Échange de bilirubine

La bilirubine est le produit final de la dégradation de l'hème. La majeure partie (80 à 85 %) de la bilirubine est formée à partir de l'hémoglobine et seule une petite partie est formée à partir d'autres protéines contenant de l'hème, comme le cytochrome P450. La bilirubine est produite dans les cellules du système réticulo-endothélial. Environ 300 mg de bilirubine sont produits quotidiennement.

La conversion de l'hème en bilirubine implique l'enzyme microsomale hème oxygénase, qui nécessite de l'oxygène et du NADPH pour fonctionner. Le cycle porphyrine est clivé sélectivement au niveau du groupe méthane en position a. L'atome de carbone du pont a-méthane est oxydé en monoxyde de carbone, et à la place du pont, deux doubles liaisons se forment avec des molécules d'oxygène externes. Le tétrapyrrole linéaire obtenu est structurellement l'IX-alpha-biliverdine. Il est ensuite converti par la biliverdine réductase, une enzyme cytosolique, en IX-alpha-bilirubine. Un tétrapyrrole linéaire de cette structure devrait être hydrosoluble, tandis que la bilirubine est liposoluble. La liposolubilité est déterminée par la structure de l'IX-alpha-bilirubine, c'est-à-dire la présence de six liaisons hydrogène intramoléculaires stables. Ces liaisons peuvent être rompues par l'alcool lors d'une réaction diazo (van den Bergh), au cours de laquelle la bilirubine non conjuguée (indirecte) est convertie en bilirubine conjuguée (directe). In vivo, les liaisons hydrogène stables sont rompues par estérification avec l'acide glucuronique.

Environ 20 % de la bilirubine circulante provient de sources autres que l'hème des globules rouges matures. Une faible quantité provient de cellules immatures de la rate et de la moelle osseuse. Cette quantité augmente avec l'hémolyse. Le reste est formé dans le foie à partir de protéines contenant de l'hème, telles que la myoglobine, les cytochromes et d'autres sources non précisées. Cette fraction est augmentée dans l'anémie pernicieuse, l'uroporphyrine érythropoïétique et le syndrome de Crigler-Najjar.

Transport et conjugaison de la bilirubine dans le foie

La bilirubine non conjuguée plasmatique est étroitement liée à l'albumine. Seule une très faible proportion de bilirubine est dialysable, mais sa concentration peut augmenter sous l'influence de substances entrant en compétition avec elle pour la liaison à l'albumine (par exemple, les acides gras ou les anions organiques). Ceci est important chez les nouveau-nés, chez qui de nombreux médicaments (par exemple, les sulfamides et les salicylates) peuvent faciliter la diffusion de la bilirubine dans le cerveau et contribuer ainsi au développement d'un ictère nucléaire.

Le foie sécrète de nombreux anions organiques, notamment des acides gras, des acides biliaires et d'autres composants non biliaires de la bile, comme la bilirubine (malgré sa forte liaison à l'albumine). Des études ont montré que la bilirubine est séparée de l'albumine dans les sinusoïdes et diffuse à travers la couche aqueuse à la surface des hépatocytes. Les hypothèses précédentes sur la présence de récepteurs à l'albumine n'ont pas été confirmées. La bilirubine est transportée à travers la membrane plasmique jusqu'à l'hépatocyte par des protéines de transport telles que la protéine de transport des anions organiques et/ou par un mécanisme de bascule. La captation de la bilirubine est très efficace en raison de son métabolisme rapide dans le foie par glucuronidation et sécrétion dans la bile, et de la présence de protéines de liaison cytosoliques telles que les ligandes (glutathion-8-transférase).

La bilirubine non conjuguée est une substance apolaire (liposoluble). Lors de la réaction de conjugaison, elle est convertie en substance polaire (hydrosoluble) et peut donc être excrétée dans la bile. Cette réaction se produit grâce à l'enzyme microsomale uridine diphosphate glucuronyl transférase (UDPGT), qui convertit la bilirubine non conjuguée en bilirubine mono- et diglucuronide conjuguée. L'UPGT est l'une des nombreuses isoformes de l'enzyme qui assurent la conjugaison des métabolites endogènes, des hormones et des neurotransmetteurs.

Le gène UDPHT de la bilirubine est situé sur la 2e paire de chromosomes. Sa structure est complexe. Dans toutes les isoformes UDPHT, les exons 2 à 5, situés à l'extrémité 3' de l'ADN du gène, sont des composants constants. L'expression génique nécessite l'implication de l'un des premiers exons. Ainsi, pour la formation des isoenzymes bilirubine-UDFHT 1*1 et 1*2, l'implication des exons 1A et ID, respectivement, est nécessaire. L'isoenzyme 1*1 participe à la conjugaison de la quasi-totalité de la bilirubine, tandis que l'isoenzyme 1*2 n'y participe pratiquement pas, voire pas du tout. D'autres exons (IF et 1G) codent pour les isoformes phénol-UDFHT. Ainsi, le choix de l'une des séquences de l'exon 1 détermine la spécificité du substrat et les propriétés des enzymes.

L'expression ultérieure de l'UDFGT 1*1 dépend également d'une région promotrice à l'extrémité 5' associée à chacun des premiers exons. Cette région promotrice contient la séquence TATAA.

Les détails de la structure des gènes sont importants pour comprendre la pathogenèse de l'hyperbilirubinémie non conjuguée (syndromes de Gilbert et de Crigler-Najjar), lorsque le foie contient des enzymes réduites ou absentes responsables de la conjugaison.

L'activité de l'UDFGT dans l'ictère hépatocellulaire est maintenue à un niveau suffisant, et augmente même en cas de cholestase. Chez le nouveau-né, l'activité de l'UDFGT est faible.

Chez l'homme, la bilirubine est principalement présente dans la bile sous forme de diglucuronide. La conversion de la bilirubine en monoglucuronide et en diglucuronide s'effectue dans le même système glucuronyltransférase microsomal. En cas de surcharge en bilirubine, comme lors d'une hémolyse, la formation de monoglucuronide est prédominante, et lorsque l'apport en bilirubine diminue ou que l'enzyme est induite, la teneur en diglucuronide augmente.

La conjugaison avec l'acide glucuronique est la plus importante, mais une petite quantité de bilirubine est conjuguée avec des sulfates, du xylose et du glucose; ces processus sont renforcés dans la cholestase.

Aux stades avancés de l'ictère cholestatique ou hépatocellulaire, malgré une teneur plasmatique élevée en bilirubine, celle-ci n'est pas détectée dans les urines. Cela semble s'expliquer par la formation de bilirubine de type III, monoconjuguée, liée covalentement à l'albumine. Elle n'est pas filtrée dans les glomérules et, par conséquent, n'apparaît pas dans les urines. Cela réduit l'intérêt pratique des tests utilisés pour déterminer la teneur en bilirubine urinaire.

L'excrétion de la bilirubine dans les tubules se fait par l'intermédiaire d'une famille de protéines de transport d'anions organiques multispécifiques dépendantes de l'ATP. Le taux de transport de la bilirubine du plasma vers la bile est déterminé par l'étape d'excrétion du glucuronide de la bilirubine.

Les acides biliaires sont transportés dans la bile par une protéine de transport différente. L'existence de différents mécanismes de transport de la bilirubine et des acides biliaires peut être illustrée par l'exemple du syndrome de Dubin-Johnson, dans lequel l'excrétion de la bilirubine conjuguée est altérée, mais l'excrétion normale des acides biliaires est préservée. La majeure partie de la bilirubine conjuguée présente dans la bile se trouve dans des micelles mixtes contenant du cholestérol, des phospholipides et des acides biliaires. L'importance de l'appareil de Golgi et des microfilaments du cytosquelette hépatocytaire pour le transport intracellulaire de la bilirubine conjuguée n'a pas encore été établie.

Le diglucuronide de bilirubine, présent dans la bile, est hydrosoluble (molécule polaire) et n'est donc pas absorbé dans l'intestin grêle. Dans le côlon, la bilirubine conjuguée est hydrolysée par les β-glucuronidases bactériennes pour former des urobilinogènes. Dans la cholangite bactérienne, une partie du diglucuronide de bilirubine est hydrolysée dans les voies biliaires, entraînant la précipitation de la bilirubine. Ce processus pourrait jouer un rôle important dans la formation de calculs biliaires biliaires.

L'urobilinogène, dont la molécule est apolaire, est bien absorbé dans l'intestin grêle et en quantités minimes dans le côlon. Une petite quantité d'urobilinogène, normalement absorbée, est réexcrétée par le foie et les reins (circulation entéro-hépatique). Lorsque la fonction des hépatocytes est altérée, la réexcrétion hépatique de l'urobilinogène est altérée et l'excrétion rénale augmente. Ce mécanisme explique l'urobilinogénurie dans les maladies hépatiques alcooliques, la fièvre, l'insuffisance cardiaque et les premiers stades d'une hépatite virale.