Médecine Nucléaire 33 (2009) 46–52 Mise au point Actualités sur les dosages de parathormone : des difficultés analytiques à l’interprétation des résultats en clinique News about parathormone assays: Analytical difficulties and clinical interpretation of results C. Massart a,b,*, J.-C. Souberbielle c a Inserm 0203, laboratoire du centre d’investigation clinique, université de Rennes-1, hôpital de Pontchaillou, CHU de Rennes, rue H.-Le-Guilloux, 35043 Rennes, France b Unité fonctionnelle d’hormonologie, hôpital de Pontchaillou, CHU de Rennes, 2, rue H.-Le-Guilloux, 35043 Rennes, France c Laboratoire d’explorations fonctionnelles, hôpital Necker–Enfants-Malades, 1, rue de Sèvres, 75015 Paris, France Reçu le 30 septembre 2008 ; accepté le 28 octobre 2008 Disponible sur Internet le 14 janvier 2009 Résumé La parathormone (PTH) est une hormone peptidique fragile constituée de 84 acides aminés dont le dosage comporte des difficultés. La première difficulté est liée au prélèvement de l’échantillon sanguin actuellement effectué sur sérum ou sur plasma EDTA. La variabilité des résultats obtenue avec certaines techniques selon le type de prélèvement impose de pratiquer le dosage de la PTH toujours sur le même type d’échantillon et nous préconisons un tube sec sans anticoagulant. La seconde difficulté est générée par la spécificité des anticorps utilisés. En effet, les dosages de la PTH « intacte » commercialisés depuis une vingtaine d’années étaient présumés ne reconnaître que la PTH 1–84. Il est maintenant bien établi que ces dosages présentent des réactions croisées variées avec toute une famille de fragments dont le plus abondant est la PTH 7–84. Des techniques dites de troisième génération et ne mesurant pas la PTH 7–84 ont été récemment développées. Actuellement, ces dosages n’ont pas démontré de supériorité par rapport aux dosages de PTH intacte notamment pour le diagnostic d’hyperparathyroïdie primitive (HPP) et dans le domaine de l’insuffisance rénale. Les guidelines K/DOQI recommandent aux néphrologues de maintenir la PTH sérique des insuffisants rénaux dans des plages de valeurs qui dépendent du stade de la maladie rénale (par exemple, 150–300 pg/mL chez les dialysés). En attendant l’actualisation de ces recommandations, ces valeurs pourront être conservées si la technique utilisée donne des résultats proches de ceux de la technique Allegro qui a servi de référence pour les recommandations K/DOQI. Dans le cas contraire, les différents seuils que nous trouvons devront être utilisés selon la méthode concernée ou alors un facteur de correction devra être appliqué en fonction des corrélations rapportées. # 2008 Elsevier Masson SAS. Tous droits réservés. Abstract Parathyroid hormone (PTH) is an 84-amino acid peptide hormone that is measured with difficulties. Firstly, the blood sample is currently performed on serum or EDTA plasma. The interassay variability according to the method requires the use of serum. Secondly, specificity depends on the method. The PTH intact assays were thought to bind only 1–84 PTH. At the present time, it is well-known that these assays cross-react with PTH fragments including 7–84 PTH. Third-generation assays without cross-reaction have been recently developed. At the present time, these assays have not shown any superior value than the second-generation assays in the treatment of renal osteodystrophy for which cut-off values of 150 and 300 ng/L have been reported by the K/DOKI. These values can be maintained if the method gives results similar to those obtained with the Allegro assay that was the reference method for K/DOKI recommendations. By contrast, we propose to use assay-specific decision limits for * Auteur correspondant. Adresse e-mail : catherine.massart@chu-rennes.fr (C. Massart). 0928-1258/$ – see front matter # 2008 Elsevier Masson SAS. Tous droits réservés. doi:10.1016/j.mednuc.2008.10.010 C. Massart, J.-C. Souberbielle / Médecine Nucléaire 33 (2009) 46–52 47 patients or to apply a correcting factor to the PTH values for the methods giving different results with the Allegro assay. Further recommendations from expert groups working for harmonization of different PTH tests should be considered. # 2008 Elsevier Masson SAS. All rights reserved. Mots clés : Parathormone ; Immunodosage ; Deuxième et troisième générations ; Ostéodystrophie rénale ; Hyperparathyroïdie primitive Keywords: Parathormone; Immunoassay; Second- and third-generation; Renal osteodystrophy; Hyperparathyroidism 1. Introduction La parathormone (PTH) est une hormone peptidique fragile constituée de 84 acides aminés (Fig. 1) circulant dans l’organisme sous forme monocaténaire et accompagnée également de nombreux fragments inactifs issus d’un clivage hépatique. Durant ces dernières années se sont succédés différents immunodosages qui ont présenté des difficultés liées à la phase préanalytique et aux partenaires antigènes et anticorps utilisés en immunoanalyse. Ce dosage est prescrit, notamment en néphrologie dans l’insuffisance rénale chronique (IRC), pour l’identification du type d’ostéodystrophie rénale (ODR), pour évaluer chez ces malades la progression de l’hyperparathyroïdie et enfin pour moduler la thérapeutique administrée. Il est également indiqué pour le diagnostic étiologique des anomalies de la calcémie et de la phosphatémie comme, par exemple, les hyperparathyroïdies primaires (HPP). Dans cette étude des données de la littérature, après de brefs rappels physiologiques, nous évoquerons les différentes méthodes permettant le dosage de la PTH ainsi que les Fig. 1. Structure de la parathormone. Parathormone structure. difficultés rencontrées au fil des années et les solutions qui ont été proposées pour tenter d’y remédier. 2. Rappels physiologiques Sécrétée par les glandes parathyroïdes en réponse à une baisse du taux de calcium ionisé, la PTH est une hormone calciotrope dont le rôle principal est d’augmenter la calcémie en stimulant le transfert de calcium de l’os vers le sang et en favorisant la réabsorption distale rénale du calcium. Par ailleurs, elle possède deux autres actions rénales : elle diminue la réabsorption tubulaire proximale des phosphates et elle augmente l’activité de la 1 alpha-hydroxylase permettant ainsi la transformation de la 25 hydroxy vitamine D ou calcidiol en 1–25 dihydroxy vitamine D ou calcitriol dans les cellules du tubule proximal. Tous ces effets s’exercent après liaison à ses récepteurs membranaires appartenant à la famille des récepteurs couplés aux protéines G : le PTHR1 [1]. Les acides aminés situés à l’extrémité N-terminale de l’hormone sont 48 C. Massart, J.-C. Souberbielle / Médecine Nucléaire 33 (2009) 46–52 3.2.1. Historique Durant ces dernières années de nombreux immunodosages de PTH se sont succédés. En 1971, ont été développés les premiers dosages par immunoanalyse utilisant des méthodes par compétition (Fig. 2) à l’aide de PTH radiomarquée et d’anticorps polyclonaux dirigés vers l’extrémité C- ou Nterminale selon la trousse commercialisée. Ces dosages dits « de première génération » présentaient de nombreux inconvénients dus à l’absence de sensibilité de ces techniques, à la radiolyse de la PTH radioactive et à l’absence de spécificité des anticorps polyclonaux reconnaissant des fragments issus notamment du clivage hépatique de la PTH. Ces nombreux fragments N-terminaux comme la PTH 53–84 ou médians comme la PTH 44–68, de demi-vie très longue et retrouvés à des taux élevés chez les patients IRC, se liaient à l’anticorps du dosage entraînant des résultats erronés par réaction croisée. Ces techniques de piètre performance analytique ont été remplacées en 1987 par des méthodes immunométriques à deux sites. Schématiquement, la PTH de l’échantillon sérique ou plasmatique est prise en sandwich entre deux anticorps réactionnels : le premier appelé anticorps de capture est fixé sur un support solide tandis que le second porte le marqueur (radioactif, enzymatique ou chimiluminescent) permettant la quantification de l’hormone (Fig. 2). Ces méthodes dites de deuxième génération présentaient une haute sensibilité permettant la quantification de très faibles concentrations circulantes. Par ailleurs, ces techniques devaient en théorie posséder une très grande spécificité par l’utilisation d’anticorps reconnaissant les deux extrémités de la molécule. C’est la raison pour laquelle elles ont été appelées techniques de dosage de « PTH intacte ». La première trousse de cette génération est représentée par la trousse « Allegro », utilisant deux anticorps polyclonaux, commercialisée par la société Nichols [7]. Schématiquement, l’anticorps de capture, fixé sur une bille de polystyrène, est dirigé contre les acides aminés 39–84 de la molécule alors que le traceur, marqué à l’iode 125, est spécifique de la fraction 13–24 de la PTH [8] (Fig. 2). Cette configuration réactionnelle évite donc les réactions croisées notamment avec les fragments médians 44–68 mais également avec les fragments C-terminaux 53–84. Différents fabricants ont alors proposé des dosages similaires de deuxième génération par immunoradiométrie (IRMA) mais également automatisés grâce à l’emploi de marqueurs chimiluminescents (dosages ILMA) ou électrochimiluminescents (dosages ECLIA) [9–13]. Cependant, en 1998, ont été dénoncées des réactions croisées notamment avec les fragments 7–84 réagissant avec l’anticorps portant le marqueur (Fig. 3). Cette constatation pouvait expliquer les taux extrêmement élevés de PTH observés chez des patients dialysés possédant des données histologiques caractéristiques d’une ostéopathie adynamique. Fig. 2. Principe schématique des dosages de parathormone de première génération par radiocompétition. Principle of second generation assays of parathormone by radiocompetition. Fig. 3. Principe schématique des dosages de parathormone de seconde génération par immunométrie à deux sites illustré par la méthode immunoradiométrique « Allegro » (société Nichols). Principle of second generation assays of parathormone by two-site immunometry illustrated by the immunoradiometric assay ‘‘Allegro’’ (Nichols Society). indispensables à la liaison de la PTH à son récepteur et à son action hypercalcémiante et hyperphosphaturiante [2]. 3. Dosage de la PTH 3.1. Conditions préanalytiques La phase préanalytique, trop souvent négligée, conditionne la qualité des résultats en biologie clinique. Les quelques études publiées ces dernières années ont rapporté que les concentrations de PTH obtenues sur plasma EDTA avec certaines techniques et comparées avec les valeurs obtenues sur sérum pouvaient être majorées de 10 à 20 % [3,4]. Nous avons donc étudié les conditions de prélèvement pour le dosage de la PTH dans le cadre d’un travail réalisé au sein d’un groupe de réflexion de la Société française de biologie clinique (SFBC) [5]. La stabilité de l’hormone a été évaluée à l’aide de six techniques automatisées sur des échantillons sanguins prélevés sur tube sec ou sur tube contenant des anticoagulants (EDTA ou citrate). Des discordances dépendant de la nature du tube de prélèvement et de la technique de dosage effectuée ont été observées, imposant l’utilisation d’un seul type d’échantillon [5]. Dans ce travail, nous avons préconisé l’utilisation de prélèvements sans anticoagulant car ils permettent l’évaluation simultanée du calcium dans le cadre du suivi du patient dialysé [5]. Par ailleurs, il a été récemment montré que le dosage de la PTH effectué avec trois méthodes automatisées pouvait être différé de 18 heures par simple maintien du tube primaire maintenu fermé à 4 8C après centrifugation sur site (pendant 30 minutes après le prélèvement, délai nécessaire pour la formation du caillot sanguin) [6]. Cette pratique peut donc être mise en œuvre notamment dans les centres de dialyse qui sont localisés à distance des laboratoires. 3.2. Méthodologies utilisées 49 C. Massart, J.-C. Souberbielle / Médecine Nucléaire 33 (2009) 46–52 Fig. 4. Principe schématique des dosages de parathormone de troisième génération par immunométrie à deux sites. Principle of third generation assays of parathormone by two-site immunometry. C’est la raison pour laquelle ont été développés des dosages de PTH « biointacte » dits de troisième génération utilisant des anticorps spécifiques des acides aminés C- et N-terminaux de la molécule (Fig. 4). La première société à le commercialiser l’a dénommé « whole PTH » [14]. En effet, il a été démontré que ce dosage reconnaissait exclusivement la PTH 1–84 sans croiser avec une PTH 7–84 synthétique additionnelle [15]. D’autres ont utilisé la terminologie de « CAP » (cyclase activating PTH) car il a été trouvé que seule la PTH 1–84 (et pas la PTH 7–84) stimulait la production d’AMP cyclique par des cellules ostéoblastes « like » [16]. De ce fait, les fragments « PTH 7– 84 » ont été appelés « CIP » pour cyclase inhibiting PTH. Les résultats importants de cette étude ont été : la démonstration que, chez le rat parathyroïdectomisé, la PTH 7–84 synthétique pouvait inhiber l’action hypercalcémiante et hyperphosphaturiante de la PTH 1–84 ; que la PTH 7–84 était produite par les parathyroïdes ; que le pourcentage de PTH 7–84 était, chez des patients dialysés, corrélé positivement à la calcémie. Cette étude et bien d’autres études expérimentales ensuite ont donc suggéré que les fragments PTH « 7–84 », au lieu d’être de simples produits de dégradation, représentaient en fait un antagoniste de la PTH sécrété par les parathyroïdes en réponse à une élévation de la calcémie permettant d’expliquer en partie la résistance à la PTH retrouvée chez les patients IRC [16]. Dans une autre étude, il a été montré que le pourcentage de PTH « 7– 84 » augmentait quand le débit de filtration glomérulaire diminuait [17]. Il a donc été préconisé de déterminer la concentration des fragments « PTH 7–84 » en faisant la différence : « PTH Allegro–whole PTH », dosées sur le même échantillon. C’est une des raisons pour lesquelles, certains fabricants ont regroupé les deux trousses de dosage (PTH deuxième et troisième générations) dans le même coffret. 3.2.2. Quel dosage de PTH devons-nous actuellement choisir ? 3.2.2.1. Chez les patients IRC. La PTH est régulièrement dosée chez les patients atteints d’IRC et en particulier chez les dialysés pour l’identification du type d’ODR, pour évaluer chez ces malades la progression de l’hyperparathyroïdie et enfin pour moduler la thérapeutique administrée. Globalement, l’ODR peut être classée en deux catégories : l’ODR à haut remodelage osseux comme l’ostéite fibrokystique et l’ODR à bas remodelage osseux comme l’ostéopathie adynamique. Dans le premier cas, l’objectif thérapeutique consistera à diminuer la sécrétion de PTH soit par un dérivé actif de la vitamine D couplé au calcium, soit par un calcimimétique comme le Cinacalcet1. Dans l’autre cas, ces traitements seront évités pour ne pas aggraver les lésions et risquer les calcifications extraosseuses. La méthode de référence pour définir l’ODR est l’histomorphométrie pratiquée sur biopsie osseuse après double marquage à la tétracycline. Cette technique est lourde et invasive ce qui en exclut l’utilisation en routine clinique. C’est le dosage de la PTH qui est aujourd’hui le paramètre préconisé en néphrologie dans ce type de pathologie. En 2003, les guidelines de la National Kidney Foundation/Kidney Dialysis Outcome (NFK/DOKI) sont Tableau 1 Principales caractéristiques des trousses de parathormone testées par le sous-groupe de la Société française de biologie clinique [28]. Characteristics of the parathormone assays measured by the experts of the French Society of Clinical Biology [28]. Immunodosage Génération Marqueur Épitope (Ac de capture) Épitope (Ac marqué) Limite de détection (ng/L) Valeurs normales (ng/L) Allegro intact PTH (Nichols) N-tact PTH IRMA (DiaSorin) PTH IRMA Immunotech (Beckman-Coulter) Elsa PTH (Cisbio) Total intact PTH IRMA (Scantibodies) Ca-PTH IRMA (Scantibodies) DSL PTH IRMA (DSL) DSL PTH Elisa (DSL) Elecsys PTH (Roche) Immulite 2000 intact PTH (Siemens) PTH ACS :180 (Siemens) PTH Advia-Centaur (Siemens) PTH intact Advantage (Nichols) PTH Biointact Advantage (Nichols) Liaison N-tact PTH (DiaSorin) 2e 2e 2e 2e 2e 3e 2e 2e 2e 2e 2e 2e 2e 3e 2e 125 39–84 39–84 NI 39–84 39–84 39–84 39–84 NI 26–32 44–84 39–84 39–84 39–84 39–84 39–84 1–34 1–34 NI 1–34 1–34 1–4 1–34 NI 55–64 1–34 1–34 1–34 1–34 1–5 1–34 5 0,7 2 3 1,2 1 6 1 1,2 3 1,5 2,5 1 1,5 1 10–65 13–54 10–65 11–62 14–66 5–39 9–55 16–62 15–65 11–67 14–72 14–72 10–65 8–50 17–73 PAL : phosphatase alcaline. I I 125 I 125 I 125 I 125 I 125 I PAL Ruthénium PAL Ester d’acridinium Ester d’acridinium Ester d’acridinium Ester d’acridinium Isoluminol 125 50 C. Massart, J.-C. Souberbielle / Médecine Nucléaire 33 (2009) 46–52 publiées recommandant de maintenir les taux de PTH dans une fourchette de concentrations qui dépend du stade de la maladie rénale (par exemple, de 150 à 300 ng/L chez les patients IRC dialysés [18]). Il existe, à notre avis, deux questions importantes pour une bonne utilisation des dosages de PTH chez les patients IRC (Tableau 1) : les valeurs cibles indiquées ci-dessus ne précisent pas la technique de dosage à utiliser alors qu’elles ont été déterminées avec la trousse de PTH intacte de deuxième génération « Allegro » chez des patients IRC pour lesquels avait été pratiquée une histomorphométrie osseuse [19]. Il est donc légitime de se poser la question de la standardisation des techniques de dosage de PTH (est-ce que les différentes techniques disponibles donnent des résultats raisonnablement similaires ?). C’est une question que nous avons abordée dans le cadre de la SFBC. Nous avons ainsi réalisé une étude dont l’objectif principal était d’établir des équivalences entre les valeurs de PTH obtenues avec la trousse Allegro considérée comme méthode de référence et celles déterminées avec les autres trousses de dosage commercialisées à l’époque. Nous avons donc comparé les résultats de 15 méthodes (13 de deuxième génération et deux de troisième génération). Par rapport à la technique Allegro, nous avons observé des biais variant de 44,9 à 123 % selon la méthode considérée aboutissant à une très grande variabilité interessais (Tableau 2) et, potentiellement, à des indications thérapeutiques opposées de maintien ou d’arrêt de traitement [28]. Nous recommandons donc des seuils en adéquation Fig. 5. Structure de l’aminoparathormone phosphorylée en C17. Structure of aminoparathormone phosphorylated on C17. Tableau 2 Concentrations obtenues avec différentes trousses de dosage sur trois échantillons sériques dosés à 150, 300 et 1000 ng/L avec la trousse « Allégro » établies par le sous-groupe de la Société française de biologie clinique [28]. Concentrations obtained with the different immunoassays on three serum samples at 150, 300 and 1000 ng/L with the « Allegro assay » determined by the group of the French Society of Clinical Biology [28]. Immunodosage PTH (ng/L) PTH (ng/L) PTH (ng/L) Allegro intact PTH (Nichols) N-tact PTH IRMA (DiaSorin) PTH IRMA Immunotech (Beckman-Coulter) Elsa PTH (Cisbio) Total intact PTH IRMA (Scantibodies) Ca-PTH IRMA (Scantibodies) DSL PTH IRMA (DSL) DSL PTH Elisa (DSL) Elecsys PTH (Roche) Immulite 2000 intact PTH (Siemens) PTH ACS :180 (Siemens) PTH Advia-Centaur (Siemens) PTH intact Advantage (Nichols) PTH Biointact Advantage (Nichols) Liaison N-tact PTH (DiaSorin) 150 83 188 149 134 84 323 264 161 212 185 168 174 109 111 300 160 369 290 262 165 638 523 311 410 374 342 339 214 223 1000 517 1216 948 857 543 2108 1734 1011 1334 1256 1154 1109 704 748 avec la technique adoptée dans le diagnostic et le suivi de l’ODR [29] ; est-ce que les techniques de dosage de troisième génération améliorent la prise en charge des patients IRC ? Pour répondre à cette question, il est nécessaire de comparer les valeurs obtenues avec les deux générations de techniques et les données de l’histomorphométrie. Il n’existe hélas que C. Massart, J.-C. Souberbielle / Médecine Nucléaire 33 (2009) 46–52 quatre articles sur lesquels s’appuyer. Malgré un premier travail prometteur [30], les trois suivants n’ont pas montré d’intérêt supplémentaire des techniques de troisième génération pour la détection de l’ODR [20–22]. Aucune recommandation officielle ne justifie donc aujourd’hui l’utilisation des dosages de troisième génération. Des études complémentaires avec biopsies osseuses (mais aussi avec d’autres end points comme, par exemple, la prédiction des calcifications vasculaires) sont donc nécessaires pour une application en pratique journalière de néphrologie clinique [27]. 3.2.2.2. Chez les patients ayant une fonction rénale normale. Le dosage de la PTH est la première mesure à réaliser devant une anomalie du bilan phosphocalcique « de base » (hyper- ou hypocalcémie ; hyper- ou hypophosphatémie). Il faut bien se rappeler que l’interprétation d’une concentration de PTH nécessite absolument la confrontation à la calcémie concomitante (dosée sur le même échantillon sanguin). Parmi les diagnostics souvent retrouvés, l’HPP se situe en troisième position pour les endocrinopathies de l’adulte. Des résultats de PTH élevés ou limite haute de la normale chez un patient hypercalcémique plaident en faveur d’une HPP en sachant que les valeurs normales établies pour une trousse de dosage donnée peuvent varier en fonction de différents facteurs (en particulier statut vitaminocalcique et fonction rénale de la population de référence recrutée) [31]. Des études comparatives des deux générations de PTH ont été également menées chez des patients atteints de HPP. Bien que des résultats contradictoires aient été dans un premier temps observés [32,33], aucune différence significative entre la sensibilité diagnostique (capacité de chacune des générations de dosage à trouver des valeurs supérieures à la « normale » chez des patients ayant une HPP prouvée chirurgicalement) obtenue avec les deux types de méthodes n’a été retrouvée [34,35]. Par ailleurs, il a été récemment publié qu’un autre fragment de la PTH appelé « amino-PTH » était reconnu seulement par le dosage de la troisième génération [23]. Sa structure n’est pas encore bien définie mais beaucoup d’arguments plaident en faveur d’une homologie structurale avec la PTH 1–84 et d’une phosphorylation sur la sérine 17 (Fig. 5) reprenant ainsi des données anciennement rapportées [24]. Cette amino-PTH ne représente que 10 % de la PTH chez le sujet normal mais une production importante est constatée dans l’HPP primaire [25] et dans le carcinome parathyroïdien [26]. 4. Conclusion Il n’existe pas d’argument pour adopter les trousses de PTH de troisième génération qui n’ont pas démontré de supériorité en pratique clinique comparées aux dosages de PTH intacte de deuxième génération. Nous conseillons d’effectuer les prélèvements sur tube sec et de connaître les valeurs seuils et les fourchettes de normalité adaptées au dosage utilisé afin de les communiquer au clinicien au bénéfice du malade et de la collectivité. 51 Références [1] Jüppner H, Abou-Samra A, Freeman M, Kong X, Schipani E, Richards J, et al. A G-protein coupled receptor for parathyroid hormone and parathyroid hormone-related peptide. Science 1991;254:1024–6. [2] Neer R, Arnaud C, Zanchetta JR, Prince R, Gaich G, Reginster JY, et al. Effect of parathyroid hormone (1–37) on fractures and bone mineral density in postmenopausal women with osteoporosis. N Engl J Med 2001;344:1434–41. [3] Omar H, Chamberlain A, Walker V, Wood PJ. 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