METABOLISME DU FER

Ce cours est destiné aux étudiants de DCEM1

ou aux élèves Sages-Femmes

 

Le Fer est un élément constitutif essentiel de l'hémoglobine de la myoglobine et de diverses enzymes tels que : cytochrome oxydase, catalase, ribonucléotides réductases, xanthine oxydases qui interviennent au niveau de l'ADN.

Dans toutes ces protéines, il est lié à la molécule de Porphyrine.

 

Voir la molécule

 

        1 molécule Porphyrine = 1 Fer

        1 molécule Hémoglobine = 4 Fer

Les autres compartiments du Fer sont :

        Transport : Transferrine

        Réserve : Ferritine

Hémosidérine

Remarque : une infime partie du Fer est sous forme libre, le moindre excès de fer libre est toxique pour l'organisme. Il est donc essentiellement lié à des protéines de transport ou de réserve (stockage intra-cellulaire) ou lié à des protéines dont il est un constituant majeur tels que : l'hémoglobine, la myoglobine et les enzymes.

 

 

Adulte de 60 Kg

 

Hémoglobine

2 000 mg

65% du total

Myoglobine

200 mg

3 à 5%

Enzymes héminiques

10 mg

0,3%

Transferrine

3 à 4 mg

0,1%

Réserves : Ferritine

Hémosidérine

1 000 mg

30%

 

Total = 3 à 5 g

Soit 50mg/kg chez l'homme et 35mg/kg chez la femme

 

 

Absorption digestive

1. Alimentation

        Apport de 10 à 15 mg / jour , mais absorption = 10 à 20%

        Teneur très variable selon les aliments.

Cacao : 12 mg / 100 g

Lait Fromages 0,1 à 0,2 mg / 100 mg (12%)

Fruits 7 mg

Oeufs 2 à 3 (9 jaune)

Viande 1,5 à 3 (4 boeuf )

Foie 5 à 10

Lentilles 4 à 8

Epinards 1 à 10 mg / 100 g

Huiles 0 mg/100g

Céréales 6 mg/100g

Pain entier 5 mg/100g

Fruits secs 5 mg/100g

2. Facteurs régulant l'absorption

        Le type d'aliment (viande, légumes, lait)

        Dose administrée : plus la dose augmente, plus l'absorption diminue (récepteur muqueux)

        L'action du suc gastrique: HCl interviendrait peu, la Pepsine favorise en libérant le fer.

        Le fer aboutit au Duodénum sous forme de Fer lié à des petits peptides. Il se lie aux cellules muqueuses des villosités et est absorbé dans le duodénum et le haut jéjunum (l'absorption est diminuée s'il y a ablation du jéjunum).

        L'élément régulateur le plus important est le besoin Fer. Le besoin de Fer augmente l'absorption. A l'inverse les surcharges sont suivies d'une baisse de l'absorption.

3. Mécanisme 

        L'absorption par l'intestin ne dépasse pas 10 à 15% du contenu en Fer de la ration alimentaire. Seulement 2 à 4 mg par jour

        Absorbé sous forme de Fe++ (ferreux)

        Mécanisme d'absorption du Fer par une cellule duodénale

        Le Fer héminique : mécanisme spécifique non encore élucidé.

        Le Fer minéral : mécanisme bien identifié

        Réduction du fer minéral en fer ferreux (Fe++) par une ferriréductase (dans les microvillosités du plateau strié)

        Transport du Fe++ par transporteur transmembranaire DMT1 au pôle apical de l'entérocyte.

        Export du Fe++ par la ferroprtine (pôle baso-latéral de l'entérocyte)

        Oxydation du Fe++ en Fe+++ par ferroxydase pour que le fer puisse se lier à la Transferrine

        Régulation par l'Hepcidine (synthétisée par le Foie)

        Autre mécanisme : Le fer de l'alimentation (Fe+++) par interaction de la mucine et de l'Intégrine pénètre par le pôle apical de l'entérocyte grace à DMT1. Il se lie ensuite à la Mobilferrine (Fe++). Il est devenu Fe++ sous l'effet du Ph et de la Flavine.

 

Transport

 

1. La Transferrine

        Le Fer lié à la transferrine (ou sidérophilline) est le Fe+++

        Sidérophilline : betaglobuline (PM 70-80 000)

        Le fer est lié à la molécule au taux maximum de 2 Fe+++ par molécule. (Liaison très solide). La saturation en Fer de la Transferrine est alors de 30%.

        La majeure partie de la Transferrine est dans le Plasma, la quantité de Fer de ce compartiment est donc très petite = 4 à 5 mg.

 

2. Role de la Transferrine :

        Le rôle essentiel de la Transferrine est d'amener le Fer à la moelle érythropoïétique. La libération du Fer de la Transferrine et son transfert à l'Erythroblaste sont très rapides. Nécessite : température, pH, p02.

        Le second rôle de la Transferrine est de récupérer le Fer fixé au SRE après l'hémolyse physiologique.

        Troisième rôle : régularisation de l'absorption.

 

Utilisation du fer dans l'érythropoïèse.

        La Transferrine di-ferrique est internalisée avec son Récepteur en formant des vésicules au niveau de l'erythroblaste.

        La fusion de la vésicule et des endosomes (acidification) produit la libération du Fe++ après intervention DMT1 sur la membrane.

        Transport Fe++ jusqu'à la mitochondrie (transporteur ABC)

        Puis intégration du Fe++ dans l'hème pour former l'hémoglobine.

 

Voir le cycle du Fer

 

 

Stockage :

 

1- la Ferritine :

15 à 30% du Fer total = réserve très rapidement mobilisable.

        Très faible quantité plasmatique reflète exactement l'état des réserves.

        L'Apoferritine est l'architecture sphérique creuse au centre

24 sous unités : H (heart) acides PM 22 kd

L (liver) basiques PM 19 kd

        Sont glycosylées ou non glycosylées,

        PM = 480 000 ñ Fixe 4500 atomes de Fer 

        L'assemblage H/L et la glycosylation déterminent l'hétérogénéité des isoferritines. De ce fait elles ont une immunogénécite variable ce qui rend difficile la standardisation des méthodes de détection (meilleure avec Anticorps monoclonaux) 

        Valeurs normales :

Homme 50 à 350 ng / ml (ou µg / l)

Femme 30 à 120 ng / ml (ou µg / l).

        Chaque molécule de ferritine contient 4 à 5000 atomes de fer.

        Hyperferritinémie: elles sont fréquentes, car observées lors des infections et processus inflammatoires.

        Hypoferritinémie: observée dans les carences martiales. C'est le signe le plus précoce qui devance toute traduction hématologique. Après la ferritine c'est le TCMH qui s'abaisse au-dessous de 27 pg/ hématie Se voit chez 60% des femmes jeunes, indépendamment du niveau socio-économique.

 

2- L'hémosidérine :

        Représente une forme de stockage insoluble, de mobilisation plus lente

        Localisée à l'intérieur des macrophages.

 

Bilan

  1. Chez l'adulte

        Pertes quotidiennes : 1 mg / jour (urine, sueur, excrétion fécales).

        Femme : pertes menstruelles = 35 mg

Grossesse = 700 mg

        Apports alimentation : 2 à 4 mg / jour.

        Sidérophilline = Transferrine = b 1 globuline (Plasma)

        Ferritine = Protéine + Fe+++ (Réserve tissulaire)

        Hémosiderine = Ferritine dénaturée : forme de réserve insoluble.

2. Nouveau né

        Les besoins de fer augmentent vers le 3ème mois de vie foetale pour atteindre 3 mg / jour.

        Les réserves sont de 75 mg / kg chez un nouveau né à terme (au total = 300 mg).

        En général : pas de déficit en fer chez un nourrisson car dès que la mère a une carence, le peu de fer qu'elle absorbe passe d'abord par le foetus.

        Au cours des trois premiers mois de vie, les besoins en fer du nouveau né sont minimes car il y a un ralentissement de la production de globule rouge et à cause d'une hémolyse physiologique.

        A partir du quatrième mois, les besoins augmentent et une alimentation appropriée est nécessaire.

 

 

Exploration du métabolisme du fer

 

En pratique courante :

        Dosage du fer sérique

        Saturation de la sidérophilline (transferrine)

        Dosage de la Ferritine

        Mise en évidence du stockage de fer dans les macrophages médullaire ou dans les erythroblastes (coloration de Perls)

 

Examens spécialisés :

 

Par injection IV de Fe59 lié à Sidérophilline.

  • Mesure de la décroissance de la radioactivité Plasma
  • Mesure de l'incorporation globulaire
  • Comptages externes : Sacrum, foie, rate.