Analyse morphoconstitutionnelle des lithiases

(1)

Phn. Biol. Romy Gadisseur

Analyse Morphoconstitutionnelle

des Lithiases

(2)

-Lithiase : Epidémiologie

• 9-13 % de la population

– Expansion considérable depuis l’ère industrielle.

 Facteurs environnementaux (habitudes alimentaires) et des facteurs métaboliques endogènes.

– Augmentation parallèle de l’obésité et de la maladie lithiasique dans les pays industrialisés.

• Sex ratio (M/F) : 3/2

• Pic d’incidence : 40 à 50 ans

• Récurrence dans + de 50% des cas

à 5 ans.

– 90% si cristallurie sur urines du

matin positive

• 10% de formes sévères

• Insuffisance rénale dans 2 à 3 %

des cas

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Pourquoi étudier la cristallurie?

• La cristallurie est l’étape intermédiaire entre les

anomalies biochimiques urinaires et la formation du

calcul.

• En absence de calcul à analyser, elle peut orienter

vers la nature de celui-ci et vers des étiologies

particulières.

• La disparition de la cristallurie au cours du suivi

clinique est l’un des meilleurs critères pour juger de

l’efficacité

des

mesures

diététiques

et/ou

thérapeutiques proposées pour éviter les récidives.

– Détection du risque clinique de récidive.

– Surveillance thérapeutique.

(4)

Cristallurie

• La cristallurie s’observe en dehors de tout contexte pathologique chez un sujet sans antécédents.

• Elle traduit la sursaturation vis-à-vis d’une ou de plusieurs espèce(s) cristalline(s) donnée(s).

• La cristallurie peut induire des lithiases, une néphrocalcinose, une IR aigüe ou chronique.

• La simple présence de cristaux particuliers (Cystine, Dihydroxyadénine, struvite, urate d’ammonium) oriente vers des processus pathogènes spécifiques, même en l’absence de signe clinique.

– Dépistage des maladies génétiques cristallogènes (potentiellement lithogènes)

• Diagnostic des cristalluries médicamenteuses

 IRA d’origine médicamenteuse

• Participe au diagnostic de l’Intoxication Ethylène glycol,

• Contrairement à l’individu normal, le patient lithiasique peut fabriquer des lithiases à partir des cristaux présents dans les urines.

La cristallurie s’inscrit dans une perspective de surveillance au long cours des sujets lithiasiques.

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Facteurs favorisant la formation de calculs

• Anomalie anatomique favorisant la stase urinaire

(syndrome de jonction pyélo-urétérale, rein en fer à

cheval…).

• Trouble métabolique.

• Déséquilibre alimentaire et faible volume de

boissons.

• Anomalie génétique (hyperoxalurie primaire,

cystinurie…).

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Conditions nécessaires à

la formation d’un calcul

• Sursaturation urinaire vis-à-vis d’un sel cristallisable.

– Excès de concentration molaire des constituants du sel – pH urinaire inapproprié

• Déficit qualitatif ou quantitatif en inhibiteurs de la

cristallisation urinaire.

→ Rupture d’équilibre entre promoteur et inhibiteurs

• Rétention d’un nucléus initial dans la voie excrétrice ou dans

un néphron.

 Sursaturation

 Nucléation (formation du cristal)  Croissance du cristal

 Agrégation cristalline  Rétention de particules  Agglomération cristalline  Conversion cristalline

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Equilibre Promoteurs/Inhibiteurs

• Promoteurs

– Ca, Ox, Ph, AU, Na, Mg, NH4+, Cystine, dihydroxyadénine, xanthine. • Inhibiteurs – Citrate, Pyrophosphate, Mg, Zn, glycoprotéines, glycosaminoglycanes, fragment de RNA… Age Sexe Saison Climat Boisson Stress Diète Désordres métaboliques Désordres génétiques Anomalies anatomiques ↑ Calcium ↑ Oxalate ↓ Volume ↓ Citrate ↓ Magnésium ↑ Acide urique ↑ Supersaturation ↓ Inhibiteurs ↑ Promoteurs Cristallurie anormale et LITHIASE ↑ pH

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Lithiase… Quel bilan ?

• Un premier épisode lithiasique doit conduire à un

bilan biologique de base :

– Prélèvement sanguin :

 ionogramme, urée, créatininémie, uricémie, calcémie, phosphatémie, glycémie.

– Urines de 24 heures :

 urée, créatinine, Na, Ca, acide urique, densité, diurèse.

– Urines du lever : pH, densité urinaire.

• Etude de la cristallurie

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Risques cristallogéniques et analyses

biochimiques

Calcium >3.8 mmol/L Phosphate > 2.4 mmol/L Oxalate >0.3 mmol/L Urate >3.5 mmol/L (pH ≥ 6) >2.8 mmol/L (5.5 < pH < 6) >2.4 mmol/L (5.2 < pH <5.5) >2.0 mmol/L (pH ≤ 5.2) Citrate <1.0 mmol/L Magnésium < 1.5 mmol/L Densité urinaire >1015 Diurèse <1500mL/24H

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Recommandations générales

• Prévention primaire :

– Boissons abondantes bien réparties sur le nycthémère afin d’assurer une diurèse d’au moins 2L/24H.

– Limiter l’apport en protéines à 1g/Kg/24H

 Effet hypercalciuriant, augmentation charge acide et de l’oxalurie.

– Limiter l’apport en sel < 6g/jour.

 Augmentation LEC (hypocitraturie, diminution BCB, nucléation de l’OxCa sur l’Urate de Na).

– Limiter les sucres d’absorption rapide.

 Insulinorésistance (diminution réabs. tubul. Ca).

• Prévention secondaire :

– En plus des recommandations de base, régime adapté aux anomalies métaboliques.

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Boisson

• Impact de la diurèse sur la densité des urines et le risque de cristallisation.

– Cristallurie positive = risque de récidive !!

• Volume :

– Importance de boissons abondantes bien réparties sur le nycthémère afin d’assurer une diurèse d’au moins 2L/24H.

• Objectif :

– Densité des urines de 24H < 1015 et densité des urines du matin au lever <1020. – Recommandation applicable quelle que soit le type de lithiase !

• Type :

– Eau +++ ! Mais attention : composition en minéraux très différente suivant les eaux (de distribution, de source, eaux minérales) : Lire les étiquettes !

– A adapter en fonction des résultats du bilan métabolique ou en fonction du type de lithiase (quand celui-ci est connu!)

– Thé ou café : Effet protecteur ? (études épidémio, littérature) – Les boissons acides (Coca-cola) ou apportant une charge acide

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Cristallurie : Aspects techniques

• Choix du prélèvement :

– 1ères urines du matin correspondent à une sursaturation importante…

• Protocole standard :

– Urines conservées à 20-37°C (pas à 4°C!) – Echantillon traité dès réception (endéans 2h). – Mesure du pH à 0.1-0.2 unités près.

– Mesure de la densité urinaire afin de juger de la bonne répartition nycthémérale des apports hydriques.

– Examen au microscope optique avec polarisation après

homogénéisation par retournement : Hématies, leucocytes, germes, cylindres…et les cristaux !

 Pas de culot après centrifugation !

 Ne pas sensibiliser la recherche de cristaux !

– SAUF cas particuliers : diagnostic primitif d’une anomalie génétique cristallogène, cristallurie médicamenteuse.

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Cristallurie

• Formes cristallines les plus communes

– Acide urique – pH acide, hyperuricurie. – Urate amorphe – Hyperuricurie. – Oxalate calcique  Whewellite : hyperoxalurie.

 Weddellite : hypercalciurie ± hyperoxalurie.

– Phosphate calcique

 Brushite : hypercalciurie, hyperphosphaturie, hypocitraturie, pH 6-6.5.  PACC, Carbapatite : pH > 6.5.

– Struvite (Phosphate ammoniaco-magnésien)

– Infection (germe uréasique).

– Urate acide d’ammonium

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Acide urique dihydraté

Aiguilles polychromes.

Volumineux cristaux Polarisation intense.

Hétérogène. Cristaux polychromes, losangiques, aux

côtés incurvés. Polarisation intense. Hétérogènes.

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Oxalate calcique

Whewellite

(Oxalate calcique monohydraté)

Weddellite

(Oxalate calcique dihydraté)

Cristaux octaédriques, Polarisation faible. Cristaux dodécaédriques Cristaux en sablier. Cristaux ovales, Polarisation, Dépression centrale.

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Struvite - Brushite

Struvite

(Phosphate ammoniaco-magnésien)

Brushite

Baguettes et agrégats de cristaux

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Cristallurie

• Formes cristallines les plus rares

– Cystine

 Cystinurie ou cystinurie-lysinurie congénitale.

– Dihydroxyadénine

 Déficience en adénine phosphorybosyltranférase (APRT)

– Xanthine

 Xhantinurie familiale.

– Tyrosine

 Tyrosinémie familiale, hépatite sévère.

– Leucine

 Leucinose, maladie de Hartnup.

(18)

(19)

(20)

Cristallurie

• Formes cristallines médicamenteuses

– Sulfamidés

– Amino-pénicillines

– Quinolones

– Antiviraux

– Indinavir, aciclovir, foscarnet

– Triamtérène

– Topiramate

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Cristaux médicamenteux

Sulfadiazine Indinavir

Aiguilles en lamelles polarisantes et agrégées parallèlement les unes aux

autres. Polychromes.

Aiguilles polarisantes agrégées en aigrettes

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Analyse de la lithiase

• Méthode chimique

– Peu d’informations cliniques.

– Erreurs fréquentes : INADAPTEE !

 Erreur d’identification des molécules : anions/cations.  Pas de distinction entre les espèces cristallines.

 Erreurs de quantification.

 Espèces non déterminées fréquentes (Cystine, protéines, médicaments...).

• Méthode physique

– Optique :

 Identification de la structure de la lithiase et des formes cristallines.

– Cristallographique ou spectrale :

 Diffraction Rayons X (coût +, espèces amorphes indétectables).  Spectrométrie Raman.

 Spectrophotométrie Infra-Rouge

– Simple, spectre pour chaque molécules, distinction des formes cristallines, analyse sélective du noyau et des couches, analyse quantitative des mélanges, enregistrement des spectres

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Analyse de la lithiase, IR

• Source d’information

– Espèces chimiques

– Espèces cristallines

– Morphologie

• Information étiologique

– Causes tubulaires, métaboliques

– Causes infectieuses

– Causes génétiques

– Causes iatrogènes

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Espèces chimiques

• 70 espèces chimiques

– 45 espèces dues à un trouble métabolique ou d’origine infectieuse – 25 espèces médicamenteuses

• Fréquence significative (>1%)

– Oxalate calcique – Phosphate calcique – Phosphate ammoniaco-magnésien – Protéines – Acide urique – Urates d’ammonium – Cystine – Carbonate calcique – Urate sodique

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Espèces cristallines

• 85 espèces cristallines

– Oxalate calcique

 Whewellite : hyperoxalurie.  Weddellite : hypercalciurie.  Trihydraté : Ethylène glycol.

– Phosphates calciques

 PACC : Infections chroniques.

 Whitlockite : Infections chroniques.

 Carbapatite : Hypercalciurie/ défaut d’acidification.  Brushite : Hypercalciurie + Hyperphosphaturie.

– Purines

 Urates : Hyperuricurie.

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Analyse morphologique

• Spécifique de certaines conditions.

• Mécanismes lithogènes mis en évidence

– Plaque de Randall.

 La présence d’une ombilication papillaire et d’un dépôt

phosphocalcique à l’intérieur de cette ombilication témoigne d’un processus lithogène par nucléation hétérogène sur Plaque de

Randall.

• Activité métabolique de la lithiase

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Analyse morphologique

• Nombre d’éléments et dimensions

– Lithiase

– Fragments de lithiase

• Examen de la surface

– Analyse séquentielle

 Examen des couches externes

 Examen interne

– Section – Noyau – Plaque

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Analyse morphologique

• Examen de la surface, couche externe :

– Aspect général

 Coralliforme, sphérique, matrice molle…

– Couleur – Texture

 Lisse, spiculé, rugueux, poreux, crayeux, vernissé, cireux…

– Forme cristalline

 Pommelé, quadratique, arêtes vives, brillant, terne…

– Structure

 Ombilication papillaire, lacune, creux  Plaque de Randall

 Appositions

– Activité lithogène

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Analyse morphologique

• Examen de la section

– Couches périphériques :

 Organisation concentrique, radiale, couleur, texture

– Couches médianes

– Couches profondes

• Recherche du noyau et examen de celui-ci

– Aspect, couleur, texture

– Localisation

 Noyau centré, excentré, multiples…

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Analyse constitutionnelle

1. MINERAUX Phosphates Carbonates Carbapatite Calcite Hydroxyapatite Aragonite PACC Vaterite Phosphate octocalcique

pentahydraté Hydroxycalcite (Ca.CO3 .H2O) Brushite Whitlockite Sulfates Struvite Gypse Dittmarite Hexahydrite (MgSO4.6H2O) Hannayite Newberyite Silicate Babierrite Opale Trimagnésium Phosphate Pentahydraté

(31)

Analyse constitutionnelle

2. ORGANIQUES

Purines Oxalates Acide urique anhydre Whewellite Acide urique dihydraté Weddellite Acide urique ammonique

anhydre Vaterite Acide urique sodique

hydraté Acides aminés Urate de sodium et de

potassium hydraté Cystine, Tyrosine, Leucine Urate acide de calcium

hexahydraté Protéines Urate acide de

magnésium hexahydraté Albumine, B2-microglobuline, lysozyme, fibrine, mucine, hémoglobine Acide 1-méthyl urique Lipides

2.8-dihydroxyadénine Triglycérides, Cholestérol Xanthine Divers

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Analyse constitutionnelle

3. MEDICAMENTS Sulfamidés acétylsulfadiazine, sulfadiazine, N-acétylsulfaméthoxazole Aminopénicillines

Ampicilline, Amoxycilline, Ceftriaxone

Quinolones Ciprofloxacine, norfloxacine… Aminoquinoléines Divers Indinavir Triamtérènes et métabolites Trisilicate de magnésium Silice colloïdale Oxypurinol

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1500 lithiases sur 4 années

ERASME

Hommes Femmes Whewellite 59% 51% Weddellite 23% 19% Ac.urique anhydre 7,80% 6,30% Carbapatite 3,00% 16,90% Struvite 1,00% 2,80% Ac.urique dihydraté 1,40% 0,00% Protéines 1,30% 0,00% Brushite 1,30% 0,40% Cystine 1,00% 1,60% GP/MPS/TG 0,30% 0,80% PACC 0,30% 0,40%

72% Hommes (âge médian 46), 27% femmes (âge médian 49 ans)

Analyse globale (82%), analyse séquentielle (18%)

(34)

92 lithiases sur 2 mois

CHU de Liège

Hommes Femmes Whewellite 50.7% 31% Weddellite 20% 30% Acide urique anhydre 4.50% 0,00% Carbapatite 12.25% 18.6% Struvite 0,00% 10.3% Ac.urique dihydraté 0.00% 0,00% Protéines 4.50% 0,00% Brushite 1,50% 0,00% Cystine 0,00% 0,00% PACC 1.50% 1.50%

71% Hommes (âge médian 46), 29% femmes (âge médian 43 ans)

Analyse globale (90%), analyse séquentielle (10%) Espèce pure (29%), 2 espèces (14%), 3 espèces (35%)…

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Spectroscopie Infra-Rouge

Mode opératoire

• Calculs nettoyés et séchés.

• Une fraction de 1 à 2 mg de chaque zone de calcul à analyser est

pulvérisée et broyée dans 100 mg de KBr pur et sec (prévu pour

spectroscopie).

• Le mélange est transformé en une pastille transparente de quelques mm de diamètre et de 0,3 mm d’épaisseur dans un moule à pastiller sous une pression de 10 tonnes/cm2.

• Les pastilles, dans un support spécifique, sont ensuite analysées sur un

(36)

Spectroscopie Infra-Rouge

Mode opératoire

• Les spectres IR sont enregistrés contre l’air comme référence

sur l’intervalle des longueurs d’onde compris entre 4000 et

400 cm

-1

(moyen IR).

• Les spectres sont identifiés par comparaison avec des spectres

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Classification morphoconstitutionnelle,

Etiologie de la lithiase

Type Ia Whewellite Hyperoxaluries de concentration par diurèse faible, d’origine alimentaire ou de déficit d’hydratation, Maladie de Cacchi-Ricci.

Type Ib Whewellite Hyperoxaluries, stase, conversion cristalline (Weddellite en Whewellite).

Type Ic Whewellite Hyperoxaluries primaires

Type Id Whewellite Hyperoxaluries de concentration avec stase et confinement anatomique.

(38)

Classification morphoconstitutionnelle,

Etiologie de la lithiase

Type IIa Weddellite Hypercalciuries de débit ou de concentration, rénales ou absorptives (peu résorptive).

Type IIb Weddellite ± Whewellite

Hypercalciuries + Hyperoxaluries modérées ou intermittentes. Il est à noter que le type IIb est associé à la présence de Weddelite et de Whewellite par perte d’eau ou par cristallisation mixte.

Type IIc Weddellite Hypercalciuries + confinement anatomique + stase + lithiase multiple. Rare.

(39)

Classification morphoconstitutionnelle,

Etiologie de la lithiase

Type IIIa Acide urique anhydre

Hyperuricémie modérée, pH urinaire acide, stase, adénome de prostate.

Type IIIb Acide urique Anhydre et dihydraté

Hyperuricémie, défaut d'ammoniogénèse rénale, goutte, diabète, diarrhées hydroélectrolytiques, candidose urinaire, syndromes lympho et myélo-prolifératifs, syndrome métabolique, problème d’alcalinisation des urines.

Type IIIc Urates divers Hyperuricurie + Alcalinisation urinaire d’origine thérapeutique ou infectieuse (urinaire).

Type IIId Urate

ammonique

Hyperuricémie + Hyperammoniogénèse rénale ou urinaire, carence phosphorée, perte de bases digestives (diarrhées chroniques

(40)

Classification morphoconstitutionnelle,

Etiologie de la lithiase

Type IVa1 Carbapatite - Struvite

+ Struvite

Infections urinaires chroniques à germes non uréasiques, Hypercalciurie avec acidose incomplète, Hyperparathydoïdie primaire, Acidose tubulaire secondaire (Exemple : Diamox). Infections urinaires chroniques à germes uréasiques

Type IVa2 Carbapatite Acidose tubulaire distale primitive (Albright) ou acquise (Sjögren), obstructions répétées (Cacchi-Ricci), Infections urinaires

(41)

Classification morphoconstitutionnelle,

Etiologie de la lithiase

Type IVb Cabapatite - Struvite

+ Struvite

Hyperparathyroïdie primaire, Hypercalciuries +

Hyperphosphaturies, Infections urinaires chroniques à germes non uréasiques.

Infections urinaires à germes uréasiques.

Type IVc Struvite Infections urinaires à germes uréasiques.

Type IVd Brushite Hypercalciuries + Hyperphosphaturies, Hyperparathyroïdie primaire, sarcoïdose, diabète phosphaté, acidoses tubulaires distales.

(42)

Classification morphoconstitutionnelle,

Etiologie de la lithiase

Type Va Cystine Cystinurie-Lysinurie congénitale.

Type Vb Cystine Cystinurie-Lysinurie congénitale+ alcalinisation thérapeutique insuffisante ou régime mal contrôlé.

(43)

Classification morphoconstitutionnelle,

Etiologie de la lithiase

Type VIa Protéines Origine infectieuse, pyélonéphrites chroniques.

Type VIb Protéines + Médicament

Protéinuries transitoires ou chroniques, hématuries, lithiases médicamenteuses.

Type VIc Protéine + Weddellite

Insuffisance rénale terminale, hémodialyse chronique, supplémentation calcique et/ou vitamine D.

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Cas cliniques

(45)

Cas clinique 1

• Homme, 40 ans.

• Analyse chimique :

– Ions identifiés : Ph, Ox, Ca.

– Interprétation moléculaire : PhCa, OxCa.

 Lithiase calcique !

– Diminuer apport calcique alimentaire ??

• Analyse IR globale :

(46)

Cas clinique 1

• Analyse morphologique

– Surface lisse, brune – Ombilication papillaire

– Plaque de Randall Type Ia – Voile grisâtre superficiel

– Section concentrique, radiale – Pas de noyau observé

• Etiologie et recommandations

– Hyperoxalurie de débit ou de concentration – Carbapatite : Plaque de Randall

– Le voile grisâtre témoigne que la lithiase est en phase active.

– Diminuer l’apport alimentaire en oxalate (rhubarbe, chocolat, Vit C…) – Ne pas diminuer l’apport calcique (maintenir 1g/jour)

(47)

Cas clinique 2

• Femme de 37 ans.

• 2

nd

calcul (le premier, gardé en souvenir !)

• Néovessie.

• Analyse chimique :

– Ions identifiés : Ph, Ca, urate.

– Interprétation moléculaire : PhCa, AU.

• Analyse IR séquentielle

– Couche externe : PAM (65%), CA (30%), URAM (5%).

– Couche interne : PAM (85%), CA (10%), URAM (5%).

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Cas clinique 2

• Analyse morphologique

– Surface homogène, lisse, beige, forme pyramidale, angles arrondis.

– 30 mm sur 21 mm, 7g. – Section :

 Couche externe épaisse (3mm) blanche, concentrique, radiale

 Couche moyenne orangée

 Couche profonde blanchâtre, filandreuse, brillante.

– Pas de noyau observé.

• Etiologie et recommandations

– Type IVc : Infection urinaire à germes uréasiques : Culture ! – Type IId : Hyperuricémie + Hyperammoniogénèse rénale ou

urinaire, à une carence phosphorée, à une perte de bases digestives (diarrhées chroniques infectieuses, abus de laxatifs…), à la malnutrition ou à une anorexie mentale.

(49)

Cas clinique 3

• Homme, 29 ans.

• Récidive (précédentes lithiases non analysées)

• Diététique équilibrée.

• Analyse chimique :

– Ions identifiés : Ca, Ox, Ph.

– Interprétation moléculaire : PhCa + OxCa

 Lithiase calcique !

– Diminuer apport calcique alimentaire ??

• Analyse IR globale :

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Cas clinique 3

• Analyse morphologique :

– 5 mm de diamètre, 46 mg.

– Surface hétérogène, lisse, brun foncé, ombilication papillaire → Type Ia.

– Cristaux jaunes et bruns accolés grossièrement à la surface (certaines arêtes vives). Aspect poudreux à certains endroits. → Type IIb/IVb. – Pas de section organisée ni de noyau observé.

• Analyse séquentielle :

– Matrice lisse brune : Whewellite

– Cristaux jaunes : Carbapatite, Weddellite.

• Etiologie et recommandations :

– Type Ia : Hyperoxalurie de débit ou de concentration, Maladie de Cacchi-Ricci

– Type IIb : Hypercalciurie

– Type IVb : Infection à germes non uréasiques

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Cas clinique 4

• Homme, 64 ans

• Récidive, précédentes lithiases non analysées.

• Diététique peu équilibrée, obésité.

• Analyse chimique :

– Ions identifiés : Urate, Ca, Ox.

– Interprétation moléculaire : AU + OxCa.

 Lithiase urico-calcique.

• Analyse IR globale :

(52)

Cas clinique 4

• Analyse morphologique :

– 3 fragments de 2 à 4mm. – Poids total : 11mg.

– Surface homogène, lisse, pommelée en chou-fleur par endroits, beige-jaune. → Type IIIa.

– Section : visualisation d’une structure sphérique, gris foncé.

• Orientation clinique

– Hyperuricurie dans le cadre d’un syndrome métabolique. – Stase, hyperacidité urinaire, hyperphosphaturie.