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Il est donc
important de connaître le métabolisme de la vitamine B12, de l’acide folique
et leur interrelation dans la synthèse d’ADN pour comprendre la
physiopathologie et le diagnostic des anémies mégaloblastiques
Métabolisme de la vitamine B12
Synthétisée
exclusivement par des micro-organismes, la vitamine B12 fut isolée pour la 1ère
fois par RICHES en 1948 puis analysée en 1958 par HODGKIN par diffraction des
rayons X
1
structure chimique.
La vitamine B12
appartient à la famille des CORRINOIDES. Elle est constituée d’un noyau
corrine et d’un ribonucléotide reliés entre eux par un pont amino2-
propanol :
- le
ribonucléotide : il résulte de la condensation de la 5,6 -
diméthylbenzimidazole (= base azotée) avec un sucre, le Ribose 3’ phosphate.
- Le noyau
corrine : il est formé d’un atome de Co central relié à 4 noyaux pyrrole
ainsi qu’à un ligand anionique (- X), dont la nature permettra de
définir :
* La
cyanocobalamine (- X = - CN) , l’hydroxocobalamine (- X = -OH) : ces 2
composés sont à Co 3+, stables et utilisés en thérapeutique
* La
méthylcobalamine (- X = - CH3) , et la 5’ -désoxyadenosyl cobalamine (- X =
-5’d Ad) sont les formes coenzymes actives (avec Co 1+)
2.
Cycle de la vitamine B12 dans l’organisme
2.1 Apports et besoins
La vitamine B12 n’est pas synthétisée chez l’homme. Son
apport est donc exclusivement alimentaire (foie, viandes, laitages, œufs,
poissons, …) et permet à lui seul de couvrir les besoins quotidiens estimés à
3 mg/jour
chez l’adulte
2.2. Absorption.
L’absorption
intestinale de la vitamine B12 à lieu au niveau de l’iléon distal.
Elle se fait selon un mécanisme saturable et nécessite la présence de Facteur Intrinsèque (FI)
Après l’hydrolyse
peptique acide de l’estomac, les
cobalamines libérées de leurs complexes protéiques peuvent être captés
par 2 types de protéines :
- les protéines R
ou haptocorrines ou transcobalamines I et III : celles-ci sont présentes
dans de nombreuses sécrétions telles que la salive, le suc gastrique, les
larmes, les granulocytes et le plasma.
Sous l’action des protéases pancréatiques, les cobalamines
liées aux protéines R sont libérées et transférées sur le FI.
Le complexe
B12-FI ainsi formé transite avec le bol alimentaire jusqu’à la partie distale de l’iléon et se fixe
sur un récepteur spécifique de la bordure en brosse de l’entérocyte. Le
complexe est rapidement internalisé par un phénomène d’endocytose et la
vitamine B12 est absorbée selon un mécanisme actif tandis que le FI est
relargué dans la lumière digestive
2.3. Transport et réserves
.Le transport est
assuré par des transporteurs spécifiques : les transcobalamines I, II,
III.
- La
transcobalamine II.
Elle est la
plus importante car elle fixe plus de 80 % de la vitamine B12 absorbée. C’est
une glycoprotéine de 38 000 Da synthétisée par divers tissus (hépatocyte,
entérocyte, macrophage, cellules médullaires). Elle délivre la vitamine B12
aux cellules utilisatrices (moelle osseuse, foie, glandes endocrines) par un
mécanisme d’endocytose récepteur-dépendant
- Les transcobalamines I et III.
Ce sont des glycoprotéines
ubiquitaires (PM = 120 000 Da) produites essentiellement par les
granulocytes, surtout les promyélocytes et myélocytes. Elles transportent la
B12 sans la distribuer aux cellules utilisatrices.
La transcobalamine I dont la
demi-vie est de 9 jours transporte la majeure partie des cobalamines
circulantes et constituerait de part ce fait une forme de stockage.
Réserves. Les réserves en B12 de l’organisme sont
considérables étant donné les besoins journaliers minimes. Elles représentent
3 à 4 mg localisées essentiellement au niveau hépatique (+++), cardiaque et
splénique.
Les besoins étant
de 3 à 4 mg/jour, une carence
en B12 ne se manifestera qu’après plusieurs années
3.
Effets métaboliques
Elles y seront
ensuite converties en méthylcobalamine ou en 5’ desoxyadénosyl cobalamine
(dans la mitochondrie) pour jouer un rôle de coenzyme dans le transfert de
radicaux monocarbonés.
Les cobalamines sont impliquées dans 2 types de réactions
métaboliques principales :
3.1 Conversion de
l’acide méthylmalonique en acide succinique.
La désoxyadénosylcobalamine est le coenzyme qui intervient
dans la conversion du méthylmalonyl CoA en succinyl CoA :
Dans cette réaction, le
groupement méthyle lié à la cobalamine est transféré à l’homocystéine pour
former la méthionine. La cobalamine enlève ensuite le –CH3 du N5-méthyl
THF pour donner le THF :
Un défaut en B12
s’accompagnera d’une accumulation de méthyl-THF aux dépens des autres
coenzymes foliques. Il en résultera une carence relative en THF et un
ralentissement des réactions folate-dépendantes, notamment la conversion de
l’acide uridylique en acide thymidylique nécessaire à la synthèse d’ADN
C’est la réaction
clé pour la compréhension des effets de la carence en vitamine B12 sur la
synthèse de l’ADN
4.
Exploration du métabolisme de la vitamine B12
Différentes
épreuves dynamiques ou statiques peuvent être mises en œuvre pour explorer le
métabolisme de la vitamine B12. Seuls quelques dosages ou tests seront
utilisés en pratique médicale courante
4.1 Dosages sanguins
4.1.1 Dosage de la vitamine B12 circulante.
Les taux sériques en
vitamine B12 sont très faibles (160 - 800 pg/ml) et font l’objet
d’importantes variations interindividus.
L’interprétation de ces
dosages doit également tenir compte des faux – et + possibles (ex :
modification des taux de transcobalamine)
Dosage
microbiologique : il consiste à utiliser un organisme eucaryote (ex :
Euglena gracilis) ou procaryote (ex : Lactobacillus leishmanii, E. coli
113) qui utilise la vitamine B12 comme facteur de croissance (dilutions de
sérum déprotéinisé et suspensions seront mélangées et incubées pendant 1 à 2
jours. On appréciera ensuite par turbidimétrie la croissance bactérienne par
mesure du trouble) N’est plus utilisé
Dosage
radio-immunologique (technique par compétition).
Cette méthode consiste à
saturer un récepteur de la vitamine B12 (FI purifié de porc, ou
transcobalamine) par de la B12* radiomarquée. Le complexe B12*-récepteur
ainsi formé est ensuite mélangé à différentes dilutions de sérum au niveau
desquelles la B12 froide déplace la B12 en quantité proportionnelle à la
concentration obtenue après dilution. La valeur de la vitamine B12 sérique
sera calculée par comparaison de la radioactivité du surnageant obtenu avec
une gamme de solutions froides étalons
Technique
froide d’électrochimiluminescence (sur automate). Ce test par compétition
utilise du FI marqué au ruthénium : la vitamine B12 de l’échantillon
entre en compétition avec de la B12 biotinylée pour les sites de fixation du
FI marqué
NB : il
existe plusieurs trousses commercialisées
4.1.2 Dosage
de l’acide méthylmalonique et de l’homocystéine plasmatique
On notera
une augmentation de l’homocystéine et de l’acide méthylmalonique plasmatique
en cas de carence en vitamine B12
Ce sont des
dosages peu réalisés en pratique médicale courante mais dont la signification
a été étudiée pour diagnostiquer ou exclure une carence en B12 devant des
signes cliniques évocateurs (ex : troubles neurologiques), associés à
une vitaminémie quasi normale.
Il s’avère en effet difficile d’affirmer comme d’infirmer
une carence en B12 pour des valeurs « limites » situées dans une
zone d’incertitude (proche de la borne inférieure de l’intervalle de
référence). Valeurs pour lesquelles la probabilité de conclure à tort à une
carence sera fortement augmentée, risquant d'aggraver l'état des patients
sains (traités inutilement) et l’état
des patients malades (non traités). D’où l’intérêt des dosages d’acide
méthylmalonique et de l’homocystéine plasmatique
Bien que ces marqueurs apportent un argument supplémentaire
au diagnostic, il ne permettent pas à eux seuls de conclure à une carence
isolée en B12 puisqu’ils varient également lors des déficits en folates
Le dosage de l’homocystéine et de
l’acide méthylmalonique ne sont donc qu’un aide au diagnostic différentiel
des déficits en B12 et ne devraient donc être prescrits qu’en seconde
intention juste après les dosages plasmatiques de vitamine B12 et des folates
4.2 Le test de Schilling.
Il évalue
l’absorption de la vitamine B12. Le principe est le suivant : après
injection IM de 1000 µg de B12 froide (saturation des récepteurs pour éviter
une absorption non spécifique), on administre per os (2 heures après) 0,5 à 2 µg de B12* radiomarquée au 58
Co puis on mesure la radioactivité urinaire des 24 heures.
Résultats :
- Sujet
normal : si radioactivité urinaire > 10 % de la radioactivité
ingérée.
- Sujet carencé en
B12 : si radioactivité < 3 % de la radioactivité ingérée. Dans ce
cas : refaire le test en administrant du FI en même temps que la B12*
marquée. Si l’épreuve se normalise, le déficit en FI est confirmé et si
l’épreuve reste perturbée conclure à une malabsorption par anomalie iléale
(en utilisant 2 isotopes différents du cobalt les 2 épreuves peuvent se
réaliser simultanément)
4.3 Test de
suppression par la désoxyuridine = dU suppression.
Pas utilisé en
pratique médicale courante. Ce test consiste à comparer l’incorporation de
thymidine tritiée dans l’ADN de cellules médullaires à tester et son
incorporation dans des cellules médullaires normales témoins. En temps normal, si l’on préincube des
cellules médullaires en présence de désoxyuridine froide, on remarque que
celles-ci l’utilisent facilement pour le convertir en thymidine. Par
conséquent, l’activation de cette voie métabolique inhibe l’incorporation
directe de la thymidine tritiée dans le noyau
Dans les états de
carence en B12 ou en folates, la désoxyuridine n’est plus utilisable puisque
sa transformation en thymidine est dépendante de ces coenzymes :
l’incubation de desoxyuridine n’inhibe alors plus l’incorporation de
thymidine tritiée
4.4 Recherche
d’anticorps anti-FI et anticorps anti-cellules pariétales dans le sérum et/ou
dans le suc gastrique.
Le
FI est très antigénique et les sujets atteints de maladie de Biermer par
exemple développent 2 types d’autoanticorps : les autoanticorps de type
I qui inhibent la formation du complexe B12-FI (leur dosage se fait par radio
immunologie en testant l’effet inhibiteur sur le FI), et les autoanticorps de
type II, inhibant la fixation du complexe sur les récepteurs iléaux(dosage
par immunodiffusion)
4.5 Dosage du FI dans le suc gastrique par méthode
isotopique
Métabolisme de l’acide
folique
1.Structure
et formes chimiques
L’acide folique a
été isolé pour la première fois en 1941 à partir de feuilles d’épinards. Il
est appelé également vitamine B9.
1.1Structure
L’acide folique proprement dit est l’acide
ptéroylmonoglutamique. Elle n’est ni la forme alimentaire naturelle ni la
forme physiologiquement active. Elle est formée d’une base, la ptéridine,
attachée à une molécule d’acide paraaminobenzoïque (PABA) et à une molécule
d’acide glutamique :
1.2 Formes actives
Les formes physiologiquement actives sont les formes
réduites issues de la réduction des deux doubles liaisons éthyléniques en 5-6
et 7-8, ou de la ptéridine. On trouve :
- l’acide
dihydrofolique (DHF)
- l’acide
tétrahydrofolique (THF) et ses dérivés méthylés ou formylés portant des
radicaux monocarbonés en 5 et/ou en 10 :
* N5 formyl THF =
acide folique
* N10 formyl THF
* N5 méthyl THF
* N5 formimino THF
* N5, N10
méthylène THF
* N5, N10
méthényl THF
Les formes
naturelles (folates alimentaires) sont des polyglutamates
2.
Cycle des folates dans l’organisme
2.1. Besoins et apports
Les besoins quotidiens d’acide folique sont estimés entre
100 et 300 mg/jour
de la naissance à la puberté et de 200 à 400 mg/jour chez l’adulte. Un apport alimentaire sous forme
réduite et polyglutamique (fruits, salade, légumes frais non cuits) permet de
couvrir l’ensemble de ces besoins
2.2 Absorption
Dans la lumière intestinale et sous l’action de la flore
bactérienne commensale, les folates sont partiellement déconjugués en
monoglutomates par des enzymes telles que la glutamylcarboxypeptidase.
Rq : le N5
CH3-THF monoglutamate est absorbé sans modifications tandis que
les autres monoglutamates seront préalablement convertis en CH3-THF
2.3. Transport et
réserves
Dans le plasma, les
folates circulent aussi bien sous forme libre que sous forme liée.
La forme circulante
est surtout le N5 méthyl THF. Deux types de protéines lient les
folates dans le sang :
- l’albumine et
l’alpha2 macroglobuline : ce sont des ligands de faible affinité qui
transportent les folates préférentiellement vers certains tissus dont le
placenta et le fœtus.
- Des Folates
Binding Proteins Solubles (S-FBP) : se sont des ligands de haute
affinité dont le rôle est encore mal défini.
Les réserves
représentent 10 à 15 mg, surtout sous forme de N5méthyl THF
(stockage surtout hépatique). Relativement faibles, elles seront épuisables
sur un délai de 1 à 4 mois en cas de carence
3.
Effets métaboliques
3.1 Synthèse du
thymidylate (dTMP)
La thymine est une
base pyrimidique indispensable à la synthèse d’ADN. Ce dTMP incorporé dans
l’ADN, résulte de la méthylation du désoxyuridilate monophosphate (dUMP) par
une enzyme ( la thymidylate synthétase) et en présence de N5,N10
méthylène THF comme coenzyme :
3.2. Synthèse des
bases puriques
Le N5 N10
méthylène THF et N10 formyl THF forment les 2ème et 8ème
atomes de carbone du noyau purine
3.3.
Interconversion sérine – glycine
Elle aboutit à la
synthèse du N5 N10 méthylène THF par la sérine
hydroxyméthylase en présence de THF (= transfert réversible d’un formaldéhyde
de la SER sur le THF).
Le N5 N10
méthylène THF ainsi formé est soit donneur de – CH3 pour la
synthèse du thymidylate, soit réduit en N5 méthyl THF :
3.4. Synthèse de la
méthionine
Il s’agit d’une
réaction de transméthylation commune avec la vitamine B12 faisant intervenir
la méthionine synthétase : le groupement –CH3 du N5
CH3-THF est transféré sur l’homocystéine (permettant la
régénération du THF et de la
méthionine) (voir schéma dans le métabolisme de la vitamine B12)
3.5. Catabolisme de
l’histidine
La conversion de l’histidine en acide glutamique passe par
un intermédiaire métabolique : l’acide formimino glutamique (FIGLU) dont
la transformation en acide glutamique est folate dépendante (voir schéma
précédent)
3.6. Synthèse du N10 formyl THF.
Elle se fait à partir de formates, ATP et THF
4. Exploration du métabolisme des folates
4.1. Dosages statiques
4.1.1 Dosage microbiologique
Même principe que
pour la vitamine B12 : il est basé sur la propriété qu’ont certains
microorganismes à utiliser des dérivés du THF comme facteur de croissance.
(Ex : le Lactobacillus casei permet de doser toutes les formes de
folates mono et polyglutamates, le THF et le N5 méthyl THF ;
le Streptococcus fecalis, ne permet de doser que les
monoglutamates). Ce type de dosage n’est plus d’usage courant, mais demeure
le seul test de détermination d’un coenzyme particulier
4.1.2 Dosage
radioimmunologique des folates sériques (technique de compétition)
Il est basé sur la
propriété de la folactoglobuline (présente dans le lait ou dans le sérum de
porc) à fixer le méthyl THF* marqué. C’est un dosage par radiocompétition sur
sang total. Il se réalise également sur automate par une technique froide
d’électrochimiluminescence selon le même principe que celui de la vitamine
B12, en utilisant la FBP comme protéine de liaison
Valeurs
physiologiques : 5 à 15 ng/ml
4.1.3 Dosage des
folates érythrocytaires
Idem que le chapitre précédent. Celui-ci est perturbé en
cas de carence en folates
5.
Interrelations métaboliques
La synthèse du thymidylate étant directement dépendante du
méthyl THF et indirectement dépendante de la méthylcobalamine, tout défaut en
B12 s’accompagnera d’une accumulation de méthyl THF au dépend des autres
coenzymes foliques (cf schéma). Il en résultera donc une carence relative en
THF et un ralentissement des réactions folico-dépendantes (notamment la
conversion de l’acide uridilique en acide thymidylique). Toute carence en
folate ou cobalamine aboutit donc à un défaut de synthèse de thymidylate,
donc d’ADN
Annexe : carences en vitamine B12 et/ou en
folates
1. Carences
Les mécanismes de constitution des carences en vitamine
B12 ou folates sont multiples
- Carences d’apport
Folates : malnutrition, cuisson prolongée des
aliments détruisant les folates, inadéquation entre apports et besoins
(accrus au cours de la grossesse et des états d’hyperactivité
médullaire : anémie hémolytique, proliférations cellulaires malignes)
La carence d’apport est la principale cause de carence en
folates ; elle
toucherait près de 10% de la population mondiale
B12 : les carences d’apport sont rares
- Pertes accrues : hémodialyse et pertes de folates
- Carences d’utilisation ou malabsorption
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