Composition chimique des calculs urinaires

Chez les personnes en bonne santé, les calculs urinaires ne se retrouvent pas dans l’urine.

Les calculs urinaires sont des composants insolubles de l'urine de compositions chimiques diverses. Leur formation se déroule selon le schéma suivant: solution sursaturée (forme non cristalline) → formation de petits cristaux (nucléation) → formation de gros cristaux, voire de leurs agrégats (croissance et agglomération des cristaux).

La formation de petits cristaux est facilitée par ce que l'on appelle l'induction épitaxiale, basée sur la similitude de forme des composants de la solution cristallisée, quelle que soit leur composition chimique. Par exemple, les cristaux d'acide urique, d'oxalate de calcium et de phosphate, de forme similaire, facilitent la formation de calculs lorsqu'ils interagissent. Outre les composés qui facilitent la formation de cristaux (promoteurs), il existe des substances qui entravent ce processus (inhibiteurs). Il s'agit notamment des pyrophosphates, de l'ATP, du citrate et des glycosaminoglycanes (notamment l'héparine, l'acide hyaluronique et le sulfate de dermatane).

Lors de l'examen des calculs urinaires, on note d'abord leur taille, puis leur couleur, leurs propriétés de surface, leur dureté et le type de section transversale. Les types de calculs les plus fréquemment identifiés sont les suivants:

• Les calculs d'oxalate (issus de l'oxalate de calcium) représentent jusqu'à 75 % des calculs formés par les sels de calcium. Ils sont soit petits et lisses, soit gros (jusqu'à plusieurs centimètres) et présentent une large surface verruqueuse. Dans ce dernier cas, leur composition chimique est complexe, les oxalates ne formant que les couches superficielles. Comparés aux autres calculs, ils sont plus durs. La cause la plus fréquente de calculs d'oxalate est une excrétion urinaire accrue de calcium, pouvant être due à une résorption accrue du calcium dans l'intestin, à une altération de la filtration et de la résorption rénales, ou à une hyperparathyroïdie méconnue. Dans ces cas, dans un contexte d'hypercalciurie, un apport alimentaire accru d'oxalates crée des conditions favorables à la formation de calculs. Une surdose de vitamine C (plus de 3 à 4 g/jour) peut entraîner une augmentation de la quantité d'oxalates dans l'organisme. Des cristaux d'oxalate de calcium peuvent également se former chez les patients souffrant de goutte (induite par des cristaux d'urate de sodium). La formation excessive d'oxalates dans le corps due à une déficience congénitale des enzymes qui catalysent la désamination de la glycine et conduisent ainsi à une augmentation de la teneur en oxalates dans le sang est observée extrêmement rarement.
• Les calculs d'urate (constitués de sels d'urate et d'acide urique) représentent jusqu'à 10 % des cas de lithiase urinaire. Leur taille et leur forme sont très variables. Les calculs vésicaux peuvent avoir la taille d'un petit pois ou d'un œuf. Dans les reins, ils peuvent remplir tout le bassinet du rein. La couleur des calculs d'urate est généralement jaune-gris, brun-jaune ou brun-rouge; leur surface est parfois lisse, mais plus souvent rugueuse ou finement verruqueuse. Ils sont très durs et difficiles à couper. En coupe transversale, de petites couches concentriques de différentes couleurs sont visibles. Les causes des calculs d'urate sont diverses: formation excessive d'acide urique dans l'organisme, apport accru de purines avec l'alimentation, goutte, en particulier lorsque des substances empêchant la résorption de l'acide urique dans les tubules rénaux sont prescrites à des fins thérapeutiques. La formation de calculs est favorisée par le pH acide de l'urine et sa faible quantité. Il existe quatre types de lithiase urinaire urique.
  • Idiopathique, dans lequel les patients ont des concentrations normales d'acide urique sérique et urinaire, mais un pH urinaire constamment bas; ce type comprend également les patients souffrant de diarrhée chronique, d'iléostomies et ceux recevant des médicaments qui acidifient l'urine.
  • Hyperuricémie, chez les patients souffrant de goutte, de syndromes myéloprolifératifs et du syndrome de Lesch-Nyen. Environ 25 % des patients présentant des symptômes de goutte présentent des calculs d'acide urique, et 25 % des patients présentant des calculs d'acide urique souffrent de goutte. Si l'excrétion quotidienne d'acide urique chez un patient goutteux dépasse 1 100 mg, l'incidence de lithiase urinaire est de 50 %. De plus, une augmentation de la concentration d'acide urique dans le sang et les urines est possible chez les patients recevant une chimiothérapie pour des néoplasies.
  • En cas de déshydratation chronique, une urine acide concentrée est typique des patients souffrant de diarrhée chronique, d'iléostomie, de maladie inflammatoire chronique de l'intestin ou de transpiration excessive.

• Hyperuricosurique sans hyperuricémie, observé chez les patients recevant des médicaments uricosuriques (salicylés, thiazidiques, probénécide) ou consommant des aliments riches en purines (viande, sardines).
• Calculs de phosphate (de phosphate de calcium et de phosphate triple). Les cristaux de phosphate de calcium sont rarement détectés, dans environ 5 % des cas. Ils peuvent atteindre une taille importante, leur couleur est blanc jaunâtre ou grise, leur surface est rugueuse, comme recouverte de sable, leur consistance est molle, assez cassante, et leur surface de coupe est cristalline. Ils se forment généralement autour d'un petit calcul d'acide urique ou d'un corps étranger. Les raisons de leur apparition sont en grande partie les mêmes que pour les calculs d'urate.
• Les calculs de cystine sont rares, survenant dans 1 à 2 % des cas de lithiase urinaire. Ils peuvent être assez volumineux, blancs ou jaunâtres, lisses ou rugueux, de consistance molle, comme de la cire, et cristallins à la coupe. Les calculs de cystine apparaissent en cas de trouble congénital de la résorption de la cystine dans les cellules des tubules proximaux des reins. Comme pour la cystine, la résorption de la lysine, de l'arginine et de l'ornithine est altérée. La cystine est l'acide aminé le moins soluble de tous; son excès dans l'urine s'accompagne donc de la formation de cristaux hexagonaux (signe diagnostique de cystinurie).
• Les calculs infectieux (de struvite) sont relativement fréquents, dans 15 à 20 % des cas de lithiase urinaire (deux fois plus souvent chez les femmes que chez les hommes). Les calculs de struvite sont principalement constitués de phosphate d'ammonium et de magnésium. Leur formation indique la présence, au moment de l'examen, ou une infection antérieure causée par des bactéries dégradant l'urée (le plus souvent Proteus, Pseudomonas, Klebsiella ). La dégradation enzymatique de l'urée par les uréases entraîne une augmentation de la concentration en bicarbonates et en ammonium, ce qui contribue à une augmentation du pH urinaire au-dessus de 7. Lors d'une réaction alcaline, l'urine est sursaturée en magnésium, ammonium et phosphates, ce qui entraîne la formation de calculs. Les calculs de struvite ne se forment qu'en cas de réaction urinaire alcaline (pH supérieur à 7). Environ 60 à 90 % des calculs coralliens sont de la struvite. La détermination de la composition chimique des calculs urinaires permet au médecin traitant de s'orienter dans le choix du régime alimentaire d'un patient atteint de lithiase urinaire. Un apport alimentaire élevé en protéines (1 à 1,5 g/kg par jour) peut augmenter la teneur en sulfates et en acide urique dans les urines. De fortes concentrations de sulfates et d'acide urique peuvent contribuer à la formation de calculs d'oxalate. Les sulfates provoquent une acidose, qui réduit la teneur en citrate dans les urines. La prise de suppléments de calcium, recommandés pour la prévention et le traitement de l'ostéoporose, peut entraîner une hypercalciurie. Une teneur élevée en oxalate dans l'alimentation augmente la cristallurie d'oxalate de calcium. Tous ces éléments doivent être pris en compte lors du choix du régime alimentaire, car seule une alimentation adaptée permet de restaurer le métabolisme.

Les calculs d'acide urique se distinguent des autres calculs urinaires par leur dissolution grâce à un régime alimentaire adapté et à l'utilisation d'agents thérapeutiques. Le traitement vise à augmenter le pH et le volume des urines, et à réduire l'excrétion d'acide urique. En cas d'uraturie, il est recommandé d'exclure les aliments favorisant la formation d'acide urique (cervelle, reins, foie, bouillons de viande). De plus, il est nécessaire de limiter strictement la consommation de viande, de poisson et de graisses végétales, qui acidifient le pH urinaire (en présence d'urates, le pH urinaire est compris entre 4,6 et 5,8). La faible concentration de citrates dans les urines de ces patients favorise la cristallisation de l'acide urique. Il est important de rappeler qu'une modification brutale du pH urinaire vers le bas entraîne la précipitation de sels de phosphate qui, en enveloppant les urates, entravent leur dissolution.

En cas de calculs d'oxalate, il est nécessaire de limiter la consommation d'aliments riches en sels d'acide oxalique (carottes, haricots verts, épinards, tomates, patates douces, rhubarbe, fraises, pamplemousses, oranges, cacao, jus de canneberge, jus de framboise, thé). En complément des restrictions alimentaires, des sels de magnésium sont prescrits, qui fixent les oxalates dans l'intestin et limitent leur absorption.

En cas de phosphaturie et de calculs phosphatés, l'urine présente une réaction basique. Pour modifier cette réaction en acide, du chlorure d'ammonium, du citrate d'ammonium, de la méthionine, etc. sont prescrits (sous contrôle du pH urinaire).

Chez de nombreux patients, la formation de calculs de cystine peut être prévenue, voire dissoute. Pour réduire les concentrations de cystine, il est conseillé de boire 3 à 4 litres de liquide par jour. De plus, l'urine doit être alcalinisée, car la cystine se dissout mieux dans une urine alcaline. Si des calculs de cystine se forment ou augmentent de taille malgré une consommation importante de liquide et un traitement alcalinisant, des médicaments qui lient la cystine et forment une cystéine plus soluble (pénicillamine, etc.) doivent être prescrits.

Pour prévenir la formation et la croissance des calculs de struvite, un traitement rationnel des infections urinaires est nécessaire. Il est important de noter que des bactéries sont présentes à la surface des calculs et peuvent y persister même après la fin du traitement antibiotique et la disparition de l'agent pathogène dans les urines. Après l'arrêt du traitement, les bactéries pénètrent à nouveau dans les urines et provoquent une récidive. Les patients présentant des infections urinaires réfractaires se voient prescrire des inhibiteurs de l'uréase, qui bloquent l'enzyme bactérienne correspondante, ce qui entraîne l'acidification des urines et la dissolution des calculs.

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