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HOMEOSTASIE DU PHOSPHATE

LE RÔLE DU REIN

DOMINIQUE PRIÉ

UNIVERSITÉ PARIS DESCARTES, FACULTÉ DE MÉDECINE,

INSERM U845

SERVICE DES EXPLORATIONS FONCTIONNELLES

HÔPITAL NECKER-ENFANTS MALADES

PARIS

Nécessaire à la minéralisation de l’os: cristal de phosphate de

calcium

Anion le plus abondant dans les cellules: stockage énergétique

(ATP), phosphorylation, synthèse d’ARN et ADN.

Répartition du phosphate: 85% os, 14% cellules, 1%

extracellulaire

Phosphatémie:

Nle à jeun: 0,85 - 1,40 mM = phosphate inorganique (non lié

aux phospholipides)

Variation nycthémérale: plus bas le matin (jeûne nocturne),

maximal la nuit (post prandial).

Plus élevée chez l’enfant (x2).

10% non filtrables (lié aux protéines)

6% complexés au Ca2+ et Mg2+

84% libres

RÔLES DU PHOSPHATE DANS LRÔLES DU PHOSPHATE DANS L’’ORGANISMEORGANISME

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Augmentation du risque de décès dans IR stade 3-4 même quand la

phosphatémie est encore “normale”

Kestenbaum JASN 2005, 16:520

CONSÉQUENCES DE L’HYPERPHOSPHATÉMIE

Apportsdigestifs FGF23

1,25 OHvitD

1,25 OHvitD

PTH

PTH

P

P

FGF23

HOMEOSTASIE DU PHOSPHATEHOMEOSTASIE DU PHOSPHATE

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Katai, Biochem. J. (1999) 343, 705

ABSORPTION DIGESTIVE DE PHOSPHATEeffets des apports et du calcitriol

Effet des apportsdigestifs en phosphate

Effet de la vitD

TotalNa-dependant

Na-independant

Transport de P:Na-independantNa-dependant

-vitD +vitD

Segawa, Am J Physiol Renal Physiol 287: F39, 2004

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CONTRIBUTION DU NPT2b ET DU TRANSPORT PASSIF AUX MODIFICATIONS DE PHOSPHATÉMIE

Régime pauvre en Pi 1semaine Puis gavage avec Pi

Sabbagh, J Am Soc Nephrol 20: 2348, 2009

NPT2b transporte 50% du P absorbé

(modulé par calcitriol)

INVALIDATION POST NATALE DE NPT2b DANS L’INTESTIN

WT

NPT2b-/- intestin

Sabbagh, J Am Soc Nephrol 20: 2348, 2009

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Sabbagh, J Am Soc Nephrol 20: 2348, 2009

ADAPTATION DES SOURIS NPT2b-/-

Prié, New Engl. J Med 2010, 362, 2399

LE REIN DETERMINE LA PHOSPHATEMIE

Le phosphate est filtré par le glomérule et est réabsorbé par le tubule proximal

La phosphatémie dépend essentiellement de la réabsorption tubulaire de phosphate.

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Invalidation du gène NPT2a murin

(Beck, Proc Natl Acad Sci 1998; 95:5372)

Mutations inactivatrices NPT2a chez

l’homme (Prié, New Engl. J Med 347, 983)

Invalidation du gène NHERF1 murin

(Shenolikar PNAS 99, 11470)

Mutations NHERF1 chez l’homme

(Karim New Engl. J Med 2008 ;359:1128)

- Hypophosphatémie

- Augmentation de

l’excrétion urinaire de

phosphate

Lithiases rénales (oxalate de Ca/ phosphate de Ca)

Déminéralisation osseuse

Calcitriolémie ± haute module le phénotype.

NPT2a EST LE TRANSPORTEUR RÉNAL DE P QUI CONTRÔLE LA PHOSPHATÉMIE

Invalidation du NPT2c murin:

pas d’hypophosphatémie, pas d’augmentation de la

phosphaturie, pas d’anomalie osseuse, pas de lithiases rénales

Hypercalcémie, hypercalcitriolémie

Double invalidation NPT2c /NPT2a modifie peu le phénotype

NPT2a-/-

Mutations chez l’homme:

rachitisme hypophosphatémique hypercalciurique (HHRH)

RÔLE DU NPT2c

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MUTATIONS DE NPT2b CHEZ L’HOMME

Mutations homozygotes

Microlithiases alvéolaires

Diagnostic sur une Rx de thorax

vers 20 ou 30 ans.

Lente détérioration de la fonction

respiratoire.

Association possible avec des

microlithiases testiculaires

La phosphatémie et l’excrétion urinaire de phosphate semblent

normales. Pas de lithiases rénales.

Calcifications pancréatiques?

RÉGULATION HORMONALE DU BILAN

DE PHOSPHATE:

LE FIBROBLAST GROWTH FACTOR 23

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STRUCTURE DU Fibroblast Growth Factor 23

NH2 COOH176 1791-24

Peptide actif

Fragments clivés physiologiquement inactif

Site de clivage

Peptide circulant glycosylé de 32 kd, 251 amino acids

Concentration plasmatique chez des sujets sains < 50 pg/ml.

Y Y

Y YY

Lieu de synthèse: Os (osteocytes, osteoblastes)

en pathologie foie, rein

Demi vie 60 minutes

FGF23

EFFETS PHYSIOLOGIQUES DU FGF23

SUR LE REIN:

•Diminue la réabsorption rénale de phosphate (baisse de

l’expression des transporteurs rénaux de phosphate)

•Inhibe la synthèse rénale de calcitriol: diminution 1 alpha-

hydroxylase rénale

•Augmente la dégradation du calcitriol dans le rein:

stimulation de la 24-hydroxylase

Conséquence: diminution de l’absorption intestinale de

phosphate

SUR LA GLANDE PARATHYROÏDE

•Diminution de la production de PTH

•Stimule l’expression de la 1 alpha-hydroxylase

Le FGF23 diminue la phosphatémie, augmente l’excrétion urinaire de phosphate et la

calcitriolémie

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FGF-23

FGFR

FGF-23

Klothomembranair

e

Klotho circulant

KLOTHO: CO-RECEPTEUR DU FGF23

FRS2a

1014 amino acides, court segment transmembranaire

Shedding(ADAMs 10, 17?)

KL1

KL2

KL1?Épissage alternatif

ERK

AKT

PLCg

PKCIP3

bcatenine

FGF23-/-=Klotho-/-

Rein: tube contourné distal > tube proximal

Parathyroide

Ben-Dov, JCI 2007; 117, 12: 4003

Kuro-o, Nature 1997, 390:45

Rein: 0,5% du poids du corps

Muscle: 40% du poids du corps chez un sujet non obèse

EXPRESSION DE KLOTHO

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FACTEURS QUI CONTRÔLENT L’EXPRESSION DE FGF23 ET KLOTHO

Principaux facteurs qui augmentent la synthèse de FGF23:

•Le calcitriol

•Les apports digestifs en phosphate, la phosphatémie

•La PTH

•Apports en calcium, calcémie

•Déficit en fer stimule la production des formes clivées. Injection de fer: modeste

augmentation de la forme intacte

•leptine

•Klotho

Facteurs qui augmentent l’expression de Klotho

Calcitriol, Exercise physique, EPO

Facteurs qui diminuent l’expression de Klotho

FGF23, Angiotensine II

Au cours de l’insuffisance rénale augmentation de FGF23 et baisse de Klotho

Apports en Pi

FGF23 Pi Plasma

1,25(OH)2D

Klotho

Absorption intestinale Pi

Excrétion rénale Pi

Apports en Pi

FGF23 Pi Plasma

1,25(OH)2D

Klotho

Absorption intestinale Pi

Excrétion rénale Pi

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0,5

1,5

2,5

3,5

4,5

5 35 65 95 125 155 185

Log(F

GF23)

GFR ml/mn

Prié Clin J Am Soc Nephrol 5: 2010; 1717

Yamazaki BBRC 2010, 513

Shimada J Clin Endocrinol Metab, 2010, 95 :578

MODIFICATIONS D’EXPRESSION DE FGF23 & KLOTHO AU COURS DE L’INSUFFISANCE RÉNALE

Élévation du FGF23 intact dans l’insuffisance

rénale, jusqu’à 105 x Nle

KL1 Membrane formARNm

Koh BBRC 2001,280:1015

LA PHOSPHATÉMIE AUGMENTE TARDIVEMENT ET LE FGF23 PRECOCEMENT QUAND LE DFG BAISSE

Isakova Kidney International (2011) 79, 1370

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GÉNÈSE DE L’HYPERPARATHYROÏDIE SECONDAIRE DE L’INSUFFISANCE RÉNALE

GFR Pi FGF23

reabsorption rénale Pi

1,25 dihydroxy vitD

Absorption intestinale Pi

Absorption intestinale Ca

Normalisation de Pi

Secretion PTH +

Ca2+

Hasegawa Kidney Int 2010

EFFETS D’ANTICORPS BLOQUANTS ANTI-FGF23

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EFFETS D’UN TRAITEMENT PROLONGÉ PAR AC BLOQUANTS ANTI-FGF23

Ac + régime riche en phosphate Shalhoub, JCI 2012. 122

FGF23 ET MORBIDITÉ CARDIOVASCULAIRE

Chez des patients avec MRC (dialysés ou non) ou sujets avec fonction rénale

normale les concentrations élevées de FGF23 sont associées à un risque accru de:

•Infarctus du myocarde

•Hypertrophie ventriculaire gauche

•Baisse de la fraction d’éjection

•Fibrillation auriculaire

•Accident vasculaire cérébral

•Calcifications vasculaires

•Angioplastie, stent, by pass, endarteriectomie, amputation des membres

inférieurs

Associations retrouvées chez l’enfant

Augmentation du FGF23 au cours de l’insuffisance cardiaque liée à un mauvais

pronostic.

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LE FGF23 INDUIT UNE HYPERTROPHIE CARDIAQUE

Faul. The Journal of Clinical Investigation, 2011

L’effet du FGF23 sur

l’hypertrophie cardiaque pourrait

être indépendant de Klotho

UN INHIBITEUR DES FGFR DIMINUE L’HYPERTROPHIE CARDIAQUE

Faul. The Journal of Clinical Investigation, 2011

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ASSOCIATIONS KLOTHO & RISQUES

La surexpression de Klotho chez la souris:

• augmente l’espérance de vie (Kurosu Science. 2005; 309: 1829)

améliore les lésions rénales dans différents modèles (Mitani Hypertension.

2002;39:838. Haruna, PNAS 2007 vol. 104, 2331. Wang Hypertension.

2009;54:810. Hu, Kidney International, 2010 78, 1240. Hu J Am Soc Nephrol 22: 124, 2011)

Chez l’homme:

•Associations polymorphismes de Klotho avec la

longévité et le risque de coronaropathies

•Concentration plasmatique de klotho et

longévité, 804 sujets > 65 ans suivis 6 ans.

Association indépendante de l’âge et des

pathologies (Semba J Gerontol A Biol Sci Med Sci

2011)

CAUSES ET MECANISMES DE LA SURMORTALITÉ AU COURS DE L’INSUFFISANCE RÉNALE

PHOSPHATEMIE CHARGE EN Pi

Effets directs sur les tissus

Stimulation du FGF23 Baisse de Klotho

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CONCLUSIONS

• Le rein contrôle la phosphatémie (contrôle du NPT2a)

• La phosphatémie est contrôlée par le couple FGF23/Klotho

• L’augmentation de la phosphatémie augmente la mortalité par des mécanismes

directs et indirects

• L’augmentation de FGF23 associée à la baisse de Klotho augmente la mortalité

• La diminution des apports en Pi devrait prévenir la toxicité propre du Pi,

l’augmentation du FGF23 et la baisse résultante de Klotho

Nouvelles perspectives thérapeutiques:

• La stimulation de la production de Klotho

• Anticorps anti FGF23 chez les dialysés.

• Inhibition des transporteurs du Pi (NPT2a, NPT2b, NPT2c) chez les non dialysés