La vitamine B12, ou cobalamine

a. Structure, sources et besoins

La vitamine B12 (cobalamine, Cbl) est une molécule constituée d'un noyau corrine tétrapyrrolique à cobalt lié à un groupement benzimidazole-ribose-phosphate (Figure 31). Les différents dérivés de la cobalamine sont définis par le groupement lié au cobalt. Les deux formes circulantes, cyanocobalamine et hydroxycobalamine, sont caractérisées respectivement par un groupement cyanure et hydroxyle. La forme glutathionylcobalamine constitue une forme intermédiaire tandis que les formes méthylcobalamine et adenosylcobalamine représentent les formes coenzymes actives respectivement caractérisées par un groupement méthyle et un groupement 5’desoxyadenosyle.

Figure 31 : Structure de la cobalamine

La cobalamine est une structure constituée d’un noyau corrine tétrapyrole à cobalt (1) associé à un groupement benzimidazole-ribose-phosphate composé d’un groupement 1-amino-propanol-2 (2), d’un ribose-3’-phosphate (3) et d’un 5,6-diméthylbenzimidazole (4).

La cobalamine est uniquement synthétisée par les micro-organismes, dont les bactéries de la flore intestinale, notamment chez les ruminants. Les faibles quantités nécessaires par jour (2µg/jour) ne peuvent être obtenues qu'à partir d'aliments d'origine animale : abats, poissons, œufs et produits laitiers (Stabler et Allen, 2004, O’Leary et Samman, 2010) (Tableau 3).

Individus B12 - ANC (µg/jour)

Nourrisson 0,5 Enfant (1 à 12 ans) 0.8 - 1.9 Adolescent (13 à 19 ans) 2.4 Homme adulte 2.4 Femme adulte 2.4 Femme enceinte 2.6 Femme allaitante 2.8

Personne âgée (> 75 ans) 3

b. Absorption et métabolisme de la cobalamine

L’acidité gastrique et les enzymes digestives (gastrine et pepsine) permettent de libérer les molécules de cobalamine des protéines auxquelles elles sont couplées (Schade et Schilling, 1967). Une fois libres, elles sont directement prises en charge par des glycoprotéines de transport, les haptocorrines (transcobalamines I et III) et le facteur intrinsèque (FI), pour être transportées jusqu'au duodénum (Fedosov, 2012, Nielsen et al., 2012, Nicolas et Guéant 1995). A ce niveau du transit, le pH acide est neutralisé, ce qui favorise la libération de la vitamine B12 en diminuant l’affinité de l’haptocorrine (Allen et al., 1978), qui s’accompagne d’une dégradation partielle de l’haptocorrine par les protéases pancréatiques (Russell-Jones et Alpers, 1999, Marcoullis et al., 1986). La cobalamine est alors couplée au FI, résistant à la protéolyse (Nicolas et Guéant 1994, Guéant et al., 1990). C'est au niveau de l'iléon distal que le complexe Cbl-FI est absorbé par les cellules entérocytaires par fixation à la cubiline qui en est un récepteur spécifique (Guéant et al., 1988, Seetharam et al., 1988) dont amnionless facilite l’internalisation (Pedersen et al., 2010). Les deux molécules sont alors dissociées et le FI est dégradé pour être ensuite recyclé (Seetharam et al., 1982) (Figure 32).

Figure 32 : Absorption intestinale et distribution de la cobalamine (modifié d’après Tanner et al, 2012)

Les enzymes digestives clivent la liaison cobalamine-protéine (Cbl-P). Dans un premier temps, la cobalamine est couplée à l’haptocorrine (H) jusqu’au jéjunum où la liaison est rompue. Elle est ensuite couplée au facteur intrinsèque (IF) jusqu’à son absorption au niveau des cellules iléales distales par le complexe cubam (association du récepeteur cubiline à amnionless : CUBN-AMN). Dans les entérocytes, le complexe cubam est dissocié et recyclé tandis que l’IF est dégradé. La cobalamine sera transportée vers les cellules périphériques par le sang sous forme liée à l’haptocorrine ou à la transcobalamine II (TCII).

c. Métabolisme de la cobalamine

La cobalamine peut alors être métabolisée dans le cytosol en méthylcobalamine (Me- Cbl) (Kapadia, 1995) ou dans les mitochondries en adénosylcobalamine (Ado-Cbl) (Yamanishi et al., 2005, Kolhouse et Allen, 1977). Elle peut également être distribuée aux cellules périphériques ; elle est alors prise en charge par la transcobalamine-II (TC-II, dénommée apo-TCII sous forme libre ou holo-TCII une fois couplée). Elle passe dans la circulation sanguine et est délivrée aux différents organes via le récepteur à la transcobalamine CD320 (Jiang et al, 2013, Quadros et Sequeira, 2013, Nielsen et al., 2012, Quadros et al., 2009,Cho et al, 2008) dans la plupart des tissus ou via le récepteur mégaline dans le rein. Elle sera dissociée de la TC-II sous la forme hydroxocobalamine et passera du lysosome au cytoplasme par un processus impliquant les protéines limb region 1 (LMBR1) domain containing 1 (LMBD1) et ATP-binding cassette sub-family D member 4 (ABCD4) (Coelho et al., 2012, Rutsch et al., 2009) afin d'être métabolisée en méthyl- ou adénosyl- cobalamine in situ ou stockée (cas des cellules hépatiques) tandis que la TC-II sera dégradée dans le lysosome (Lildballe et al., 2012). La B12 non utilisée est à nouveau liée à la TC-II et mise en circulation sanguine ou dans les fluides extracellulaires par la multidrug resistance protein 1 (MRP1) ou ATP-binding cassette, sub-family C (ABCC1) (Beedholm-Ebsen et al., 2010) (Figure 33).

Figure 33 : Synthèse de la distribution hépatique et périphérique de la cobalamine et de son utilisation (Adapté de Seetharam et al., 1999).

Dans les cellules intestinales la Cbl est libérée de l’IF. Elle peut alors être libérée dans la circulation sanguine en association à la TCII. Dans les cellules périphériques, l’absorption du la Cbl-TCII et la dégradation de TCII permet la libération de la Cbl. Elle sera utilisée par la méthionine synthase sous forme MeCbl ou par la Me-MalonylCoAmutase sous forme AdoCbl.

Cbl : cobalamine, IF : facteur intrinsèque, TCII : transcobalamine II, MeCbl : méthylcobalamine, AdoCbl : adénosylcobalamine, Me-MalonylCoAmutase : méthylmalonylCoAmutase

Le stockage hépatique de la cobalamine représente 2 à 3mg, c’est-à-dire environ 50% du stock, ce qui correspond aux besoins de 2 à 5 ans. Le taux moyen de cobalamine plasmatique est de 200 à 1000pg/mL sous forme d’hydroxycobalamine couplée à la TC-II (Seetharam et Li, 2000, Seetharam et al., 1999,Nicolas et Guéant, 1994).

Les pertes en cobalamines sont très faibles puisque la présence d’un cycle entéro- hépatique permet la réabsorption de l’excès de cobalamine excrété dans la bile. L’excrétion quotidienne est de 2 à µg. L’excrétion urinaire est minime puisqu’elle représente moins de 0.25µg/jour. La fraction principale est concentrée dans les fèces, qui contiennent une fraction biliaire et la production de la flore intestinale.

d. Carences en vitamines B12

Les apports en vitamine B12 proviennent entièrement de l’alimentation et les besoins en cobalamine augmentent lors des périodes de forte activité métabolique (grossesse et allaitement), de stimulation de l’érythropoïèse, ainsi qu'avec le vieillissement. Le manque d’apport peut être à l’origine d’une carence, notamment chez les végétariens et les végétaliens ainsi que dans de nombreuses situations pathologiques qui influencent le taux de cobalamine absorbable ou les capacités d’absorption (Tableau 4).

Type Cause Exemple

Malabsorption Inflammation1 Maladie inflammatoire chronique (MICI) Acte chirurgical2 Gastrectomies, résections intestinales distales Infection3 Bactérie, parasite

Polymorphisme génétique4 FI, TCII, Cubiline, Amnionless Métabolique Addiction5 Alcoolisme

Déficit des apports Régimes Végétariens, végétaliens Augmentation des pertes Traumatismes Hémorragies Pathologies Leucémie Augmentation des besoins

Grossesse Développement fœtal et lactation

Vieillissement6 Malabsoption : hypochlorhydrie, achlorhydrie

Tableau 4 : Synthèse non exhaustive des causes de déficience en vitamine B12 1

Akbulut et al., 2010, Headstrom et al., 2008, 2 Carmel, 2000, 3 Carmel et al., 2001, Stabler et Allen, 2004, 4 Gräsbeck et al., 1960, Fyfe et al., 2013, Tanner et al., 2004, Cylwik et Chrostek, 2011, 5 Cylwik et Chrostek, 2011, 6 Andrès et al., 2004.

On peut distinguer plusieurs degrés de gravité de la carence en vitamine B12. Les deux premiers stades sont relativement bénins : le stade I est associé à une faible teneur en holoTC- II (<60pg/mL), le stade II est une association d’un taux faible d’holoTC-II (<40pg/mL) et

d’une carence faible en B12 (<300pg/mL). Les deux stades suivants ont un caractère pathologique : le stade III correspond à des taux faibles de d’holoTC-II et de B12(<40pg/mL et <200 respectivement) et s’accompagne d’hyperhomocystéinémie et hyperhomocystéinurie, le stade IV présente les même paramètres que le stade III mais associe une anémie mégaloblastique et macrocytaire ainsi qu’un phénomène de démyélinisation du système nerveux central et périphérique contribuant à la survenue de neuropathies et d’une dégénérescence des fibres nerveuses (Tableau 5).

Stade holoTC-II (pg/mL) Cobalamine (pg/mL) Symptomatologie

I < 60 _ _ II < 40 < 300 _ III < 40 < 200 Hyperhomocystéinémie Hyperhomocystéinurie IV < 40 < 200 Hyperhomocystéinémie Hyperhomocystéinurie

Anémie mégaloblastique et macrocytaire Démyélinisation du SNC et SNP :

Neuropathologies

Dégénerescences de fibres nerveuses

Tableau 5 : Table des profils de carence en vitamine B12