ECOLE NATIONALE VETERINAIRE TOULOUSE Le mtabolisme Phosphocalcique V

ECOLE NATIONALE VETERINAIRE TOULOUSE Le métabolisme Phosphocalcique V. Gayrard Physiologie Ecole Nationale Vétérinaire De Toulouse 23, Chemin Des Capelles 31076 Toulouse

Introduction n n Calcium (Ca 2+) et phosphate (Pi) =principaux constituants os (65% poids) Les os renferment totalité calcium et phosphates de l’organisme Rôle crucial des quantités mineures de calcium et phosphates dans le sang dans de nombreux processus biologiques Importance régulation homéostasie calcium – phosphates

Plan De L’exposé n n n I. Importance du calcium et du phosphore II. Régulation endocrine du métabolisme phosphocalcique 1. La parathormone 2. La calcitonine 3. La 1, 25 -dihydroxycholécalciférol III. Homéostasie du calcium et du phosphore

Rôle Physiologique Du Calcium n Sous forme de sels complexes (99%) n Fonctions mécaniques n n Constitution du tissu osseux (cristaux d’hydroxyapatite) Sous forme ionisée n Actions métaboliques: n n n Transmission des influx nerveux Contraction muscles cardiaque, lisse et squelettique Perméabilité membranes cellulaires Processus de sécrétion cellules endocrines Médiation action hormones Coagulation sanguine

Calcium sérique Concentrations sériques 100 mg/ml (2. 5 mmol/l) Calcium sérique p. H Calcium diffusible (50%) Calcium non diffusible (lié aux protéines plasmatiques (50%) Calcium ionisé Ca 2+ (45%) Calcium complexé (sels de bicarbonate, citrate, phosphate, 5%) Ca-albumine (80%) Ca-globulines (20%)

Calcium n n n Concentration sérique Calcium ionisé Ca 2+ = 1. 2 mmol/l = fraction biologiquement active et hormonalement contrôlée Concentration cytosolique Ca 2+ =100 nmol/l Gradient chimique en faveur entrée Ca 2+ dans cellule via canaux calciques Ca 2+ intracellulaire (associé membrane mitochondries, RE): libération impliquée dans transduction signal

Rôle Physiologique Du Phosphate n n Constitution du tissu osseux (85%) Métabolisme cellulaire n n n Rôle tampon intracellulaire et urinaire des phosphates Composition des acides nucléiques, phospholipides membranes Source d’énergie chimique (ATP, GTP) n n n Stockage et libération d’énergie Activation enzymes (PK) Régulation de la glycolyse

Phosphore sérique Pi sérique • Forme ionisée à PH 7. 4 (30 mg/ml, 1 mmol/l) H 2 PO 4 - (20%) HPO 42 - (80%) PO 43 - • Concentrations intracellulaires: 1 mmol/l, cotransport Na-P)

Régulation du métabolisme phospho-calcique Excrétion urinaire Résorption osseuse Ca P Accrétion osseuse SANG Absorption intestinale Urines Réabsorption tubulaire Sécrétion intestinale Ingestion Intestin Feces

Régulation du métabolisme phospho-calcique n PTH: parathormone n n n Origine: parathyroïdes (2 -4 selon espèces) Polypeptide précurseur: Pré-Pro-PTH clivée en Pro-PTH, et, enfin, en PTH 1, 25 -dihydroxyvitamine D ou 1, 25 dihydroxycholécalciférol

Glandes parathyroïdes

Effets de PTH n n n calcémie Rôle protecteur clé /hypocalcémie Effets directs sur les reins Effets directs sur le tissu osseux Effets via + synthèse 1, 25 -(OH)2 D 3

Régulation sécrétion PTH n n Facteur régulation=calcémie, + sécrétion PTH lors d’une diminution de la calcémie Relation sigmoïde inverse entre concentration de calcium ionisé (Ca 2+) plasma et sécrétion de PTH : taux de sécrétion maximale (PTH Max) et minimale (PTH Min), pente

Sécrétion De PTH PHT max PTH (% maximum) 100 PHT min 5 1 1. 2 1. 3 1. 4 Concentrations plasmatiques libre Ca 2+ (mmol/l)

Régulation fine du calcium n n n PTHmax: réserve des parathyroïdes (hypocalcémie aiguë) PTH min n'est jamais nul, même en présence de calcémies très élevées Réponse accentué à l’hypocalcémie Récepteur membranaire au Ca couplé à une protéine G (mutation gène récepteur: hypercalcémie familiale) De faibles variations concentrations extracellulaires Ca modifient concentrations cellules parathyroïde

Régulation du métabolisme phospho-calcique: PTH n n Contrôle instantané concentrations Ca 2+ fluides extracellulaires Liaison récepteurs os, reins: augmentation calcémie Rétrocontrôle négatif Ca 2+ plasmatique sur la sécrétion de PTH Hypercalcémie: PTH, inactivation PTH via dégradation intracellulaire

Régulation expression gène PTH n Calcium n n calcémie : Inhibition de l’ expression PTH Forme active vitamine D : 1, 25 dihydroxycholécalciférol [1, 25(OH)2 D 3] n Inhibition de l’expression PTH

Effets PTH n Reins: n n Augmentation réabsorption tubulaire calcium secondaire de la calciurie (hypercalcémie induite par PTH) Diminution réabsorption tubulaire des phosphates ( phosphaturie) activité 1 -hydroxylase tube contourné proximal n n synthèse 1, 25 -(OH)2 D 3 secondaire de l’absorption intestinale de Ca

Réabsorption rénale calcium Tube contourné distal 10% Glomérule Ca filtré + PTH 50 -60% Tube contourné proximal 20 -25 % <5% Réabsorption Ca 98% Ca réabsorbé Branche ascendante de l’anse de Henle

Réabsorption rénale des phosphates Tube contourné distal 10% Glomérule PTH HPO 42 filtré - PTH 80% Tube contourné proximal Réabsorption 90% HPO 42 - réabsorbé Branche ascendante de l’anse de Henle

Effets PTH sur le tissu osseux n n n Récepteurs à PTH: ostéoblastes Faibles concentrations de PTH: effet anabolique, augmentation de la densité osseuse Augmentation de la sécrétion de PTH: augmentation de l’activité des ostéoclastes

La calcitonine n n n Origine: cellules parafolliculaires ou cellules C thyroïde Stimulus sécrétion: hypercalcémie Hypocalcémiante, hypophosphatémiante Diminution de la résorption osseuse: diminution de l’activité des ostéoclastes Rôle physiologique =? Utilisation thérapeutique

Le 1, 25 -dihydroxycholécalciférol cholestérol Eclairement lumineux 7 -déhydrocholestérol Peau Aliment Foie Rein Absorption UV T° cholécalciférol (vit D 3) vit. D-Binding Protein plasma 25 -hydroxycholécalciférol (25(OH)D 3) PTH Phosphate + 1 -hydroxylase 1, 25 -dihydroxycholécalciférol [1, 25 -(OH)2 D 3] Calcitriol

Le 1, 25 -dihydroxycholécalciférol: régulation n Passage UV peau n n Influence angle incidence éclairement solaire (moment journée, saison, latitude) Influence couverture nuageuse, pollution Rôle adaptatif absence mélanine Nd européens PTH + synthèse 1, 25 -(OH)2 -D 3

Synthèse de vitamine D 3 chez les oiseaux n n Peau recouverte de plumes Apport de précurseur vitamine D 3 via circulation sanguine et concentration dans la glande uropygienne Application sécrétions glande sur les plumes durant le graissage et exposition aux UV Ingestion de la matière exposée aux UV et de vitamine D 3

Actions de la vitamine D n n n Récepteur nucléaire Expression récepteur par la plupart des tissus: différenciation et fonctionnement cellules Effet physiologique le plus significatif: régulation absorption intestinale calcium absorption intestinale phosphates Diminution transcription gène PTH stimulation de la calcification du tissu ostéoïde

Régulation hormonale du calcium plasmatique Glandes parathyroïdes 7 -Déhydrocholestérol UV Cholécalciférol (Vit D 3) 25 hydroxylase PTH Ca excretion P excretion 25 -OH 1, 25 (OH)2 D 3 cholécalciférol 1 hydroxylase TD Calcium Absorption Résorption osseuse résorption minéralisation Ca plasma

Homéostasie du calcium: Augmentation de la calcémie (repas) PTH Os: libération Ca, P P urine rein Ca 1 -hydroxylase urine 1, 25 -(OH)2 -D 3 Intestin: Absorption Ca P Cal plasmatique

Homéostasie du calcium: Diminution de la calcémie (allaitement) PTH Os: libération Ca, P P urine rein Ca 1 -hydroxylase urine 1, 25 -(OH)2 -D 3 Intestin: Absorption Ca P Cal plasmatique