La glucuronidation in vivo de différentes substances que ce soit stéroïde, toxine ou médicament dépend d'un grand nombre de facteurs que nous citerons ici rapidement (Dutton GJ, 1980).
1. La capacité du substrat à traverser la membrane cellulaire pour être glucuronidé.
2. Sa capacité de former un aglycon i.e. une substance pouvant être glucuronidée.
L'accessibilité de l'enzyme par 1'aglycon.
112
4. La disponibilité de l'acide UDF glucuronique pour le transfert du glucuronide.
5. L'activité de l'enzyme glucuronyltransfêrase.
6. La vitesse de sécrétion du conjugué hors de la cellule. 7. L'hydrolyse du conjugué en aglycon par la g-glucuronidase.
De plus, les conditions physiologiques peuvent influencer la glucuronidation:
1. L'âge (Dutton, 1978; Krawczynda, Zachman et Pradev, 1976) 2. Le statut hormonal (Viinikka et Janne, 1973; Hietanen, 1974
Rao et coll., 1977; Hobkirk et Cardy, 1980)
3. La diète (Dickerson et Walker, 1974; Marselos et Laitinen, 1975)
4. L'absorption de xénobiotique, composé exogène n'ayant pas d'activité fonctionnelle pour l'organisme (Dutton et
Burchell, 1974)
5. La réponse aux conditions physiologiques de l'environnement (Dutton, 1980).
6. Les perturbations de l'état de santé (Dutton, 1980)
6. Importance des 5q-stéroïdes-Cl9-glucuronldes
6.1 Historique
Il est bien établi que, dans la plupart des tissus cibles des androgènes, le DHT est un produit métabolique de la testo (Ito et Horton, 1971). -Il est également connu que le DHT est rapidement converti en 3a-diol (Kinouchi et Horton, 1974).
Contrairement à la réduction de testo en DHT, la transformation du DHT en 3a-diol est réversible. Théoriquement, les concentra
tions plasmatiques de DHT et de 3a-diol devraient refléter la conversion périphérique des androgènes. De ces deux métaboli tes, les auteurs se sont surtout intéressés au 3a-diol qui apparait à première vue, comme un métabolite final du DHT. Des
113
travaux récents effectués chez 1'humain par le groupe de
Deslypere (Deslypere et coll. 1982) ont montré que le 3a-diol plasmatique est un métabolite formé principalement à l'extérieur du foie et ils en concluent que les niveaux circulants de ce stéroïde seraient un bon paramètre de l'activité androgénique périphérique. Ainsi, Toscano et ses collaborateurs (1982) ont démontré que les niveaux de 3«-diol chez les femmes hirsutes étaient augmentés par rapport à ceux chez les femmes normales. Contrairement à ces affirmations, plusieurs auteurs ont toute fois démontré que certains désordres androgéniques ne sont pas réflétés par les niveaux plasmatiques de DHT et 3a-diol. Ainsi, chez la femme hirsute, des niveaux normaux de DHT et de 3a-diol ont été trouvés (Abraham et Chakmakjian, 1974; Horton et coll., 1982). Le niveau plasmatique de 3a-diol d'hommes atteints d'une hyperplasie bénigne de la prostate n'est pas modifié (Ishimaru et coll., 1977). Finalement, Imperato-McGinley et coll. (1982) ont mesuré des niveaux normaux de DHT plasmatique chez les
hommes ayant un syndrome de féminisation testiculaire ou une déficience en 5a-rêductase. En résumé, le choix du 3a-diol plasmatique comme marqueur de la conversion périphérique des androgènes s'avère controversé. Etant donné les faibles concen
trations plasmatiques de ce stéroïde (<0.5ng/ml), il est parfois difficile d'arriver à une mesure exacte des niveaux de ce méta bolite. Ceci pourrait peut-être expliquer les controverses existant en littérature.
Les travaux de Mauvais-Jarvis (Mauvais-Jarvis et coll.,
1965, 1970, 1973) avaient mis en évidence que les stéroïdes-C19 comme la testo et le DHEA étaient métabolisés et se retrouvaient dans l'urine sous forme de 3a-diol-glucuronide. De plus, ils avaient observé que les niveaux urinaires de ce métabolite
étaient affectés par certaines pathologies reliées au métabolis me des androgènes. Les auteurs ont donc conclu que ce métaboli
te pourrait être un marqueur de la transformation androgénique périphérique.
114
6.2 Glucuronidation des 5 a-stéroïdes
Mauvais-Jarvis et Baulleu (1965) ont été les premiers à relier le métabolisme de la testostérone et la formation de stéroïdes-glucuronides chez des femmes et des hommes normaux. Par l'analyse des stéroïdes présents dans l'urine, ils ont ob servé que la testo pouvait être métabolisée en 3a-diol-G. Les métabolites urinaires originent du catabolisme de la testo et du DHT aussi bien que de la conversion périphérique des stéroïdes- C19, c'est-à-dire la conversion des stéroïdes-Cl9 dans les
tissus extra-splanchniques. Le même groupe (Mauvais-Jarvis, 1970) a ensuite étudié le métabolisme de la testo chez des hommes normaux, lorsque le stéroïde est administré par voie orale, endo-veineuse ou percutanée. Ils ont observé que,
comparativement à l'administration orale, les niveaux urinaires du 3a-diol-G triplaient lors d'une administration endo-veineuse et étaient même augmentés de six fois lors d'une administration percutanée. Ces auteurs considèrent que l'administration orale conduisant à la veine porte et au foie est représentative
uniquement du métabolisme hépatique tandis que les autres voies d'administration facilitent le métabolisme en périphérie. Ces résultats suggèrent que chez l'homme normal, la testo serait réduite en 5a-stéroïdes hors du foie, probablement dans les glandes cibles des androgènes et que celles-ci seraient
responsables d'environ 50% du 3a-diol-G présent dans l'urine. Mauvais-Jarvis et coll. (1973) ont comparé les niveaux
urinaires en testo-G et en 3a-diol-G chez des hommes normaux, des femmes normales,, des patients avec un syndrome de féminisa tion testiculaire, des femmes hirsutes et des femmes avec acné vulgaris. Il était intéressant de comparer ces deux
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métabolites car la testo-G est produite seulement par le foie (Horton et Tait, 1966). Chez les patients avec féminisation testiculaire, les concentrations de testo-G dans l'urine sont semblables à celles des hommes normaux, tandis qu'il y a une diminution très marquée de la concentration de 3 a-dio1-G. Cette observation était consistante avec les résultats de leur étude antérieure (Mauvais-Jarvis et coll., 1970) et confirmait que chez ces patients, il n'y avait pas de formation de 3 a-diol-G ailleurs que dans le foie. Chez les femmes hirsutes
idiopathiques et celles avec acné vulgaris, 1'excrétion urinaire de testo-G était similaire à celle des femmes normales alors que des niveaux élevés de 3 a-diol-G comparables à ceux observés chez l’homme étaient trouvés. Ils en ont donc conclu que la
différence d'excrétion urinaire de 3 a-diol-G et de testo-G serait reliée à la 5 a-réduc tion de la testo dans les cellules cibles des androgènes et la production de 3 a-diol-G pourrait servir à évaluer le métabolisme androgénique chez l'humain.
L'intérêt s'est ensuite porté sur la présence des stéroïdes glucuronides dans le plasma. Ishimaru et ses collègues (1978) ont administré de la testo ( 3H) et du DHT ( 11+C) par infusion constante à des hommes. Le rapport %: 1 ^C du DHT non conjugué
trouvé dans la veine hépatique est comparable à celui trouvé dans l'artère hépatique, ce qui permet de conclure que la testo n'est pas transformée en DHT dans le foie. Cependant, une aug mentation significative de la concentration de DHT-glucuronide tritié dans la veine hépatique suggère que ce conjugué serait formé dans le foie à partir de la testo.
Suite aux observations de Mauvais-J arvis sur le métabolisme de la testo en 3 a-diol-G, 1'origine du 3 a-dio1 plasmatique et de
116
son glucuronide a été étudié in vivo chez des hommes normaux par Morimoto et ses collaborateurs (1981). Leurs études indiquent que le 3 a—diol et le 3 a-diol—G plasmatique ne sont pas formés au foie mais plutôt en périphérie et que la formation du 3 ct-dio 1-G et celle du 3a-diol ne sont pas reliées. Deslypere et ses col lègues (1982) ont mesuré les concentrations plasmatiques de 3 a- diol et les concentrations urinaires de 3 a-dio1-G chez des hom mes et des femmes normaux, des femmes hirsutes et des hommes sous stimulation surrénalienne. Les résultats obtenus suggèrent que 3 a-diol-G urinaire provient du foie et de la périphérie, ce qui confirme l'étude de Mauvais-Jarvis et collègues (1970), alors que le 3 a-diol plasmatique serait plutôt un métabolite de la périphérie. Moghissi et ses collègues (1984) ont déterminé le rôle de la testo et de la DHT comme précurseur du 3 a-diol-G plasmatique chez l'homme. A la suite d'infusion constante de ces stéroïdes radioactifs chez des hommes normaux, ils ont ana lysé le contenu plasmatique en glucuronide et déterminé 1'acti vité spécifique. En accord avec les travaux précédents, ils ont conclu que le 3a-diol et son conjugué ne sont pas formés par les mêmes voies métaboliques ou dans les mêmes tissus. Ils sug
gèrent qu'il y ait premièrement une réduction de la testo en DHT puis une glucuronidation. 11 propose ce modèle:
testo ---- > DHT ---- > DHT -G --- > 3 a-diol-G
Après une infusion de testo, ils ont trouvé que le métabolite majeur dans le plasma est le DHT-G et non le tes to-G et que le
produit principal de conversion du DHT est le 3a-diol-G. De ces études, on peut conclure que le 3a—diol—G plasmatique est formé dans plusieurs tissus cibles des androgènes et est un marqueur de 1'activité périphérique des androgènes, supérieur au stéroïde correspondant non conjugué.
117
6.3 5 ot- stêroïde-C19-glucuronide : marqueur de l'activité
6.3.1 Influence de l'âge et du sexe sur les niveaux plasmatiques et urinaires des 5a-stéroïdes-C19-glucuronides
Rao et ses collaborateurs (1977) ont montré que, chez le rat, 1'activité de la glucuronyltransférase pour l'es trône et l'estradiol est 4 à 10 fois plus élevée dans le foie de femelle que celui de mâle. De plus, ils ont observé que 1'ovariectomie diminue 1'activité enzymatique de la glucuronyltransférase des estrogènes de 56% et que l'administration de 1'estradiol peut rétablir l'activité normale de l'enzyme. Notons également que
1'activité de la glucuronyltransférase pour la testo demeure inchangée par ces traitements. Ces résultats montrent claire ment une dépendance hormonale de la glucuronyltransférase.
La glucuronidation de la plupart des drogues est diminuée à partir de l'âge adulte (Crooks et al, 1976). En est-il de même pour la glucuronidation des stéroïdes? Les études de Morimoto et collaborateurs (1981) démontrent en effet que la concentration du 3 a-diol-G diminue avec l'âge. Un autre groupe a montré que la concentration urinaire du 3 a-diol-G était plus élevée chez un groupe d'hommes de 20 à 30 ans que chez ceux de 60 ans et plus (Deslypere et coll., 1982).
Nous avons étudié la concentration plasmatique des C-19 stéroïdes et de leur glucuronide chez des hommes à différents groupes d'âge. Le chapitre 1 de cette partie de thèse portera sur cette étude. Dans le chapitre 2, nous avons précisé la relation entre les stéroïdes glucuronides plasmatiques et les stêroïdes-C19 précurseurs d'origine testiculaire et surrénalien en fonction de l'âge chez les jeunes garçons.
118
6.3.2 Apport des surrénales et des gonades dans la formation des 5q-stéroïdes-C19-glucuronides
Dans la littérature, on ne retrouve pas d * informations sur les concentrations plasmatiques de ces stéroïdes conjugués chez des animaux couramment utilisés en laboratoire comme le rat, le chien et le cobaye. Les recherches sur la stéroïdogénèse surré nalienne et testiculaire ont plutôt été axées vers la formation des stéroïdes non conjugués.
Rappelons que chez l’homme, Tresguerres et coll. (1975) ont mis en évidence que le testicule ne contribuait pas à la sécrétion de testo-G. Aucune information n’a été trouvée sur la sécrétion de stéroïde s-glucuronides par les ovaires. Comme men tionné auparavant, les stéroïdes surrénaliens et gonadiques sont par ailleurs convertis en périphérie en stéroïdes-glucuronides. Les travaux de Moghissi et collaborateurs (1984) suggèrent
qu’environ 50% du 3 a-diol-G plasma tique provient de la conver sion de stéroïdes-Cl9 testiculaires et que l’autre 50% pourrait être formé de stéroïdes-C19 surrénaliens. Dans le chapitre 3 de cette section, nous avons déterminé l’apport testiculaire dans la formation des 5a-stéroïdes-glucuronides en mesurant les concentrations de ces conjugués dans le plasma de patients castrés ou non atteints du cancer de la prostate.
7. Les stéroïdes-glucuronides et les pathologies reliées au métabolisme des stéroïdes~C19.
7.1 Les 5q-stéroïdes-C19-glucuronides chez des patients atteints d’hyperplasie bénigne de la prostate
L’hyperplasie bénigne de la prostate est un phénomène fré quent chez l’homme âgé de plus de 60 ans. La prostate qui ne pèse que quelques grammes à la naissance, grossit à la puberté, sous 1’action des androgènes pour atteindre environ 20 g vers
119
l’âge de 20 ans. La glande reste stable quant à son poids et ses caractéristiques histologiques pour environ 25 ans. Entre 40 et 50 ans, une deuxième croissance se produit dans 75% des hommes. Cette croissance diffère de la première puisqu'elle n’implique pas toute la glande, mais plutôt des éléments fibro- nodulaires et glandulaires de la zone périuréthrale. L'hyper plasie peut rester limitée à un embranchement mais chez certains individus, il peut y avoir une énorme croissance qui entraîne une obstruction du tractus urinaire et une dilatation de la ves sie.
Il est bien connu que la présence des testicules est nécessaire au développement hyperplasique de la prostate
(Huggins et Stevens, 1940). Plusieurs auteurs croient qu'un débalancement hormonal peut être à l'origine de ce processus (Huggins, 1947; Ofner, 1968). Puisque l'hyperplasie bénigne de la prostate semble reliée aux changements hormonaux, un grand nombre de chercheurs s'est intéressé à mesurer des différences entre les niveaux plasmatiques de stéroïdes des hommes normaux et des hommes ayant une hyperplasie bénigne de la prostate. La concentration plasmatique de testo ne semble pas affectée par cette pathologie (Habib et coll., 1976) mais celle de DHT augmente par rapport aux normaux (Bartsh et coll., 1979; Ishimaru et coll., 1977).
Chung et Coffey (1978) ont étudié sur des tissus prosta tiques normaux et hyperplasiques la capacité de former des con jugués glucuronides. Ils ont observé que l'incubation de tissu prostatique normal avec la testo conduisait à la formation de testo-G, alors que, dans la prostate hyperplasique, c'était du DHT-G. Wright et collaborateurs (1985) ont mesuré les concen trations urinaires de testo-G et de 3a-diol-G ainsi que les con centrations plasmatiques de testo, DHT, et 4-ene-dione chez des
120
hommes normaux et chez des hommes atteints d1 hyperplasie bénigne de la prostate. Une augmentation du niveau plasmatique de DHT et une diminution de la concentration urinaire de 3 ot-dio 1-G sont les seuls changements observés chez le groupe d’hommes atteints d’une hyperplasie bénigne de la prostate. Les auteurs ont
conclu que l'activité de la 3 g-hydroxy-s téroïde déhydrogénase est inhibée ce qui provoque une augmentation de la DHT et une diminution du 3a-diol-G urinaire.
Nous avons voulu, dans le chapitre 4, démontrer les diffé rences entre les niveaux circulants de stéroïdes et de leur g1ucuronides chez des hommes normaux et des hommes atteints d’une hyperplasie bénigne de la prostate. Nous avons voulu ainsi mettre en évidence des différences du métabolisme androgénique présent chez l'homme normal et lors de cette pathologie.
7.2 Les 5a-stéroïdes-Cl9-glucuronides dans 1’hirsutisme
L'hirsutisme se définit comme une disposition masculine du système pileux chez la femme. Les poils noirs et raides se
retrouvent sur les bras, la lèvre supérieure, le menton, la poitrine, 1'abdomen, la région lombaire et les cuisses. Il est bien connu que la croissance du poil est stimulée par les andro gènes. A la puberté, il y a une augmentation d'androgènes qui stimule le bulbe du poil et les poils velus (doux, non pigmentés et courts) deviennent des poils terminaux (rudes, pigmentés et longs) au niveau des régions ci-haut mentionnées.
121
Chez la femme hirsute, les niveaux plasmatiques de
stéroïdes~Cl9 sont des paramètres importants comme diagnostique clinique. Selon les concentrations de stéroïdes-C19, 1'hirsu tisme peut être divisé en deux classes. L1 hirsutisme hyperan- drogénique est associé à une augmentation des concentrations plasmatiques d'un ou de 11 ensemble de ces stéroïdes: DHEA,
DHEA-S, 4-ene-dione ou testo alors que 1'hirsutisme idiopathique est associé à des niveaux normaux de ces stéroïdes ou légèrement stimulés.
Dans le cas d * hirsutisme hyperandrogênique, une hypersé crétion des surrénales peut entraîner une augmentation de DHEA, DHEA-S et 4-ene-dione. Des androgènes peuvent également être secrétés par les ovaires. Il a bien été démontré que les cel lules de la thèque synthétisent des androgènes dans la phase folliculaire du cycle menstruel (Serio et coll., 1976). Une augmentation de testo et de 4-ene-dione chez la femme hirsute hyperandrogênique pourrait donc provenir d'une hypersécrétion ovarienne. Les causes de 1'hirsutisme idiopathique sont toute fois plus controversées. Alors que certains auteurs soutiennent
1'hypothèse d'hypersensibilité des follicules pileux à une con centration normale d'hormones (Glickman et Rosenfield, 1984; Sérafini et Lobo, 1985) , d'autres défendent une dysfonction pri maire ovarienne (Kirschner et coll., 1976) ou surrénalienne
(Moore et coll., 1983) ou des deux (Abraham et Monlimos, 1978) qui se réflète par un catabolisme plus élevé des cellules.
Puisque la croissance de poil est associée à la présence des androgènes, certains auteurs ont mesuré une augmentation de la concentration plasmatique du 3 a-diol, métabolite des andro gènes et ont conclu que ce 5 a-stéroïde serait un marqueur de 1'hirsutisme (Meikle et coll., 19 7 9 ; Toscano et coll., 1983 ; Deslypere et coll., 19 8 2
)
. D'autres ont plutôt considéré que la122
concentration plasmatique du 3 ct-diol-G serait un meilleur mar queur de l'action périphérique androgénique de 11hirsutisme. Ainsi Horton et ses collaborateurs (1982) ont trouvé que le niveau de 3a-diol plasmatique n'était pas discriminatoire entre les femmes hirsutes et normales, alors que le niveau de 3a- diol-G l'était. De plus, Lobo et coll. (1983) a démontré que, chez des femmes ayant des ovaires polykystiques, la concen
tration de 3a-diol-G plasmatique était plus élevée chez les fem mes hirsutes que non-hirsutes démontrant clairement l'apport du métabolisme périphérique dans la formation de 3a-diol-G.
L'étude de Serafini et Lobo (1985) sur l'activité de l'enzyme 5a-réductase dans la peau de femmes hirsutes idiopathiques, de femmes hirsutes ayant des ovaires polykystiques et enfin de fem mes normales a démontré que le degré d'hirsutisme corrélait avec l'activité de la 5a-réductase dans la peau. Dans cette étude, les auteurs ont également confirmé que la concentration de 3a- diol-G plasmatique reflétait l'activité androgénique périphé rique. Tout récemment, Paulson et ses collègues (1986) ont mis en évidence qu'il y avait une corrélation significative entre la concentration plasmatique de 3a-diol-G et l'activité 5 a-réduc- tase dans la peau. Ils ont cependant observé que la concentra tion urinaire de 3a-diol-G était beaucoup moins représentative de l'activité enzymatique. Ces travaux suggèrent donc que le 3a-diol-G urinaire serait un marqueur moins précis de la trans formation périphérique des androgène que le 3a-diol plasmatique dû probablement à la formation des 3a-diol-G dans le foie et les reins.
Creep, Hoopes et Horton (1986) ont étudié le métabolisme in vivo du 3a-diol-G chez des femmes normales et hirsutes. Les résultats obtenus montrent que le taux de clairance métabolique (environ 130 litres/jour) est semblable à celui d’autres sté roïdes et n'est par altéré chez la femme hirsute. Par contre, la vitesse de production du 3a-diol-G est augmentée dans
l'hirsutisme et la concentration sanguine reflète bien cette production
123
accrue. De plus, ils ont démontré que la conversion du 3 a- diol-G en 3a-diol ou DHT non conjugué était moins de 1% alors que la conversion en DÏÏT-G était d1 environ 6 %.
D1 autres auteurs (Compel et coll. , 1986) ont démontré par des administrations percutanées de 4-ene—dione à des femmes hirsutes idiopathiques et normales que ce stéroïde pouvait être le précurseur de la production accrue de 3 a-diol-G urinaire con firmant ainsi les travaux précédents sur l'augmentation de l'ac tivité de la 5a-réductase épidermique chez la femme hirsute.
Fait intéressant, ils ont conclu que l'absence d'augmentation de DHT dans le plasma suite à une administration de 4-ene-dione serait une conséquence du métabolisme in situ en 3a-diol-G.
Les travaux précédents avaient donc mis en évidence 1'im portance du 3 a-diol-G plasmatique chez la femme hirsute. Afin d'apporter une vue plus complète du métabolisme des stéroxdes- C19, nous avons examiné chez la femme hirsute, les concentra tions plasmatiques d'autres 5a-stéroïdes-Cl9-glucuronides. Dans le chapitre 5 de cette partie, nous avons comparé les concentra tions circulantes de stéroïdes-C19 non-conjugués et glucuronides chez des femmes normales, hirsutes hyperandrogéniques et idio pathiques .
7.3 Effets de l'administration d'un antiandrogène sur les niveaux plasmatiques des 5 a-stéroîdes-Cl9-glueuronides chez des patients avec un cancer de la prostate