LES PRINCIPALES VOIES DU MÉTABOLISME CALCIQUE
CHEZ LE PORC EN CROISSANCE
P. BESANÇON L. GUÉGUEN
Colette KATZ
J.
GAUTHIERStation
centrale de Recherches deNutrition,
Centy
e
national
deRecherches zootechniques,
78 -Jouy-en-Josas
Institut
national
de la Rechercheagronomique
- ---!-
SOMMAIRE
Les
principaux paramètres du
métabolisme du calcium ontété
mesurés chez 10 porcs encroissance, pesant de
30 à 40kg, après
uneinjection unique
intraveineuse de 2 à 3 mCi de 45Ca.Des bilans
calciques
ont étéeffectués, les pertes endogènes fécales étant mesurées,
soit par la méthodeclassique
de dilutionisotopique,
soit à l’aide des courbes d’excrétionfécale
cumulée de radioactivité.L’interprétation
des courbes de décroissance del’activité spécifique
du calciumsanguin
apermis
de déterminer lesparamètres
osseux à l’aide de la méthode de BAUER et al. et de la méthode de AUBERT et MILHAUD.Après
confrontation et discussion des deuxméthodes,
un modèlesimplifié
àtrois compartiments
a été choisi. Les limites de validité de laméthode
de BAUER
ont
été définies ;
cette méthode conduit à une surestimationsystématique
de la vitessed’incorporation
du calcium dans l’os.Le coefficient d’utilisation
digestive
réelle du calcium alimentaire est de 45 p. 100. Lespertes
fécales de calcium
endogène représentent
x! p. 100despertes
fécales totales decalcium,
tandis que l’excrétionurinaire
estnégligeable.
Les
animaux,
dont legain
depoids journalier
est de 300 à 600 g, retiennent 3,4 g de calcium parjour,
soit 31 p. 100ducalcium ingéré.
L’accrétion totale decalcium, qui
mesurel’anabolisme osseux,
s’élève à 10,7 g parjour,
et larésorption (catabolisme osseux)
est de 7,3 g de calcium parjour.
Près de la moitié de l’accrétion mesurée, soit 45 p. 100, estd’origine endogène,
par suite durecyclage
interne du calcium osseux. Il est ainsipossible
de mesurerl’aptitude
de l’os à se renou-veler.
La masse de calcium du
pool échangeable
a été estimée à 24g en moyenne.Par l’intensité de son métabolisme minéral osseux, le Porc se
rapproche davantage du
Ratque de
l’Homme.
INTRODUCTION
1,’os,
commeles autres tissus, est soumis à
uncontinuel renouvellement et les aspects dynamiques du métabolisme minéral
osseuxsont déjà bien
connusà la suite
de nombreux travaux. L’
«accrétion » est le phénomène par lequel le calcium,
commeles
autreséléments minéraux ostéotropes,
estincorporé dans l’édifice cristallin des
tissus calcifiés (B AU E R et al., 1955
a,19 6 1 ). On
aégalement montré que le calcium
est enpartie soumis à des phénomènes d’échanges (F ALKE N HEIM et al., 1951 ; DA!!,!- MAGNE et al:, zg55 ; N>~u M nrr et al., ig58 ; T R IFF I TT et al., 19 68). Une fraction du calcium de l’organisme constitue
un «pool » échangeable, lui-même subdivisé
enplusieurs compartiments (Bnu!x et al., zg55 a et b, A UB ERT
etMrt;HAUD, 19 6 0 ).
Il
aparu intéressant, dans certains
cas,de chercher à définir les relations qui
existent entre les paramètres du métabolisme calcique d’une part,
etla vitesse de croissance
oul’âge de l’animal d’autre part. Chez le Rat, par exemple, la diminution
de la rétention calcique
avecl’âge est
nonseulement due à
unemoins bonne absorption intestinale, mais aussi,
auniveau de l’os, à
uneréduction de l’anabolisme
osseux etde l’accrétion du calcium (MrCxAVO et al., ig63 ; IvEMAiRE, ig67 ; BoxR, ig68). Par ailleurs, d’après C OHEN et STOCI,!T (zg62), les échanges calciques sont d’autant plus intenses que la vitesse de croissance de l’animal est plus forte.
Le Porc, qui manifeste
unevitesse de croissance élevée, puisqu’elle peut repré-
senter
uneaugmentation journalière de près de
2p.
100du poids vif,
aété peu étudié dans
cedomaine. Des travaux de H ANSARD et al. ( 19 6 1 )
ontmontré les variations de l’utilisation et de la rétention du calcium
avecl’âge chez le Porc, mais les résultats
ne
permettent pas de connaître les étapes intermédiaires et,
enparticulier, celles du
métabolisme
osseux.Cette étude
sepropose de décrire les principales voies du méta-
bolisme calcique chez le Porc
encroissance par l’emploi du calcium- 45 associé à
des
mesuresde bilans classiques.
I. -
MATÉRIEL ET METHODES
1
. Animaux et
protocole expérimental
Les essais ont
porté
sur dix porcs mâles encroissance,
de raceLarge White, pesant
de 30 à5
0
kg. Les animaux
recevaient trois repas parjour
d’un aliment contenant en moyenne 8 g deCa, 7,S
g de P total et i ooo UI de vitamineD. par kg
de matière sèche et dont lacomposition
étaitla suivante :
Après
avoir été munis de cathéterspermanents
dans la veinejugulaire
externe en vue defaciliter les
injections
intraveineuses et lesprélèvements
de sang, les animaux ont été mis en cages à métabolisme.Après
unepériode d’adaptation
dequelques jours,
les bilanscalciques
ontété mesurés durant une dizaine de
jours.
En outre, uneinjection unique
decalcium- 45
a été faitepar voie intraveineuse sous forme de
C A CI, injectable
en solutionisotonique.
Laquantité d’élé-
ment calcium
injectée
a étésystématiquement
inférieure à 20mg pour une activité de 2 mCi environ.Après cette injection de radiocalcium,
desprélèvements
de sang ontété
effectuésplusieurs
fois le
premier jour, puis
en moyenne une fois parjour jusque
vers 200 ou 300 heures. Les urines et les fèces ontété
recueillies en totalité durant au moins dixjours,
d’abord trois foispar
24heures,
puis
une seule fois àpartir
du4 e jour.
. 2.
Dosages
et mesuresTous les échantillons de sang, d’urine et de fèces ont été minéralisés par voie sèche au four à 550
°C ;
les cendres ont étéreprises
par HCI concentré à chaudpuis
parHNO,
à 10p. ioo et diluées.Le calcium a été dosé par
photométrie
d’émission de flamme(G U É GUEN
etR OMBAUTS , : 9 6i)
etle
phosphore
par colorimétrie duphosphovanadomolybdate
d’ammonium.La radioactivité a été mesurée sur les mêmes solutions
minéralisées,
soit au moyen d’uncompteur Geiger-Müller
à fenêtre mince et à flux gazeuxd’hélium,
soit par scintillationliquide.
Les
comptages
effectués avec lecompteur
GM ont été faits sur i ml de solution séché sous infra- rouge. Les erreursd’autoabsorption
durayonnement
de’bCa(énergie :
o,z5MeV)
ont étésystéma- tiquement corrigées.
Les mesures par scintillationliquide
ont été faites suivant unetechnique proposée
par PATTERSON et GREENE(rg6g),
lemélange
scintillant étantcomposé
de deuxparties
de toluène-PPO-POPOP
( 1 ),
à raison de 4g de PPO et de ioo mg de POPOP par litre de toluène et d’unepartie
de Triton X 100 ; on utilise y ml de ce scintillateur pour 5 ml de solution.3
. Calcul de l’excrétion
fécale de
calciumendogène
La méthode de dilution
isotopique
a été décrite par LOFGREEN et KLEIBER( 1954 , I9 6o)
pourmesurer l’excrétion fécale de
phosphore endogène.
Ellepeut
êtretransposée
au cas du calcium.En
effet, après
uneinjection unique
de 45Ca par voieintraveineuse,
la radioactivité retrouvée dans les fècesprovient uniquement
du calciumendogène. Ainsi,
au bout d’une huitaine dejours,
on
peut
admettre que l’activitéspécifique
du calciumendogène
fécal est la même que celle du calciumsanguin
et onpeut
écrire la relation :où S est l’activité
spécifique
du Casanguin, S l’activité spécifique
du Ca fécaltotal,
F l’excrétion fécale totale deCa, F e
l’excrétion fécaleendogène
deCa,
que l’onpeut
calculer àpartir
des autresdonnées déterminées
expérimentalement.
Il estindispensable
de tenircompte
de la vitesse du transitdigestif qui
introduit undécalage
d’environ 2jours
entre les activitésspécifiques
du sang et des fèces.Une autre méthode est basée sur le fait
qu’après
uneinjection
intraveineusede 46 Ca, la
fraction de la dose de radioactivité excrétée par voie fécale autemps
infini(valeur
obtenue àpartir
descourbes d’excrétion
cumulée, fig. i)
estproportionnelle
à la vitesse d’excrétionendogène
fécale ducalcium et à
l’intégrale
des activitésspécifiques
du calciumsanguin :
p-
où f
e
est la fraction de la dose de radioactivité éliminée par voieendogène fécale,
autemps infini, S(t)
l’activitéspécifique
du calciumsanguin, F e
la valeur recherchée de l’excrétionendogène
fécale de Ca.
L’accord entre les résultats obtenus par ces deux méthodes est excellent.
4
. Méthodes de mesure des
principaux paramètres
du métabolismecalcique
Les méthodes
qui permettent
d’estimer lesparamètres du
métabolismecalcique
sont baséessur la combinaison des résultats de bilans et
l’interprétation
des courbes de décroissance d’activitéspécifique
du calciumsanguin après l’injection
intraveineuse de radiocalcium.a)
Méthode de BnuEx etal., (1965
a,1961).
Après l’injection unique
de 45Ca dans le sang, la radioactivité serépartit
sous deux formes :d’une
part,
elle est diluée dans lepool
de calciuméchangeable et,
d’autrepart,
elle estincorporée
dans la
phase
minérale osseuse par accrétion. Si l’on admet que l’activitéspécifique
du calciumsanguin
est la même que celle du calcium dupool échangeable,
onpeut
écrire la relation :( 1
)
PPO :z, 5 -diphényloxazole ;
POPOP :1 , 4 -bis- 2 -( 5 -phenyloxazolyl) -benzène.
où
R(t)
est la fraction de la dose de radioactivité retenue autemps
t,S(t)
l’activitéspécifique
ducalcium
sanguin
autemps
t, E la masse de calciuméchangeable
dupool,
A la vitessed’incorpo-
ration de Ca dans l’os ou accrétion.
Connaissant
expérimentalement R(t), S(t)
etdonc f 5(t)dt,
il suffit de résoudre cetteéqua-
0
tion à deux instants
t, et t 2
pour déterminer les valeurs dupool
E et de l’accrétion A.La méthode nécessite de connaître les valeurs de la rétention de la dose de radioactivité à deux instants
t 1 et t 2 ;
il faut considérer comme non retenu cequi
a été sécrété dans l’intestin maisqui
n’est pas encore excrété dans les fèces.Ainsi,
les valeurs de la rétention mesuréesexpérimen-
talement à
partir
des valeurs de radioactivité cumulées retrouvées dans les urines et les fèces sont entachées d’erreurs. L’erreur est d’autant moinsimportante
que letemps
écoulédepuis l’injection
estplus grand.
Onpeut
écrire la relation :où u et
f e
sont les fractions de la dose de radioactivité éliminéesrespectivement
par voie urinaire etfécale,
autemps infini,
U etF.
les valeurs des excrétionsendogènes
de calcium par voie uri- naire etfécale, S(t)
l’activitéspécifique
du calciumsanguin.
En
supposant qu’au temps
infini les valeurs de(u
+f e )
mesuréesexpérimentalement
sontjustes,
il estpossible
de recalculer àpartir
de cette relation les valeurs antérieures de l’excrétion(u -!- f e )
et decorriger
ainsi les valeurs de la rétention de radioactivité.Pratiquement,
l’excrétion de radioactivité devenantnégligeable après
200heures,
il n’est pas nécessaire d’attendreplus longtemps (fig. i).
b)
Méthode de AUBERTet MILHAUD(i 9 6o).
Après l’injection
intraveineusede 45 Ca,
la courbe de décroissance de l’activitéspécifique
ducalcium
sanguin peut
sedécomposer
en autantd’exponentielles qu’il
y a decompartiments
decalcium
plus
ou moinsrapidement échangeables.
L’ensemble de cescompartiments M I , M 2 , M a ...
..constitue le « fonds commun a ou
pool échangeable.
La formegénérale
del’équation
de la courbe de décroissance est une somme de fonctionsexponentielles :
On
peut
résoudre lesystème complet par
la méthodeproposée
par AUBERT et MILHAUD( 19 6 0
).
Nous nous sommeslimités,
dans le cas d’un modèle à troiscompartiments,
au calcul dela masse de calcium du
compartiment
leplus rapidement échangeable M l
et de la vitesse de sortie de Ca hors du fonds commun, somme de l’anabolisme osseux ou accrétion et des excrétions en-dogènes
fécale et urinaire. Onpeut
écrire :où
R i
est la dose de radioactivitéinjectée, S(t)
l’activitéspécifique
du calciumsanguin au temps
t,V
T
la vitesse totale de sortie de Ca hors du fonds commun.On en déduit :
Sachant par ailleurs
qu’au temps
initial lescompartiments M 2
etM s
ne sont pasmarqués
par le
calcium- 45
et que l’activitéspécifique
autemps
zéro s’écritS(o)
=A,
+A 2
+A.,
on endéduit que la masse de Ca dans le
premier compartiment
est donnée par :Si l’on se limite à un modèle très
simplifié
à deuxcompartiments,
il est aisé de calculer lamasse de calcium
M 2
dans le 2ecompartiment
ainsi que la vitessed’échange V,
entreM i
etM 2 .
Nous verrons au cours de la discussion des résultats que ce modèle
simplifié
à deuxcompartiments
ne donne pas de résultats très satisfaisants.
II. -
RÉSULTATS
Malgré la grande variabilité individuelle qui
ressortde l’examen des résultats,
il est possible de retenir des valeurs moyennes af n de dégager les principales
carac-téristiques du métabolisme calcique chez le Porc
encroissance (fig. 2 ).
i. Bilans calciques
L’ingéré calcique est apparemment l’une des données expérimentales les plus
affectées par la variabilité individuelle ; il
estévident que les animaux supportent plus
oumoins bien la contention
encage à métabolisme. Trois d’entre
eux(les porcs
2,
3 et 4 ) ont consommé globalement les mêmes quantités d’aliment
au coursde la période de
mesurede bilans
et ontdonc ingéré
enmoyenne la même quantité de Ca.
La calciurie est très faible, c’est pourquoi le coefficient de rétention, qui est de 3i!3 ! 3 , 1 P!
Ioode l’ingéré est voisin du coefficient d’utilisation digestive apparente de 32,5 ! 3, 0 p.
100.L’excrétion fécale est pratiquement la plus importante voie
d’élimination de calcium endogène : elle représente
enmoyenne 20 ! 3 p.
100de l’excrétion fécale totale de calcium :
on adonc
uncoefficient d’utilisation digestive réelle de 45,3 ! 4 , 1 p.
100de l’ingéré. On peut aussi calculer l’absorption totale
a
+ a’ sachant que le calcium endogène sécrété dans l’intestin est
enpartie réab- sorbé ; cela suppose que les sécrétions de calcium d’origine endogène
sefont,
enmajeure partie, dans le
tractusdigestif, plus haut que les principaux sites de l’ab- sorption de Ca,
cequi est généralement admis (M OORE et T YL E R , 1955 ; A UBERT et ad., i 9 6 3 ; N!!R et al., i 9 6 7 ). Nous
avonssupposé que l’utilisation digestive réelle
du calcium endogène
estla même que celle du calcium exogène d’origine alimentaire.
2
.
Aspects
osseuxLes figures 3
et4 représentent les courbes de décroissance de l’activité spécifique
du calcium sanguin après l’injection de 45 Ca, courbes exploitées
en vuede déterminer
la vitesse d’accrétion du calcium dans l’os. On observe
un assezbon accord entre les activités spécifiques du calcium sanguin
eturinaire, sauf durant les premières
heures après l’injection, et cela confirme les résultats obtenus
surl’Homme par H
AR R IS O N
et al. ( 19 67) (fig. 4 ). Dans le tableau
2sont groupés les coefficients moyens
A et
a,obtenus à partir des décompositions
enexponentielles de la forme S Ae - - t ,
et dont
onvoit
unexemple dans la figure 4 . Les périodes T 1/2 de chacune de
cesfonctions exponentielles sont respectivement de
ih 30 , 8 h 30 et Ils h 30 . Une
exponentielle dont la décroissance serait beaucoup plus rapide et dont il n’a pas été
tenu
compte, pourrait correspondre à la sortie du 4’Ca hors du compartiment
san-guin.
Les valeurs de l’accrétion et des
massesde calcium échangeable (tabl. 3 ) ont
été calculées par chacune des méthodes choisies : celle de B AUER ,
enadoptant deux
intervalles de temps différents, soit
20h- 5 o h, soit
2oh-ioo h ; celle de A UBERT et M
I I, HAUD
,
entenant compte de 3 exponentielles
ouseulement des deux dernières.
Dans le
casd’un modèle simplifié à deux compartiments, la vitesse d’échange
entreces
compartiments serait de 23 , 0 ! 4 , 5 g par jour, mais les variations sont très fortes autour de cette moyenne. Connaissant la valeur de l’accrétion totale A,
on endéduit
la valeur de la résorption R
oumobilisation du calcium
osseuxpar différence entre
A
etla rétention A. Il est également possible d’estimer la part de l’accrétion d’origine
endogène Aa
enfaisant l’hypothèse selon laquelle le pourcentage incorporé à l’os
de la quantité absorbée (absorption totale
a-!- a’) est égal
aupourcentage recyclé
de la quantité résorbée de l’os (voir fig. 2 ), c’est-à-dire : a !a a’ !ï +
!ï == ―!.
IB! Autrement
dit, tout
cequi entre dans le pool calcique
aautant de chances d’être incorporé à l’os, quelle que soit
sonorigine, exogène (absorption)
ouendogène (résorption).
Les valeurs détaillées des principaux paramètres du métabolisme calcique sont groupées dans le tableau
r,où
nous nous sommeslimités
auxrésultats obtenus soit par la méthode de B AUER ,
avec unintervalle de
2oh-ioo h, soit par la méthode de A
UBERT et M ILHAUD ,
avec unmodèle à 3 compartiments.
I,a figure 5 est
unereprésentation schématique de la répartition
enfonction du temps de la dose de radioactivité administrée. Ces courbes sont obtenues à partir
des résultats donnés par la méthode de B AUER . On voit que, dans
cecas, go p.
100de la dose est retenu par l’organisme et que la majeure partie l’est
sousforme de
4ÓCa incorporé par l’accrétion dans l’os. Après
unesoixantaine d’heures
onpeut
considérer que les variations
nesont plus très importantes.
III.
-DISCUSSION
i.
Les méthodes
a) Méthode de A UB E R T et M II , HAUD .
Les résultats obtenus dépendent de la précision
aveclaquelle
ondétermine la
dernière exponentielle, c’est-à-dire la composante la plus lente : les risques d’erreurs
sont grands à
causede la dispersion des points et des faibles activités mesurées
aubout d’un certain temps. Par ailleurs, la vitesse totale de sortie V T dépend de l’inté- grale des fonctions exponentielles. Si l’on néglige
uneexponentielle,
onsous-estime
l’intégrale de la courbe de décroissance
etl’on surestime la valeur de l’anabolisme
osseux :
c’est
cequi arrive dans le
casoù
nous nouslimitons à deux exponentielles,
c’est-à-dire à deux compartiments (tabl. 3 ). L’erreur est fonction du rapport des surfaces de chaque exponentielle et, dans le
casprésent, l’intégrale de la première exponentielle
estimportante par i apport
auxautres et il convient de
nepas la
négliger. Il est donc indispensable de prendre
aumoins les trois exponentielles que
nous avons
déterminées. Le passage de 45 Ca du sang
versles autres compartiments doit correspondre à
uneexponentielle qui
a unedécroissance très rapide et dont l’intégrale est faible par rapport
auxautres. Elle
aété négligée dans
noscalculs.
b) Méthode de B AUER .
Dans cette méthode, la principale
sourced’erreur provient du fait que l’on confond l’activité spécifique du calcium sanguin
etl’activité spécifique moyenne du
calcium de l’ensemble du pool échangeable de Ca. En fait, le pool
sedécompose
encompartiments, dont le calcium sanguin représente l’une des composantes les plus rapidement échangeables. Une étude antérieure (B ESANÇON et al., 10 68), faite
surdes porcs
encroissance, cherchant à déterminer les limites de validité de la méthode,
a
montré que l’équilibre
entreles différents compartiments du pool
nepouvait être
atteint dans les quinze premières heures qui suivent l’injection du radio-élément.
Durant les premières heures l’activité spécifique du calcium des compartiments du pool
estinférieure à celle du calcium sanguin
etaugmente jusqu’à lui devenir égale.
Ensuite, l’activité spécifique du calcium sanguin est toujours inférieure à celle du calcium des autres compartiments,
cequi entraîne
unesurestimation de la valeur du pool et
unesous-estimation de l’accrétion.
On peut estimer qu’en résolvant l’équation
entre 2oh
et50 h
oumême
entre 2o
h
et iooh
on seplace dans des conditions où les écarts entre les différentes activités
spécifiques sont faibles,
sanstoutefois être nuls ; mais les écarts relatifs peuvent être d’autant plus grands qu’on attend plus longtemps, d’où
unrisque
accrude
surestimation du pool. Pratiquement, le choix des intervalles
20heures et 5 0
ouioo
heures montre qu’il n’y
apas de surestimation du pool par rapport
auxvaleurs obtenues par la méthode de A UBERT
etM II , HAUD . Les premiers résultats provisoires
que
nousavions obtenus
surquatre porcs
encroissance (BE S A NÇ O N
etal., 10 66)
donnaient des valeurs
unpeu sous-estimées du pool et surestimées de l’accrétion,
parce que la
zonede la courbe exploitée pour le calcul de A et E était trop rapprochée
du moment de l’injection du radio-élément.
Il faut remarquer enfin que, d’après N EUMAN et al. (r 9 68), l’équilibre complet
entre le calcium circulant et le calcium échangeable
osseux nepeut être atteint avant
plusieurs dizaines de jours chez le Rat et chez l’Homme. Il est probable que
cedélai
est aumoins équivalent chez le Porc. Mais
ya-t-il jamais
unéquilibre et,
a
fo y tiori, chez l’animal
encroissance?...
D’autres
sourcesd’erreurs d’importance moindre viennent de l’estimation de l’intégrale de la fonction S(t) qui
sefait par voie graphique et qui nécessite
uneextra- polation de la courbe à l’origine. Enfin, les valeurs de la rétention de la dose R(t)
varient peu entre les instants t, et t 2 choisis et l’erreur expérimentale susceptible
d’affecter les valeurs de cette rétention peut être du même ordre de grandeur que la variation de cette donnée
entreles deux instants considérés.
2
.
Les principales voies du métabolisme calcique a) Abso y ption et rétention calcique
.L’absorption apparente
apeu de signification ; elle est équivalente à la rétention
lorsque l’excrétion urinaire est négligeable,
commec’est le
casici. L’absorption réelle, qui représente
cequi
esteffectivement absorbé à partir du calcium alimentaire, varie
assezpeu
avecle niveau d’apport calcique. C’est l’excrétion fécale qui est l’élé-
ment
variable, si bien que les coefficients d’utilisation digestive
-apparente
ouréelle
-diminuent fortement lorsque l’ingéré calcique augmente,
cequi
est enaccord
avec
des résultats déjà
connus(C AUS E R ET, 1954 ; H AN SARD et Pl,’Uml!Ee, 1954 ; H
ARRISON
, 1959 ; P HANG et al., i 9 6 9 ). Entre les CUD apparents
ouréels d’une part
et les niveaux d’ingestion de Ca d’autre part,
nous avonscalculé des coefficients de corrélation qui sont respectivement de
-0,!6 f t
-0 ,$7 (voir fig. 6). Pour des apports calciques élevés les valeurs des CUD apparents
etréels
serapprochent, indiquant
une
moindre proportion de calcium endogène dans les fèces. Il
estcependant surpre-
nant
de
nepas observer d’augmentation marquée du calcium endogène fécal,
envaleur absolue, contrairement à
cequi
aété établi chez le Rat par Hnrrsnxn et P
LUM
LEE (1954) et chez l’Homme par P HANG et al. (ig6g). De même, l’excrétion urinaire de Ca augmente
assezpeu. Ainsi, les mécanismes de l’absorption intestinale sont tels que les quantités de calcium exogène absorbées sont relativement
cons-tantes vis-à-vis des variations de l’apport calcique, l’excès de calcium alimentaire
non
a.ssimilé étant éliminé par les fèces
enquantités variables
avecle niveau des apports.
L’excrétion fécale de calcium endogène représente
enmoyenne 37 mg de Ca par
kg de poids vif, résultat légèrement supérieur à
ceuxque H ANSARD et al. ( 19 6 1 ) ont
trouvé
surdes porcs du même âge. Cette excrétion représente la fraction
nonréab-
sorbée du calcium endogène des sécrétions digestives. C’est
cequi
aété généralement
admis dans de nombreuses études
surl’Homme (A UB E R T et al., ig6 3 ; VE SIN et M
II , HAUD
, ig66 ; NEE R et al., ig67 ; P HAN G et al., ig6g). Chez le Porc, M OOR E et
T YI ,
ER (i 955 ) ont montré que le calcium endogène est sécrété dans le tractus digestif
en
amont des sites où
cecalcium peut être réabsorbé ;
onadmet généralement que
ce
calcium est bien utilisé. Toutefois,
uneétude récente de Srx!nr, et al. ( 19 68)
amontré,
surle Chien, que le calcium endogène des sécrétions digestives
setrouvait
dans l’intestin
enpartie
sous uneforme précipitée
nonsoluble
aupH intestinal, donc
non
assimilable. P HANG et al. ( 19 68) estiment aussi que le calcium endogène n’est
pas aussi bien absorbé que le calcium exogène. Ces résultats rendent critiquable
l’estimation que
nous avonsfaite de la réabsorption du calcium endogène, qui repré-
sente
21p.
100de l’absorption totale de calcium par l’intestin. Il est cependant pro- bable que les écarts entre les CUD du Ca endogène
etexogène
nesoient pas très
grands et que, par ailleurs, la fraction précipitée de Ca endogène soit faible.
L’existence à peu près certaine d’une réabsorption du calcium endogène
etle
fait que tout le calcium absorbé
nesoit pas utilisé et incorporé dans les tissus calcifiés,
nous
conduit à considérer
un «cycle court
»entre le tractus digestif et le sang, dont la vitesse de rotation serait de i, 3 à t, 4 g par jour (fig. 2 ). Le cycle complet fait inter- venir l’accrétion et la résorption du calcium dont la différence représente la rétention, qui est de 3 , 4 g de Ca, soit 31 p.
100de l’ingéré. PEC H T ( 19 6 7 ) mentionne des valeurs
semblables
surdes porcs de 30 à 40 kg. H ANSARD et al. (i 9 6i) trouvent des résultats
un
peu supérieurs
auxnôtres, mais
on neconnaît pas exactement le poids de leurs
animaux.
Si l’on rapporte la rétention calcique journalière
aupoids de l’animal, elle
estde g 2 mg de Ca par kg de poids vif. On observe chez le Rat
encroissance des valeurs semblables :
100mg par .kg de poids vif (HENRY et KON, 1953 ; LËMAi R E, 1967).
Chez l’Homme,
ceparamètre
estbeaucoup plus faible :
10mg par kg de poids vif
chez l’enfant de 3 à 13
ans(S H E RM AN et HAWL!Y, ig22), moins de
img par kg de poids vif, chez le jeune adulte (A UB E R T et M II , H A UD , ig6o). Il serait intéressant de
rapporter les valeurs de la rétention à la vitesse de croissance ; cela n’est malheureu- sement pas possible, faute de
termesde comparaison suffisamment nombreux. Le Porc qui, par
sataille,
serapprocherait le plus de l’Homme,
a unerétention calcique comparable à celle du Rat si
onla rapporte
aupoids vif. On
verraque l’examen des
paramètres dynamiques du métabolisme minéral
osseuxpermettra de mieux situer
le Porc parmi les autres espèces.
b) Le métabolisme minéral
osseux.Dans
uneétude de longue durée
surtrois porcs, pris entre les âges de 5 mois et
2 ans,
V!n!!x et al. ( 19 66) ont estimé que la demi-vie biologique du 45 Ca injecté
dans l’organisme était de l’ordre de 500 jours. Cela voudrait dire que les réserves
osseuses
calciques (dans lesquelles ont été incorporées les traces de radiocalcium)
sont
enrenouvellement
etque la moitié du 45 Ca
adisparu durant
cetemps. En fait, d’après K RAWI E LI T ZKI et N EHRING ( 19 68), la période d’élimination d’un radionu- clide ostéotrope n’est pas constante et présente plusieurs composantes. Cela montre
que les phénomènes de résorption
osseuse etd’accrétion sont complexes
etsont la
résultante de plusieurs mécanismes.
Nous
avonsvoulu proposer dans la figure
2 unereprésentation schématique et globale des principales voies du métabolisme calcique. Quelle est la signification de
l’accrétion dans
untel schéma? Deux conceptions opposées s’affrontent : dans le modèle de B AUER , l’accrétion
est unmécanisme par lequel le calcium
entredans l’os
sous une
forme
nonéchangeable ; à l’opposé, H EANEY et W HEDON ( 195 8) considèrent des échanges qui
sefont
avecdes vitesses très différentes, l’accrétion
nereprésentant
dans
ce casque les échanges les plus lents. Les modèles proposés sont ainsi très diffé-
rents les
unsdes autres. On serait tenté de chercher à identifier les paramètres du
métabolisme minéral
osseux,tels que l’accrétion,
auxmécanismes définis in vitro.
Co g
N et al. ( 19 6 3 ) distinguent d’une part l’accrétion par apposition, dans laquelle
le calcium et le strontium
secomportent de la même façon, d’autre part des méca- nismes de cristallisation, dans lesquels il
yaurait
unelégère discrimination entre
ces
deux ostéotropes. TERMINE et P OSNER ( 19 6 7 ) ont montré que le calcium est d’abord incorporé dans la phase minérale de l’os
sousforme amorphe, avant d’être intégré dans la phase cristalline formée par les cristaux d’hydroxyapatite. Enfin,
NEU M A
N et NE UM A N ( 195 8) ont défini in vitro de nombreuses réactions parmi les- quelles des échanges de surface, des échanges intracristallins, des recristallisations, la formation
etla croissance de cristaux d’hydroxyapàtite. L’accrétion pourrait correspondre globalement à la formation et à la croissance des cristaux
osseux.L’accrétion que
nous mesuronsin vivo par des méthodes radio-isotopiques est
l’ensemble des mécanismes d’incorporation de calcium dans l’os, autres que les réac- tions d’échanges rapides ; elle inclue les recyclages du calcium libéré par ostéolyse,
mis ainsi
encirculation dans les fluides corporels
ou osseuxet réincorporé dans l’os :
cela représente 7 8 p.
100de la résorption totale et constitue
ceque
nous avonsappelé
l’accrétion d’origine endogène. Par hypothèse,
nous avonsadmis que la même pro-
portion, soit 7 8 p.
100du calcium absorbé,
estdéposé dans l’os et constitue l’accré-
tion d’origine exogène.
L’accrétion d’origine endogène est l’une des étapes d’un cycle court interne
entraînant chaque jour 5 ,8 g de calcium ; elle
apeu de rapports
avecla rétention.
En revanche, l’accrétion d’origine exogène est directement liée à la rétention par
uncoefficient de corrélation de + 0 ,66.
Les coefficients de corrélation entre l’accrétion exogène (Aa) et l’absorbé réel
d’origine alimentaire (a) d’une part, ainsi qu’entre la fraction de calcium mobilisé
de l’os et
nonrecyclé (R,!)
etl’excrétion fécale de calcium endogène (F e ) d’autre
part, sont respectivement de + 0 ,88 et o,86 (voir fig. 7 et 8). Si
onfait abstraction
des deux cycles courts précédemment décrits,
onpeut concevoir le cycle complet
suivant : absorption de Ca exogène
-accrétion exogène
-résorption (Ca
nonrecyclé)
-excrétion de Ca endogène. Dans
cecycle, la rétention est bien la diffé-
rence
entre l’accrétion et la résorption. Ce schéma est probablement
unesimplifi-
cation
unpeu abusive
etn’a qu’une valeur statistique. L’examen des droites de
régression représentées dans les figures 7 et 8 montre que, si l’accrétion exogène était nulle, le peu de calcium absorbé d’origine alimentaire serait engagé dans
ceque
nousavons
appelé le cycle court intestin-sang, et que, si la résorption était nulle, il y aurait
encore une
excrétion fécale de calcium endogène.
Un intérêt de la distinction entre l’origine exogène
ouendogène de l’accrétion
au
niveau de l’os serait la possibilité de définir deux caractéristiques
osseuses :-
l’accrétion exogène, liée à la rétention calcique, traduirait l’aptitude du squelette à fixer le calcium ;
-
l’accrétion endogène traduirait
enoutre l’aptitude de l’os à
serenouveler.
c) Le calcium échangeable.
Il est probable que les recyclages
auniveau de l’os
nesont pas des réactions
d’échange ;
cesdernières mettent
enjeu des quantités de calcium beaucoup plus importantes. Dans
unmodèle simplifié à deux compartiments, les vitesses d’échanges
sont de 23 g/jour
enmoyenne et s’élèvent jusqu’à 5 8 g/jour pour le porc
n°6.
On observe
uneexcellente corrélation de + 0 , 93 entre les valeurs de l’accrétion et du pool échangeable ( 1 ), soit la même valeur que H EANEY et W H E DON ( 195 8) ont
( 1
)
Accrétion etpool échangeable
mesurés par la méthode de BAUERentre 20h et ioo h.obtenue
surl’Homme. On confirme ainsi la liaison qui existe entre les quantités de
calcium échangeable et l’activité métabolique de l’os.
Cependant, le pool échangeable mesuré par la méthode de B AUER est
unegran- deur
assezarbitraire et
necorrespond pas
aufonds
communcalculé par la méthode de A UBER T
etM ILHAUD ;
eneffet, les compartiments M i , M 2’ M, sont certainement
plus importants. Dans le
casdu modèle simplifié à deux compartiments, la
sommedes
massesde calcium dans
cesdeux derniers dépasse largement la
massedu pool échangeable calculée par la méthode de B AUER (tabl. 3 ). Dans le
casd’un modèle à
trois compartiments, M, représente la
massede calcium des fluides extracellulaires : la valeur obtenue correspond
auxchiffres proposés par OsrAGr, (x 9 6 4 ) pour le calcium extraosseux chez le Porc. Cependant, il est hasardeux de vouloir systématiquement
identifier chacun des compartiments du fonds commun calcique à des compartiments corporels anatomiques
ouphysiologiques bien définis (I,anvox et B ARI , ET , 19 68).
Les grandeurs du pool échangeable E que
nous avonsmesurées n’ont donc qu’une
valeur relative.
3. Conclusions
Nous
avonsdéjà essayé de situer le Porc parmi d’autres espèces en comparant les valeurs de la rétention rapportée
auformat. Si, de même,
oncalcule l’accrétion par kg de poids vif
onconstate que le Porc,
avec2 go mg de Ca par kg de poids vif,
est
enposition intermédiaire entre l’Homme et le Rat et
seplace à égalité
avecle
Veau
encroissance de 50 kg (LARVOR et BARBET, i 9 68).
On pourrait définir
unindice métabolique de la vitalité de l’os qui serait le rap-
port de l’accrétion
surla rétention ;
commele Rat
encroissance, le Porc incorpore chaque jour dans
sonsquelette trois à quatre fois plus de calcium qu’il n’en retient
effectivement. Ce mode d’expression est critiquable et
nepeut servir à comparer que des animaux pour lesquels les rétentions seraient équivalentes. En effet, chez
l’adulte par exemple, la rétention devient très faible
ounulle tandis que l’accrétion demeure importante.
Nous
avons vuque la plus grande partie du calcium libéré de l’os par résorption
est recyclée et réincorporée :
unrenouvellement rapide est-il souhaitable ? Dans la
mesure
où l’os
ne sedéminéralise pas,
onpeut concevoir que plus le renouvellement minéral
osseux seraintense, mieux l’os pourra s’adapter
au coursde la croissance à
ses
nouvelles fonctions de soutien et de réserve minérale. La résorption varie
enfonction inverse du niveau des apports calciques, mais le coefficient de corrélation entre
cesdeux termes est peu élevé :
-0 , 42 . Coarr et al. (i 9 68) ont montré que, chez le Rat soumis à des niveaux calciques très élevés, l’accrétion n’était pas modifiée mais la résorption était fortement diminuée. Récemment, P HANG et al. ( 19 6 9 ) ont
confirmé
cegenre de régulation chez l’Homme. La calcitonine et la parathormone
sont certainement responsables de cette action
surle catabolisme
osseux.Ainsi, n’y aurait-il pas lieu de penser que des régimes hypercalciques seraient néfastes à
unbon
métabolisme minéral osseux, mettant
enquelque sorte l’os
ensommeil, même s’ils
favorisent
uneforte minéralisation? Cette hypothèse conduirait à repenser la notion des besoins calciques de l’animal. On sait quels sont les besoins minima susceptibles
d’assurer
unebonne croissance et
unedensité satisfaisant de l’os, mais il est beaucoup plus difficile de situer les besoins calciques optima. Ce besoin pourrait
être défini
commeétant l’apport alimentaire assurant le meilleur compromis entre
l’efficacité de l’utilisation par l’animal du calcium ingéré (qui diminue
aveclés apports), le degré de minéralisation de l’os (qui augmente
avecles apports) et les caractéristiques dynamiques idéales de l’os, qui restent elles-même à définir.
Reçu pour publication
enjuillet
1969.SUMMARY
THE MAIN ROUTES OF CALCIUM METABOLISM IN GROWING PIGS
The main
parameters
of calcium metabolism were measured in 10growing pigs weighing
30
to 40
kg
after asingle
intravenousinjection
of 2to3 mCi
46Ca.Calcium balance was
estimated, endogenous
loss in faecesbeing
measured bothby
the clas-sical method of
isotope
dilution and with the aid of cumulative excretion ofradioactivity
infaeces. The
interpretation
of the curve ofdisappearance
ofspecific activity
of blood calcium allo- wed the estimation of the boneparameters by
means of the method of BAUER etal.,
and themethod of AUBERT and MILHAUD. After
comparison
and discussion of these two methods a sim-plified
model with threecompartments
was chosen. The limits ofvalidity
of the method of BAUERwere
defined ;
this method results in asystematic
over-estimation of the rate ofincorporation
of calcium into bone.
The true
digestive
utilisation of calcium in the feed was 45 per cent. Loss ofendogenous
calcium in faces
represented
17per cent of the total loss of calcium in faeces while excretion in urine wasnegligible.
The
pigs,
whosedaily gain
inweight
was 300 to 600 g, retained 3.4 g calcium perday,
thatis 3Iper cent of the calcium
ingested.
Total accretion ofcalcium,
which measures boneanabolism,
rise to 10.7 g per
day,
andresorption (bone catabolism)
was 7.3 g calcium perday. Nearly
halfthe accretion
recorded,
that is4 6
percent,
was ofendogenous origin,
as a result of the internalrecycling
of bone calcium. It is thuspossible
to measure thecapacity
of bone to renew itself.The total of the
exchangeable
calciumpool
was estimated at an average of 24 g.For its
intensity
of metabolism of bone mineral thepig
resembles the rat rather than man.RÉFÉRENCES BIBLIOGRAPHIQUES
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