tumorauxExploration biologique : protéinurie, protidémie total, électrophorèseDysglobulinémies



RECHERCHE DE LA PROTEINURIE

DOSAGE DE LA PROTEINURIE TOTALE

ELECTROPHORESE DES URINES CONCENTREES

Absence de fractions anormales

< 0,3 g/l

> 0,5 g/l

PROTEINURIE PATHOLOGIQUE

Protéinogramme

normal

PROTEINURIE

PHYSIOLOGIQUE

Protéine monoclonale

sérique

RECHERCHE PBJ

Classification

PROTEINURIE

GLOMERULAIRE

Sélectivité ? PROTEINURIE

TUBULAIRE

Immunofixation Dosages kappa ou lambda

Dosage Albumine, Transferrine Ig G

Dosage RBP ß2Microglobuline.

Stratégie d'étude d'une protéinurie

METABOLISME PROTEIQUE2. Protéines plasmatiques

2.3 Variations pathologiquesHypoprotéinémies : hypoalbuminémie, hypogamma-

globulinémies

Hyperglobulinémies diffuses ou polyclonales : infectionsaiguës ou chroniques, cirrhoses, maladies auto-immunes

Hyperglobulinémies monoclonales :» myélome multiple ou maladie de Kahler : clinique,

radio, biologie sanguine,urinaire, médullaire,» macroglobulinémie de Waldenström,» gammapathies monoclonales bénignes

Causes de variation pathologique

Catabolisme :InfectionHyperthyrosePerte :RénaleGastrointestinalPeau (brûlure grave)

GrossesseAlitementPerfusion dans le bras

MalabsorptionMalnutritionAlcoolismeInsuffisant hépatiquehypogammaglobulinémie

↓

Perte de liquideCongestion (artéfact)*

GammopathieInfection chronique**↑

Catabolisme/perteHémodilution/concentration

synthèseProtéinetotale

synthèse Catabolisme/perte

± 5% ± 5%

Syndrome néphrotique

Normale

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