Métabolisme de l'ammoniac et cycle de l'urée

L'ammoniac est un sous-produit neurotoxique du catabolisme des acides aminés et des protéines dont l'organisme doit se débarrasser en permanence. Le foie y parvient principalement par le cycle de l'urée (le cycle de l'ornithine ou de Krebs-Henseleit), qui convertit l'ammoniac en urée pour son excrétion rénale. Lorsque la synthèse hépatique d'urée est défaillante ou contournée, l'ammoniac s'accumule dans le sang et peut affecter le cerveau.

Definition

Le cycle de l'urée est la voie hépatique qui convertit l'ammoniac, provenant en grande partie du catabolisme des acides aminés et de l'azote intestinal, en urée pour son excrétion, constituant ainsi la principale voie d'élimination de l'azote et de détoxification de l'ammoniac de l'organisme.

Scope

Cette entrée aborde les sources d'ammoniac, les étapes et la compartimentalisation du cycle de l'urée, le rôle complémentaire de la synthèse de glutamine dans la gestion de l'ammoniac, et les conséquences d'une uréogenèse altérée. Il s'agit d'un exposé de référence sur la physiologie de l'élimination de l'azote ; les syndromes cliniques d'hyperammoniémie sont traités dans l'entrée sur l'encéphalopathie hépatique.

Core questions

• D'où provient l'ammoniac circulant ?
• Quelles sont les étapes du cycle de l'urée et comment est-il compartimenté dans l'hépatocyte ?
• Comment le foie et les muscles utilisent-ils la synthèse de glutamine pour tamponner l'ammoniac ?
• Qu'advient-il de l'ammoniac lorsque la synthèse hépatique d'urée est altérée ou contournée ?

Key concepts

• L'ammoniac comme produit de déchet azoté
• Cycle de l'urée (cycle de l'ornithine)
• Étapes mitochondriales et cytosoliques du cycle
• Carbamoyl phosphate synthetase I
• Synthèse de glutamine et tamponnement de l'ammoniac
• Zonation des hépatocytes périportaux versus périvénaux
• Shunt porto-systémique
• Hyperammoniémie

Mechanisms

L'ammoniac provient de la désamination des acides aminés, de la dégradation de la glutamine et du métabolisme bactérien intestinal des substrats azotés absorbés dans le sang portal (Braissant et al., 2013 ; Rui, 2014). Les hépatocytes périportaux convertissent l'ammoniac et le carbamoyl phosphate dérivé du bicarbonate en urée via le cycle de l'urée, dont les premières étapes se déroulent dans la mitochondrie et les étapes restantes dans le cytosol, régénérant l'ornithine à chaque tour (Krebs & Henseleit, 1932). Les hépatocytes périvénaux fournissent un mécanisme de secours à haute affinité en incorporant l'ammoniac résiduel dans la glutamine via la glutamine synthétase, et le muscle squelettique capte également l'ammoniac en formant de la glutamine. Lorsque la masse hépatique fonctionnelle est perdue ou que le sang portal contourne les hépatocytes par des shunts porto-systémiques, l'ammoniac échappe à la détoxification et augmente dans la circulation systémique, où il peut pénétrer dans le cerveau et perturber la fonction astrocytaire et neuronale.

Clinical relevance

L'intégrité de l'uréogenèse hépatique est fondamentale pour la capacité de l'organisme à maintenir un faible taux d'ammoniac sanguin ; sa défaillance relie les maladies hépatiques et certains déficits enzymatiques héréditaires à une élévation de l'ammoniac et à ses effets neurologiques. Cette entrée explique la physiologie qui relie le métabolisme de l'azote à l'hyperammoniémie clinique et ne constitue pas une base pour le diagnostic ou le traitement d'un individu.

Evidence & guidelines

La biochimie de la gestion de l'ammoniac et de sa neurotoxicité est examinée par Braissant et ses collaborateurs (2013), et la place du cycle de l'urée dans le métabolisme hépatique est décrite dans les revues de physiologie standard (Rui, 2014). Le cycle lui-même a été décrit pour la première fois par Krebs et Henseleit (1932).

History

Hans Krebs et Kurt Henseleit ont décrit le cycle de l'ornithine de la formation de l'urée en 1932, l'un des premiers cycles métaboliques à être élucidé et une étape majeure en biochimie. Des travaux ultérieurs ont cartographié les enzymes, leur compartimentalisation au sein de l'hépatocyte, et les troubles héréditaires du cycle de l'urée qui surviennent lorsque des étapes individuelles sont défaillantes.

Seminal works

• krebs-henseleit-1932
• braissant-2012

Frequently asked questions

Pourquoi l'ammoniac est-il dangereux ?

L'ammoniac est neurotoxique ; lorsque ses niveaux sanguins augmentent, il peut pénétrer dans le cerveau et perturber la fonction astrocytaire, c'est pourquoi l'organisme le convertit continuellement en urée, une molécule inoffensive et excrétable.

Comment l'ammoniac peut-il augmenter même lorsque les enzymes du cycle de l'urée sont intactes ?

Dans les maladies hépatiques avancées, le sang portal transportant l'ammoniac d'origine intestinale peut contourner les hépatocytes fonctionnels par des shunts porto-systémiques, de sorte que l'ammoniac n'est jamais présenté au cycle de l'urée pour détoxification.