- Email: [email protected]
La procalcitonine (PCT)
Immuno-analyse & Biologie spécialisée 17 (2002) 82–84
Profils immunoanalytiques en biologie clinique
La procalcitonine (PCT) O. Gaillard * Service de Biochimie, Centre Hospitalier, 194 avenue Rubillard, 72037 Le Mans Cedex 1, France
En 1993, Assicot et al. décrivaient une élévation de la concentration sérique en procalcitonine chez des patients présentant un épisode infectieux d’origine bactérienne [1]. Cette production était indépendante de toute pathologie thyroïdienne ou cancéreuse (étiologies connues pour libérer des précurseurs hormonaux) ; aucune augmentation simultanée de la calcitonémie n’était observée et une éventuelle synthèse thyroïdienne était exclue du fait de l’observation d’un taux élevé de PCT chez un patient thyroïdectomisé. Les auteurs concluaient à un lien entre PCT élevée et infection bactérienne. Les études cliniques ultérieures ont confirmé cette description initiale [2-4].
. Nom de l’analyte Procalcitonine (PCT) . Structure primaire La procalcitonine est le précurseur de la calcitonine, constituée d’une chaîne polypeptidique de 116 aa qui est susceptible d’être clivée en trois éléments principaux [5] (Fig. 1) : • l’aminoprocalcitonine du côté N-terminal, constituée des 57 premiers résidus du précurseur ; • la calcitonine, partie intermédiaire (résidus 60 à 91) ; • la katacalcine, qui correspond aux 21 derniers résidus de l’extrémité carboxy-terminale (96 à 116).
. Données physiologiques . Gène codant pour la protéine La calcitonine et par conséquent son précurseur, la PCT, est codée par un seul gène des gènes CALC, le gène CAL-I. La structure de ce gène est située chez l’homme sur le bras court du chromosome 11p15.4. Il est représenté par six exons séparés par cinq introns. Ce gène code, selon les cellules, thyroïdiennes ou cellules nerveuses, pour le premier précurseur de la calcitonine ou celui du CGRP-I (Calcitonin gene -related peptide-α) [6]. . Biosynthèse La biosynthèse de la PCT et de la calcitonine a pour point de départ un précurseur, la préprocalcitonine, protéine de 141 aa (PM : 16000), produit de transcription du gène CALC-I. Les 25 premiers aa de cette molécule constituent un signal qui favorise la liaison de la protéine au réticulum endoplasmique. Ce peptide signal est alors clivé par une endopeptidase ; la protéine restante est la PCT. Les aa polybasiques situés dans les régions 83-84 et 117-120 constituent les sites d’action d’enzymes protéolytiques qui conduisent à la libération des différents produits de clivage
. Masse moléculaire La masse moléculaire de la PCT est de 12600 Da.
* Auteur correspondant. Tél. : 02 43 43 27 22 ; fax : 02 43 43 24 67. Adresse e-mail : [email protected] (O. Gaillard). © 2002 Éditions scientifiques et médicales Elsevier SAS. All rights reserved. PII: S 0 9 2 3 - 2 5 3 2 ( 0 2 ) 0 1 1 8 1 - X
Fig. 1. Structure de la procalcitonine.
O. Gaillard / Immuno-analyse & Biologie spécialisée 17 (2002) 82–84
83
troisième jour de vie, les valeurs de référence sont identiques à celles des patients adultes. . Demi-vie L’injection à des sujets sains d’endotoxine extraite d’E. coli entraîne une augmentation rapide et passagère du TNF-α et de l’IL-6, ainsi qu’une augmentation un peu plus prolongée de la PCT. Celle-ci apparaît en trois à quatre heures dans le sang puis s’élève rapidement jusqu’à un plateau vers la 6e heure, et reste élevée pendant au moins 24 heures avant de décroître. Le taux de PCT décroît de 50 % toutes les 24 h et revient à la normale en une semaine [7].
Fig. 2. Biosynthèse de la procalcitonine.
de la PCT : la N-PCT (57 aa), la calcitonine (32 aa), la katacalcine (21 aa) et leurs combinaisons (Fig. 2). Normalement, au niveau des cellules C thyroïdiennes et en particulier au niveau du réticulum endoplasmique, la pré-PCT subit un premier clivage protéolytique par une endopeptidase qui libère le peptide signal et donne la PCT. Si la PCT n’est pas détectable dans le plasma de sujets sains, une concentration très importante peut être observée au cours d’infections sévères. Cette production massive ne peut être assumée par les seules cellules C thyroïdiennes, d’autant que cette production peut être observée chez des patients infectés et thyroïdectomisés. Plusieurs sites de production ont été proposés : le poumon, le foie, les reins, le pancréas ou l’intestin. La PCT a été isolée dans des homogénats de cellules provenant de cancer pulmonaire à petites cellules. Des taux de PCT élevés ont aussi été retrouvés au décours du coup de chaleur, en fin de course chez les marathoniens, suggérant que la PCT pouvaient faire partie des protéines de stress. La synthèse de la PCT par des cellules immunocompétentes au cours des processus inflammatoires a été suggérée [7]. Cependant, des études récentes ont montré que, chez les patients immunodéprimés, infectés ou non, les taux de PCT étaient comparables aux taux de PCT des patients non immunodéprimés suggérant que la PCT ne pouvait être sécrétée exclusivement par les leucocytes ou les lymphocytes. . Concentration physiologique La PCT n’est pas détectable dans le plasma des sujets sains. La valeur moyenne établie chez des donneurs de sang (n = 500) est de 0,020 ng/mL (0-0,070 ng/mL). Contrairement aux adultes, des concentrations physiologiques élevées de PCT apparaissent au cours des 48 premières heures de l’existence du nouveau-né en bonne santé [8]. La libération physiologique de la PCT atteint des valeurs maximales allant jusqu’à 21 ng/mL 24 à 30 heures après la naissance, la valeur moyenne n’est toutefois que de 2 ng/mL. À partir du
. Propriétés biologiques Le seul rôle physiologique établi avec certitude pour la PCT est celui de précurseur de la calcitonine. De nombreux travaux font état de l’élévation parfois importante de la concentration sérique de PCT au cours d’épisodes infectieux et de quelques états inflammatoires sévères [9]. L’hypothèse qu’elle pourrait jouer un rôle dans le processus inflammatoire est retenue, bien qu’on ne sache pas lequel aujourd’hui.
. Formes moléculaires proches de l’analyte La PCT subit un clivage par deux enzymes : une carboxy peptidase et une aminopeptidase qui conduit à la formation d’une calcitonine immature, de la katacalcine et libère la région N terminale de la PCT.
. Données de l’immunoanalyse Deftos et al. avaient remarqué l’hétérogénéité des formes circulantes de la calcitonine ayant une immunoréactivité calcitonine-like chez les patients porteurs de carcinomes médullaires. La structure exacte de ces molécules calcitonine-like fut élucidée à la suite de la mise au point d’un nouveau dosage immunologique plus spécifique de la calcitonine [10]. Cette recherche conduisit à l’obtention de plusieurs Ac monoclonaux spécifiques de certaines régions du précurseur de la calcitonine : la PCT [11]. Leur utilisation a permis l’identification et le dosage des différents peptides issus de la PCT, notamment la calcitonine mature. La PCT a été dosée pour la première fois en 1989 [12]. Le dosage proposé actuellement (technique immunoluminométrique) utilise deux anticorps monoclonaux dirigés respectivement contre les résidus 96-106 (région katacalcine) et 70-76 (région calcitonine) de la PCT. La PCT est un peptide stable, in vivo et in vitro, même à température ambiante. Cependant, il est préférable de la congeler à –20 °C (ou mieux à –80 °C) en cas de dosage différé. Son taux reste identique même après plusieurs congélations-décongélations du prélèvement [13].
84
O. Gaillard / Immuno-analyse & Biologie spécialisée 17 (2002) 82–84
Remerciements
[6] Ferriere F. Intérêt de la procalcitonine, nouveau marqueur de l’infection bactérienne. Ann Biol Clin 2000;58:49–59.
Nous remercions vivement pour leur aide et leurs renseignements précieux M. le Dr A. Daunizeau, CH 62307 Lens et Mr le Dr G. Monneret, CHU P. Bénite, 69495 Lyon.
[7] Dandona P, Nix D, Wilson MF, Aljada A, Love J, Assicot M, et al. Procalcitonin increase after endotoxin injection in normal subjects. J Clin Endocrinol Metab 1994;79:1605–8.
Références [1] Assicot M, Gendrel D, Carsin H, Raymond J, Guilbaud J, Bohuon C. High serum procalcitonin concentrations in patients with sepsis and infection. Lancet 1993;341:515–8. [2] Gendrel D, Assicot M, Raymond J, et al. Procalcitonin as a marker for the early diagnosis of neonatal infection. J Pediatr 1996;128:570–3. [3] Monneret G, Berthier F, Giraud N, Doche C, Lepape A, Bienvenu J. Serum procalcitonin concentration in patients with noninfectious inflammation. Med Sci 1996;12:107–107. [4] Monneret G, Doche C, Giraud N, Bienvenu F, Bienvenu J. Procalcitonine : aspects analytiques et données cliniques préliminaires. Immunoanal Biol Spéc 1997;12:118–21. [5] Conlon JM, Grimelius L, Thim L. Structural characterization of a high molecular-mass of calcitonin (procalcitonin (60-116) -peptide) and its corresponding N-terminal flanking peptide (procalcitonin (1-57) -peptide) in a human medullary thyroid carcinoma. Biochem J 1988;256:245–50.
[8] Chiesa C, Panero A, Rossi N, Stegagno M, de Giusti M, Osborn JF, et al. Reliability of procalcitonin concentrations for the diagnosis of sepsis in critically ill neonates. Clin Infec Dis 1998;26:664–72. [9] Deftos LJ, Roos BA, Bronzert D, Parthemore JG. Immunochemical heterogeneity of calcitonin in plasma. J Clin Endocrinol Metab 1975;40:409–12. [10] Daunizeau A, Leon A. Procalcitonine et marqueurs infectieux. XVIII Colloque Corata, 2001. [11] Motte P, Vauzelle P, Alberrici G, Bohuon C, Bellet D. Utilization of synthetic peptides for the study of calcitonin and biosynthetic precursors for calcitonin. Nucl Med Biol 1987;14:289–94. [12] Ghillani P, Motte P, Troalen F, et al. Identification and measurement of calcitonin precursors in serum of patients with malignant diseases. Cancer Res 1989;49:6845–51. [13] Meisner M, Tschaikowsky K, Schnabel S, Schmidt J, Katalinic A, Schüttler J. Procalcitonin-influence of temperature, storage, anticoagulation and arterial or veinous asservation of blood samples on procalcitonin concentrations. Eur J Clin Chem Clin Biochem 1997;35:597–601.
Profils immunoanalytiques en biologie clinique
La procalcitonine (PCT) O. Gaillard * Service de Biochimie, Centre Hospitalier, 194 avenue Rubillard, 72037 Le Mans Cedex 1, France
En 1993, Assicot et al. décrivaient une élévation de la concentration sérique en procalcitonine chez des patients présentant un épisode infectieux d’origine bactérienne [1]. Cette production était indépendante de toute pathologie thyroïdienne ou cancéreuse (étiologies connues pour libérer des précurseurs hormonaux) ; aucune augmentation simultanée de la calcitonémie n’était observée et une éventuelle synthèse thyroïdienne était exclue du fait de l’observation d’un taux élevé de PCT chez un patient thyroïdectomisé. Les auteurs concluaient à un lien entre PCT élevée et infection bactérienne. Les études cliniques ultérieures ont confirmé cette description initiale [2-4].
. Nom de l’analyte Procalcitonine (PCT) . Structure primaire La procalcitonine est le précurseur de la calcitonine, constituée d’une chaîne polypeptidique de 116 aa qui est susceptible d’être clivée en trois éléments principaux [5] (Fig. 1) : • l’aminoprocalcitonine du côté N-terminal, constituée des 57 premiers résidus du précurseur ; • la calcitonine, partie intermédiaire (résidus 60 à 91) ; • la katacalcine, qui correspond aux 21 derniers résidus de l’extrémité carboxy-terminale (96 à 116).
. Données physiologiques . Gène codant pour la protéine La calcitonine et par conséquent son précurseur, la PCT, est codée par un seul gène des gènes CALC, le gène CAL-I. La structure de ce gène est située chez l’homme sur le bras court du chromosome 11p15.4. Il est représenté par six exons séparés par cinq introns. Ce gène code, selon les cellules, thyroïdiennes ou cellules nerveuses, pour le premier précurseur de la calcitonine ou celui du CGRP-I (Calcitonin gene -related peptide-α) [6]. . Biosynthèse La biosynthèse de la PCT et de la calcitonine a pour point de départ un précurseur, la préprocalcitonine, protéine de 141 aa (PM : 16000), produit de transcription du gène CALC-I. Les 25 premiers aa de cette molécule constituent un signal qui favorise la liaison de la protéine au réticulum endoplasmique. Ce peptide signal est alors clivé par une endopeptidase ; la protéine restante est la PCT. Les aa polybasiques situés dans les régions 83-84 et 117-120 constituent les sites d’action d’enzymes protéolytiques qui conduisent à la libération des différents produits de clivage
. Masse moléculaire La masse moléculaire de la PCT est de 12600 Da.
* Auteur correspondant. Tél. : 02 43 43 27 22 ; fax : 02 43 43 24 67. Adresse e-mail : [email protected] (O. Gaillard). © 2002 Éditions scientifiques et médicales Elsevier SAS. All rights reserved. PII: S 0 9 2 3 - 2 5 3 2 ( 0 2 ) 0 1 1 8 1 - X
Fig. 1. Structure de la procalcitonine.
O. Gaillard / Immuno-analyse & Biologie spécialisée 17 (2002) 82–84
83
troisième jour de vie, les valeurs de référence sont identiques à celles des patients adultes. . Demi-vie L’injection à des sujets sains d’endotoxine extraite d’E. coli entraîne une augmentation rapide et passagère du TNF-α et de l’IL-6, ainsi qu’une augmentation un peu plus prolongée de la PCT. Celle-ci apparaît en trois à quatre heures dans le sang puis s’élève rapidement jusqu’à un plateau vers la 6e heure, et reste élevée pendant au moins 24 heures avant de décroître. Le taux de PCT décroît de 50 % toutes les 24 h et revient à la normale en une semaine [7].
Fig. 2. Biosynthèse de la procalcitonine.
de la PCT : la N-PCT (57 aa), la calcitonine (32 aa), la katacalcine (21 aa) et leurs combinaisons (Fig. 2). Normalement, au niveau des cellules C thyroïdiennes et en particulier au niveau du réticulum endoplasmique, la pré-PCT subit un premier clivage protéolytique par une endopeptidase qui libère le peptide signal et donne la PCT. Si la PCT n’est pas détectable dans le plasma de sujets sains, une concentration très importante peut être observée au cours d’infections sévères. Cette production massive ne peut être assumée par les seules cellules C thyroïdiennes, d’autant que cette production peut être observée chez des patients infectés et thyroïdectomisés. Plusieurs sites de production ont été proposés : le poumon, le foie, les reins, le pancréas ou l’intestin. La PCT a été isolée dans des homogénats de cellules provenant de cancer pulmonaire à petites cellules. Des taux de PCT élevés ont aussi été retrouvés au décours du coup de chaleur, en fin de course chez les marathoniens, suggérant que la PCT pouvaient faire partie des protéines de stress. La synthèse de la PCT par des cellules immunocompétentes au cours des processus inflammatoires a été suggérée [7]. Cependant, des études récentes ont montré que, chez les patients immunodéprimés, infectés ou non, les taux de PCT étaient comparables aux taux de PCT des patients non immunodéprimés suggérant que la PCT ne pouvait être sécrétée exclusivement par les leucocytes ou les lymphocytes. . Concentration physiologique La PCT n’est pas détectable dans le plasma des sujets sains. La valeur moyenne établie chez des donneurs de sang (n = 500) est de 0,020 ng/mL (0-0,070 ng/mL). Contrairement aux adultes, des concentrations physiologiques élevées de PCT apparaissent au cours des 48 premières heures de l’existence du nouveau-né en bonne santé [8]. La libération physiologique de la PCT atteint des valeurs maximales allant jusqu’à 21 ng/mL 24 à 30 heures après la naissance, la valeur moyenne n’est toutefois que de 2 ng/mL. À partir du
. Propriétés biologiques Le seul rôle physiologique établi avec certitude pour la PCT est celui de précurseur de la calcitonine. De nombreux travaux font état de l’élévation parfois importante de la concentration sérique de PCT au cours d’épisodes infectieux et de quelques états inflammatoires sévères [9]. L’hypothèse qu’elle pourrait jouer un rôle dans le processus inflammatoire est retenue, bien qu’on ne sache pas lequel aujourd’hui.
. Formes moléculaires proches de l’analyte La PCT subit un clivage par deux enzymes : une carboxy peptidase et une aminopeptidase qui conduit à la formation d’une calcitonine immature, de la katacalcine et libère la région N terminale de la PCT.
. Données de l’immunoanalyse Deftos et al. avaient remarqué l’hétérogénéité des formes circulantes de la calcitonine ayant une immunoréactivité calcitonine-like chez les patients porteurs de carcinomes médullaires. La structure exacte de ces molécules calcitonine-like fut élucidée à la suite de la mise au point d’un nouveau dosage immunologique plus spécifique de la calcitonine [10]. Cette recherche conduisit à l’obtention de plusieurs Ac monoclonaux spécifiques de certaines régions du précurseur de la calcitonine : la PCT [11]. Leur utilisation a permis l’identification et le dosage des différents peptides issus de la PCT, notamment la calcitonine mature. La PCT a été dosée pour la première fois en 1989 [12]. Le dosage proposé actuellement (technique immunoluminométrique) utilise deux anticorps monoclonaux dirigés respectivement contre les résidus 96-106 (région katacalcine) et 70-76 (région calcitonine) de la PCT. La PCT est un peptide stable, in vivo et in vitro, même à température ambiante. Cependant, il est préférable de la congeler à –20 °C (ou mieux à –80 °C) en cas de dosage différé. Son taux reste identique même après plusieurs congélations-décongélations du prélèvement [13].
84
O. Gaillard / Immuno-analyse & Biologie spécialisée 17 (2002) 82–84
Remerciements
[6] Ferriere F. Intérêt de la procalcitonine, nouveau marqueur de l’infection bactérienne. Ann Biol Clin 2000;58:49–59.
Nous remercions vivement pour leur aide et leurs renseignements précieux M. le Dr A. Daunizeau, CH 62307 Lens et Mr le Dr G. Monneret, CHU P. Bénite, 69495 Lyon.
[7] Dandona P, Nix D, Wilson MF, Aljada A, Love J, Assicot M, et al. Procalcitonin increase after endotoxin injection in normal subjects. J Clin Endocrinol Metab 1994;79:1605–8.
Références [1] Assicot M, Gendrel D, Carsin H, Raymond J, Guilbaud J, Bohuon C. High serum procalcitonin concentrations in patients with sepsis and infection. Lancet 1993;341:515–8. [2] Gendrel D, Assicot M, Raymond J, et al. Procalcitonin as a marker for the early diagnosis of neonatal infection. J Pediatr 1996;128:570–3. [3] Monneret G, Berthier F, Giraud N, Doche C, Lepape A, Bienvenu J. Serum procalcitonin concentration in patients with noninfectious inflammation. Med Sci 1996;12:107–107. [4] Monneret G, Doche C, Giraud N, Bienvenu F, Bienvenu J. Procalcitonine : aspects analytiques et données cliniques préliminaires. Immunoanal Biol Spéc 1997;12:118–21. [5] Conlon JM, Grimelius L, Thim L. Structural characterization of a high molecular-mass of calcitonin (procalcitonin (60-116) -peptide) and its corresponding N-terminal flanking peptide (procalcitonin (1-57) -peptide) in a human medullary thyroid carcinoma. Biochem J 1988;256:245–50.
[8] Chiesa C, Panero A, Rossi N, Stegagno M, de Giusti M, Osborn JF, et al. Reliability of procalcitonin concentrations for the diagnosis of sepsis in critically ill neonates. Clin Infec Dis 1998;26:664–72. [9] Deftos LJ, Roos BA, Bronzert D, Parthemore JG. Immunochemical heterogeneity of calcitonin in plasma. J Clin Endocrinol Metab 1975;40:409–12. [10] Daunizeau A, Leon A. Procalcitonine et marqueurs infectieux. XVIII Colloque Corata, 2001. [11] Motte P, Vauzelle P, Alberrici G, Bohuon C, Bellet D. Utilization of synthetic peptides for the study of calcitonin and biosynthetic precursors for calcitonin. Nucl Med Biol 1987;14:289–94. [12] Ghillani P, Motte P, Troalen F, et al. Identification and measurement of calcitonin precursors in serum of patients with malignant diseases. Cancer Res 1989;49:6845–51. [13] Meisner M, Tschaikowsky K, Schnabel S, Schmidt J, Katalinic A, Schüttler J. Procalcitonin-influence of temperature, storage, anticoagulation and arterial or veinous asservation of blood samples on procalcitonin concentrations. Eur J Clin Chem Clin Biochem 1997;35:597–601.