B8 · Système endocrinien
Régulation phosphocalcique
Décrire la répartition du calcium et du phosphate dans l'organisme et les organes qui règlent leurs flux. Présenter les rôles de la parathormone, de la vitamine D et de la calcitonine dans le maintien de la calcémie.
Physiologie6 min de lecture15 QCM corrigés
Répartition du calcium et du phosphate
Le calcium et le phosphate sont à la fois des constituants minéraux du squelette et des solutés indispensables au fonctionnement cellulaire. Leur concentration extracellulaire doit rester relativement stable malgré les variations des apports, des pertes et des besoins osseux.
Compartiments calciques
Environ 99 % du calcium de l'organisme est contenu dans les os et les dents, principalement sous forme de cristaux d'hydroxyapatite. Le squelette représente donc à la fois une structure mécanique et une réserve minérale mobilisable.
Le calcium plasmatique existe sous trois formes :
- environ 50 % sous forme ionisée libre ;
- environ 40 % lié aux protéines plasmatiques, surtout à l'albumine ;
- environ 10 % complexé à de petits anions tels que le phosphate ou le citrate.
Seule la fraction ionisée agit directement sur l'excitabilité neuromusculaire, la contraction, l'exocytose, la coagulation et de nombreuses voies de signalisation intracellulaire.
Le pH sanguin modifie également la liaison du calcium à l'albumine : une alcalinisation augmente cette liaison et diminue la fraction ionisée, tandis qu'une acidification produit l'effet inverse. Les mécanismes généraux de l'équilibre acido-basique sont étudiés dans les fiches qui lui sont consacrées.
Compartiments phosphatés
Environ 85 % du phosphate est associé au calcium dans le squelette. La majeure partie du reste est intracellulaire, où le phosphate participe :
- à la structure des acides nucléiques et des phospholipides ;
- aux transferts d'énergie, notamment par l'ATP ;
- aux phosphorylations régulatrices ;
- aux systèmes tampons.
La fraction extracellulaire est faible mais étroitement contrôlée. Le calcium et le phosphate peuvent précipiter ensemble : leur régulation doit donc permettre la minéralisation osseuse sans favoriser une précipitation anormale dans les tissus mous.
Organes assurant les flux phosphocalciques
Trois organes déterminent principalement le bilan du calcium et du phosphate : l'intestin, le rein et l'os.
Intestin
L'intestin fait entrer dans le milieu intérieur une fraction du calcium et du phosphate alimentaires. Leur absorption comporte une composante passive et une composante active régulée. La vitamine D active augmente surtout l'absorption intestinale active des deux ions.
Rein
Le rein filtre le calcium et le phosphate plasmatiques, puis en réabsorbe une partie variable. Il règle ainsi leur élimination urinaire :
- une augmentation de la réabsorption rénale du calcium réduit la calciurie ;
- une diminution de la réabsorption du phosphate augmente la phosphaturie.
Le rein transforme également la vitamine D en sa forme hormonale active. Il est donc simultanément un organe effecteur et un organe endocrine de la régulation phosphocalcique.
Os
Le tissu osseux échange en permanence des minéraux avec le liquide extracellulaire grâce au remodelage.
La résorption osseuse libère calcium et phosphate dans le sang. La formation et la minéralisation osseuses les incorporent au squelette. L'os ne constitue donc pas une réserve inerte : ses flux participent au maintien de la calcémie.
Parathormone
Les cellules parathyroïdiennes détectent le grâce au récepteur sensible au calcium, ou CaSR. Une baisse de l'activation de ce récepteur stimule rapidement la sécrétion de PTH. À l'inverse, une élévation de la calcémie ionisée freine cette sécrétion.
Actions rénales
La PTH :
- augmente la réabsorption rénale du calcium, surtout dans les segments distaux du néphron ;
- diminue la réabsorption proximale du phosphate, ce qui augmente sa phosphaturie ;
- stimule l'enzyme rénale qui produit la forme active de la vitamine D.
La fuite urinaire de phosphate est essentielle : le phosphate libéré avec le calcium lors de la résorption osseuse est éliminé, ce qui limite leur association dans le plasma et favorise le maintien du calcium ionisé.
Action osseuse
Les ostéoclastes ne sont pas les cibles directes principales de la PTH. Celle-ci agit sur les cellules de la lignée ostéoblastique, qui augmentent les signaux favorisant la formation et l'activation des ostéoclastes. Une stimulation prolongée accroît ainsi la résorption osseuse et libère calcium et phosphate.
Effet global
La PTH est donc hypercalcémiante et hypophosphatémiante : elle élève la calcémie tout en abaissant la phosphatémie par l'augmentation de l'excrétion rénale du phosphate.
Vitamine D active
La vitamine D provient de la synthèse cutanée et des apports. Elle subit une première hydroxylation dans le foie, donnant principalement le calcidiol, puis une seconde hydroxylation dans le rein, donnant le calcitriol.
La production rénale de calcitriol est stimulée par la PTH et par une disponibilité insuffisante en calcium ou en phosphate. Le calcitriol exerce ensuite un rétrocontrôle négatif sur la synthèse de PTH.
Actions physiologiques
L'action majeure du calcitriol est intestinale : il augmente la synthèse de protéines assurant le transport du calcium et favorise également l'absorption du phosphate. Il rend ainsi disponibles les deux constituants nécessaires à la minéralisation osseuse.
Au niveau osseux, son effet dépend du contexte :
- lorsque calcium et phosphate sont disponibles, il permet une minéralisation correcte ;
- en association avec des signaux favorisant la résorption, il peut contribuer à la mobilisation des minéraux osseux.
La vitamine D ne doit donc pas être décrite comme une hormone uniquement résorptive ou uniquement formatrice : elle assure surtout la disponibilité des minéraux et leur utilisation adaptée.
Calcitonine
La calcitonine inhibe l'activité des ostéoclastes, ce qui réduit la résorption osseuse et la libération de calcium. Elle tend aussi à augmenter l'excrétion rénale du calcium et du phosphate.
Son effet global est donc hypocalcémiant, mais son importance dans la régulation quotidienne de la calcémie est limitée chez l'adulte. La PTH et le calcitriol constituent les principaux régulateurs à long terme.
Intégration de la réponse homéostatique
Lorsqu'une baisse du calcium ionisé survient, la sécrétion de PTH augmente. Le rein conserve davantage de calcium, élimine davantage de phosphate et produit plus de calcitriol. Celui-ci augmente l'absorption intestinale du calcium et du phosphate. La mobilisation osseuse peut compléter cette réponse. L'élévation de la calcémie freine ensuite la sécrétion de PTH par rétrocontrôle négatif.
Lors d'une élévation de la calcémie, la sécrétion de PTH diminue. La réabsorption rénale du calcium et l'activation de la vitamine D sont alors moins stimulées. La calcitonine peut renforcer temporairement la diminution des flux calciques provenant de l'os.
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