Osteocalcine. II : Interet du dosage dans l'insuffisance renale

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OSTEOCALCINE. I1" INTERET DU DOSAGE DANS L ' INSUFFISANCE RENALE RUlZ J . -Ch.* , LEVY C.* , S E B E R T J . -L . * * , F O U R N I E R A. * * LAM LEVY 8, rue Gros 75016 PARIS ** CHR Amiens 80000

L'osteocalcine serique a ete mesu- ree chez vingt sept hemodialyses indemnes de tout signe radiologi- que d'osteodystrophie renale. Les valeurs sent tres dispersees de 3 & 120 ng/ml, ce dernier chiffre repre- sentant plus de dix lois la limite superieure de la normale.

L'osteocalcine est significative- ment correlee aux parametres his- tologiqUes du remodelage osseux, de la formation osseuse, ainsi qu'& la parathormonemie et aux phosphatases alcalines.

Quand les malades sent classes en fonct ion de leur remodelage osseux, I'osteocalcine permet une meilleure distinction que la PTH et les phosphatases alcalines entre osteopathies & haut et bas remodelage.

L'osteocalcine est donc le meilleur index biologique actuellement dis- ponible de la formation osseuse chez I 'uremique. Couplee au dosage de la PTH, elle permet une bonne evaluation de I'osteodystrophie renale.

INTRODUCTION

A. Ost(~odystrophie renale (ODR) (1)

-L' insuffisance renale terminale (IRC) ale plus souvent un retentis- sement osseux beaucoup mieux compris gr&ce & I'etude histomorphometrique osseuse apr~s double marquage aux tet racycl ines, I'apport des dosages de parathormone (PTH) ~tant considere jusqu'& present d'inter~t pratique modeste par certaines equipes n6phrologiques de par I'accumula- tion de fragments de PTH sans activite biologique dans I'IRC.

Classiquement, on distingue:

1 - I'ODR ~ composante hyperpara- thyroTdienne (HPT) predominante

C'est une ODR & haut remodelage caracterisee histologiquement par une augmentation des parametres de resorption et de formation, une hyperosteofdose sans augmentation de I'epaisseur des bordures osteofdes ; s'y associe de la fibrose & des degres divers. Au plan dyna- mique, les surfaces marquees sent augmentees et la vitesse de mineralisation est normale voire aug- mentee. Le taux de formation osseuse (BFR) est donc augmente (BFR = vitesse de mineralisation x surfaces marquees). Au plan biologique, du moins & un stade avance, la calcemie (Ca) est normale ou moderement ~levee, les phosphatases alcalines (Ph.AIc.) elevees, la PTH ,, tr~s elevee ,, ; la phosphoremie (P) est en general elevee, temoin physiopathologique de cet HPT. La prevention de cet HPT passe entre autre par le con- tr61e de la P par des gels d'alumine qui chelatent le phosphore dans la lumi~re intestinale, mais qui peuvent etre responsables d'une

Trait d'Union n ° 2 - page 9

intoxication aluminique & retentis- sement neurologique et... osseux.

2 - I'ODR ~ composante ost~omala- cique (OM) predominante

Elle est definie par une hyperosteT- dose avec augmentation de I'epaisseur des bordures osteo'fdes asso- ciee & une diminution des surfaces marquees et de la vitesse de mineralisation. Cette OM peut ~tre asso- ciee, soit & une augmentation des parametres de resorption (HPT associe), soit & une depression osteoclastique et osteoblastique (comme on I'observe dans I'osteo- pathie aluminique ou dans I'OM ancienne).

3- I 'ODR ~ bas remodelage sans ost~omalacie vraie

Caracterisee egalement par une depress ion os teob las t ique et osteoclastique, elle peut s'observer dans I'ODR aluminique mais aussi dans les situations d'hypoparathy- rofdisme (parathyro'fdectomie, frei- nation parathyro'fdienne prolon- gee).

B. Osteocalcine (BGP) et IRC

La BGP est une proteine de bas poids moleculaire recemment reconnue et probablement synthe- tisee par les osteoblastes. Sa valeur semeiologique de marqueur sensible de la formation osseuse a ete demontree dans I'osteoporose et la pathologie parathyroYdienne (2). La BGP etant metabolisee par le rein, sa concentration serique depend de la fonction renale. Cependant, MALLUCHE et Coll. ont demontre (3) que la BGP permet une distinction nette entre osteo- malacie et hyperparathyro'fdisme chez les hemodialyses.

Le but du present travail est d'eva- luer les correlations eventuelles BGP/parametres histomorphometriques darts une population non selectionnee d'IRC hemodialyses indemnes de tout signe radiologi- que d'ODR. En effet, mis & part aux stades tres avances, aucun crit~re clinique, radielogique ou biochimique ne permet de prejuger du caractere histologique de I'ODR. Un marqueur f iable de la formation osseuse est d'autant plus opportun qu'il existe des moyens preventifs et curatifs de I'ODR et que les biopsies osseuses iteratives sent mal acceptees par les patients.

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MALADES ET METHODES

1. Malades

La population etudiee comporte 27 patients (18 hommes, 9 femmes), d'&ge moyen 49 _ 16 ans, traites par hemodialyse iterative (aluminium dialysat inferieur 0.3 #M/I) trois fois par semaine depuis 28 _ 15mois. Ces pat ients etaient indemnes de tout signe radiologi- que d'ODR, aucun n'avait subi de parathyroTdectomie ni ne presen- tait d'anomalie biochimique hepa- tique (transaminases normales). Le traitement oral associait du car- bonate de calcium (3 & 12 g/j) et de I'hydroxyde d'alumine (3 & 9 g/j); aucun pat ient n e prenai t de 1-alpha-OH-D3, 9 patients etaient traites par petites doses de 25-OH- D 3 (5 & 30 # g/j) depuis plus de six tools.

2. Histomorphometrie osseuse

Une biopsie osseuse transiliaque a ete prat iquee chez tous les patients apres double marquage par demethyl-chlor-tetracycline. L'analyse histomorphometrique a ete realisee sur 4 coupes non con- secutives de 5 IJ.m d'epaisseur apres coloration (GOLDNER). Deux coupes supplementaires ont ete necessai res pour analyse au microscope de fluorescence. Les depSts d'aluminium ont ete recher- ches par coloration specif ique (LAURIN). Les param~tres suivants ont 6te mesures : volume trabeculaire osseux, volume osteofde, surface osteide, surface osteoblastique, surface de resorption active, nombre d'osteoclastes, surface totale marquee, vitesse d'apposition minerale, taux de formation osseuse. Les valeurs normales des parametres statiques et dynami- ques sont signalees Tableau I (4 et 5).

3. Methodes biochimiques et immuno-analytiques

Les echantil lons sanguins ont ete preleves avant dialyse & trois occa- sions (au maximum un mois avant ou un mois apres la biopsie osseuse). Les echantillons plasma- tiques pour mesure de la BGP, de la PTH ont ete conserves, congeles & -30°C. Tousles dosages radio- immunologiques ont ete effectues en cours d'un meme essai & la fin de I'etude. Ca, P, AI, Ph.AIc., et transminases ont ete mesures apr~s chaque prel~vement. Pour

Tableau I Comparaison des resultats histomorphometriques et biologiques

entre deux groupes de patients classes en fonction de leur taux de formation osseuse

Taux de formation osseuse

HISTOMORPHOMETRIE

Volume trabeculaire osseux

Volume ost~oide

Surface ost~oi'de Surface ost~oblastique

Surface de r6sorption active

Nombre d'osteoclastes Surface totale marquee

BIOLOGIE

Ca (mmol/I)

P (mmol/I)

AI (iJ mol/I) PTH (pg/ml) Ph.AIc. (IU/I)

BGP (nl/ml)

Diminue n = 1 7

21.6 4- 1.4

6.1 _+ .9 47.7 _+ 3.9

4.6 + .9

3.1 ± .7

.59 _+ .14

4.9 _+ .9

Augmente n = 1 0

24.4 _+ 2.5

7.4_+1

47.9 -+ 4.7 18.7 _+ 2.8**

9 -+ 1.2"*

2.1 + .3"*

26 -+ 2.9**

2.4 -+ .05

1.8 _+ .1 2.01 _+ .57

176 _+ 30

129 ± 15 14.8 _+ 3

2.36 _+ .04

1.97 -+ .14

1.41 _+ .64 305 _+ 45*

200 _+ 36

58 -+ 13"*

Valeurs normales

21 + 5

2 . 5 ± 1 16_+ 6

5_+3 .5 _+ .5

.2 -+ .1 14 -+ 1.3

2.10 - 2.62

.8 - 1.45

.30 20 - 45

60- 170 2-10

Test t de student : *p < .05 ; **p < 0,001

chaque parametre, les valeurs indi- viduelles retenues ont ete les moyennes des trois determina- tions.

La BGP a ete dosee & I'aide d'une technique RIA en cours de develop- pement commercial (I-CIS-ORIS) qui util ise une BGP purifiee d'ori- gine bovine. Les reactifs, anticorps de lapin anti BGP, BGP radio-iodee, standards, ont ete fournis par I'ORIS. Vu les valeurs elevees attendues et vule caract~re mediocre des tests de dilution de serums uremiques, la dilution finale de I'anticorps a 6t6 choisie au 1/10 000 e de maniere & permettre apr~s une incubation de 18 h et separation par un deuxieme anticorps, une courbe standard interpretable entre 0 et 180 ng/ml.

Les valeurs normales de 40 sujets temoins (22 & 51 ans) sont compri- ses entre 2 et 9 ng/ml sans difference nette en fonction du sexe. La limite de detection est voisine de 1 ng/ml. Le coefficient de variation intra essai est inferieur & 10 % pour des serums de concentration moyenne 12, 58 et 119 ng/ml. Les

serums ayant des concentrations de BGP superieurs & 30 ng/ml ont montre dans cette technique, des tests de dilution satisfaisants au demi et au quart. La PTH a ete dosee par RIA dans un systeme homologue uti l isant un anti-serum ovin reconnaissant le fragment 53-84 (Dr J. GUERIS) (6). L'AI a ete mesure par spectrometrie d'emission (ICP JOBIN YVON) (8). Les parametres biochimiques ont ete determines par un auto-analyseur TECHNICON (valeurs normales table II).

RESULTATS

1. Correlation BGP/Param~tres biochimiques

La BGP serique moyenne est de 31 _ 33 ng/ml avec des valeurs dispersees de 3,1 & 119.6 ng/ml. La moyenne des coefficients de variation des trois valeurs de BGP pre- levees chez chaque patient est de 18.7 _+ 14 %. II existe une correlation signif icative BGP/Ph.AIc. (r = 0.59, P ~ 0.01) et BGP/PTH (r = 0.41, P < 0.05). Aucune correlation n'est observee avec Ca, P ou AI.


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2. Correlat ion BGP/Histologie osseuse (Tableau II et Figure A)

La BGP est bieo corr~l~e avec les p a r a m M r e s de la f o r m a t i o n osseuse dont les surfaces ost~o- blast iques, les surfaces totales marqu6es et le taux de formation osseuse qui repr~sente la quanti t~ d'os d~pos~e par unit6 de surface osseuse trab~culaire. II existe ~galement une correlation signif icative mais ~ un degr~ moindre avec les param~tres de r6sorption (surface de r6so rp t i on act ive, nombre d'ost~oclastes). Les m~mes corr61at ions sont observ~es pour les Ph.AIc. mais les coeff ic ients de correlat ion sont plus faibles.

3. Comparaison des patients c/as- s6s en fonction de leur taux de formation osseuse. (BFR) (Tableau Iet Figure A).

On dis t ingue par rapport & la normale du BFR (0.089) :

- un groupe de 17 pat ients avec un BFR abaiss~. Chez 8 d'entre eux, le BFR est quasiment nul par d6faut de double marquage. La moyenne du BFR des 9 autres patients est de 0.025 + 0.020.

- un groupe de 10 pat ients & haut BFR. La moyenne du BFR dans ce groupe est de 0.261 + 0.100.

Aucun des 27 pat ients ne pr~sen- tait d 'ost~omalacie vraie, aucun n'ayant d 'augmentat ion de I'~paisseur des bordures ost~oides. Deux malades du groupe & bas BFR pr~- sentaient de rares d~p6ts d'Al.

Le Tableau I montre que le groupe & haut remodelage (haut BFR) a une augmentat ion des surfaces de r~sorption osseuse active alors que les deux groupes ont la m~me augmentat ion du volume et des surfaces ost~ofdes.

La BGP est s igni f icat ivement plus 6levee (p < 0.001) dans le groupe & haut BFR. La PTH est 6galement plus ~lev6e dans ce groupe (p < 0.05). Les Ph.AIc. ne sont pas signi- f icat ivement dif f~rentes dans le deux groupes.

4. Sensibilit6 et sp~cificit6 des dif- f6rents param~tres sanguins en mati~re de formation osseuse (Tableau III).

Une valeur seuil pour BGP, Ph.AIc. et PTH a 6t~ choisie de mani~re &

Tableau II Correlat ions entre param~tres h is tomorphom6tr iques osseux et BGP,

phosphatases alcal ines, PTH

PARAMETRES COEFFICIENT DE CORRELATION AVEC HISTOMORPHOMETRIQUES BGP Ph.AIc. ] PTH

Volume ost~oi'de

Surface ost~oi'de

Surface ost~oblastique

Surface de r~sorption active

Nombre d'ost~oblastes

Surface totale marquee

Vitesse d'apposition

Indice de formation osseuse

.46"

.36

.78" * *

.54" *

. 5 4 " *

.75***

.47*

.76***

.42

.27

.68* * *

.61"**

.51 **

.56* *

.48"

.55"*

.17

0.008

.64" * *

.58"**

.58"*

.44*

.49*

.51 **

*p < .05 ; "*p < .01 ; ***p < ,001

Figure A Correlation ost~ocalc ine surfaces ost~oblast iques

0'3

O i , I

O

35

30

25

w

20 ~, /z

1 5 -

1 0 -

5 -

0 --"

R = .78 P < .001

. / . • • •

O •

/ 0

°o°% , y , i I I

0 25 50 75 100

BONE GLA - PROTEIN ( NGIML )

O = OSTEODYSTROPHIE RENALE A BAS REMODELAGE

= OSTEODYBTROPHIE RENALE A HAUT REMODELAGE

V-/~= VALEURS NORMALES


- - - A N A L Y S E S P R O S P E C T I V E S - R E V U E S G E N E R A L E S

donner le nombre le plus important de patients correctement class6s dans les deux groupes & haut et & bas remodelage. La m6thode sta- t ist ique utilis~e (Chi carr~ corrigd) montre que les seules BGP et PTH ont une valeur predictive significative. La BGP a la m~me sensibil i td que la PTH mais une meilleure sp6- cificit~. Les Ph.AIc. n'ont pas de valeur predictive stat ist iquement significative.

DISCUSSION

Comme cela a d6j& 6t~ rapport(~ par d'autres auteurs chez I'h6mo- dialys~ (3) et dans d'autres ost6o- pathies m~taboliques (2), la BGP est mieux corr~l~e avec les para- m~tres histomorphom~triques de formation osseuse qu'avec ceux de la r~sorption. Ceci sugg~re que la BGP est un marqueur de I'os nouvellement form~.

A la difference des r6sultats de MALLUCHE (3) concernant des patients ~galement h~modialys~s, nous trouvons un chevauchement entre les valeurs de BGP des patients & haut et & bas remodelage. Ce fait peut 6tre expliqu~ dans notre ~tude par le caract6re non s~lectionn~ des patients ne pr~sentant aucun signe radiologi- que d'ODR. En effet, les patients de MALLU- CHE avaient ~t~ biopsies en raison de complications osseuses paten- tes cliniques ou radiologiques et environ 40 % de ses patients & bas turn over 6talent atteints d' intoxication aluminique, ce qui West pas le cas dans notre population. Mal- gr~ I'absence d'anomalie h~pati- que susceptible d'influencer les Ph.AIc., cet examen isol~ ne permet pas de diff~rencier les patients ~l bas remodelage de ceux & haut remodelage osseux. Ce West pas le cas de la BGP qui est signif icativement plus dlevde en cas de formation osseuse aug- ment~e.

La BGP a la m6me sensibil i td que la PTH mais une meilleure sp~cifi- citd pour pr~dire la formation osseuse de I'h~modialys~.

Ceci est confirm~ par le travail d'une ~quipe lyonnaise (7) qui signale en outre le caract~re corn-

Tableau III Sensibilit6, sp6cif icit6 des param6tres sanguins en mati~re

de formation osseuse

BGP Ph.AIc. PTH VALEUR SEUIL 20 nglml 170 lUll 200 pglml

78 74 73 Patients correctement classes (% total)

Chi carr~ corrig~

Sensibil it6 (%)

Sp~cificit6 (%)

6.39" *

80

77

3.12

60

82

4.06"

80

68

*p < . 0 5 ; * * p <.01

pl6mentaire de dosages de BGP et de PTH : chez 28 ODR & bas remodelage avec ou sans ost6omalacie, la PTH est plus ~lev~e dans le sous groupe avec ost(~omalacie.

Au plan pratique, on peut actuelle- merit presumer chez I'!RC,

* que BGP et PTH 53--84 dlev~es sont trop ~vocatrices d'ODR & haut remodelage traduisant un HPT du moins histologiquement.

* qu'Sne IBGP basse ~voque une ODR avec d6pression ost6oblasti- que ; PTH mais ~galement 25-OH- D 3 et alumin6mie peuvent donner des ~l~ments 6tiologiques intdres- sants :

-BGP basse et PTH ~lev6e (dans I'attente d'un marqueur plus fiable de la rdsorption osseuse) sont en faveur d'une HPT avec ddpression ost~oblastique (ost~omalacie vraie ou d6pression ost6oblastique sans augmentation de I'~paisseur des bordures ost6o'fdes).

- BGP et PTH non 61ev6es sont en faveur d'une ODR & bas remodelage associant d~pression ost~o- blastique et ost6oclastique (ost6o- malacie ancienne, ost~opathie aluminique severe et toute situation d'hypoparathyroidisme absolu ou fonctionnel).

T~moins de deux ph6nom~nes dif- f6rents - stimulation parathyroi- dienne et formation osseuse - PTH et BGP apparaissent doric comme deux examens souhaitables pour le diagnostic et la surveillance de I'ODR voire indispensables pour en assurer une pr6vention efficace sans surveillance histomorphom~- trique it~rative.

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