Dr Hana Manceau, PhD Service de Biochimie Clinique, Hôpital Beaujon Inserm U1149 - Université Paris Diderot Faculté Médecine - Université Paris Diderot L2-UE8 – 2017/18 METABOLISME DES PROTEINES METABOLISME DES PROTEINES le bilan azot le bilan azot é é , cycle de l , cycle de l ’ ’ ur ur é é e e
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METABOLISME DES PROTEINES le bilan azoté, cycle … · Connaissances PACES : structure des AA, protéines biosynthèse des protéines Objectifs L2 : différentes composantes du métabolisme
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Dr Hana Manceau, PhD
Service de Biochimie Clinique, Hôpital Beaujon Inserm U1149 - Université Paris Diderot
Faculté Médecine - Université Paris Diderot
L2-UE8 – 2017/18
METABOLISME DES PROTEINESMETABOLISME DES PROTEINESle bilan azotle bilan azotéé, cycle de l, cycle de l’’ururéée e
Connaissances PACES :�structure des AA, protéines�biosynthèse des protéines
Objectifs L2 :�différentes composantes du métabolisme protéique et ses finalités�éléments de régulation métabolique �moyens d'exploration de ce métabolisme�déficits enzymatiques du cycle de l’urée
PrPréérequisrequis et objectifset objectifs
ProtProtééinesines - molécules comportant de l'azote et composées d'une séquence d'acides aminés reliés par des liaisons peptidiques
RappelsRappels
AA essentielsAA essentiels(indispensables)(indispensables)
AA semiAA semi--indispensables indispensables (chez enfant et allaitement)(chez enfant et allaitement)
Balance azotBalance azotéée ne néégativegativeSynthèse < Protéolyse
ÉÉtat cataboliquetat catabolique
Bilan azotBilan azotéé
= différence entre apporte (ingéré) et perte azotées (urines 90 %, fèces 10 %)��mesurmesuréé et exprimé en g N/24h
Méthode lourde à mettre en ouvre et utiliser en pratique clinique
��estimestiméé – dosage de ll’’ururéée urinaire e urinaire de 24h (85 % azote chez l’homme)
LL’’éévaluation du mvaluation du méétabolisme des prottabolisme des protééines est une pratique quotidienne en clinique. ines est une pratique quotidienne en clinique.
Les principaux marqueurs de flux d’azote en situation de dénutrition protéino-énergétique
Renouvellement des protRenouvellement des protééines ines
Protéines participent de façon très variable au renouvellement protéique global en fonction de :
�importance quantitative de la protéine (muscles, foie, intestin, peau)
�rapidité de renouvellement de protéine
10% 20 %
Variations du renouvellement protVariations du renouvellement protééiqueique
��DDéésaminations NON oxydativessaminations NON oxydatives
TransaminationsTransaminations
- premier étape de la dégradation des AA- transfert d’un groupement aminé entre un AA et un α-cétoacide- réactions réversible- transaminases spécifiques vis-à-vis du substrat- le même coenzyme – phosphate de pyridoxal (PLP)
acide αααα-aminé
αααα-cétoacide
αααα-cétoglutarate
glutamate
TransaminaseTransaminase
R
CH-OOC NH3
+
R
C-OOC
α
(CH2)2
CH-OOC NH3
+α
COO-
(CH2)2
C-OOC
α
COO-
O
Oα
PLP
Alanine Alanine aminotransfaminotransfééraserase ((ALATALAT) ou Transaminase ) ou Transaminase GlutamoGlutamo--Pyruvique (GPT)Pyruvique (GPT)
AspartateAspartate aminotransfaminotransfééraserase ((ASATASAT) ou Transaminase ) ou Transaminase GlutamoGlutamo--OxaloOxalo--acacéétiquetique (GOT)(GOT)
TransaminasesTransaminases
Acide αααα-aminé
αααα-cétoacide
αααα-cétoglutarate
glutamate
Transaminase
NAD+ + H2O
Glutamate déshydrogénase
NADH,H+ + NH4+
R
CH-OOC NH3
+
R
C-OOC
α
(CH2)2
CH-OOC NH3
+α
COO-
(CH2)2
C-OOC
α
COO-
O
Oα
Mitochondrie (foie)
uréeNH2
C
ONH2
TransaminationDésamination
Synthèse de l’urée
acide αααα cétonique ex: α-cétoglutarate
acide αααα aminéex: Glutamate
Transaminase / amino transferase
acide αααα aminé acide αααα cétonique
DDéésaminations oxydatives saminations oxydatives
glutamate αααα−−−−cétoglutarateNH4+
NAD(P)+ NAD(P)HGlutamatedéshydrogénase
(mitochondrie)
Quantitativement très importante
Enzyme allostérique
Régulée +++
ATP & GTP: inhibiteurs allostériques
ADP & GDP: activateurs allostériques
Déficit énergétique cellulaire ⇒⇒⇒⇒ active le catabolisme des AA
DDéésaminations NON oxydativessaminations NON oxydatives
Certains AA (groupement OH) peuvent être désaminés directement par ddééshydratasesshydratases (PLP groupement prosthétique)
PyruvateSSéérinerine
COO -
H
NH3+
C CH2 OH
ThrThrééonineonine
COO -
H
NH3+
C
OH
CH CH3
COO -
O
C CH3NH4
+
COO -
C CH2 CH3
O
NH4+
++
++
αααα-cétobutyrate
Formes dFormes d’’excrexcréétion de ltion de l’’azoteazote
Cycle de lCycle de l’’UrUréée : REGULATIONe : REGULATION
Cycle de lCycle de l’’UrUréée : REGULATIONe : REGULATION
Cycle de l’urée est dépendant du ratio NAD+/NADH,H+
Disponibilité en NAD+
⇒ Activité de la chaîne
respiratoire +++
�Intoxication alcoolique
Alcool DHase à NAD+
Le NAD+ est consommé
prioritairement pour la
détoxification alcoolique
⇒���� Uréogenèse
Cycle deCycle deKrebsKrebs
Cycle deCycle dell’’UrUrééee
NADH,H+ NAD+
Cycle de lCycle de l’’UrUréée : Re : Réégulation au cours de diffgulation au cours de difféérent rent éétats nutritionnelstats nutritionnels
PPéériode post prandiale riode post prandiale
- 50% de l’azote absorbé est transformé en urée
Au niveau intestinal :- glutamine et glutamate totalement oxydés dans l’entérocyte- autres AA sont absorbés et passent dans la circulation portale- flux d’AA et d’ammoniac vers le foie
Au niveau hépatique :- Gln = Glu + NH3 par la glutaminase des hépatocytes avec une activité très élevée car l’enzyme est activée par le NH3.- alanine transformée en aspartate qui peut rentrer dans le cycle de l’urée
PPéériode de jeriode de jeûûne modne modéérréé (1(1--3 jours)3 jours)- le processus d’épargne protéique consomme les substrats uréogéniques- AA- néoglucogenèse
PPéériode de jeriode de jeûûne prolongne prolongéé (>3 jours)(>3 jours)- la protéolyse (bilan azoté négatif) stimule la synthèse de l’urée
- Chromatographie des AA plasmatiques et urinaires- transporteurs du NH3 – glutamine, proline, glycine, alanine - AA du cycle de l’urée
- Chromatographie des Ac organiques urinaires (CAO)- Diagnostic des aciduries organiques- Orientation vers un déficit de la β-oxydation- Identification de l’acide orotique et de l’uracile
- Acide orotique urinaire (Carbamylphosphate ��� Ac orotique � Urines)
- Base pyrimidique synthétisée dans le cytosol - Synthèse à partir du CP accumulé dans la mitochondrie- Diagnostic différentiel des déficits en aval de la synthèse du CP
HyperammoniHyperammoniéémiesmies –– prise en chargeprise en charge
Elimination des métabolites toxiques- Épuration de l’azote excédentaire : Hémodialyse +++- Épuration par des chélateurs iv : Phénylbutyrate, Benzoate
(stimulent une voie métabolique alterne)
Limitation de la néoformation des métabolites toxiques- Limiter l’apport d’azote : Régime pauvre en protéines- Éviter le catabolisme: Apport calorique suffisant (glucidolipide)
Transplantation hépatique
Diagnostic rapide +++ Prise en charge du patient – urgence vitale!
DPN +++ (villosités choriales, LA)
Les gènes de toutes les enzymes sont connus (cf OMIM)
Mutations décrites pour toutes les maladies
Centres Spécialisés de prise en charge:
«« Centre de RCentre de Rééfféérence Maladies Rares (CRMR)rence Maladies Rares (CRMR) »»
- Compétences Cliniques
- Compétences Biochimiques
(analyses des métabolites, enzymes, biologie moléculaire)
HyperammoniHyperammoniéémiesmies –– prise en chargeprise en charge
Cas cliniquesCas cliniques
MathieuMathieu
• 1er enfant de parents non consanguins et sans ATCD
• Grossesse, accouchement : N
• 3 mois et demi : introduction d’un lait artificiel
– Mauvaise prise des biberons – vomissements irréguliers
– Mauvaise prise de poids – Modification du lait
• 5 mois : – Hospitalisation pour vomissements, anorexie et cassure de la courbe
– Diagnostic : reflux gastro-oesophagien
Modification du lait, motilium + polysilane
• 8 mois – Fatigué, refuse de manger – pousse des hurlements, crise généralisée
• Hospitalisation – Inconscient avec mouvements de pédalage
– Débord hépatique (1,5 cm) – Convulsions
– Bilan : alcalose respiratoire; NH3 : 410 μμμμmol/l
• Evolution : décès 48 heures plus tard (œdème cérébral)
DDééficit en OCTficit en OCT
FranFranççois 14 ansois 14 ans
• ATCD – Développement staturo-pondéral normal
– Céphalées intermittentes
– Décès par coma inexpliqué d’un oncle maternel alors âgé de 30 ans
• De J0 à J5 – Céphalées, flou visuel, anorexie, vomissements