La régulation hormonale de l’équilibre phospho-calcique (1)

1. L3 option “endocrinologie” UFR Sciences La régulation hormonale de l’équilibre phospho-calcique(1) alain.hamon@univ-angers.fr

2. La masse osseuse (et donc la masse de Ca et P) augmente rapidement à la puberté Elle diminue au cours du vieillissement, surtout chez la femme (ostéoporose liée à la ménopause) Répartition du calcium dans l’organisme La quasi-totalité du Ca et la plus grandepartiedesPsetrouvent dans le squelette. Dans les tissus mous, Cae >> Cai, tandis que les P sont surtout intracellulaires (ADN, ARN, ATP…)

3. La calcémie est voisine de 100mg/l (2,5mM) La moitié du Ca plasmatique est ionisé (1,2mM). Le reste est lié aux protéines plasmatiques (albumine surtout) et à des acides organiques (citrate, lactate, …) Ca Proteinate 45% Ca X 5% Ca++ 50% 1.2 mM Répartition du calcium dans l’organisme Les liquides extracellulaires (plasma, lymphe…) contiennent environ 1 g de calcium et seulement 0,2g de phosphates (surtoutintracellulaires:ADN,ARN,ATP…)

4. 1 µM 0,1 µM Répartition du calcium dans l’organisme [Ca++]i est maintenu à une valeur  10000 fois plus faible que [Ca++]e grâce à des pompes et à l’échangeur Na/Ca. Le Ca intracellulaire est fixé par des protéines telles que la calmoduline et stocké dans le RE et les mitochondries.

5. C’est ce paramètre qui est régulé ! Sur quel compartiment calcique porte la régulation ? 1-10µM 1,2mM 0,1µM Le calcium intracellulaire oscille La calcémie est stable Le calcium osseux change lentement au cours du temps cellule chargée de Fura 2 et stimulée par de l’AMPc

6. Entrées,sorties et échanges de calcium en 24h Besoins  1,2 g pendant la croissance, après 50 ans et chez la femme lactante ingestion : 1 g (lait, yaourts, fromages…) absorption : 0,3g 0,5g plasma sécrétion : 0,1g 0,5g filtration glomérulaire 10g réabsorption tubulaire 9,8g excrétion : 0,8g excrétion : 0,2g

7. Rachitisme et vitamine D fémur absence de minéralisation des os carpiens tibia Mauvaise absorption intestinale du Ca  hypocalcémie mauvaise minéralisation du squelette déformation des os des jambes.

8. cholécalciférol = vitamine D3 Rachitisme et vitamine D Le rachitisme peut être traité par une alimentation riche en huiles de poisson, œufs, beurre, gruyère… Tous ces aliments gras sont riches en vitamine D, une substance liposoluble, dérivée du cholestérol. La vitamine D stimule l’absorption intestinale du calcium.

9. 7-déhydrocholestérol UV cholécalciférol = vitamine D3 Rachitisme et vitamine D Le rachitisme peut être aussi être traité par une exposition suffisante au soleil. Dans la peau, les rayons UV transforment le cholestérol en vitamine D.

10. vitamine D3 alimentaire vitamine D3 plasmatique 7-déhydro cholestérol PEAU FOIE 24 25 OH 1 Caet P CaetP CH2 1,25(OH)2D3 = calcitriol OH HO 24,25(OH)2D3inactif 1,25(OH)2D3actif Métabolisme de la vitamine D

11. Activité enzymatique 1-hydroxylase 24-hydroxylase 1.5 2.0 2.5 [ Ca ] (mmol/l) Contrôle de la production rénale de calcitriol Les variations d’activité observées résultent d’un changement dans le niveaud’expression des enzymes sans aucune modification de leur fonctionnement.

12. Contrôle de la production rénale de calcitriol  Phosphatémie  PTH  calcitriol  calcémie PT Après parathyroïdectomie, une faible calcémie ne stimule plus la production rénale de calcitriol, L’effet de la calcémie sur le rein est donc indirect. Des injections IV d’extraits de parathyroïdes induisent une augmentation de la production de calcitriol ; les parathyroïdes agissent par voie hormonale (PTH).

13. " pomme d’Adam" oesophage PT PT thyroïde PT thyroïde trachée trachée oesophage Parathyroïdes et parathormone (PTH) La parathyroïdectomie entraîne une hypocalcémie, qui entraîne elle même une hyperexcitabilité neuro-musculaire (spasmes, convulsions, tétanie…). L’injection de parathormone déclenche une hypercalcémie : cette hormone est donc hypercalcémiante.

14. Parathyroïdes et parathormone (PTH) • Au microscope optique, la parathyroïde apparaît formée de deux types de cellules : • les cellules principales, les plus nombreuses • les cellules oxyphiles, peu nombreuses, de plus grande taille • En blanc : capillaires sanguins

15. Parathyroïde et parathormone (PTH) cap. N N Au microscope électronique, les cellules oxyphiles montrent un très grand nombre de mitochondries ; le rôle de ces cellules est inconnu. L’utilisation d’anticorps anti-PTH permet de montrer que ce sont les cellules principales qui produisent la PTH.

16. séquence leader (PRE) NH2 -35 séquence PRO 1 fragment biologiquement actif 34 fragment biologiquement inactif 84 COOH Structure de la parathormone

17. AAAA réticulum granuleux AAAA ARNm Pro-PTH Golgi Pré Pro vésicules de sécrétion réticulum granuleux AAAA Synthèse de la parathormone

18. Ca++ Ca++ Ca++ Ca++ Hypercalcémie La liaison du Ca++ à ses récepteurs induit un arrêt de la sécrétion de PTH sécrétion de PTH (% du maximum) Ca++ Ca++ Ca++ Ca++ - 100 80 60 Ca++ 40 Ca++ Hypocalcémie Pas d’inhibition La PTH est sécrétée 20 0,9 1 1,1 1,2 1,3 Ca++ plasmatique (mM) Contrôle de la sécrétion de PTH

19. cellule C cellules parafolliculaires ou cellules C follicule thyroïdien capillaire La calcitonine L’injection IV d’extraits thyroïdiens entraîne une hypocalcémie rapide. Ces extraits contiennent donc une substance hypocalcémiante, la calcitonine. L’utilisation d’anticorps anti-calcitonine montre que cette hormone est produite par les cellules parafolicullaires ou cellules claires (cellules C).

20. amide amide calcitonine (32 AA) CGRP (37 AA) Calcitonine et CGRP La calcitonine est synthétisée sous forme d’un précurseur plus long (pré-pro-calcitonine) comme la PTH. La partie pré-pro est la même que pour un autre peptide, le CGRP(CalcitonineGene Related Peptide). Le CGRP est exprimé dans des neurones du SNC et du SNP. C’est notamment un puissant vasodilatateur.

21. Biosynthèse de la calcitonine et du CGRP Biosynthèse de la calcitonine et du CGRP 1 2 3 4 5 6 transcrit primaire du gène de la calcitonine/CGRP cellules C thyroïde neurones SNC et P clivage et polyadénylation AAAA AAAA épissage ARNm mature AAAA AAAA AUG UAA AUG UAA traduction pré-pro calcitonine pré-pro CGRP maturation calcitonine (hormone hypocalcémiante) CGRP (neuropeptide) En noir: exons non traduits pré-ARNm