Introduction

Les troubles de la concentration en calcium sérique sont des événements fréquents dans la pratique clinique. Les troubles de l’équilibre calcique qui surviennent dans une grande variété de maladies ou de conditions pathologiques sont encore plus fréquents. Cependant, alors qu’il est facile de mesurer les concentrations de calcium sérique, il est beaucoup plus difficile de mesurer l’équilibre calcique et la teneur en calcium du corps; par conséquent, de nombreux cliniciens sont tentés d’évaluer l’état de l’équilibre calcique à partir de la valeur de la concentration sérique de calcium. Comme expliqué dans cette revue, non seulement il est impossible de prédire l’équilibre calcique basé sur le calcium sérique, mais cela peut conduire à des décisions inadéquates et, parfois, délétères pour le patient.

Métabolisme du calcium chez les adultes en bonne santé

Le corps d’un adulte en bonne santé contient225 000 mmol (11 kg) de calcium, dont >99% fait partie du composant minéral de l’os et < 1% (∼20 mmol) fait partie de l’ECF. Le système homéostatique du calcium cible non pas tant la teneur totale en calcium du corps, mais plutôt la concentration en calcium ECF. Chez un individu sain donné, cette valeur est remarquablement stable dans le temps, ne s’écartant jamais de > de 2% de son point de consigne. Dans des conditions normales, la concentration en calcium ECF et la teneur en calcium corporel sont maintenues à des valeurs fixes; cependant, dans des conditions pathologiques, le maintien de la concentration en calcium ECF peut nécessiter une modification de l’équilibre calcique et de la teneur en calcium corporel.

Flux de calcium chez les adultes normaux

Trois organes peuvent créer un mouvement de calcium vers ou hors de l’ECF: l’intestin, l’os et le rein. Cependant, l’absorption intestinale du calcium après un repas ne contribue pas au maintien du calcium sérique à son point de consigne. Au contraire, il induit une augmentation transitoire de la calcium sérique. Néanmoins, un apport alimentaire adéquat en calcium et une absorption intestinale normale du calcium sont essentiels pour maintenir un équilibre calcique normal et des réserves osseuses normales. Dans les régimes occidentaux, la perte fécale due au calcium du liquide intestinal non réabsorbé ne tombe jamais en dessous de 150 mg (3,75 mmol) par jour et la perte urinaire ne tombe jamais en dessous de 100 mg (2,5 mmol) par jour. En raison de ces pertes obligatoires importantes, le besoin alimentaire minimal en calcium, basé sur des études d’équilibre chez des sujets normaux, est de 600 mg (15 mmol) par jour.

La concentration de calcium ECF dépend, à jeun, d’une quantité de calcium libérée par l’os qui correspond à la perte obligatoire de calcium dans l’urine. Lorsque l’apport alimentaire en calcium est insuffisant (< 600 mg/jour chez les jeunes adultes) et / ou que l’absorption intestinale du calcium est anormale, le taux de calcium sérique ne peut être maintenu stable qu’au prix d’une diminution progressive des réserves de calcium osseuses. Par exemple, un apport quotidien en calcium ≤400 mg (10 mmol) entraîne une perte quotidienne de 1 à 4 mmol (40 à 160 mg) de calcium du corps. Ainsi, bien que l’absorption intestinale du calcium ne régule pas les niveaux de calcium sérique, elle fournit le calcium nécessaire pour maintenir la masse de calcium osseux dans la plage normale: le calcium perdu à jeun est remplacé par l’absorption d’une quantité identique de calcium de la lumière intestinale. Par conséquent, chez les personnes en bonne santé qui ont terminé leur croissance, et à l’exception des femmes enceintes ou allaitantes, lorsque l’apport alimentaire en calcium et l’absorption intestinale du calcium sont normaux, la quantité de calcium excrétée dans l’urine est égale à la quantité nette absorbée par l’intestin.

Maintenir le calcium sérique à sa valeur d’équilibre

La régulation du calcium sérique implique des mécanismes qui maintiennent le taux de calcium à son point de consigne et des mécanismes qui corrigent les variations par rapport au point de consigne.

L’os et le rein sont les deux organes qui déterminent le taux de calcium sérique à jeun. Pour maintenir les taux de calcium sérique constants dans cette condition, l’os libère une quantité de calcium identique à la quantité excrétée dans l’urine pendant une période de temps donnée. Le niveau d’équilibre calcique (point de consigne) est la valeur pour laquelle l’apport net de calcium, du pool osseux au compartiment extracellulaire, correspond à l’écoulement net, du compartiment extracellulaire à l’urine. Cette correspondance est principalement obtenue par une libération adéquate de l’hormone parathyroïdienne (PTH) qui augmente la libération de calcium du tissu osseux et limite la perte rénale de calcium par une amélioration de la réabsorption tubulaire du calcium filtré dans la boucle ascendante de Henle et dans le tubule distal.

Fait important, ce système fournit également un moyen efficace de corriger les écarts par rapport au point de consigne de calcium. À jeun, le calcium sérique a tendance à diminuer en dessous de son point de consigne car le calcium est perdu dans l’urine. Les glandes parathyroïdes réagissent immédiatement en libérant de plus grandes quantités de PTH, ce qui, à son tour, stimule la libération de calcium par le tissu osseux et la réabsorption de calcium par le tubule rénal, permettant au calcium sérique de revenir au point de consigne. La libération de calcium osseux est rapide, d’amplitude marquée, mais de capacité limitée puisque seules les couches osseuses superficielles sont censées être impliquées. Ces caractéristiques sont bien adaptées à la correction rapide des taux de calcium sérique. La libération de calcium est différente du remodelage osseux, qui implique un couplage étroit entre la synthèse de la matrice osseuse organique par les ostéoblastes et la destruction de l’os mature par les ostéoclastes: à l’échelle de l’ensemble du squelette, et à un moment donné dans des conditions normales, la quantité d’os nouvellement formé est égale à la quantité d’os détruit. Il s’ensuit que le remodelage osseux ne produit pas d’afflux net de calcium du pool osseux vers le compartiment extracellulaire et, par conséquent, n’aide pas à maintenir le taux de calcium sérique au point de consigne. Enfin, le remodelage osseux est un processus lent d’amplitude limitée mais de capacité considérable, car il implique potentiellement l’ensemble du squelette.

A l’inverse, une augmentation du calcium sérique diminue la sécrétion de PTH, conduisant à une réduction des quantités de calcium libérées des os et réabsorbées dans le rein et, enfin, à la normalisation du calcium sérique.

Mécanismes sous-jacents aux anomalies du calcium sérique

Comme indiqué ci-dessus, la valeur d’équilibre du calcium ECF dépend de l’équilibre entre la quantité de calcium entrant dans le calcium ECF (principalement à partir des os) et la quantité de calcium sortant du calcium ECF (dans les urines). Par conséquent, une augmentation de la valeur de calcium de l’ECF peut résulter (i) d’une diminution de la capacité du rein à excréter le calcium entrant dans l’ECF, la quantité de calcium entrant dans l’ECF étant normale ou légèrement augmentée et (ii) d’une augmentation de l’apport de calcium dans l’ECF d’une ampleur suffisante pour submerger la capacité du rein à excréter la quantité requise de calcium dans l’urine.

Schématiquement, la première affection est typique des troubles calciques liés à une altération primaire de la sécrétion de PTH (hyperparathyroïdie primaire, hypercalcémie bénigne familiale). Dans cette condition, le principal déterminant du changement de la concentration en calcium ECF est l’augmentation de la réabsorption du calcium tubulaire rénal. La deuxième condition décrit ce qui se produit chez les patients atteints d’hypercalcémie liée à une tumeur maligne chez lesquels une libération nette accrue de calcium osseux est le principal déterminant de l’hypercalcémie. L’augmentation de la résorption osseuse nette peut être très sévère et responsable d’une augmentation importante de la concentration sérique de calcium. Habituellement, une concentration sérique de calcium >3.5 mmol/l suggèrent davantage une tumeur maligne qu’un trouble de la parathyroïdie, cette dernière affection étant généralement responsable d’une hypercalcémie légère à modérée.

La concentration de calcium ECF ne dépend pas de l’équilibre calcique

D’après ce qui est décrit ci-dessus, il semble que la concentration de calcium ECF et l’équilibre calcique (ou la teneur en calcium corporel) sont des variables largement indépendantes. Au moins deux raisons peuvent expliquer cette indépendance.

La première est que l’apport de calcium intestinal ne détermine pas la concentration de calcium ECF à l’équilibre, mais est un déterminant très important de l’équilibre calcique et de la teneur en calcium du corps (osseux). En effet, tout défaut d’apport net de calcium intestinal dans l’ECF est associé à un bilan calcique négatif qui, s’il est maintenu, peut être responsable d’une perte significative et mesurable de la teneur en calcium des os (et donc du corps). Inversement, une augmentation de l’apport en calcium et de l’apport intestinal en calcium peut rendre le bilan calcique positif et exercer une action protectrice sur la teneur en os minéral. De nombreuses études cliniques randomisées ont évalué l’effet d’une augmentation de l’apport en calcium chez les patients atteints d’ostéoporose post-ménopausique (revue dans). Le résultat de ces études est sans équivoque: l’augmentation de l’apport en calcium permet de maintenir la teneur en minéraux osseux, contrairement à ce qui est observé chez les sujets témoins du même âge chez lesquels la teneur en minéraux osseux diminue régulièrement. En d’autres termes, l’augmentation de l’apport en calcium induit un bilan calcique relativement positif. Il convient de noter que le solde positif se produit sans changement mesurable de la concentration de calcium ECF.

La deuxième raison est que le remodelage osseux ne détermine pas la concentration en calcium ECF à l’équilibre, alors qu’il est un déterminant majeur de la teneur en calcium des os (et du corps). Un bon exemple, encore une fois, est l’ostéoporose post-ménopausique: cette affection se caractérise, entre autres troubles, par une augmentation du remodelage osseux associée à une perte de couplage, la résorption osseuse augmentant plus que la formation osseuse. En conséquence, une perte de calcium estimée à 20-40 mg par jour (soit 8-16 g par an) explique l’ostéoporose. Cependant, aucun changement constant de la concentration de calcium ECF ne se produit chez les femmes ménopausées.

De nombreuses autres conditions illustrent l’indépendance entre les changements dans la concentration de calcium ECF et l’équilibre calcique (tableau 1). Conformément à ce qui est mentionné ci-dessus, des valeurs élevées ou faibles de concentration sérique de calcium peuvent coexister avec des valeurs négatives, nulles ou positives pour l’équilibre calcique. L’état de l’équilibre calcique est clairement imprévisible par le simple examen de la concentration en calcium ECF.

ECF calcium concentration and calcium balance in patients with altered renal function

The la situation est beaucoup plus complexe chez les patients présentant une diminution de la fonction rénale pour de nombreuses raisons. Premièrement, la baisse du taux de filtration glomérulaire qui caractérise l’insuffisance rénale est responsable d’une diminution de la charge filtrée de calcium qui tend à limiter la capacité d’excréter le calcium et tend à rendre le bilan calcique positif. Cependant, l’insuffisance rénale chronique est également associée à une diminution de la réabsorption tubulaire rénale du calcium et de l’absorption intestinale du calcium qui devraient avoir des effets opposés sur l’équilibre calcique. De plus, l’insuffisance rénale chronique est responsable d’une hyperparathyroïdie secondaire progressive avec des effets attendus sur le métabolisme osseux. Enfin, chez les patients atteints d’acidose métabolique, le tampon des ions hydrogène par l’os provoque un efflux net de calcium de l’os et une réduction progressive des réserves de calcium squelettique. La conséquence intégrée de ces différents changements sur l’équilibre calcique est hautement imprévisible. Malheureusement, seul un nombre limité d’études ont mesuré le calcium corporel total chez les patients atteints d’insuffisance rénale chronique. Il semble être largement dispersé, allant de valeurs inférieures à supérieures à la normale. De manière constante, des valeurs faibles ont été observées chez les patients atteints d’ostéomalacie, alors que des valeurs normales à élevées ont été observées chez les patients atteints d’ostéite fibrosa. Fait intéressant, les concentrations de calcium sérique sont très similaires chez les patients ayant une teneur en calcium corporelle normale, élevée ou faible. De plus, chez les patients urémiques ayant fait l’objet d’un suivi prospectif, les modifications de la teneur en calcium osseux (induites par une modification de la concentration en calcium du dialysat, de l’apport en calcium et/ ou des métabolites de la vitamine D) n’ont pas été associées à des modifications constantes de la concentration en calcium sérique. Par conséquent, dans l’état particulier de l’insuffisance rénale chronique, la concentration sérique de calcium est également incapable de prédire l’équilibre calcique.

Malgré tout, des changements significatifs de l’équilibre calcique peuvent survenir en l’absence d’anomalie manifeste de la concentration sérique de calcium. Par example, chez ces patients dont la capacité d’excréter du calcium dans l’urine est très limitée, l’ingestion de grandes quantités de calcium devrait entraîner une absorption intestinale élevée du calcium, favoriser un bilan calcique positif et favoriser le dépôt de sel de calcium dans les tissus mous, en particulier chez les personnes atteintes de maladie osseuse adynamique dont les os sont incapables de tamponner une quantité excessive de calcium. En conséquence, plusieurs études ont rapporté un lien positif entre la dose prescrite de sels de calcium et la rigidité de la paroi artérielle ou l’apparition ou l’aggravation de la calcification artérielle. Par conséquent, la recommandation récente selon laquelle la dose de calcium élémentaire (y compris les liants phosphatés contenant du calcium) ne devrait pas dépasser 2 g par jour est probablement sans danger. Chez de nombreux patients atteints d’insuffisance rénale chronique, cette dose de calcium élémentaire n’est pas suffisante pour lier la quantité requise de phosphate. L’utilisation de liants phosphatés non calciques fournit un moyen supplémentaire de contrôler l’hyperphosphatémie sans induire de surcharge calcique et de calcifications artérielles.

Conclusion

Comme chez les sujets normaux et les patients ayant une fonction rénale normale, le bilan calcique peut être positif, normal ou négatif chez les patients atteints d’insuffisance rénale chronique en l’absence de toute anomalie manifeste de la concentration sérique de calcium. Par conséquent, la simple prise en compte de la concentration sérique de calcium n’aide en rien à prédire l’équilibre calcique chez ces patients.

Déclaration de conflit d’intérêts. Aucun déclaré.