métabolisme phosphocalcique

Physiologie Hormonologie - UE6 : Métabolisme Phosphocalcique

Ce cours aborde la régulation du calcium et du phosphore, ions essentiels non seulement pour le squelette mais aussi pour de multiples fonctions cellulaires.

I. Introduction au Métabolisme Phosphocalcique

• Le calcium et le phosphore sont cruciaux pour la formation des cristaux d'hydroxyapatite dans l'os.

• Le calcium ionisé est vital pour :

  • La conduction de l'influx nerveux.

  • La contraction musculaire.

  • La perméabilité membranaire.

  • La sécrétion cellulaire.

  • Les liaisons intercellulaires.

  • La régulation d'hormones (PTH) et d'enzymes (coagulation).

• Le phosphore sous forme inorganique (Pi) agit comme tampon urinaire et intracellulaire.

• Sous forme organique, il constitue les acides nucléiques, les phospholipides et les nucléotides (ATP, GTP, AMP, ADP).

• La régulation hormonale maintient des niveaux sanguins constants de Ca²⁺ et P.

• Les hormones régulatrices principales sont la Vitamine D3, la Calcitonine et la PTH, ainsi que le FGF 23.

• Contrairement à d'autres systèmes, il n'y a PAS de contrôle hypothalamo-hypophysaire direct sur ce métabolisme.

• Le principal signal régulateur est la calcémie.

• Autres hormones régulatrices (surtout pour l'os) : Cortisol, stéroïdes sexuels, GH, T3 et T4.

II. Le Calcium

II.A. Généralités

• Quantité corporelle : ~1kg de Ca.

• Indispensable pour le pic de masse osseuse (prévention de l'ostéoporose).

• Le taux calcique varie selon le sexe et chute à la ménopause.

• Déterminants de la masse osseuse : Vitamine D, hormones (stéroïdes sexuels, GH, IGF1), apports calciques, activité physique (augmente MO), tabac/alcool (diminue MO).

• Stockage principal : squelette (majoritaire), milieu intracellulaire, très peu dans le milieu extracellulaire.

• Dans le squelette :

  • Compartiment d'os profond : échanges lents, grande partie.

  • Compartiment échangeable : échanges rapides (4g de Ca mobilisable pour corriger la calcémie).

• Dans le LIC (1%) : Ca²⁺ stocké surtout dans les mitochondries sous forme de phosphate tricalcique.

• Dans le LEC (1‰) : plus présent dans le liquide interstitiel que dans le plasma.

II.B. Formes et Régulation

• Calcémie normale : 2,5 mmol/L ou 100 mg/L.

• 3 formes de calcium plasmatique :

  • Calcium lié aux protéines : 40 % (non diffusible, 80% albumine, 20% globulines).

  • Calcium non lié aux protéines (diffusible) : 60 %.

    • Calcium lié aux anions : 10 %.

    • Calcium ionisé : 50 % (1,2 mmol/L) – Rôle important (cœur, SN).

• Apports journaliers : ~1g/jour, principalement par produits laitiers.

• Absorption intestinale : 0,35g/j absorbé, 0,25g/j sécrété.

  • Transport trans et paracellulaire.

  • Stimulation par la Vitamine D active (1,25VitD3) et la PTH (indirectement via Vit D3).

• Filtration rénale : Grande filtration et réabsorption due au DFG.

  • 65 % au TCP (réabsorption passive).

  • 25 % dans l'anse de Henlé (réabsorption paracellulaire passive).

  • 10 % au TCD via un transporteur régulé par la PTH.

• Les 3 tissus cibles de la régulation de la calcémie sont : intestin (absorption), rein (filtration/réabsorption), os (résorption).

III. Le Phosphore

III.A. Stockage et Mesure

• Quantité corporelle : ~700g.

• Répartition similaire au calcium :

  • Squelette : 85 %.

  • Milieu intracellulaire : 15 %.

  • Milieu extracellulaire : <1 %.

• La phosphorémie/phosphatémie mesure le phosphate inorganique (peu représentatif du stock total).

• La phosphorémie varie avec l'âge (TRÈS IMPORTANT) :

  • Adulte : ~1 mmol/L.

  • Nourrisson : 1,6-2,4 mmol/L.

  • 1 à 10 ans : 1,45-1,77 mmol/L.

• ATTENTION : Les normes de laboratoire peuvent masquer les hypophosphorémies chez le nourrisson.

III.B. Apports et Pertes

• Apports : ~1g/jour (aliments préparés, fromages).

• Absorption intestinale : 70 %.

  • Stimulée par la Vitamine D active et la PTH (indirectement).

  • La charge acide alimentaire stimule aussi l'absorption.

• Réabsorption rénale : quasi-totalité au TCP par transporteurs Na-dépendants.

• Réabsorption rénale inhibée par :

  • PTH (hormone HYPOphosphorémiante).

  • FGF 23.

IV. L'Os

IV.A. Généralités

• Poids : 10 kg (3 kg moelle, 7 kg os).

• Tissu richement vascularisé.

• Deux phases :

  • Phase organique (30 %) :

    • Structure de soutien (90 % collagène, 10 % substance fondamentale/cellules).

    • L'hydroxyprolinurie reflète la dégradation du collagène.

  • Phase minérale (70 %) : Sels minéraux (Ca et P sous forme de cristaux d'hydroxyapatite).

IV.B. Les Cellules Osseuses

• Ostéoclastes :

  • Grandes cellules phagocytaires multinucléées (~1 % de la surface osseuse adulte).

  • Dérivées des cellules monocytaires.

  • Responsables de la résorption osseuse (dissolution minérale par acides, sécrétion d'enzymes protéolytiques).

  • N'ont PAS de récepteurs à la PTH mais communiquent avec les ostéoblastes.

• Ostéoblastes :

  • Cellules mononucléées (phosphatase alcaline).

  • À la surface externe des os ou dans les cavités.

  • Responsables de la synthèse de la matrice non minérale et de sa minéralisation.

  • Possèdent des récepteurs à la PTH.

• Ostéocytes :

  • Ostéoblastes différenciés, emprisonnés dans la matrice osseuse (lacunes).

  • Possèdent des pédicelles (prolongements cellulaires) : senseurs de pression et de microfissures.

  • Possèdent des récepteurs à la PTH.

• Les ostéoblastes et ostéocytes (avec récepteurs PTH) sont interconnectés aux ostéoclastes (sans récepteurs PTH) via des molécules signaux pour un couplage formation/résorption.

IV.C. Calcification de l'Ostéoïde

• Ostéoïde = os non minéralisé.

• La précipitation du phosphate de calcium se produit lorsque le produit phosphocalcique ([Ca²⁺]x[PO₄³⁻]) > produit de solubilité.

• La phosphatase alcaline (PAL) intervient en coupant le pyrophosphate, augmentant la concentration de phosphate, et favorisant la précipitation.

• Le dosage de la PAL reflète la formation osseuse.

V. Récepteur Calcium-Sensible (CaSR)

• Le CaSR est un récepteur à 7 domaines transmembranaires qui transmet l'information sur la variation de calcium ionisé extracellulaire aux cellules.

• Il est un intermédiaire clé pour la régulation du calcium ionisé.

• Localisation (exemples) :

  • Cellules principales des glandes parathyroïdes (régulation de la PTH).

  • Cellules tubulaires rénales (tube distal, néphron).

  • Cellules C de la thyroïde (régulation de la calcitonine).

VI. La Parathormone (PTH)

VI.A. Les Glandes Parathyroïdes

• Généralement 4 glandes, situées derrière la thyroïde, près de la trachée. Largement vascularisées.

• Histologie :

  • Cellules oxyphiles (fonction mal connue).

  • Cellules principales : synthétisent et sécrètent la PTH.

VI.B. La PTH : Hormone Hypercalcémiante et Hypophosphorémiante

• Indispensable à la vie (son absence ou grave hypocalcémie peut être fatale).

• Hormone peptidique (84 AA), activité localisée à l'extrémité N-term.

• Demie-vie courte : 10 min.

• Dans le plasma, on dose la forme intacte.

• Synthèse : pré/pro PTH inactive PTH active stockée dans des granules sécrétoires.

VI.C. Effets de la PTH

• Cible 3 tissus : os, rein, intestin.

• Sécrétion pulsatile.

• Effets sur l'os : Favorise la résorption osseuse via 2 phases :

  • Phase aiguë (immédiate) : Libération rapide de Ca de la surface minérale osseuse pour corriger l'hypocalcémie.

  • Phase chronique : Augmentation du remodelage osseux par stimulation des ostéoblastes (qui activent indirectement les ostéoclastes) augmentation de la résorption osseuse, libération de Ca et fragments de collagène (hydroxyprolinurie).

    • La PTH peut être utilisée pour traiter l'ostéoporose en stimulant le remodelage osseux.

• Effets sur le rein : Favorise la réabsorption de calcium.

  • Stimule la formation de Vitamine D active (1,25 OH₂ D3).

  • Augmente la réabsorption de Ca par insertion de canaux calciques.

  • En cas d'hyperparathyroïdie primaire, l'hypercalcémie entraîne une hypercalciurie malgré la réabsorption accrue.

• Effets sur l'intestin : Effet indirect.

  • L'intestin n'a pas de récepteurs à la PTH.

  • La PTH stimule la production de 1,25 Vit D3, qui elle-même stimule l'absorption de calcium au niveau digestif.

VII. FGF23

• Sécrété par les ostéocytes.

• Hormone HYPOphosphorémiante.

• Freine la sécrétion de PTH.

• Agit sur les cellules tubulaires rénales :

  • Inhibition de la 1-alpha-hydroxylase.

  • Internalisation des co-transporteurs Na/HPO₄²⁻ diminution de l'absorption de phosphate au TCP.

VIII. Résumé des Effets de la PTH