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Nutr Clin Mdtabol 1999 ; 13 : 225-31 © 1999 ]Editions scientifiques et m6dicales Elsevier SAS. Tous droits r6serv6s Revue gt n rale R61e du foie dans le m tabolisme des nutriments en nutrition artificielle Xavier Leverve D@artement de mddecine aiguO special&de, unit6 de nutrition parent#rale, h@ital Michallon, BP 217, laboratoire de bioOnergdtique fondamentale et appliqude, universit# Joseph-Fourier, BP 53X, Grenoble, France R6sum6 Le foie joue un r(~le dominant dans I'homeostasie nutritionnelle. Doue de propriet~s metaboliques considerables et souvent uniques, il intervient darts la synthese, la d6gradation et le metabolisme de tous les macronutriments ainsi que dans le stockage du glycogene comme de la plupart des micronutriments : min&aux et vitamines. II represente 2,5 % de la masse corporelle et utilise 20 % de la depense 6nerg6tique totale de repos ainsi que le m6me pourcentage d'acides amines appor- t6s par le tube digestif en situation per-prandiale. Du fait de particularit~s vasculaires, le systeme porte, il re~oit la totalite du retour veineux digestif et ainsi la totalite des nutriments hydrosolubles, les lipides seuls 6chappant & cet effet de ,, premier passage ,, hepatique. Le m~tabolisme hepa- tique, avec les r6serves en glycogene, la synth~se des VLDL et la cetogenese, est au centre de la gestion de I'alternance m6tabolique entre situation post-prandiale et post-absorptive ou de jeene court. Si le foie n'est pas, en physiologie, un organe de stockage lipidique, il est en revanche deter- minant dans la r6gulation du devenir m6tabolique des lipides. C'est un des organes les plus actifs dans la synthese des prot6ines car, outre ses propres prot6ines constitutives, il est responsable de la synthese de la totalite des proteines plasmatiques, & I'exception des immunoglobulines. Enfin le foie joue un r61e essentiel dans la composition du melange d'acides amin6s d61ivr6 dans la grande circulation apr~s I'absorption intestinale. Cela a des consequences importantes lots de I'adminis- tration parent6rale d'acides amines, le m61ange ne subissant pas le m~me remodelage que lots d'une administration enterale. © 1999 I~ditions scientifiques et medicales Elsevier SAS acides amines / insuffisance h(~patique / metabolisme hepatique / nutrition ent~rale / nutrition parentdrale Summary - The role of the liver in the metabolism of nutrients in artificial nutrition. The liver is a prominent organ in nutritional homeostasis. Due to unique metabolic properties, it plays a main role in the metabolism of the three macronutrients 'as well as the micronutrients' (vita- mins and minerals) storage. Although it represents only 2.5% of the body mass, it consumes 20% of total resting energy expenditure and a similar percentage of the amino acid mixture absorbed via the gut during and after a meaL Due to a peculiar vascularization (portal vein, the entire gastrointestinal venous flux is directed towards the liver with all hydrosoluble nutrients, only water-unsoluble lipids being excluded from this obligatory 'first-pass mechanism'). Since it is the location for glycogen sto- rage, VLDL synthesis and ketogenesis, the liver is crucial in the fed-to-fasted metabolic alternation. While fat is not physiologically stored in the liver, it is a very important organ in lipid metabolism. Ex- cept immunoglobulins, all plasma proteins are synthetised by the liver together with the constitutive proteins, explaining that it is a very powerful organ for protein synthesis. Finally, due to a very active amino acid metabolism, the fiver can reshape the amino acid-mixture coming from the gut in the ab- sorptive state. Such a phenomenon has a major implication in the nutritional physiology of amino acid metabolism according to the route: enteral or parenteraL Indeed, in the latter case the remodel- ling by the liver does not occurs. © 1999 Editions scientifiques et m6dicales Elsevier SAS amino acid / liver failure / hepatic metabolism / enteral nutrition / parenteral nutrition 225

Rôle du foie dans le métabolisme des nutriments en nutrition artificielle

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Nutr Clin Mdtabol 1999 ; 13 : 225-31 © 1999 ]Editions scientifiques et m6dicales Elsevier SAS. Tous droits r6serv6s Revue gt n rale

R61e du foie dans le m tabolisme des nutr iments en nutrit ion artificielle

X a v i e r L e v e r v e

D@artement de mddecine aiguO special&de, unit6 de nutrition parent#rale, h@ital Michallon, BP 217, laboratoire de bioOnergdtique fondamentale et appliqude, universit# Joseph-Fourier, BP 53X, Grenoble, France

R6sum6 Le foie joue un r(~le dominant dans I'homeostasie nutritionnelle. Doue de propriet~s metaboliques considerables et souvent uniques, il intervient darts la synthese, la d6gradation et le metabolisme de tous les macronutriments ainsi que dans le stockage du glycogene comme de la plupart des micronutriments : min&aux et vitamines. II represente 2,5 % de la masse corporelle et utilise 20 % de la depense 6nerg6tique totale de repos ainsi que le m6me pourcentage d'acides amines appor- t6s par le tube digestif en situation per-prandiale. Du fait de particularit~s vasculaires, le systeme porte, il re~oit la totalite du retour veineux digestif et ainsi la totalite des nutriments hydrosolubles, les lipides seuls 6chappant & cet effet de ,, premier passage ,, hepatique. Le m~tabolisme hepa- tique, avec les r6serves en glycogene, la synth~se des VLDL et la cetogenese, est au centre de la gestion de I'alternance m6tabolique entre situation post-prandiale et post-absorptive ou de jeene court. Si le foie n'est pas, en physiologie, un organe de stockage lipidique, il est en revanche deter- minant dans la r6gulation du devenir m6tabolique des lipides. C'est un des organes les plus actifs dans la synthese des prot6ines car, outre ses propres prot6ines constitutives, il est responsable de la synthese de la totalite des proteines plasmatiques, & I'exception des immunoglobulines. Enfin le foie joue un r61e essentiel dans la composition du melange d'acides amin6s d61ivr6 dans la grande circulation apr~s I'absorption intestinale. Cela a des consequences importantes lots de I'adminis- tration parent6rale d'acides amines, le m61ange ne subissant pas le m~me remodelage que lots d'une administration enterale. © 1999 I~ditions scientifiques et medicales Elsevier SAS

acides amines / insuffisance h(~patique / metabolisme hepatique / nutrition ent~rale / nutrition parentdrale

Summary - The role of the liver in the metabol ism of nutrients in artificial nutrition. The liver is a prominent organ in nutritional homeostasis. Due to unique metabolic properties, it plays a main role in the metabolism of the three macronutrients 'as well as the micronutrients' (vita- mins and minerals) storage. Although it represents only 2.5% of the body mass, it consumes 20% of total resting energy expenditure and a similar percentage of the amino acid mixture absorbed via the gut during and after a meaL Due to a peculiar vascularization (portal vein, the entire gastrointestinal venous flux is directed towards the liver with all hydrosoluble nutrients, only water-unsoluble lipids being excluded from this obligatory 'first-pass mechanism'). Since it is the location for glycogen sto- rage, VLDL synthesis and ketogenesis, the liver is crucial in the fed-to-fasted metabolic alternation. While fat is not physiologically stored in the liver, it is a very important organ in lipid metabolism. Ex- cept immunoglobulins, all plasma proteins are synthetised by the liver together with the constitutive proteins, explaining that it is a very powerful organ for protein synthesis. Finally, due to a very active amino acid metabolism, the fiver can reshape the amino acid-mixture coming from the gut in the ab- sorptive state. Such a phenomenon has a major implication in the nutritional physiology of amino acid metabolism according to the route: enteral or parenteraL Indeed, in the latter case the remodel- ling by the liver does not occurs. © 1999 Editions scientifiques et m6dicales Elsevier SAS

amino acid / liver failure / hepatic metabolism / enteral nutrition / parenteral nutrition

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Le foie joue un r61e dominant dans l'homdostasie nutritionnelle. Dou6 de propridtds mdtaboliques consid6rables et souvent uniques, il intervient dans la synth6se, la ddgradation et le m6tabolisme de tous les macronutriments : il est essentiel dans l'hom6os- tasie glucidique, lipidique et protdique [1-3]. Du fait d 'une situation anatomique privil6gi6e, il est la porte d'entr6e obligatoire de tout 616ment hydrosoluble p6n6trant dans l 'organisme par voie digestive. Si les consdquences nutritionnelles de l'insuffisance h6pa- tocellulaire sont maintenant bien reconnues, le r61e pivot que joue cet organe dans l 'orchestration de la r6ponse inflammatoire, avec son contingent sp6cifi- que de macrophages, les cellules de Kupffer qui sont directement exposdes aux translocations bactdrien- nes ou endotoxiniques car situ6es en aval de l'intes- tin, est de ddcouverte beaucoup plus r6cente. Ainsi, dans le domaine sp6cifique de la nutrition artificielle, l'int6r~t de l '6tude du r61e mdtabolique du foie tient aux particularit6s du mode d'administration des nutriments (nutrition ent6rale continue ou non, sus ou sous pylorique, nutrition parentdrale), ~t leur type, pouvant ~tre tr~s 61oign6 des aliments convention- nels, mais aussi aux diff6rents types de pathologies rencontrdes [1, 2, 4].

MISTABOLISME HI~PATIQUE : ASPECTS GENERAUX

Alors qu'il ne repr6sente que 2,5 % environ de la masse corporelle, le foie est responsable de 20 % de la ddpense 6nerg6tique totale de repos [5]. De plus, il utilise directement ou indirectement (synth6se de protdines plasmatiques) 20 % de la totalit6 des aci- des amin6s apport6s ?~ l'organisme par le sang portal [6]. Cela tdmoigne de l 'importance de son activit6 m6tabolique. Ce r61e dominant du foie au sein du m6tabolisme intermddiaire, qui explique l 'atteinte diffuse du mdtabolisme de t ous l e s nutriments au cours de l'insuffisance h6patique [7], est reli6 fi trois fonctions principales : synth6se, stockage et transfor- mations m6taboliques.

Une capacit6 unique de synthbse est une des princi- pales caract6ristiques du mdtabolisme hdpatique [8]. Cette activit6 concerne aussi bien le glucose que les acides gras et les acides aminds. Le foie possbde la totalit6 de l '6quipement enzymatique lui permettant d'effectuer la synth6se de glucose ~ partir de nom- breux prdcurseurs, acides amin6s (alanine, gluta- mine) ou hydrates de carbone (glyc6rol, fructose, sorbitol) et sa lib6ration du fait de l'existence d'une activit6 glucose 6-phosphatase [9].

Pour les macronutriments, la capacit6 de stockage concerne principalement le glycog6ne, bien que, darts certaines circonstances pathologiques, les tri-

glycdrides puissent 4tre aussi concern6s (st6atose). Par ailleurs, il s'agit d 'un des sites privil6gi6s pour le stockage de la plupart des min6raux et vitamines.

La fonction de synthbse concerne de nombreuses voies m6taboliques et en particulier celles qui impli- quent le m6tabolisme des nutriments apr6s leur absorption et leur mdtabolisme intestinal. De plus, le foie posshde un r61e unique dans le mdtabolisme des x6nobiotiques et des divers agents toxiques. Cette propri6t6 est lide aux capacitds de conjugaison (glycuro- et sulfoconjugaison) et de peroxydation (cytochrome P450) particuli6res [10]. Le foie est 6ga- lement impliqu6 dans la d6gradation et/ou l'61imina- tion de manihre trhs sp6cifique de certains composes endoghnes comme le cholestdrol, la bilirubine, cer- tains acides amin6s (les acides amin6s essentiels en dehors des ramifi6s). L'dlimination de l 'ammoniaque, provenant de la d6gradation des acides amin6s sous forme d'ur6e, est le rdsultat d 'une voie m6tabolique 6galement spdcifique de cet organe, l'ur6ogenhse.

PARTICULARITIES ANATOMIQUES

La conception m4me de milieu intdrieur suppose que chaque cellule de chaque organe intervienne dans la composition finale de celui-ci et donc parti- cipe h l'61aboration de l'hom6ostasie. I1 est clair que lorsqu'un mdtabolite est maintenu constant, il est quantitativement autant produit que consomm6 par l 'ensemble des cellules. Ainsi, le mdtabolisme de chacune d'entre elles peut, en thdorie, influencer celui des autres comme il peut aussi en d6pendre. I1 existe de tr6s nombreux exemples de coopdration cellulaire comme celle qui existe le long d'un axe vasculaire dans le cas de l 'architecture h6patique (zones p6riportale et p6riveineuse, cf. infra). La comprdhension de cet aspect int6gr6 de la physio- logie d'organe est un domaine tr6s actif de la physio- logie moderne et l 'on pourrait citer de tr6s nombreux exemples o6 la coop6ration mdtabolique le long d'un axe capillaire est un 616ment essentiel de la physiologie : coopdration astrocyte-neurone ou entre fibres musculaires rapides et lentes au sein d 'un m4me muscle. En revanche, les exemples d 'une r6elle coop6ration mdtabolique grace ~ une organi- sation vasculaire porte, c'est-~-dire de type veino- veineux sont plus rares. C'est le cas de l 'hypophyse et du role. Cette particularit6 vasculaire permet une amplification consid6rable de la coop6ration entre organes puisque, dans ce cas, la totalit6 du drainage vemeux d'un ou de plusieurs tissus (partie inf6rieure de l'estomac, intestin gr4le, colon, pancr6as, rate), contenant les marques m6taboliques caractdristiques de leurs fonctions respectives, est orient6 spdcifi- quement vers un organe unique (le foie) avant

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d'etre dilu6 dans l'ensemble du retour veineux et de constituer le sang artdriel apr6s passage pulmonaire. Ainsi, le foie re~oit par l'interm6diaire de la veine porte la totalit6 du retour veineux digestif c'est-fi- dire contenant l 'ensemble des nutriments d~s lors qu'ils sont hydrosolubles. I1 faut souligner que les deriv6s faiblement ou non hydrosolubles ne sont pas drain6s par le syst6me porte mais par le syst6me lymphatique directement dans la circulation g6n6- rale via le canal thoracique. De ce fait, ils ne subis- sent pas l 'effet de ~ premier passage ~ h6patique ce qui leur permet d'etre distribu6s directement aux tissus p6riph6riques comme les muscles et le tissu adipeux par exemple sans etre capt6s par le foie. Cette particularit6 anatomo-m6tabolique joue un r61e consid6rable dans la r6gulation m6tabolique exerc6e par le foie.

En plus d 'un fort constituant (30 % environ) de cellules d'origine embryonnaire diff6rente, les cel- lules de Kupffer, le parenchyme hepatique est constitu6 de deux organes distincts qui sont plac6s en s6rie Fun par rapport fi l 'autre du fait de l'exis- tence de deux populations cellulaires diff6rentes : les h6patocytes p6riportaux et p6riveineux [11-13]. Le r6sultat de cette synergie m6tabolique est d 'une importance physiologique primordiale comme cela a 6t6 montr6 pour le m6tabolisme du glucose, du lac- tate, des acides amin6s, etc. De plus, l'6quilibre entre l'ur6ogenbse p6riportale et la synthbse p6riveineuse de glutamine est sans doute d 'une importance majeure dans l'hom6ostasie acide-base [14-18].

L'existence d'une r6serve fonctionnelle m6tabo- lique importante amplifie encore ce r61e de ~ chef d'orchestre omnipr6sent ,, exerc6 par le foie. Cette capacit6 de r6serve fonctionnelle est bien illustr6e par l'habituelle bonne tol6rance de r6sections h6pa- tiques larges [19]. De plus, si on consid6re le r61e du foie dans l'hom6ostasie du lactate in vivo, on constate que les capacit6s de clairance h6patique sont trbs 61ev6es de sorte qu'habituellement les 616- vations de la concentration plasmatique de lactate sont davantage la cons6quence d 'une r6duction de consommation que d 'un exc6s de production [20-21].

R ( ) L E D U F O I E D A N S L ' A L T E R N A N C E

P R I S E A L I M E N T A I R E / J E U N E

Le foie est au centre de l 'orchestration mdtabolique qui permet de rdaliser l 'addquation entre des besoins m6taboliques continus et un approvisionnement dis- continu en substrats. En d'autres termes, c'est le foie qui permet de gdrer l 'alternance mdtabolique entre situation post-prandiale et post-absorptive ou de jefine court [22]. De la meme mani~re, si la modifi- cation du mdtabolisme 6nerg6tique cdr6bral est 1'616-

ment capital ~ la base de l 'adaptation m6tabolique au jefine prolong6, le foie joue 6galement un r61e de premier plan. Classiquement, on divise les m6ca- nismes d'adaptation et les consdquences du jefine en quatre phases : le jefine imm6diat ou post-absorptif (quelques heures), l 'adaptation (un ~ trois jours), le jefine prolong6 (un ?a deux mois en moyenne), et enfin la phase dite terminale [22].

Le jefine immddiat, intervalle entre deux prises alimentaires, dure au maximum de 12 ?~ 14 heures (jefine nocturne). Les modifications hormonales observ6es durant cette phase (principalement 616- vation de l'insuline et r6duction du glucagon) sont la consdquence de l'616vation de la glycdmie et des acides amin6s. L'616vation du rapport insuline/glu- cagon oriente le m6tabolisme en privildgiant l'oxy- dation des hydrates de carbone et le stockage, sous diffdrentes formes, de tous les nutriments ingdrds. Sch6matiquement, ce niveau 61ev6 d'insuline est responsable : - d'une augmentation du transport cellulaire du glu- cose et de son utilisation (oxydation ou stockage sous forme de glycog~ne) ; - d 'une r6duction de la lipolyse endog~ne, de l'oxy- dation mitochondriale des acides gras et de la syn- thbse des corps c6toniques ; - d'une augmentation de la synthbse des triglycd- rides et de leur stockage adipocytaire ; - d'une augmentation de la synthbse des prot6ines avec une r6duction de la prot6olyse cellulaire. Bien que non exclusive, le foie repr6sente une cible privi- ldgide pour ces effets.

Avec l'61oignement du dernier repas, la situation mdtabolique se modifie parallblement ~ la ddcrois- sance de la glycdmie et de l'insulindmie. La r6duc- tion de l'insulin6mie permet l'616vation de la lipolyse adipocytaire et de la cdtogenbse h6patique. Le glu- cose ne provient plus de l 'alimentation, mais de la glycog6nolyse hdpatique, exclusive dans les pre- mitres heures, puis associde ~t la ndoglucogen~se ensuite. Ainsi, immddiatement apr6s le dernier repas, l 'organisme utilise de mani~re prdponddrante des glucides pour satisfaire ses besoins 6nerg6tiques, tandis que glycog~ne et triglycdrides sont stockds et que les acides amin6s sont incorpor6s dans les pro- tdines. ~ l'oppos6, 12 ~ 14 heures apr~s le dernier repas, les lipides repr6sentent le substrat 6nergdtique principal, tandis que le glucose provient du foie grace 5 la d6gradation du glycog6ne e t a la ndo- glucogen~se. La concentration des corps c6toniques, d'origine h6patique 6galement, s'dlbve progressi- vement.

La phase d'adaptation correspond ~ un jefine durant entre d0uze heures et trois ou quatre jours. Progressivement, le glycogbne h6patique s'dpuise de sorte que, vers la 24 e heure environ, la totalit6 du

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glucose utilis6 par l 'organisme est synth6tis6e par la n6oglucogen6se h6patique ~ partir des acides amin6s lib6r6s par le muscle. L'amplification de la r6duction de l'insuline a pour cons6quence de r6duire encore l 'oxydation des glucides et d 'augmenter celle des lipides, directement, ou indirectement via les corps c6toniques. On estime les besoins en glucose fi envi- ron 180 g par 24 heures pour un sujet adulte tandis que le glucose rdellement synthdtis6 et oxyd6 (140 g/ 24 h) est produit fi partir des acides amin6s libdrds par le muscle, principalement l'alanine et la gluta- mine. Ceci explique l'excrdtion importante d'ur6e lors de cette phase de jeQne. Le foie est toujours au premier plan ! Progressivement, au cours des quel- ques jours que dure cette phase, l 'augmentation de la concentration plasmatique des corps c6toniques permet au cerveau d'utiliser ceux-ci pour son mdta- bolisme 6nerg6tique, fi la place du glucose. Cette r6duction de la consommation glucidique permet une 6pargne prot6ique qui se traduit par la r6duction de l'excr6tion d'ur6e. Par son r61e exclusif dans la c6togen~se, le foie est au centre de cette facult6 consid6rable que possbde l 'homme de s'adapter au jefine et de survivre pendant deux fi trois mois en moyenne selon l'6tat des rdserves lipidiques.

FOIE ET MI~TABOLISME LIPIDIQUE

Le foie n'est pas, en lui-m~me, un organe de stoc- kage lipidique en dehors de situations pathologiques (stdatose). En revanche, il est ddterminant dans la rdgulation du devenir m6tabolique des lipides ali- mentaires, comme dans la mise fi disposition de l'organisme des lipides de r6serve au cours du jefine (cf. supra). Du fait de la pr6sence d'une activit6 << lipoprot6ine lipase >~ importante au niveau des capillaires h6patiques (lipase h6patique) associ6e la pr6sence de rdcepteurs des apoprotdines B et E dans la membrane plasmique des cellules parenchy- mateuses, le foie reprdsente un site privil6gi6 pour la captation des diff6rents constituants tipidiques. Cependant, comme nous l'avons vu prdcddemment, l 'architecture vasculaire particulibre de cet organe permet aux lipides alimentaires d'6chapper en partie

cette captation h6patique. Le r61e du foie dans la redistribution des lipides aux organes pdriphdriques, soit en situation post-prandiale, soit en situation de jefine est li6 ~ deux caractdristiques m6taboliques importante : sa grande capacit6 de synth~se d'acides gras et de triglycdrides [8, 23], alli6e fi son unique capacit6 de synthbse d'apoprot6ine B100 [24], 616- ment central et d6terminant de la synth~se des lipo- prot6ines de trbs basse densit6 (VLDL). Enfin, mame si en thdorie chaque cellule est capable de synth6tiser du cholest6rol, le foie est le lieu principal

de cette synth~se, tandis qu'il est le site exclusif du catabolisme et de l'61imination du cholestdrol. De plus, le transport reverse du cholestdrol, c'est-fi-dire son retour au foie par l 'intermddiaire des lipopro- t6ines de haute densit6 (HDL) repose sur une acti- vit6 enzymatique essentielle : la LCAT ou lecithine cholesterol acyl transferase [25]. Cette enzyme, pr6- sente dans les H D L est synthdtisde par le foie de sorte que cet organe joue un r61e d6terminant dans l'6quilibre cholest6rol est6rifi6/cholest6rol libre plas- matique. Ainsi, plac6 de mani6re strat6gique puisque contr61ant fi la fois les entrdes et les sorties, le foie commande r6ellement l 'homdostasie du cholest6rol, composant essentiel de la physiologie membranaire.

FOIE ET MI~TABOLISME PROTI~IQUE

Le foie est un des organes les plus actifs dans ta syn- th~se des protdines (1 g de foie synthdtise environ six fois plus de prot6ines que 1 g de muscle), pour son propre usage (protdines de structure, enzymes, transporteurs), reals aussi protdines ?~ destin6e p6riphdrique : /l l 'exception des immunoglobulines, tes protdines plasmatiques sont toutes d'origine hdpatique [8, 26]. Classiquement, on sdpare les pro- tdines circulantes en deux groupes : << les protdines nutritionnelles >> (albumine, transthyr6tine, transfer- rine, etc.) et les << protdines inflammatoires >> (protein C-reactive, orosomucoide, etc.). I1 est int6ressant de souligner que, classiquement, la concentration de l'albumine, prot6ine nutritionnelle par excellence, est abaiss6e ~ la lois lots d'une ddnutrition et d 'une r6ponse inflammatoire, deux conditions frdquem- merit rencontr6es chez les patients en nutrition artificielle, cette variation 6tant rapportde ~ une r6duction de la synth~se [27, 28]. En fait, si la r6duc- tion de la synthbse d'albumine a 6t6 documentde au cours de la ddnutrition ou du jefine prolong6, des travaux rdcents ont montr6 que cette synth~se 6tait augment6e lors de l'agression, la r6duction de la concentration 6tant donc surtout le fait d 'un catabo- lisme pdriphdrique accentu6 [29].

c6t6 de son r61e majeur dans la synthbse des protdines, le foie prdsente 6galement des particula- ritds sur le versant de la ddgradation des prot6ines. En effet, il a 6t6 bien montr6 que le contenu pro- tdique h6patique, darts diff6rentes conditions physio- logiques ou pathologiques chez l 'animal comme chez l 'homme, 6tait davantage sous la d6pendance de variations de la ddgradation des prot6ines que li6 des variations de la synth6se. A l'inverse du muscle, oil le processus principal de d6gradation prot6ique est la voie non-lysosomale ATP-ubiquitine ddpen- dante du prot6asome, dans le foie, la voie majeure est la voie lysosomale de la macro-autophagie qui est

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sensible au glucagon (activateur) ainsi qu'~ certains acides amin6s (inhibiteurs) [30-32].

Du point de vue nutritionnel, il est important de souligner qu'en dehors de ces r61es directs sur l'hom6ostasie protdique assur6s par le foie, celui-ci intervient 6galement de manibre indirecte sur la syn- th6se de toutes les prot6ines de l'organisme. En effet, du fait de ses particularit6s m6taboliques, le foie joue en r61e essentiel dans la composition du m61ange d'acides aminds d61ivr6 dans la grande cir- culation aprbs l 'absorption intestinale et l 'incontour- nable passage h6patique [6, 26, 33-36]. Ainsi, chaque lois que cette fonction sera modifide du fait d'alt6ra- tions fonctionnelles ou organiques h6patique (insuf- fisance h6patique, acidose chronique), l'efficacit6 de la synthbse protdique sera altdr6e avec les consd- quences nutritionnelles qui en rdsultent. Ce phdno- mbne est tr6s important car il explique pourquoi dans ces deux types de pathologie, le rendement de l'azote, ing6r6 par voie digestive, dans la synth6se prot6ique est diminu6 et par consdquent pourquoi il faut augmenter les apports au-dessus des valeurs habituellement recommanddes pour prdvenir la d6nutrition prot6ique [7, 34, 36].

Du fait de la canalisation des substrats hydro- solubles, donc de tous les acides aminds, par le sys- t~me porte et du mdtabolisme tr~s actif (ddsami- nation et transamination) de la plupart de ceux-ci le foie remod61e de manibre consid6rable la compo- sition de leur m61ange plasmatique. De plus, la syn- th~se de l'ur6e, 616ment m6tabolique majeur de ce remodelage du m61ange des acides aminds, est tr6s 6troitement ddpendante du pH de sorte que les variations chronique de l'6quilibre acide-base peu- vent affecter consid6rablement cette fonction essen- tielle du foie.

MODIFICATIONS LIliES A L'INSUFFISANCE HI~PATIQUE

L'adaptation ~ l 'alternance prise alimentaire/jeune postprandial est perturb6e par la pr6sence d 'une insuffisance h6patique. Une oxydation pr6f6ren- tielle des lipides est habituellement retrouvde aprbs 12 heures de jefine chez l'insuffisant h6patique [37-41], associ6e fi des concentrations s6riques 61ev6es de corps c6toniques et d'acides gras [37, 42]. Les lipi- des repr6sentent alors 84 % des substrats 6nerg6- tiques utilisds et les glucides 16 % tandis que, chez le sujet normal, lipides et glucides participent de mani6re 6gale ~ la d6pense 6nerg6tique [37, 43]. Cette utilisation prdf6rentielle des lipides, similaire ~t celle qui est normalement observde aprbs 36 ?~ 72 heures de jefine, traduit une diminution des r6serves h6patiques en glycogbne [37]. La diminution de la glycogdnolyse

est associde fi une augmentation de la glucogdno- gen6se dont le cofit 6nergdtique est 61ev6. Ce compor- tement de jefine accdldr6 conduit ~t une utilisation des rdserves lipidiques et ?~ un catabolisme protdique pour alimenter la n6oglucogen6se.

L'insulinordsistance, constante au cours de l'insuffi- sance h6patique, est sans doute responsable de ces anomalies de l'utilisation des substrats [3, 44]. Elle concerne surtout les tissus p6riph6riques, respecte le m6tabolisme oxydatif du glucose et affecte surtout la part non oxydative et en particulier la synth6se de gly- cog~ne [41, 45]. Dans le domaine cellulaire, la rdsis- tance ~ l'insuline est lide fi une rdduction du nombre des rdcepteurs membranaires et fi des anomalies de l'action de l'insuline ~t l '6chelon post-r6cepteur [45]. La survenue d 'une intol6rance glucidique serait asso- ci6e ~ un ddfaut d'insulinos6cr6tion [46].

Une diminution de la synth6se maximale de t'ur6e de plus de 50 % est observ6e au cours de l'insuffisance h6patique [47]. Elle a pour cons6quence l'apparition d 'une hyperammoni6mie, d 'une hyperaminoacid6mie [47, 48] et, en cas d'insuffisance hdpatique sdv~re, d 'une alcalose mdtabolique [15-17, 49]. Le d6faut de captation des acides aminds uniquement d6samin6s darts le foie, acides amin6s aromatiques notamment, est responsable d'anomalies de l 'amino-acidogramme plasmatique du cirrhotique. Darts les conditions nor- males, apr6s un repas protdique, le foie capte environ 70 % des acides aminds absorbds dont un tiers est destin6 fi la synthbse protdique et deux tiers sont cata- bolisds conduisant ~t la formation d'ur6e [6]. Ainsi, seulement 30 % environ des acides aminds captds et non utilis6s par le foie sont libdrds dans les veines hdpatiques fi destination des autres tissus. Le m61ange d'acides amin6s libdr6 est ainsi enrichi en acides amin6s essentiels et particuli~rement en acides ami- n6s ~ cha~ne ramifi6e tr~s peu catabolis6s par le foie [34, 50]. Au total, comme tous les acides aminds ne sont pas m6tabolis6s de mani~re 6quivalente, en << jouant ~> sur la d6gradation de tel ou tel acide amin6, le foie peut modifier profonddment la composition du mdlange ingdr6 : au prix d 'un gaspillage quantitatif, il rdalise un bdndfice qualitatif de composition du m61ange d'acides amin6s destin6 aux tissus pdriphd- riques. C'est ainsi que l 'homme, pourtant trbs exi- geant sur la qualit6 du mdlange d'acides amin6s pr6curseurs n6cessaires ~ sa propre synth~se pro- t6ique, peut utiliser des sources prot6iques tr~s vari6es et in6gales, d6s lors que l 'apport quantitatif est suffisant. Au total, l'insuffisance h6patique affecte de manibre variable l'activit6 de synthbse prot6ique, mais toutes les prot6ines ne sont pas affectdes parall~lement : contrairement aux facteurs de coagu- lation et fi d'autres protdines de transport, la synth6se de l 'albumine est prdservde jusqu'au stade d'insuffi- sance h6patique terminale et d'ict~re grave [51, 52].

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B i e n q u e d e s d o n n d e s c o n t r a d i c t o i r e s a i e n t 6 t6 p u b l i 6 e s c o n c e r n a n t l e t u r n o v e r e t la d d g r a d a t i o n p r o - t 6 i q u e , u n e a u g m e n t a t i o n d u c a t a b o l i s m e p r o t 6 i q u e e s t h a b i t u e l l e a u c o u r s d e s c i r r h o s e s d 6 c o m p e n s 6 e s [53]. C h e z le c i r r h o t i q u e s t a b l e , l e c a t a b o l i s m e d e la l e u c i n e r a p p o r t 6 ?a la m a s s e c e l l u l a i r e a c t i v e e s t 6 g a l e - m e r i t a c c r u [53].

Ces perturbations mdtaboliques sont responsables d 'une augmentation des besoins protdiques au cours de l'insuffisance h6patique. Ceux-ci paraissent se situer autour de 1 ~ 1,5 g • kg -1. jq de prot6ines en fonction du caractbre stable ou compliqu6 de la cir- rhose [54].

REFERENCES

1 Leverve X, Cano N. Nutrition du candidat ~t la transplantation h6patique. In : Progrbs en h6pato-gastroent6rologie. Trans- plantation hdpatique : avant et apr~s. Les diverticuloses. Paris : Doin ; 1998. p. 41-52.

2 Leverve X, Di Costanzo J. Insuffisance h6patique et 6tat nutri- tionnel. Place du foie au sein des principales voies m6ta- boliques: influence sur l'6tat nutritionnel. In : Arnette, ed. Insuffisance h6patique aigu~ grave et rdanimation. Collection perspectives en r6animation. Paris : Arnet te ; 1993. p. 117-26.

3 Leverve X, Carpentier F, Fontaine E, Barnoud D, Guignier M. R6ponse hormonale ~t l 'agression et hyperglyc6mie : r61e de la r6sistance ~t l'insuline, in : SRLF, ed. Cons6quences endocri- niennes des 6tats d'agression aiguO. Paris: Arne t t e ; 1992. p. 101-20.

4 Leverve X. Ddnutrition. In : Hillon R Le Jeune C, Aubert P, eds. Thdrapeutique. De la physiologie au traitement. Paris: Frison-Roche ; 1994. p. 107-24.

5 Elia M. Organ and tissue contribution to metabolic rate. In: Kinney JM, Tucker HN, eds. Energy metabolism. Tissue deter- minants and cellular corollaries. New York: Raven Press; 1992. p. 61-79.

6 Elwyn DH, Parikh HC, Shoemaker WC. Amino acid move- ments between gut, liver, and periphery in unanesthetized dogs. Am J Physiol 1968 ; 215 : 1260-75.

7 Cano N, Leverve XM. Influence of chronic liver disease and chronic renal failure on nutrient metabolism and undernutri- tion [editorial]. Nutrition 1997 ; 13 : 381-3.

8 Frayn K. Metabolic regulation: a human perspective. London: Portland Press; 1996.

9 Newsholme EA, Leech AR, editors. Biochemistry for the medical sciences. Chichester: John Wiley and Sons; 1990.

10 Grant DM. Detoxification pathways in the liver. J Inherit Metab Dis 1991 ; 14 : 421-30.

11 Jungermann K, Kietzmann T. Role of oxygen in the zonation of carbohydrate metabolism and gene expression in liver. Kid- ney Int 1997 ; 51 : 402-12.

12 Jungermann K, Kietzmann T. Zonation of parenchymal and nonparenchymal metabolism in liver. Ann Rev Nutr 1996 ; 16 : 179-203.

13 Haussinger D, Lamers WH, Moorman AF. Hepatocyte hetero- geneity in the metabolism of amino acids and ammonia. Enzyme 1992 ; 46 : 72-93.

14 Haussinger D. Hepatic glutamine metabolism. Beitr Infusion- ther Klin Ernahr 1987 ; 17 : 144-57.

15 Haussinger D. Regulation of hepatic ammonia metabolism: the intercellular glutamine cycle. Adv Enzyme Regul 1986; 25 : 159-80.

16 Haussinger D. Liver regulation of acid-base balance. Miner Electrolyte Metab 1997 ; 23 : 249-52.

17 Haussinger D, Lenzen C, Soboll S. Acid-base regulation of hepatic glutamine degradation. Contrib Nephrol 1988; 63: 161-6.

18 Haussinger D, Steeb R, Gerok W. Metabolic alkalosis as dri- ving force for urea synthesis in liver disease: pathogenetic model and therapeutic implications. Clin Investig 1992; 70: 411-5.

19 Chiolero R, Tappy L, Gillet M, Revelly JR Roth H, Cayeux C, et al. Effect of major hepatectomy on glucose and lactate metabolism. Ann Surg 1999 ; 229 : 505-13.

20 Leverve XM, Mustafa I, P6ronnet F. Pivotal role of lactate in aerobic metabolism. In: Vincent JL, ed. Yearbook of intensive care and emergency medicine. Berlin: Springer-Verlag; 1998. p. 588-96.

21 Levraut J, Ciebiera JR Chave S, Rabary O, Jambou R Carles M, et al. Mild hyperlactatemia in stable septic patients is due to impaired lactate clearance rather than overproduc- tion. Am J Respir Crit Care Med 1998 ; 157 : 1021-6.

22 Beaufr6re B, Leverve X. Physiologie du jeOne. In : Leverve X, Erny R Cosnes J, Hasselmann M, eds. Trait6 de nutrition arti- ficielle de l'adulte. Paris : Mariette Gu6na ; 1998. p. 199-214.

23 Hellerstein MK, Schwarz JM, Neese RA. Regulation of hepa- tic de novo lipogenesis in humans. Annu Rev Nutr 1996 ; 16 : 523-57.

24 Yao Z, McLeod RS. Synthesis and secretion of hepatic apoli- poprotein B-containing lipoproteins. Biochim Biophys Acta 1994 ; 1212 : 152-66.

25 Lagrost L. Regulation of cholesteryl ester transfer protein (CETP) activity: review of in vitro and in vivo studies. Bio- chim Biophys Acta 1994 ; 1215 : 209-36.

26 Felig P. Amino acid metabolism in man. Annu Rev Biochem 1975 ; 44 : 933-55.

27 Bonnefoy M, Ayzac L, Ingenbleek Y, Kostka T, Boisson RC, Bienvenu J. Usefulness of the prognostic inflammatory and nutritional index (PINI) in hospitalized elderly patients. Int J Vitam Nutr Res 1998 ; 68 : 189-95.

28 Ingenbleek Y, Young V. Transthyretin (prealbumin) in health and disease: nutritional implications. Annu Rev Nutr 1994; 14 : 495-533.

29 Mansoor O, Cayol M, Gachon R Boirie Y, Schoeffler P, Obled C, et al. Albumin and fibrinogen synthesis increase while muscle protein synthesis decreases in head-injured patients. Am J Physiol 1997 ; 273 : 898-902.

30 Scornik OA. Role of protein degradation in the regulation of cellular protein content and amino acid pools. Fed Proc 1984 ; 43 : 1283-8.

31 Scornik OA, Howell SK, Botbol V. Protein depletion and replenishment in mice: different roles of muscle and liver. A m J Physiol 1997 ; 273 : 1158-67.

32 Mort imore GE, Poso AR. Intracellular protein catabolism and its control during nutrient deprivation and supply. Ann Rev Nutr 1987 ; 7 : 539-64.

33 Deferrari G, Garibotto G, Robaudo C, Ghiggeri GM, Tizia- nello A. Brain metabolism of amino acids and ammonia in patients with chronic renal insufficiency. Kidney Int 1981 ; 20 : 505-10.

34 Deferrari G, Garibotto G, Robaudo C, Sala M, Tizianello A. Splanchnic exchange of amino acids after amino acid ingestion in patients with chronic renal insufficiency. Am J Clin Nutr 1988 ; 48 : 72-83.

35 Elia M, Folmer P, Schlatmann A, Goren A, Austin S. Amino acid metabolism in muscle and in the whole body of man before and after ingestion of a single mixed meal. Am J Clin Nutr 1989 ; 49 : 1203-10.

36 Tizianello A, De Ferrari G, Garibotto G, Robaudo C. Amino acid metabolism and the liver in renal failure. A m J Clin Nutr 1980 ; 33 : 1354-62.

37 Owen OE, Caprio S, Reichard GA, Jr., Mozzoli MA, Boden G, Owen RS. Ketosis of starvation: a revisit and new perspectives. Clin Endocrinol Metab 1983 ; 12 : 359-79.

2 3 0

Page 7: Rôle du foie dans le métabolisme des nutriments en nutrition artificielle

R61e du foie dans le m6tabolisme Nutr Clin M6tabol 1999 ; 13 : 225-31

38 Jhangiani SS, Agarwal N, Holmes R, Cayten CG, Pitchu- moni CS. Energy expenditure in chronic alcoholics with and without liver disease. Am J Clin Nutr 1986 ; 44 : 323-9.

39 John WJ, Phillips R, Ott L, Adams LJ, McClain CJ. Resting energy expenditure in patients with alcoholic hepatitis. JPEN J Parenter Enteral Nutr 1989 ; 13 : 124-7.

40 Schneeweiss B, Graninger W, Ferenci R Eichinger S, Grimm G, Schneider B, et al. Energy metabolism in patients with acute and chronic liver disease. Hepatology 1990 ; 11 : 387-93.

41 M~iller JM, Lautz HU, Plogmann B, Btirger M, K6rber J, Schmidt FW. Energy expenditure and substrate oxydation in patients with cirrhosis: the impact of cause, clinical staging and nutritional status. Hepatology 1992 ; 15 : 782-94.

42 Owen OE, Reichle FA, Mozzoli MA, Kreulen T, Patel MS, Elfenbein IB, et al. Hepatic, gut, and renal substrate flux rates in patients with hepatic cirrhosis. J Clin Invest 1981 ; 68 : 240-52.

43 Romijn JA, Endert E, Sauerwein HR Glucose and fat meta- bolism during short-term starvation in cirrhosis. Gastroentero- logy 1991 ; 100 : 731-7.

44 Petrides AS, DeFronzo RA. Glucose metabolism in cirrhosis. Diab Metab Rev 1990 ; 5 : 691-705.

45 Petrides AS, DeFronzo RA. Glucose metabolism in cirrhosis: a review with some perspectives for the future. Diabetes Metab Rev 1989 ; 5 : 691-709.

46 Petrides AS, Vogt C, Schulze-Berge D, Matthews D, Stroh- meyer G. Pathogenesis of glucose intolerance and diabetes mellitus in cirrhosis. Hepatology 1994 ; 19 : 616-27.

47 Rudman D, DiFulco TJ, Galambos JT. Maximal rates of excre- tion and synthesis of urea in normal and cirrhotic subjects. J Clin Invest 1973 ; 52 : 2241-9.

48 Mezey E. Liver disease and nutrition. Gastroenterology 1978 ; 74 : 770-83.

49 Atkinson DE, Bourke E. The role of ureagenesis in pH homeostasis. Trends Biochem Sci 1984 ; 9 : 297-300.

50 Wahren J, Hagenfeldt L, Felig R Splanchnic and leg exchange of glucose, amino acids, and free fatty acids during exercise in diabetes mellitus. J Clin Invest 1975 ; 55 : 1303-14.

51 Rothschild MA, Oratz M, Zimmon D. Albumin synthesis in cirrhotic subjects with ascites studied with carbonateJ4C. J Clin Invest 1969 ; 48 : 344-50.

52 O'Keefe SJD, Abraham R, Davis M, Williams R. Protein tur- nover in acute and chronic liver disease. Acta Chir Scand 1981 ; 507 Suppl : 91-101.

53 McCullough AJ, Mullen KD, Kalhan SC. Body cell mass and leucine metabolism in cirrhosis. Gastroenterology 1992 ; 102 : 1325-33.

54 Nompleggi D J, Bonkovsky HL. Nutritional supplementation in chronic liver disease: an analytical review. Hepatology 1994 ; 19 : 518-33.

231