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Les marqueurs biologiques de l'alcoolisme
Dossier scientifique ..
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Biologie h6patique (1)
LES MARQUEURS BIOLOGIQUES DE UALCOOLISME Anne Vassaull '~*, Helene Fontaine b
R4~um& Les diff6mnts marqueurs ~o4og~quesde raJcoolisme peuvent Mm rqpartis e~ deux groupe~ : les marqueum de consornmatiOn (a~gu~ el chro~ique) d'alcool, de surveglance de d~nto~¢ation d'une pan. et les rmm:l,eurs 10mlogique~d'une soufffance h~0at~ue d'auVe Cette revue se propose de distingue~ les tests ausceptibles de c l ~ e e redcoolisme ( ~ , VGM, GGT, COT, FAEE), et de surveille¢ la ck~sinto0dcation,de ceux ~ de d~tecter une h~q:mtopathiea un stade ~ OI4.T,AST. ASTm, aJpha GST,
Mad(era for genetic predisposition in alcoholism and susceptibility in alcoholic liver injury am Ihen diecussed. Ak:Mtol - Iitmr - Iivm l~JmT - d ~ - Mcoltolllsm G G T - AIL&T - A.RAT - AsAlrm - all~l~ G$1i" - redmx stml~m -
cad)ot~'d~
IraMg~'rln (COT).
1. Introduction
mpl0ort redo:). Les manlueurs de predispo~ion genetique mla con~ommation d'alcool et su ~ de complications seront ~ e ~ t
L
alx~'c~,
t)iok~iques e k de= inve~igat~na a n a t o m o - ~ logiq.es.
Alcooll - r o l e - M i l ) l t o l p l ~ l e - c t n t m u - M c o o l i s m e - ALAT - ASAT - ASAlrm - all~lm GSlr - riRIX~
d'olydol~udlon ~ tmmifentN ~ Summr/:
~ 1 ~ qm c a r b o l ~ r l l ~ (COT),
B i o m a r b w z o f mk:oltollism
a rechemhe de l'q1~k)k)gied'une l ~ o ~ i e est c ~ pour finslmjration d'cm tmitemenL Ble fair appel & des explomtkxm
et radio-
L'indgalit~ des individus vis-a-vis des effet= deletems de Is comommarion d'alcoo~ sur le foie peut-t.ele se prtdim pro' dee exantens
~
? Sont~ ~
da d*m~er de ~;on mkxx:e .he
;'~)atopathie avam route manifestation d~n~lue, d ' ~ u e r son stade et sa gravit6 ? Peuvent-~ t~!*nnoignerde l'alo~inence d'alcoo4 et ainsi pemmtl~ Is mmmak.ce de Is d ~ n t o ~ . ~ o n ?
This review describes the laboratory markers perlonned according to the screening of ethanol a~s~. mon~on'~ of detoxi6cation process (blood alcotml, MCV, GGT, CDT, FAEE), and detection of alcoholic liver disease as well (ALAT, ASAT, ASATm, alpha GSI; Redox status), 7Piemain characteristics o/ those ethanol markers ate developed taking into account their semeiologic value,
Peuvtmt-ils (Wit~ leo biopsies h~q:~bques dont rexamen histok>gk:l~e ~e~m~ de camc~.~ser be 8 J ~ m m m ~ e d~x~e a ~e~x~ chez dee eujets a s y m ~ o m a ~ l ~ clans la mesum oO nombre d'alcooliClUm ne ckWek)pperont pas d'h6patopsthie,
sen~
~ une biops~ nonnale, ma~ que ~i l'on r~mervait l u biopems au~ individus pr~eemant lee tests I:~ologiques lee ~ perturbS, la des cam don1 rhistologie esl pafl~olog~que ne seraient peg d~ectOe. Par exempk), l ' ( ~ ' a t ~ n de l'activit~ de ia gamma glutamyt (GG'r) n'em p u a m ~ c i ~ k une l ~ m n histo4ogique clan~ la majorit~ des c . u .
and specificity.
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~ - ~ . _ _ ' ~_-) dee r ~ u l t m des b~ans 10k~gk~ueeconlper~
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La rnaJad~ alcoolique n ' u t soLn~,t d~mouverte qu'& l'occaaion o"une
d~ompe,~t~ ~
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anomaliesbio~giques l:~o~lent ~ l u ~gnes cliniquu [34] ot Iour r a i n ~n dvidence pormet une aide ofSca~o dons : , Semce de bmd~m~ r ~ e
- le d ~ a o e chronque :
14g, Ne de S~pu 75743 Peho~ 15
d'une consonvna~on oxco~mi~ d'alcool a~Ou~ et
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Dossier scientifique Biologie hdpatique (1)
- la surveillance de la desintoxication alcoolique au cours du sewage ; -
le diagnostic d'une hepatite alcoolique ;
la detection des etats pre-cirrhotiques, de fibrose et I'evaluation du stade de I'atteinte pour en surveiller 1'evolution, la therapeutique et etablir le pronostic ; -
- le diagnostic differentiel permettant la detection d'une cirrhose d'origine non alcoolique ; - I'evaluation de la predisposition genetique d'un individu b developper une hepatopathie en reponse b ralcoolisme.
2. Mecanisme de I'hepatotoxicite de I'alcool L'hepatotoxicite de I'alcool est Bee ,~ son metabolisme par ralcool deshydrogenase qui transforme le NAD en NADH contribuant b une hyperuricemie, hypoglycemie et steatose hepatique en inhibant I'oxydation des lipides et en favorisant la lipogenese. Le systeme microsomal d'oxydation de I'ethanol (MEOS) dont la principale enzyme (cytochrome P 450 2E1) est induite en cas de consommation chronique d'alcool est responsable de la tolerance ~ I'alcool bien connue chez les buveurs habituels [21,43]. Des radicaux libres sont produits qui induisent la peroxydation des lipides et des dommages membranaires ainsi que la depletion du glutathion reduit membranaire et de son precurseur la methionine activee en S-adenosylmethionine (SAMe). De plus, I'acetaldehyde, premier metabolite de ralcool, modifie la synthese du collagene hepatique : il se lie de fa~on covalente avec des proteines pour former des = adducts - qui sont antigeniques. Les sujets alcooliques developpent des anticorps circulants contre ces • a d d u c t s et initient des reponses immunes au niveau cellulaire qui augmentent la production des cytokines (TNFalpha, TGF b~ta, interleukine IL 1 beta et IL6). Ces cytokines stimulent les cellules stellaires qui produisent le collagene et sont b rorigine de la fibrose [43]. Les differentes caracteristiques des principaux examens biologiques pratiques dans le cadre du depistage de I'alcoolisme chronique et de la surveillance de la desintoxication d'une part, de la detection d'une souffrance hepatique et de la predisposition & I'alcoolisme, d'autre part, sont traitees en developpant leur inter~t semeiologique et les limites de leur interpretation.
3. Marqueurs de consommation d'alcool (aigui et chronique) et de surveillance de desintoxication 3.1. A l c o o l e m i e La concentration sanguine de I'ethanol depend de la quantit~ consommee et du delai ecoule entre le moment de I'ingestion et le prelevement. Sa diminution varie de 0,1 b 0,2 gramme par heure en fonction des individus, du sexe, de la masse corporelle et de la nature et quantite de ralimentation associee. Au del& de 8 b 12 heures, la trace de I'ethanol disparait dans le sang. La determination de I'alcoolemie permet d'objectiver une recente ingestion d'alcool et d'estimer de fat;on ponctuelle la dose ingeree. La constatation d'une alcoolemieelevee contrastant avec une tolerance cliniquement evidente constitue un signe caracteristique d'une consommation chronique d'alcool. 58
Elle est determinee dans la majorite des laboratoires par des techniques enzymatiques utilisant une alcool deshydrogenase ou une alcool oxydase. Les techniques de reference font appel b la chromatographie en phase gazeuse.
3.2. G a m m a glutamyl transferase ( G G T ) La GGT est presente dans de nombreux organes et tissus (rein, foie, rate, pancreas, coeur, cerveau et canaux biliaires) et associee, au niveau cellulaire, b la fraction microsomale et b la membrane plasmique. Elle est induite par les xenobiotiques comme I'alcool ou les medicaments. - La GGT est elevee (tableau I) dans 43 b 90 o/0des cas d'alcoolisme chronique (sujets consommant plus de 80 grammes par jour d'alcool), sans manifestation clinique. Son augmentation n'est pas specifique de I'ingestion chronique d'alcool (tableau II) :
la GGT est elevee dans toutes les pathologies hepatobiliaires non alcoolique. Elle est trouvee augmentee dans 97 % des hepatopathies [12] ; -
de nombreux medicaments sont susceptibles d'induire la synthese de la GGT et d'entrainer une augmentation de I'activite de la GGT dans le plasma, en dehors de tout contexte alcoolique : anticonvulsivants (barbituriques, phenitdfne...), imipramine, antiangoreux, antidepresseurs, antihypertenseurs, antigoutteux, antidiabetiques, contraceptifs oraux... ; -
- d'autres causes peuvent ~tre responsables de raugmentation de la GGT : obesite, diabete, hyperthyrdfdie.
- L'abstinence permet un retour b la normale en 10 jours en I'absence d'hepatopathie et en 25 b 30 jours en cas de fibrose [32].
3.3. M a c r o c y t o s e - L'augmentation du volume globulaire moyen (VGM) au dessus de la valeur seuil de 98 fl constitue un argument en faveur d'une consommation chronique d'alcool. La sensibilite de ce test varie de 30 & 67 % selon les auteurs (tableau I). Les etudes rapportees font etat d'une specificite variant de 55 b 65 % [32]. Le VGM peut augmenter dans differentes circonstances (tableau II) independamment de la consommation d'alcool : carence en folates et ou vitamine B 12, anemie (dysmyelopoiese), dysthyro'fdie, hypersplenisme, hemolyses severes. La normalisation du VGM demande 10 b 12 semaines d'abstinence, ce qui rend ce marqueur peu efficace pour evaluer la desintoxication alcoolique.
3.4. Transferrine deficiente en carbohydrates (carbohydratedeficient transferrin : CDT) ou transferrine desialylee [7]
3.4,1. Structure La transferrine (80 kDa) comporte deux cha;nes glycanniques (acide sialique, galactose, N-acetylglucosamine, mannose) resultant d'une addition post-transcriptionnelle sur I'extremite N de deux molecules d'asparagine dans la chaine polypeptidique. La forme majeure de transferrine sialylee retrouvee dans le serum contient deux N-glycans avec un nombre total de 4 residus d'acide sialique (tetrasialo-transferrine, pHI : 5 , 4 ) . On retrouve egalement des formes contenant 2 residus (disialo-transferrine, pHI : 5,7) ; 3 residus (trisialo-transferrine, pHI : 5,6), et 6 residus (hexasialotransferrine, pHI : 5,0), ainsi que des traces des formes asialylees et mono sialylees. RevueFrancophonedes Laboratoires.d#cernbre2006. N" 3 8 7
Dossier scientifique Biologie h6patique (1)
VGM
JJ VGM : 80-95 fl
120 iours
J .w 411BI. . . . . .
10-12 sema~nes
Seuil: 98 fl
._ 37 (34) 84 142] 33 [8] 40-50 [40] sujets alcoo~iques 30-50 [401 screening 64 J16]
sujels alcooi~lues 30 & 67 e~ 9 heures
GGT F:
{forme hydrophile)
5-30 Ut/I (37 "C) H :
10-45 Ul/1 (37 *C)
20 heures [HDL-GGT)
[g]
10-15 )Ours 132) (an rabsence d'hepatopathie) 25-30 )ours (en cas de fibrose)
Seuil : 50 Ulfl
52 134] sujels hospitalises 43 [34] sujels consultants 73 [4] e9 [8] 60-90 [40] sujets alcooliques
55-65 [32) 82 [42]
8g [e] 65 [40J sulets a~cool~ques 44,4 (181 sujets non-aJcooliques avec cirrhose du fore 44189~ 75 [42l 49 18] 55 [40)
35 [181 suiets non-alcooliques avec cirrhose du foie 35&75~
71.3 [18] supers alcooliques 43190~ COT
F : 26 UI/I
H : 20 Ul/I
6 -~ 12 )ours 144]
14-17 jours
55 [19.) (40-70 g/j) 100 [19] (?0-500 g/j) 64 [42l
?2 142)
Seuil '. > 0,8 % [44] > 3 ~ [?] (n~thode d~pendant)
69 [4]
83 [6]
91 J23) 82-100 [42] 83 142) 92 141 lOO [81 90-1 O0 [40j
65-95 [40] sujets alcooliques
70 Ile] ?3.3 [ 18] sujets alcoo~iques 5S&95~
sulets non-alcoollques ave<:cirrhose du foie 821 100~l
J~.~,lrnl
F : < 6-25 UI/I H : < 6-35 UI/I
ASATm : 35-50 heures ASATc : 20 heures
115 jogr8 [40]
35 134] 61 181 35-50 [34] sujels alcooliques
5? [81 90-100 (34] 5 7 1 100%
35 & 61 ~4~
3.4J. M 4 c a m ~ m e d~indm:f/o~ de M COT p a r ¥4thatm/ IFest d~rmntr~ exp~nmentalementque l',~cool induit I'augme~tation des formee les moins =aly~ees de la transfefTine depuis p r ~ de 30 arm, rnaJs le n'~c,anisme par leque; les effete de I'alcool font prolil(~rerla synth~me de la tran~errirm n'est pas ~lucid~.
Ces ~ peuvem e n e k x ~ 5 i 10 % de la ~ . Ce phin o t a t e est a t a d l ~ ~,la d i m i n u ~ de f a c ~ de b e i a l y ~ m e et ~r ~ de c ~ e de b m ~ , ::~, u ~ d'a~ooL 3.4.4. M M h o d m de m r e
I.a t n m s f e . ~ , pmt~,ne de tmnsC~rt du fe~. est syntt~tis6e par le role. So~ m~abolisme eel perturb~ par I'~K~nol dent I~ pc6s~n~ r ~ u i t le hombre d'acides =kCiquea a t t a ~ k la transferrine, t : i n g ~ i o n
Diff~rentes techniques de sq)aration et de quantification ont ~t6 utilis4k~ pour un dosage dan le mbrum : CLHP (chromatographie liquick~ haute peWorma~), ~)~ectrofoc4disation, d d e c l r o t ~ m e capillsire, ;mmunofixation, chrornatographie d'q~change d'ions, munoanaay~, npectroa~t~ de masse [?).
r , ~ e ~ e~~
L ~ rn~hod~ ~muno~gques eom k~ p~= repandoeL BUesmbc~-
Ahi~bollw.e
d'akx~ (~u~ de eO ~ ' ~ pendant,he m ~ n e )
conduit ~,la ~ d'isofomms de la ~ . d~'x~entee en carbohydrales (COT), Ces isotransfemrles d ~ t e s en cartx)hydrates uo~t f ~ de plusieum fractions p~memam des degr~m de s~t/y~tk~ diff~'ecds et, en cons~uence, un point i s o ~ u e plus ~ ' ~ que la tramdemne nocmale. n.,,.e ~
cb, L,~bomonL _.~,~-,,~ __ _ 2006. N" :Mr7
sitent une extraction p ~ des isofownes de CDT sur une cologne d ' 6 c h a r ~ d'k)ns en ra~)n des c a r a c t ~ , l t ~ q ~ immunoioO~.es similak'es de la transfemne et de la CDT. Des r~actils I:m~ & remplo~ ~ t ¢kHmcma~ disponibles et diff~'ent par leur mode de detec6on
(RU~ E ~ ~ r m ,
mrbidmr~e...). La ~ , c ~ - ¢ ~ de c ~ 59
Dossier scientifique Biologie h~patique (1)
methodes repose sur la selectivite de rextraction prealable et du type d'etalonnage adopt& II est recommandd de n'utiliser ces methodes que pour une detection de premiere intention et de confirmer les resultats positifs par une methode utilisant la CLHP, I'isofocalisation ou I'electrophorese capillaire. Recemment, une technique a ete developpee utilisant un anticorps specifique des differents epitopes de la molecule de transferrine accessible seulement aux formes CDT. De ce fait, cette technique ne necessite pas de pretraitement prealable et est facilement automatisable [?]. La CDT est tres stable dans le s~rum et peut ~tre conservde & - 20 °C pendant au moins deux ans [23].
&¢5. Int6r6t s(~m6iologique [ 7 , 20] La sensibilite de ce test dana la detection des sujets alcooliques varie en fonction des etudes et des techniques de mesure [7, 42, 44]. Elle est estimee en moyenne & 70 % (tableau /), mais varie avec la quantite d'alcool ingeree rdgulierement [45]. C'est actuellement le marqueur de consommation excessive d'alcool le plus performant. -
La specificit(~ rapportee [7] est superieure (82-100 %) & celle observee [18] pour les autres marqueurs d'alcoolisme chronique (VGM : 89 % ; ASAT : 57 % ; GGT : 49 %). Elle varie en fonction des etudes et des populations choisies. Differentes circonstances peuvent etre & I'origine d'une augmentation de la CDT sans contexte de consommation d'alcool (tableau/I) : -
- les carences martiales [41] : les differentes techniques sont influencees par I'augmentation de la transferrine & des degres variables ;
- le syndrome de deficience en carbohydrates des glycoproteines, maladie genetique rare ; -
la grossesse ;
Elles sont du m~me ordre pour la GGT (35,8 %), etudiee sur la meme population de sujets abstinents pendant une p~riode de 5 tools. - Uabstinence se traduit par une diminution de la CDT en 14 b 17 lOUtS (demi-vie : 6 ~, 12 jours). Elle n'est pas influencee par la prise de medicaments ;t rexception des immunosuppresseurs [13]. -
3.5. I r n r n u n o g l o b u l i n e s Dans I'alcoolisme chronique, on observe une stimulation marquee de la synth(~se des IgA. Elles sont essentiellement dim(~riques, formees par la muqueuse intestinale, deversees dans la veine porte et ne sont pas captees par les hepatocytes qui normalement les eliminent dans les canaux biliaires. - Le rapport IgA2/IgA1 peut constituer un marqueur de consommation excessive chronique d'alcool car sa valeur ssmble directement liee la duree et & rimportance de rabus d'alcool [24]. Les IgG sont exceptionnellement elevees au cours des hepatopathies alcooliques non cirrhotiques, mais augmentees dans 60 0/odes cas de cirrhose. -
- Une augmentation des IgA est retrouvee darts 90 % des c i ~
[26].
Un rapport IgA/transferrine > 2 est un element en faveur d'une consommation excessive d'alcool, mais cette variable manque de sensibilite. -
La determination des IgA anti • adducts, acetaldehyde-proteines dans le s~rum pourrait constituer un marqueur d'alcoolisation [17]. -
3.6. L i p i d e s
- les maladies hepatiques non alcooliques [4, 8]. En effet, une augmentation de la CDT est retrouvee (23 % des cas) dans les hGpatites chroniques d'origine virale (B et C) en I'absence d'intoxication alcoolique [31 ] ainsi que dans le cas de la cirrhose biliaire primitive [t 9, 34].
- Uhypertriglyceridemie observee dans rintoxication alcoolique, consequence d'une atteinte hepatique, reste real expliquee. Elle depend de la quantite d'alcool consomm~e et du caractere chronique ou aigu de rintoxication.
Neanmoins, la detection de la consommation alcoolique chez les patients atteints d'hepatopathie est possible avec une meilleure specificite qu'avec ta GGT ou le VGM [4, 18, 31,45].
La clairance des triglycerides du plasma n'est pas augmentee par la prise d'alcool alors que ron observe une augmentation parallele de la lipoproteine lipase.
- La severite de ratteinte hepatique n'est pas correlee avec la valeur de la CDT.
L'augmentation de I'HDL cholesterol et des proteines qui les constituent, principalement I'apolipoproteine A1, consecutive & une prise d'alcool semble ~tre causee par racceleration du - turn-over • des lipoprotdines de tres faible densit& On observe leur normalisation awes 2 semaines d'abstinence [24].
Les variations intra-individuelles observees [16] sont faibles (< 12 %), tandis que lea variations interindividuelles sont tres importantes (38,7 %).
- Dans les hepatites alcooliques, on observe une diminution du cholesterol HDL et de I'apoA1, consequence non pas d'une diminution de leur synthese hepatocytaire mais d'une acceleration de leur degradation. Les apolipoproteines A1 etant synthetisees egalement par I'intestin gr~le, cette diminution reste moder~e. - C,arance an folatee/vit B12 - H~mrmlysss
- H~atopathiss
nonalcooliqu~
- Augmentation TRF : carence martiale
- Ob~eit6
=eroge~e8
compensq~ee
- Diab~e - Mlklicamenta
- I V ~ t i e . ~
:
g :
- CDG syndrome
Anticoe~laivants,
- H~:)atopathies
barb~uriquee,
chroniques n o n aleodiqu~ : cirrhoee biliaire !primitive
4. Marqueurs biologiques d'une souffrance hepatique
(S, (3)
4.1. A m i n o t r a n s f e r a s e s (ASAT et ALAT) et A S A T m i t o c h o n d r i a l e
ph~itofne,
antimitotk:lUss /me~ie
~
- La raison de la diminution des LDL cholest(~rol apr(~s une forte consommation d'alcool n'est pas elucidee [3?]. La valeur observee de cholesterol des LDL revient & la normale awes sevra,ge [24].
antidiabeiqu~,
ant~outteu=. antk:l~otesseurs, antkmgoreu~ antihypertanNurs, imiprernine, conlUac~t;~ oraux, anticoagulants A V K
- Uaspartate aminotransfi~rase (EC 2.6.1.1) est presente dans les hepatocytes sous deux formes moleculaires differentes : rune soluble,
Revue Francophone des Laboratoires, d~ernbre 2006, N= 387
60
Dossier scientifique d Biologie h~patique (1)
cytosolique (ASATc) et I'sutre, milochondriale (ASATm), tandis que ralanine arninotransf@rase (EC 2.6.1.2) n'est presente que darts le cytoplasme. Elles scnt Iocalis@es dans les hepatocytes p~riportaux, ce qui rend compte de leur rble clans la phosphorylation oxydative el la glyconeogen~se. UALAT est plus sp~cit~lue du foie que I'ASAT que ron retrouve an 0rande quantite darts d'autres organes (cosur, cerveau, rein, muscle). Leur ~levation dans le s~rum traduit une alt@ration de la membrane cellulairs et peut tSmoigner d'ur~e n~crose cellul~re,
Article
- Darts les hepatopathies alcoot~ques, raugrnentation du rapport ASATm/ASATt est plus importante que celle obserw~e dans les h(~patopathies non alcooliques. LY~SATmdecrott au cours de rabslinence de plus de 50 % en ? jours [281 et le rapport se normalise en 15 jours. - L.'dvaluation de ce rapport pour la detection des sulets alcooliques darts la population g6nerale [27] n'a pas parmis de d~montrer son inl~r@t clans ce cadre. - Dsns les h~patites aigu~s, la valeur pronostique de rASATm a ~te monln~e, son ~l~vatmn ~tsnt un facteur de gravitY.
- Uactivite des aminotransf~rases augmente dans tousles types
- Une ~preuve d'alcoolisation aJgu~ pratiqu(~e sur des sujets sains ne
d'atteinte h~patique, mais ne rend compte que d'une evaluation statique d'une alteration sans indication de la capacit~ fonctionnelle residuelle.
montre pes d'augmentation de I'ASATm 128].
- L~@valuationdu rapport ASAT/ALAT permet une aide eft'mace darts le diagnostic diff~entiel des maladies non alcooliques du foie : un rappod SUl~meur ~ 2 conslitue une pr~somptio~ de malad~ealceolique. Ce rapport est inferieur ~ 1 clans tes maladies non alcooliques, mais ce crit~re n'est pas sp~ciflque.
4.2. A l p h a glutathion S-transferase (GST)
- Dans la detectio~ de I'abus d'alcool, la d(~termination des aminotranst6rases est d'un inter~t limit@.
Les isoenzymes de la GST d'orlgine humaine sont d~nies en fonctlon de leur poinl iso(geclrklue et de leur ct~arge : cinq foerms besiques GST2 (alpha), une torme neutre GST1 (mu) el une forme acide GST3 (pi).
• Asl~rtate a m i n o t r a ~ et rapport ASATmlASAlt
mitochondriale
(ASATm)
4,2, I, S t r u c t u r e
4,1,1. M / ~ h o d e s de mesure
Les techniques les plus utilis~es reposent sur un principe immunologique soil par mesure de I'activil~ ASAT apr~s immuno-inhibition (l'activile enzymatique r@siduelle eel mesur~e apr~s action d'un anticorps anti ASATc ou anti ASATm), soil paarmesure de hi masse prot~ique par immunom~trie (RIA, ELISA). 4, I.~. Valeur s6m~iologique - Les vaJeurs usuelles rapport~es dans la lilt~rature vahent en fonction de la technique de mesure. Dans le s~rum des individus sains, en I'abesrme de pathologie sous-jacente, I'activile ASATm est t r ~ falble (< 2 U/I avec les techniques par immuno-inhibition) et ~ t e moins de t 2 % de I'activit6 totaJe de rASAT [14, 29, 30].
Pour les techniques faisanl appel ;~ des marqueurs qui expriment I'ASATm en masse de Wot@ine, les valeurs rapportdes varient de 1 8 a 7 0 IJg/I.
- U@ld~ation de la fraction milochondrlale de I'ASAT clans le s~rum r~sulte de I~sions milochondriales de i'h~0~too/te et se relrouve darts les h~patites aigu~is et chroniques d'origine alc,oolique comme clans les h~patites d'origine virale, rn~licamenteuse ou toxique |29]. Le m~anisme de 1'61evation de I'ASATm pourrait @tre la cons~luence d'une induction par t'a~ool. - Le rapport ASATmlASATt permet une analyse discriminante
entre les maladies chroniques li@es & des ph@nomenes toxiques (h(~patites alcooliques, mddicmmenteuses ou toxiques) el les autres h@patopathies. Son r01e dans le diagnostic et le pronostic des h@patopathies li~es & ralcool est bien document6 I14, 28, 29, 30, 384 Lee sujets alcooliques chroniques, stteints ou non d'une cirrhose, pr@sentant une ~levation pr~f~rentielte de la fraction ASATm en relation avec rdtendue des lesions et la gravit@ de I'atteinte [14]. UASATm a ete Gvalu(~e [38] cornme marqueur d'alcoolisme compare & la GGT, au VGM el .~ Is CDT, dana une population de sujets alcooliques avec et sans I-~patopathie et clans un groupe de sujets pn~sentant des atteintes I'~patiques non alcooliques. Ces travaux ont montr~ la valeur de la d~terminalion du rapport ASATm/ASATt, comparde ~ celle des autres rnarqueurs pour distinguer les sujets alcooliques (87,9 o/0 de sujets bien classes sur ce crit@re). Rewe ~
des I_a~orGtoce~~
[.'alpha GST est une isoenzyme de la glutathion S transferase (EC.2.5.1.18) qui catalyse la conjugaison du glutathk~n r~luit avec des compos4~ etrangers & I'organisme pour former de I'acide mercapturique.
2006, N" 387
et synth6se
L.'ieoenzyme aJpha GST r6sulte de la combinalson de deux sous unit~s distinctes [3, 39] B1 (80 ~, 90 % de la GST cytosolique) et B2 (25 % de la sous-unit6 alpha de la GST totale hdpatique) : B1B1, B I B2, B2B2. Ualpha GST est une enzyme dim~rique, de masse ~ l a J r e 50 000, dont les deux sous-unit~s (B1 et B2) fonctionnent ind6pendamment el se combinent pour former deux homodim~res (B1B1, B2B2) et un h6t6rodim6re (B1B2). C'est une enzyme facilement induite par les substances @trang6res ;t t'organisme comme i'alcool. 4,2,2, Localisation
Dans Le foie, c'est essentiellement la forme basique, raJpha GST, qui est reprdsentl~e dans k~ cytoplasme des hdpatocyles. Sa distributK)n dans les h(~patocytes est v~ria~le en foncticn de leur Iocalisation au sein du Iobule, leur r~partition est pr~fi~rentiellement centrolobulaire. Ualpha GST est dgalemenl presente darts le rein, les testicules, les glandes surr@nales. 4,2J. M6thodes de mesure
Les techniques de d(~termination des sous-unites B1 et B2 de ralphs GST plasmatique font appel & une mesure immunochimique utilisant soil un marqueur isotopique [15], soil un syst@me enzymatique streptavidine-peroxydase et un anticorps biotinyle. Ces techniques sont d'execution rapide et des r(~actifs pd)ts & remploi sont commercialis~s. La limite de d@tection est d'environ 1 pg/i. 4 , 2 ~ Valeur wbm6iologique
La faible masse mol~culaire de ralpha GST, sa r(~partition uniforme dans le toie, sa forte concentration cytosolk:lue, sa Iocalisation centrolobulaire, sa demi-vie courte (g0 minutes) en font un marqueur de sou~ance cellulaire pr~coce et fiable [3]. Une intoxication alcoolique aigu@se traduit pax une augmentation de I'alpha GST. La mesure de ralpha GST est exploitE~edans le diagnostic diff~rentiel des hepatopathms et permet de d~finir non seulement le degre 61
Dossier scienfifique Biologie hc~patique (1)
d'atte~nte mais encore le site intralo~lalm de la r~xose Cellulaim [39]. Uatteinte par les substances toxiques comme I'alcool [3] se fair au niveau des h~patocyles de la zone centrobulaire. La distribution de renzyme alpha GST dans le Iobule h(~patique lui confbre raptitude =1mettre en (~vidance une lesion =t ce niveau alors qu'aucun retantissement sur ractivit(~ des aminotransfbrases, dont la r(~partition est p(~riportale, ne se manifeste [39].
5. Prd
N(~anmoins, une r~m.ente etude [22] montre la faible sensibilite de ralpha GST plasmatique pour rnettre en (~vidence une atteinte hepatique l i ~ ~ i'alcool : son augmentation n'est obeerv
Les diff(~rentes anomalies d6crites affectent principalement le$ syst~rnes enzymatiques impliqu~s darts le m~tabolisme de ralcool.
Cependant, la grande variation interindividuelle obserw~e dana la r~ponse =1une consommation identique d'alcool pourralt indiquer que cette enzyme refl~te la susceptibilit~ ~ ralcool trbs variable d'un sujet =1rautre.
De r~centes ~tudes suggbrent qu'il existe une pr~disposition gdn~tique =1I'alcoolisme.
- Des polymorphismes fonctionnels ont ~t~ observ(~s sur plusieurs g~nes codant pour ralcool d~shydrog~nase et I'lldddtyde ¢l~4tydrog~tlme, responsables soit d'alt~ration de la vitesee de synth~se du rr~tabolite toxique, I'ac~tald~hyde, soit de la diminution de son oxydetion. Une am(~lioration dans la prevention et le traltement pourrait r~sulter de la d~tection des sujets pr~sentant un risque g(~n~tique identiti~ [1].
Le g=1nede I'al¢ool ¢ N t s h y d r o ~ a s e 2"2 allele a ~t~ identit'~ [33]. 4.3. R a p p o r t d ' o x y d o r ~ d u c t i o n m i t o c h o n d r i a l ( a c ~ t o a c ~ t a t e / 3 hydroxybutyrate)
- Une diminution de ractivit~ de la m o l t o a m i n e o x 3 f d m IdlKlUettaire Bet calle de i'ad~m~d cydase lyml)hOClAalre et plaquettaire ont ~t~ assock~s =1une prddisposition =1ralcoolisme.
Les rapports NADINADH2 dans las compartiments cytosoliques et mitochondriaux sont d~plac(~s vers la forme r(~luite par oxydation de rbthanol. Les dquivalents rdduits d~riv~s de roxydation de r~thanol par rADH et de I'ac~tald6hyde par rALDH dans le cytoplasme sont utilisos par le malate, le glyc~rophosphate et les acides gras. Les (~:lUivalents r~luits sont traneport(~s dans la mitochondrie ot~ ils sont oxyd ~ via la ci.udne respiratoire. UALDH situ~e dans la mitochondrie o~jde ~galement I ' a c ~ t a l d ~ . La production d'hydrog~ne H+ darts la mitochondrie inhibe les autres r(~actions produisant du NADH, sp~cialement la r~action catalys~m par ralpha c~toglutarate d(~ehydrog(~nase du cycle de racide citrique. Uoxydation du NADH dans la mitochondrie ddpend de la concentration d'ADP cytoplasmk:lue, c'est-~-dire de I'(~tat de phosphorylation de chaque atome d'O2 utilis~. Dans ces conditions, roxydation des acides gras via la I~ta oxy~tion at le cycle citrique est inhib~. Cette inhibition est un facteur contributif au deveIoppement du fole gras alcoolique [10]. Saibara et al. [35] ont montr(~, dans un groupe de patients atteints d'l'~patite alcooSque, que la diminution du rapport sc~toac(~tate /3-hydroxybutymte (AN3OHB) dane le sang art~riel refl(~tant I'(~tat d'oxydetion de la mitochondrie (~tat rdduit du NADH2) permettait de pr~Woir la survenue de complications. La mesure de ce rapport pourraJt constituer un marqueur de mauvaJs pronostic chez lee patients attaints d'h~patite alcoolique. 4.4. M a r q u e u r s de c i r r h o s e Voir dans ce m~ne num~ro, I'article • Bioiogle et cirrhose - de H~lene Voitot.
R
rences
boomeUa~ikm m d d ~ o ~ w ~ SO (tOO~ ~ H M .
Pr,o m w o p o , ~ i ' , i y
I~] Aul~ HJ. vard~ a uellimmi~ndN m biOlO~qulm mllqulum de r ~ I~w. Pml. em (~)o~) tOe~. m ~ 0~, HW~ JO. O~U~h=n S-nnd~me b i o e ~ qq~ioloe~ m: Ad~mm in drr~k~ldh~-
62
- Les porteurs d'une d(~lGtion du g~ne de la GST M1 (indiquant
rabsence de GST de classe mu) prdsentent une susceptibilitG =1 d~velopper une atteinte hGpatique irreversible en r~ponse aux effets toxiques de I'alcool. Un lien significatif a (~t(~montr(~ entre la prGsence du g(~notype , null - et la survenue d'une cirrhose alcoolique du foie [36]. - Une anomalle concemant le r~.epteur de la dopamine pourrait jouer un r61e : la prGsence de rallGle A1 du ~ r de I I dOlNlmine a Gt(~ relk~e =1un facteur de risque de prd
6. Conclusion ee diff~rents examens biologk:lues pratiqu~s sont pour la plupad pet=s p ~ u e s [40] et peuvent mo~tr~ des rdsultats pathologiquse clans des maladies sans relatio~ avec la ~ alcoolique. C'est pourquoi, il convient souvent de faire appel ;I la q ~ c ~ c ~ comb~e [5, 5] de p~=~u~ maqueum e de ~ k~urd~erminatio~ dans le temps pour an~iorer leur i ~ t ~ t i o n dane le cadre de I'~valuation de la forctio~ h~patique [2, 9, 25].
L
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Dossier scientifique Article
Biologie h~patique (1)
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63
~
',¢~
Biologie h6patique (1)
LES MARQUEURS BIOLOGIQUES DE UALCOOLISME Anne Vassaull '~*, Helene Fontaine b
R4~um& Les diff6mnts marqueurs ~o4og~quesde raJcoolisme peuvent Mm rqpartis e~ deux groupe~ : les marqueum de consornmatiOn (a~gu~ el chro~ique) d'alcool, de surveglance de d~nto~¢ation d'une pan. et les rmm:l,eurs 10mlogique~d'une soufffance h~0at~ue d'auVe Cette revue se propose de distingue~ les tests ausceptibles de c l ~ e e redcoolisme ( ~ , VGM, GGT, COT, FAEE), et de surveille¢ la ck~sinto0dcation,de ceux ~ de d~tecter une h~q:mtopathiea un stade ~ OI4.T,AST. ASTm, aJpha GST,
Mad(era for genetic predisposition in alcoholism and susceptibility in alcoholic liver injury am Ihen diecussed. Ak:Mtol - Iitmr - Iivm l~JmT - d ~ - Mcoltolllsm G G T - AIL&T - A.RAT - AsAlrm - all~l~ G$1i" - redmx stml~m -
cad)ot~'d~
IraMg~'rln (COT).
1. Introduction
mpl0ort redo:). Les manlueurs de predispo~ion genetique mla con~ommation d'alcool et su ~ de complications seront ~ e ~ t
L
alx~'c~,
t)iok~iques e k de= inve~igat~na a n a t o m o - ~ logiq.es.
Alcooll - r o l e - M i l ) l t o l p l ~ l e - c t n t m u - M c o o l i s m e - ALAT - ASAT - ASAlrm - all~lm GSlr - riRIX~
d'olydol~udlon ~ tmmifentN ~ Summr/:
~ 1 ~ qm c a r b o l ~ r l l ~ (COT),
B i o m a r b w z o f mk:oltollism
a rechemhe de l'q1~k)k)gied'une l ~ o ~ i e est c ~ pour finslmjration d'cm tmitemenL Ble fair appel & des explomtkxm
et radio-
L'indgalit~ des individus vis-a-vis des effet= deletems de Is comommarion d'alcoo~ sur le foie peut-t.ele se prtdim pro' dee exantens
~
? Sont~ ~
da d*m~er de ~;on mkxx:e .he
;'~)atopathie avam route manifestation d~n~lue, d ' ~ u e r son stade et sa gravit6 ? Peuvent-~ t~!*nnoignerde l'alo~inence d'alcoo4 et ainsi pemmtl~ Is mmmak.ce de Is d ~ n t o ~ . ~ o n ?
This review describes the laboratory markers perlonned according to the screening of ethanol a~s~. mon~on'~ of detoxi6cation process (blood alcotml, MCV, GGT, CDT, FAEE), and detection of alcoholic liver disease as well (ALAT, ASAT, ASATm, alpha GSI; Redox status), 7Piemain characteristics o/ those ethanol markers ate developed taking into account their semeiologic value,
Peuvtmt-ils (Wit~ leo biopsies h~q:~bques dont rexamen histok>gk:l~e ~e~m~ de camc~.~ser be 8 J ~ m m m ~ e d~x~e a ~e~x~ chez dee eujets a s y m ~ o m a ~ l ~ clans la mesum oO nombre d'alcooliClUm ne ckWek)pperont pas d'h6patopsthie,
sen~
~ une biops~ nonnale, ma~ que ~i l'on r~mervait l u biopems au~ individus pr~eemant lee tests I:~ologiques lee ~ perturbS, la des cam don1 rhistologie esl pafl~olog~que ne seraient peg d~ectOe. Par exempk), l ' ( ~ ' a t ~ n de l'activit~ de ia gamma glutamyt (GG'r) n'em p u a m ~ c i ~ k une l ~ m n histo4ogique clan~ la majorit~ des c . u .
and specificity.
Une ~ l e
a ~=
~ - ~ . _ _ ' ~_-) dee r ~ u l t m des b~ans 10k~gk~ueeconlper~
de r ~
h~toaogiqu~ des ~
~
(I I] a
La rnaJad~ alcoolique n ' u t soLn~,t d~mouverte qu'& l'occaaion o"une
d~ompe,~t~ ~
~ n e dinique ~
~
anomaliesbio~giques l:~o~lent ~ l u ~gnes cliniquu [34] ot Iour r a i n ~n dvidence pormet une aide ofSca~o dons : , Semce de bmd~m~ r ~ e
- le d ~ a o e chronque :
14g, Ne de S~pu 75743 Peho~ 15
d'une consonvna~on oxco~mi~ d'alcool a~Ou~ et
AmmUmmlS
bS,mnced'~=.o~We Groupe ~ Cochin 27, rue du r-~bou~S~n:-~cqu~ 756"/9 ~
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57
Dossier scientifique Biologie hdpatique (1)
- la surveillance de la desintoxication alcoolique au cours du sewage ; -
le diagnostic d'une hepatite alcoolique ;
la detection des etats pre-cirrhotiques, de fibrose et I'evaluation du stade de I'atteinte pour en surveiller 1'evolution, la therapeutique et etablir le pronostic ; -
- le diagnostic differentiel permettant la detection d'une cirrhose d'origine non alcoolique ; - I'evaluation de la predisposition genetique d'un individu b developper une hepatopathie en reponse b ralcoolisme.
2. Mecanisme de I'hepatotoxicite de I'alcool L'hepatotoxicite de I'alcool est Bee ,~ son metabolisme par ralcool deshydrogenase qui transforme le NAD en NADH contribuant b une hyperuricemie, hypoglycemie et steatose hepatique en inhibant I'oxydation des lipides et en favorisant la lipogenese. Le systeme microsomal d'oxydation de I'ethanol (MEOS) dont la principale enzyme (cytochrome P 450 2E1) est induite en cas de consommation chronique d'alcool est responsable de la tolerance ~ I'alcool bien connue chez les buveurs habituels [21,43]. Des radicaux libres sont produits qui induisent la peroxydation des lipides et des dommages membranaires ainsi que la depletion du glutathion reduit membranaire et de son precurseur la methionine activee en S-adenosylmethionine (SAMe). De plus, I'acetaldehyde, premier metabolite de ralcool, modifie la synthese du collagene hepatique : il se lie de fa~on covalente avec des proteines pour former des = adducts - qui sont antigeniques. Les sujets alcooliques developpent des anticorps circulants contre ces • a d d u c t s et initient des reponses immunes au niveau cellulaire qui augmentent la production des cytokines (TNFalpha, TGF b~ta, interleukine IL 1 beta et IL6). Ces cytokines stimulent les cellules stellaires qui produisent le collagene et sont b rorigine de la fibrose [43]. Les differentes caracteristiques des principaux examens biologiques pratiques dans le cadre du depistage de I'alcoolisme chronique et de la surveillance de la desintoxication d'une part, de la detection d'une souffrance hepatique et de la predisposition & I'alcoolisme, d'autre part, sont traitees en developpant leur inter~t semeiologique et les limites de leur interpretation.
3. Marqueurs de consommation d'alcool (aigui et chronique) et de surveillance de desintoxication 3.1. A l c o o l e m i e La concentration sanguine de I'ethanol depend de la quantit~ consommee et du delai ecoule entre le moment de I'ingestion et le prelevement. Sa diminution varie de 0,1 b 0,2 gramme par heure en fonction des individus, du sexe, de la masse corporelle et de la nature et quantite de ralimentation associee. Au del& de 8 b 12 heures, la trace de I'ethanol disparait dans le sang. La determination de I'alcoolemie permet d'objectiver une recente ingestion d'alcool et d'estimer de fat;on ponctuelle la dose ingeree. La constatation d'une alcoolemieelevee contrastant avec une tolerance cliniquement evidente constitue un signe caracteristique d'une consommation chronique d'alcool. 58
Elle est determinee dans la majorite des laboratoires par des techniques enzymatiques utilisant une alcool deshydrogenase ou une alcool oxydase. Les techniques de reference font appel b la chromatographie en phase gazeuse.
3.2. G a m m a glutamyl transferase ( G G T ) La GGT est presente dans de nombreux organes et tissus (rein, foie, rate, pancreas, coeur, cerveau et canaux biliaires) et associee, au niveau cellulaire, b la fraction microsomale et b la membrane plasmique. Elle est induite par les xenobiotiques comme I'alcool ou les medicaments. - La GGT est elevee (tableau I) dans 43 b 90 o/0des cas d'alcoolisme chronique (sujets consommant plus de 80 grammes par jour d'alcool), sans manifestation clinique. Son augmentation n'est pas specifique de I'ingestion chronique d'alcool (tableau II) :
la GGT est elevee dans toutes les pathologies hepatobiliaires non alcoolique. Elle est trouvee augmentee dans 97 % des hepatopathies [12] ; -
de nombreux medicaments sont susceptibles d'induire la synthese de la GGT et d'entrainer une augmentation de I'activite de la GGT dans le plasma, en dehors de tout contexte alcoolique : anticonvulsivants (barbituriques, phenitdfne...), imipramine, antiangoreux, antidepresseurs, antihypertenseurs, antigoutteux, antidiabetiques, contraceptifs oraux... ; -
- d'autres causes peuvent ~tre responsables de raugmentation de la GGT : obesite, diabete, hyperthyrdfdie.
- L'abstinence permet un retour b la normale en 10 jours en I'absence d'hepatopathie et en 25 b 30 jours en cas de fibrose [32].
3.3. M a c r o c y t o s e - L'augmentation du volume globulaire moyen (VGM) au dessus de la valeur seuil de 98 fl constitue un argument en faveur d'une consommation chronique d'alcool. La sensibilite de ce test varie de 30 & 67 % selon les auteurs (tableau I). Les etudes rapportees font etat d'une specificite variant de 55 b 65 % [32]. Le VGM peut augmenter dans differentes circonstances (tableau II) independamment de la consommation d'alcool : carence en folates et ou vitamine B 12, anemie (dysmyelopoiese), dysthyro'fdie, hypersplenisme, hemolyses severes. La normalisation du VGM demande 10 b 12 semaines d'abstinence, ce qui rend ce marqueur peu efficace pour evaluer la desintoxication alcoolique.
3.4. Transferrine deficiente en carbohydrates (carbohydratedeficient transferrin : CDT) ou transferrine desialylee [7]
3.4,1. Structure La transferrine (80 kDa) comporte deux cha;nes glycanniques (acide sialique, galactose, N-acetylglucosamine, mannose) resultant d'une addition post-transcriptionnelle sur I'extremite N de deux molecules d'asparagine dans la chaine polypeptidique. La forme majeure de transferrine sialylee retrouvee dans le serum contient deux N-glycans avec un nombre total de 4 residus d'acide sialique (tetrasialo-transferrine, pHI : 5 , 4 ) . On retrouve egalement des formes contenant 2 residus (disialo-transferrine, pHI : 5,7) ; 3 residus (trisialo-transferrine, pHI : 5,6), et 6 residus (hexasialotransferrine, pHI : 5,0), ainsi que des traces des formes asialylees et mono sialylees. RevueFrancophonedes Laboratoires.d#cernbre2006. N" 3 8 7
Dossier scientifique Biologie h6patique (1)
VGM
JJ VGM : 80-95 fl
120 iours
J .w 411BI. . . . . .
10-12 sema~nes
Seuil: 98 fl
._ 37 (34) 84 142] 33 [8] 40-50 [40] sujets alcoo~iques 30-50 [401 screening 64 J16]
sujels alcooi~lues 30 & 67 e~ 9 heures
GGT F:
{forme hydrophile)
5-30 Ut/I (37 "C) H :
10-45 Ul/1 (37 *C)
20 heures [HDL-GGT)
[g]
10-15 )Ours 132) (an rabsence d'hepatopathie) 25-30 )ours (en cas de fibrose)
Seuil : 50 Ulfl
52 134] sujels hospitalises 43 [34] sujels consultants 73 [4] e9 [8] 60-90 [40] sujets alcooliques
55-65 [32) 82 [42]
8g [e] 65 [40J sulets a~cool~ques 44,4 (181 sujets non-aJcooliques avec cirrhose du fore 44189~ 75 [42l 49 18] 55 [40)
35 [181 suiets non-alcooliques avec cirrhose du foie 35&75~
71.3 [18] supers alcooliques 43190~ COT
F : 26 UI/I
H : 20 Ul/I
6 -~ 12 )ours 144]
14-17 jours
55 [19.) (40-70 g/j) 100 [19] (?0-500 g/j) 64 [42l
?2 142)
Seuil '. > 0,8 % [44] > 3 ~ [?] (n~thode d~pendant)
69 [4]
83 [6]
91 J23) 82-100 [42] 83 142) 92 141 lOO [81 90-1 O0 [40j
65-95 [40] sujets alcooliques
70 Ile] ?3.3 [ 18] sujets alcoo~iques 5S&95~
sulets non-alcoollques ave<:cirrhose du foie 821 100~l
J~.~,lrnl
F : < 6-25 UI/I H : < 6-35 UI/I
ASATm : 35-50 heures ASATc : 20 heures
115 jogr8 [40]
35 134] 61 181 35-50 [34] sujels alcooliques
5? [81 90-100 (34] 5 7 1 100%
35 & 61 ~4~
3.4J. M 4 c a m ~ m e d~indm:f/o~ de M COT p a r ¥4thatm/ IFest d~rmntr~ exp~nmentalementque l',~cool induit I'augme~tation des formee les moins =aly~ees de la transfefTine depuis p r ~ de 30 arm, rnaJs le n'~c,anisme par leque; les effete de I'alcool font prolil(~rerla synth~me de la tran~errirm n'est pas ~lucid~.
Ces ~ peuvem e n e k x ~ 5 i 10 % de la ~ . Ce phin o t a t e est a t a d l ~ ~,la d i m i n u ~ de f a c ~ de b e i a l y ~ m e et ~r ~ de c ~ e de b m ~ , ::~, u ~ d'a~ooL 3.4.4. M M h o d m de m r e
I.a t n m s f e . ~ , pmt~,ne de tmnsC~rt du fe~. est syntt~tis6e par le role. So~ m~abolisme eel perturb~ par I'~K~nol dent I~ pc6s~n~ r ~ u i t le hombre d'acides =kCiquea a t t a ~ k la transferrine, t : i n g ~ i o n
Diff~rentes techniques de sq)aration et de quantification ont ~t6 utilis4k~ pour un dosage dan le mbrum : CLHP (chromatographie liquick~ haute peWorma~), ~)~ectrofoc4disation, d d e c l r o t ~ m e capillsire, ;mmunofixation, chrornatographie d'q~change d'ions, munoanaay~, npectroa~t~ de masse [?).
r , ~ e ~ e~~
L ~ rn~hod~ ~muno~gques eom k~ p~= repandoeL BUesmbc~-
Ahi~bollw.e
d'akx~ (~u~ de eO ~ ' ~ pendant,he m ~ n e )
conduit ~,la ~ d'isofomms de la ~ . d~'x~entee en carbohydrales (COT), Ces isotransfemrles d ~ t e s en cartx)hydrates uo~t f ~ de plusieum fractions p~memam des degr~m de s~t/y~tk~ diff~'ecds et, en cons~uence, un point i s o ~ u e plus ~ ' ~ que la tramdemne nocmale. n.,,.e ~
cb, L,~bomonL _.~,~-,,~ __ _ 2006. N" :Mr7
sitent une extraction p ~ des isofownes de CDT sur une cologne d ' 6 c h a r ~ d'k)ns en ra~)n des c a r a c t ~ , l t ~ q ~ immunoioO~.es similak'es de la transfemne et de la CDT. Des r~actils I:m~ & remplo~ ~ t ¢kHmcma~ disponibles et diff~'ent par leur mode de detec6on
(RU~ E ~ ~ r m ,
mrbidmr~e...). La ~ , c ~ - ¢ ~ de c ~ 59
Dossier scientifique Biologie h~patique (1)
methodes repose sur la selectivite de rextraction prealable et du type d'etalonnage adopt& II est recommandd de n'utiliser ces methodes que pour une detection de premiere intention et de confirmer les resultats positifs par une methode utilisant la CLHP, I'isofocalisation ou I'electrophorese capillaire. Recemment, une technique a ete developpee utilisant un anticorps specifique des differents epitopes de la molecule de transferrine accessible seulement aux formes CDT. De ce fait, cette technique ne necessite pas de pretraitement prealable et est facilement automatisable [?]. La CDT est tres stable dans le s~rum et peut ~tre conservde & - 20 °C pendant au moins deux ans [23].
&¢5. Int6r6t s(~m6iologique [ 7 , 20] La sensibilite de ce test dana la detection des sujets alcooliques varie en fonction des etudes et des techniques de mesure [7, 42, 44]. Elle est estimee en moyenne & 70 % (tableau /), mais varie avec la quantite d'alcool ingeree rdgulierement [45]. C'est actuellement le marqueur de consommation excessive d'alcool le plus performant. -
La specificit(~ rapportee [7] est superieure (82-100 %) & celle observee [18] pour les autres marqueurs d'alcoolisme chronique (VGM : 89 % ; ASAT : 57 % ; GGT : 49 %). Elle varie en fonction des etudes et des populations choisies. Differentes circonstances peuvent etre & I'origine d'une augmentation de la CDT sans contexte de consommation d'alcool (tableau/I) : -
- les carences martiales [41] : les differentes techniques sont influencees par I'augmentation de la transferrine & des degres variables ;
- le syndrome de deficience en carbohydrates des glycoproteines, maladie genetique rare ; -
la grossesse ;
Elles sont du m~me ordre pour la GGT (35,8 %), etudiee sur la meme population de sujets abstinents pendant une p~riode de 5 tools. - Uabstinence se traduit par une diminution de la CDT en 14 b 17 lOUtS (demi-vie : 6 ~, 12 jours). Elle n'est pas influencee par la prise de medicaments ;t rexception des immunosuppresseurs [13]. -
3.5. I r n r n u n o g l o b u l i n e s Dans I'alcoolisme chronique, on observe une stimulation marquee de la synth(~se des IgA. Elles sont essentiellement dim(~riques, formees par la muqueuse intestinale, deversees dans la veine porte et ne sont pas captees par les hepatocytes qui normalement les eliminent dans les canaux biliaires. - Le rapport IgA2/IgA1 peut constituer un marqueur de consommation excessive chronique d'alcool car sa valeur ssmble directement liee la duree et & rimportance de rabus d'alcool [24]. Les IgG sont exceptionnellement elevees au cours des hepatopathies alcooliques non cirrhotiques, mais augmentees dans 60 0/odes cas de cirrhose. -
- Une augmentation des IgA est retrouvee darts 90 % des c i ~
[26].
Un rapport IgA/transferrine > 2 est un element en faveur d'une consommation excessive d'alcool, mais cette variable manque de sensibilite. -
La determination des IgA anti • adducts, acetaldehyde-proteines dans le s~rum pourrait constituer un marqueur d'alcoolisation [17]. -
3.6. L i p i d e s
- les maladies hepatiques non alcooliques [4, 8]. En effet, une augmentation de la CDT est retrouvee (23 % des cas) dans les hGpatites chroniques d'origine virale (B et C) en I'absence d'intoxication alcoolique [31 ] ainsi que dans le cas de la cirrhose biliaire primitive [t 9, 34].
- Uhypertriglyceridemie observee dans rintoxication alcoolique, consequence d'une atteinte hepatique, reste real expliquee. Elle depend de la quantite d'alcool consomm~e et du caractere chronique ou aigu de rintoxication.
Neanmoins, la detection de la consommation alcoolique chez les patients atteints d'hepatopathie est possible avec une meilleure specificite qu'avec ta GGT ou le VGM [4, 18, 31,45].
La clairance des triglycerides du plasma n'est pas augmentee par la prise d'alcool alors que ron observe une augmentation parallele de la lipoproteine lipase.
- La severite de ratteinte hepatique n'est pas correlee avec la valeur de la CDT.
L'augmentation de I'HDL cholesterol et des proteines qui les constituent, principalement I'apolipoproteine A1, consecutive & une prise d'alcool semble ~tre causee par racceleration du - turn-over • des lipoprotdines de tres faible densit& On observe leur normalisation awes 2 semaines d'abstinence [24].
Les variations intra-individuelles observees [16] sont faibles (< 12 %), tandis que lea variations interindividuelles sont tres importantes (38,7 %).
- Dans les hepatites alcooliques, on observe une diminution du cholesterol HDL et de I'apoA1, consequence non pas d'une diminution de leur synthese hepatocytaire mais d'une acceleration de leur degradation. Les apolipoproteines A1 etant synthetisees egalement par I'intestin gr~le, cette diminution reste moder~e. - C,arance an folatee/vit B12 - H~mrmlysss
- H~atopathiss
nonalcooliqu~
- Augmentation TRF : carence martiale
- Ob~eit6
=eroge~e8
compensq~ee
- Diab~e - Mlklicamenta
- I V ~ t i e . ~
:
g :
- CDG syndrome
Anticoe~laivants,
- H~:)atopathies
barb~uriquee,
chroniques n o n aleodiqu~ : cirrhoee biliaire !primitive
4. Marqueurs biologiques d'une souffrance hepatique
(S, (3)
4.1. A m i n o t r a n s f e r a s e s (ASAT et ALAT) et A S A T m i t o c h o n d r i a l e
ph~itofne,
antimitotk:lUss /me~ie
~
- La raison de la diminution des LDL cholest(~rol apr(~s une forte consommation d'alcool n'est pas elucidee [3?]. La valeur observee de cholesterol des LDL revient & la normale awes sevra,ge [24].
antidiabeiqu~,
ant~outteu=. antk:l~otesseurs, antkmgoreu~ antihypertanNurs, imiprernine, conlUac~t;~ oraux, anticoagulants A V K
- Uaspartate aminotransfi~rase (EC 2.6.1.1) est presente dans les hepatocytes sous deux formes moleculaires differentes : rune soluble,
Revue Francophone des Laboratoires, d~ernbre 2006, N= 387
60
Dossier scientifique d Biologie h~patique (1)
cytosolique (ASATc) et I'sutre, milochondriale (ASATm), tandis que ralanine arninotransf@rase (EC 2.6.1.2) n'est presente que darts le cytoplasme. Elles scnt Iocalis@es dans les hepatocytes p~riportaux, ce qui rend compte de leur rble clans la phosphorylation oxydative el la glyconeogen~se. UALAT est plus sp~cit~lue du foie que I'ASAT que ron retrouve an 0rande quantite darts d'autres organes (cosur, cerveau, rein, muscle). Leur ~levation dans le s~rum traduit une alt@ration de la membrane cellulairs et peut tSmoigner d'ur~e n~crose cellul~re,
Article
- Darts les hepatopathies alcoot~ques, raugrnentation du rapport ASATm/ASATt est plus importante que celle obserw~e dans les h(~patopathies non alcooliques. LY~SATmdecrott au cours de rabslinence de plus de 50 % en ? jours [281 et le rapport se normalise en 15 jours. - L.'dvaluation de ce rapport pour la detection des sulets alcooliques darts la population g6nerale [27] n'a pas parmis de d~montrer son inl~r@t clans ce cadre. - Dsns les h~patites aigu~s, la valeur pronostique de rASATm a ~te monln~e, son ~l~vatmn ~tsnt un facteur de gravitY.
- Uactivite des aminotransf~rases augmente dans tousles types
- Une ~preuve d'alcoolisation aJgu~ pratiqu(~e sur des sujets sains ne
d'atteinte h~patique, mais ne rend compte que d'une evaluation statique d'une alteration sans indication de la capacit~ fonctionnelle residuelle.
montre pes d'augmentation de I'ASATm 128].
- L~@valuationdu rapport ASAT/ALAT permet une aide eft'mace darts le diagnostic diff~entiel des maladies non alcooliques du foie : un rappod SUl~meur ~ 2 conslitue une pr~somptio~ de malad~ealceolique. Ce rapport est inferieur ~ 1 clans tes maladies non alcooliques, mais ce crit~re n'est pas sp~ciflque.
4.2. A l p h a glutathion S-transferase (GST)
- Dans la detectio~ de I'abus d'alcool, la d(~termination des aminotranst6rases est d'un inter~t limit@.
Les isoenzymes de la GST d'orlgine humaine sont d~nies en fonctlon de leur poinl iso(geclrklue et de leur ct~arge : cinq foerms besiques GST2 (alpha), une torme neutre GST1 (mu) el une forme acide GST3 (pi).
• Asl~rtate a m i n o t r a ~ et rapport ASATmlASAlt
mitochondriale
(ASATm)
4,2, I, S t r u c t u r e
4,1,1. M / ~ h o d e s de mesure
Les techniques les plus utilis~es reposent sur un principe immunologique soil par mesure de I'activil~ ASAT apr~s immuno-inhibition (l'activile enzymatique r@siduelle eel mesur~e apr~s action d'un anticorps anti ASATc ou anti ASATm), soil paarmesure de hi masse prot~ique par immunom~trie (RIA, ELISA). 4, I.~. Valeur s6m~iologique - Les vaJeurs usuelles rapport~es dans la lilt~rature vahent en fonction de la technique de mesure. Dans le s~rum des individus sains, en I'abesrme de pathologie sous-jacente, I'activile ASATm est t r ~ falble (< 2 U/I avec les techniques par immuno-inhibition) et ~ t e moins de t 2 % de I'activit6 totaJe de rASAT [14, 29, 30].
Pour les techniques faisanl appel ;~ des marqueurs qui expriment I'ASATm en masse de Wot@ine, les valeurs rapportdes varient de 1 8 a 7 0 IJg/I.
- U@ld~ation de la fraction milochondrlale de I'ASAT clans le s~rum r~sulte de I~sions milochondriales de i'h~0~too/te et se relrouve darts les h~patites aigu~is et chroniques d'origine alc,oolique comme clans les h~patites d'origine virale, rn~licamenteuse ou toxique |29]. Le m~anisme de 1'61evation de I'ASATm pourrait @tre la cons~luence d'une induction par t'a~ool. - Le rapport ASATmlASATt permet une analyse discriminante
entre les maladies chroniques li@es & des ph@nomenes toxiques (h(~patites alcooliques, mddicmmenteuses ou toxiques) el les autres h@patopathies. Son r01e dans le diagnostic et le pronostic des h@patopathies li~es & ralcool est bien document6 I14, 28, 29, 30, 384 Lee sujets alcooliques chroniques, stteints ou non d'une cirrhose, pr@sentant une ~levation pr~f~rentielte de la fraction ASATm en relation avec rdtendue des lesions et la gravit@ de I'atteinte [14]. UASATm a ete Gvalu(~e [38] cornme marqueur d'alcoolisme compare & la GGT, au VGM el .~ Is CDT, dana une population de sujets alcooliques avec et sans I-~patopathie et clans un groupe de sujets pn~sentant des atteintes I'~patiques non alcooliques. Ces travaux ont montr~ la valeur de la d~terminalion du rapport ASATm/ASATt, comparde ~ celle des autres rnarqueurs pour distinguer les sujets alcooliques (87,9 o/0 de sujets bien classes sur ce crit@re). Rewe ~
des I_a~orGtoce~~
[.'alpha GST est une isoenzyme de la glutathion S transferase (EC.2.5.1.18) qui catalyse la conjugaison du glutathk~n r~luit avec des compos4~ etrangers & I'organisme pour former de I'acide mercapturique.
2006, N" 387
et synth6se
L.'ieoenzyme aJpha GST r6sulte de la combinalson de deux sous unit~s distinctes [3, 39] B1 (80 ~, 90 % de la GST cytosolique) et B2 (25 % de la sous-unit6 alpha de la GST totale hdpatique) : B1B1, B I B2, B2B2. Ualpha GST est une enzyme dim~rique, de masse ~ l a J r e 50 000, dont les deux sous-unit~s (B1 et B2) fonctionnent ind6pendamment el se combinent pour former deux homodim~res (B1B1, B2B2) et un h6t6rodim6re (B1B2). C'est une enzyme facilement induite par les substances @trang6res ;t t'organisme comme i'alcool. 4,2,2, Localisation
Dans Le foie, c'est essentiellement la forme basique, raJpha GST, qui est reprdsentl~e dans k~ cytoplasme des hdpatocyles. Sa distributK)n dans les h(~patocytes est v~ria~le en foncticn de leur Iocalisation au sein du Iobule, leur r~partition est pr~fi~rentiellement centrolobulaire. Ualpha GST est dgalemenl presente darts le rein, les testicules, les glandes surr@nales. 4,2J. M6thodes de mesure
Les techniques de d(~termination des sous-unites B1 et B2 de ralphs GST plasmatique font appel & une mesure immunochimique utilisant soil un marqueur isotopique [15], soil un syst@me enzymatique streptavidine-peroxydase et un anticorps biotinyle. Ces techniques sont d'execution rapide et des r(~actifs pd)ts & remploi sont commercialis~s. La limite de d@tection est d'environ 1 pg/i. 4 , 2 ~ Valeur wbm6iologique
La faible masse mol~culaire de ralpha GST, sa r(~partition uniforme dans le toie, sa forte concentration cytosolk:lue, sa Iocalisation centrolobulaire, sa demi-vie courte (g0 minutes) en font un marqueur de sou~ance cellulaire pr~coce et fiable [3]. Une intoxication alcoolique aigu@se traduit pax une augmentation de I'alpha GST. La mesure de ralpha GST est exploitE~edans le diagnostic diff~rentiel des hepatopathms et permet de d~finir non seulement le degre 61
Dossier scienfifique Biologie hc~patique (1)
d'atte~nte mais encore le site intralo~lalm de la r~xose Cellulaim [39]. Uatteinte par les substances toxiques comme I'alcool [3] se fair au niveau des h~patocyles de la zone centrobulaire. La distribution de renzyme alpha GST dans le Iobule h(~patique lui confbre raptitude =1mettre en (~vidance une lesion =t ce niveau alors qu'aucun retantissement sur ractivit(~ des aminotransfbrases, dont la r(~partition est p(~riportale, ne se manifeste [39].
5. Prd
N(~anmoins, une r~m.ente etude [22] montre la faible sensibilite de ralpha GST plasmatique pour rnettre en (~vidence une atteinte hepatique l i ~ ~ i'alcool : son augmentation n'est obeerv
Les diff(~rentes anomalies d6crites affectent principalement le$ syst~rnes enzymatiques impliqu~s darts le m~tabolisme de ralcool.
Cependant, la grande variation interindividuelle obserw~e dana la r~ponse =1une consommation identique d'alcool pourralt indiquer que cette enzyme refl~te la susceptibilit~ ~ ralcool trbs variable d'un sujet =1rautre.
De r~centes ~tudes suggbrent qu'il existe une pr~disposition gdn~tique =1I'alcoolisme.
- Des polymorphismes fonctionnels ont ~t~ observ(~s sur plusieurs g~nes codant pour ralcool d~shydrog~nase et I'lldddtyde ¢l~4tydrog~tlme, responsables soit d'alt~ration de la vitesee de synth~se du rr~tabolite toxique, I'ac~tald~hyde, soit de la diminution de son oxydetion. Une am(~lioration dans la prevention et le traltement pourrait r~sulter de la d~tection des sujets pr~sentant un risque g(~n~tique identiti~ [1].
Le g=1nede I'al¢ool ¢ N t s h y d r o ~ a s e 2"2 allele a ~t~ identit'~ [33]. 4.3. R a p p o r t d ' o x y d o r ~ d u c t i o n m i t o c h o n d r i a l ( a c ~ t o a c ~ t a t e / 3 hydroxybutyrate)
- Une diminution de ractivit~ de la m o l t o a m i n e o x 3 f d m IdlKlUettaire Bet calle de i'ad~m~d cydase lyml)hOClAalre et plaquettaire ont ~t~ assock~s =1une prddisposition =1ralcoolisme.
Les rapports NADINADH2 dans las compartiments cytosoliques et mitochondriaux sont d~plac(~s vers la forme r(~luite par oxydation de rbthanol. Les dquivalents rdduits d~riv~s de roxydation de r~thanol par rADH et de I'ac~tald6hyde par rALDH dans le cytoplasme sont utilisos par le malate, le glyc~rophosphate et les acides gras. Les (~:lUivalents r~luits sont traneport(~s dans la mitochondrie ot~ ils sont oxyd ~ via la ci.udne respiratoire. UALDH situ~e dans la mitochondrie o~jde ~galement I ' a c ~ t a l d ~ . La production d'hydrog~ne H+ darts la mitochondrie inhibe les autres r(~actions produisant du NADH, sp~cialement la r~action catalys~m par ralpha c~toglutarate d(~ehydrog(~nase du cycle de racide citrique. Uoxydation du NADH dans la mitochondrie ddpend de la concentration d'ADP cytoplasmk:lue, c'est-~-dire de I'(~tat de phosphorylation de chaque atome d'O2 utilis~. Dans ces conditions, roxydation des acides gras via la I~ta oxy~tion at le cycle citrique est inhib~. Cette inhibition est un facteur contributif au deveIoppement du fole gras alcoolique [10]. Saibara et al. [35] ont montr(~, dans un groupe de patients atteints d'l'~patite alcooSque, que la diminution du rapport sc~toac(~tate /3-hydroxybutymte (AN3OHB) dane le sang art~riel refl(~tant I'(~tat d'oxydetion de la mitochondrie (~tat rdduit du NADH2) permettait de pr~Woir la survenue de complications. La mesure de ce rapport pourraJt constituer un marqueur de mauvaJs pronostic chez lee patients attaints d'h~patite alcoolique. 4.4. M a r q u e u r s de c i r r h o s e Voir dans ce m~ne num~ro, I'article • Bioiogle et cirrhose - de H~lene Voitot.
R
rences
boomeUa~ikm m d d ~ o ~ w ~ SO (tOO~ ~ H M .
Pr,o m w o p o , ~ i ' , i y
I~] Aul~ HJ. vard~ a uellimmi~ndN m biOlO~qulm mllqulum de r ~ I~w. Pml. em (~)o~) tOe~. m ~ 0~, HW~ JO. O~U~h=n S-nnd~me b i o e ~ qq~ioloe~ m: Ad~mm in drr~k~ldh~-
62
- Les porteurs d'une d(~lGtion du g~ne de la GST M1 (indiquant
rabsence de GST de classe mu) prdsentent une susceptibilitG =1 d~velopper une atteinte hGpatique irreversible en r~ponse aux effets toxiques de I'alcool. Un lien significatif a (~t(~montr(~ entre la prGsence du g(~notype , null - et la survenue d'une cirrhose alcoolique du foie [36]. - Une anomalle concemant le r~.epteur de la dopamine pourrait jouer un r61e : la prGsence de rallGle A1 du ~ r de I I dOlNlmine a Gt(~ relk~e =1un facteur de risque de prd
6. Conclusion ee diff~rents examens biologk:lues pratiqu~s sont pour la plupad pet=s p ~ u e s [40] et peuvent mo~tr~ des rdsultats pathologiquse clans des maladies sans relatio~ avec la ~ alcoolique. C'est pourquoi, il convient souvent de faire appel ;I la q ~ c ~ c ~ comb~e [5, 5] de p~=~u~ maqueum e de ~ k~urd~erminatio~ dans le temps pour an~iorer leur i ~ t ~ t i o n dane le cadre de I'~valuation de la forctio~ h~patique [2, 9, 25].
L
[4] B d K. I b l l l m n C. Shh=m 1". Wdx.g R. R~m~.d N. O ~ . . . , W HL a ~ Sec.m ( : ~ x ~ p drao-def~kd trandmdn m a W o( deohel Cie. ~
RN.J7 ( t ~ )
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