STRUCTURE DE L’ANTITHROMBINE

L’antithrombine est une glycoprotéine de 432 acides aminés synthétisée par l’hépatocyte. Sa concentration plasmatique est de 0,2 mg/mL; sa demi-vie d’environ 3 j [8].

Le gène codant pour l’AT est situé sur le chromosome 1 (1q23-25). Il est composé de 7 exons et 13 480 paires de bases. L’AT comprend 2 régions distinctes d’importance fonctionnelle (fig. 15-1); la première est impliquée dans la liaison à l’héparine, son cofacteur; la seconde contient le site actif, codé par l’exon VI, et localisé au niveau d’une boucle formée d’un dipeptide Arg 393-Ser 394.

Figure 15-1 Structure tridimensionnelle de l’AT.

Sont notamment représentés les 2 sites fonctionnels principaux de la molécule : le site liant l’héparine, et le site actif.

FONCTION DE L’ANTITHROMBINE

L’AT appartient à la famille des inhibiteurs de sérine-protéase ou serpines. Elle est le principal inhibiteur plasmatique irréversible de protéases, notamment la thrombine et le facteur Xa. Le site actif de l’AT joue un rôle de pseudosubstrat pour la protéase. En effet, celle-ci clive la liaison Arg393 – Ser394 induisant un changement de conformation de l’AT qui peut alors former un complexe équimolaire stable avec la protéase. Le complexe ainsi formé, irréversible et inactif, est rapidement éliminé de la circulation. Le FXa est protégé de l’action de l’AT lorsqu’il est fixé à la surface des plaquettes activées. De même, l’AT n’a pas d’action sur la thrombine fixée à la fibrine.

L’interaction entre l’AT et les sérines protéases cibles est lente. L’héparine, ou les sulfates d’héparane de la paroi vasculaire, augmente d’environ 2 000 fois la vitesse d’inhibition de la thrombine. La fixation de l’héparine à l’AT se fait par l’interaction de groupements sulfates avec des AA (acides aminés) basiques de la région N-terminale de l’AT. L’inhibition du FXa requiert uniquement la séquence pentasaccharidique minimale de l’héparine, qui induit une modification confor- mationnelle de l’AT nécessaire et permet l’interaction avec le FXa. Au contraire, l’inhibition de la thrombine nécessite la formation d’un complexe ternaire AT-héparine-thrombine, dans lequel une molécule d’héparine fixe à la fois une molécule de thrombine et une molécule d’AT, favorisant leur interaction. Ceci explique les propriétés antithrombine ou anti- Xa différentes pour les différentes héparines de bas poids moléculaire et du fondaparinux, en fonction de la longueur des chaînes de ces molécules (fig. 15-2).

Figure 15-2 Interaction de l’AT avec les sérines protéases cibles, thrombine et FXa en présence d’héparine.

L’inhibition du FXa requiert uniquement la séquence pentasaccharidique minimale de l’héparine. L’interaction avec la thrombine nécessite la formation d’un complexe ternaire AT-héparine-thrombine, et donc des chaînes d’héparine plus longues

DÉFICITS CONSTITUTIONNELS EN ANTITHROMBINE

Le déficit constitutionnel en AT est de transmission autosomale dominante. Sa pénétrance est variable.

La classification des déficits en AT, quantitatifs (type I), qualitatifs (type II), repose sur les caractéristiques des dosages fonctionnels et immunologiques de la molécule. Les déficits quantitatifs sont le fait de la synthèse réduite d’une protéine normale. Ils sont ainsi caractérisés par une diminution à la fois de la concentration de la protéine et de son activité. Ces déficits sont les plus fréquents. Ils résultent dans 70 % à 80 % des cas, de mutations ponctuelles, micro-insertions ou microdélétions. Ces anomalies sont responsables du déficit de type I par décalage du cadre de lecture, codon stop, défaut d’expression de l’allèle muté, ou production d’une molécule instable non exportée dans le compartiment sanguin circulant ou de demi-vie raccourcie. Les déficits qualitatifs sont le fait de la synthèse d’une protéine anormale. Ils sont ainsi caractérisés par une concentration normale de la protéine, mais une incapacité de celle-ci à inactiver les protéases cibles comme la thrombine ou le FXa (type II Reactive Site, II RS) ou à fixer l’héparine (type II Heparin Binding Site, II HBS). Un cas particulier est représenté par le type II PE, qui correspondait initialement à des mutations des AA 402–407, responsable d’une protéine non fonctionnelle présente en quantité réduite (fig. 15-3). La distinction est importante car le type de déficit conditionne le risque thrombotique. En effet, le déficit de type II HBS engendre un risque beaucoup plus faible, proche de celui des sujets non déficitaires, lorsqu’il est présent à l’état hétérozygote.

Figure 15-3 Base moléculaire schématique des déficits en AT.

Le gène de l’AT est composé de 7 exons. Les déficits quantitatifs de type 1 sont la plupart du temps expliqués par des mutations ponctuelles ou des micros délétions. Les déficits qualitatifs sont caractérisés par des mutations des régions fonctionnelles, soit de liaison à l’héparine (II HBS), soit du site actif (II RS).

Les déficits homozygotes sont extrêmement rares (car probablement le plus souvent létaux avant la naissance) et ne sont rencontrés que pour des anomalies de type II HBS ou quelques variants instables modérément ou peu délétères.

DOSAGE

Le dépistage des déficits en AT repose sur la mesure de l’activité cofacteur de l’héparine, altérée dans tous les types de déficit. Celle-ci évalue la capacité inhibitrice de l’AT sur la thrombine ou le FXa ajouté en quantité fixe et en excès en présence d’une forte concentration d’héparine. L’activité enzymatique résiduelle est évaluée par sa capacité à cliver un substrat chromogène spécifique La présence d’héparine dans un prélèvement n’interfère pas dans les mesures. La caractérisation du type nécessite ensuite la réalisation d’un dosage immunologique, réalisé par méthode ELISA ou par immunoturbidimétrie. La différenciation des types II HBS (activité progressive normale) et RS (activité progressive basse) repose sur une mesure de l’activité en l’absence d’héparine (activité « progressive »).

À la naissance, le taux d’antithrombine moyen est de l’ordre de 60 % Les valeurs « normales » de l’adulte (80–120 %) sont atteintes à partir de 1 an (tableaux 15-1 et 15-2). Une diminution très modérée de la concentration d’AT (de l’ordre de 10 à 20 %) peut s’observer de manière inconstante au cours de la grossesse.

Tableau 15-1 Valeurs de référence d’AT, PC et PS en fonction de l’âge chez l’enfant d’après Aujard 1990 [2].

Tableau 15-2 Valeurs de référence d’AT, PC et PS en fonction de l’âge chez l’adulte d’après Lowe 1997 [18].

Enfin, un certain nombre de situations cliniques s’accompagnent de déficits acquis : insuffisance hépatocellulaire (par diminution de la synthèse), syndrome néphrotique (par fuite urinaire imparfaitement compensée), thromboses étendues et coagulation intravasculaire disséminée ou CIVD (par consommation). Les héparines non fractionnées et héparines de bas poids moléculaire comportant un fort pourcentage de chaînes longues, administrées à doses « curatives », peuvent entraîner une diminution moyenne de 20 % de l’AT circulante, de même que certaines thérapeutiques, œstrogènes, L-asparaginase, etc.

STRUCTURE DE LA PC

La protéine C est une glycoprotéine vitamino-K-dépendante, synthétisée par l’hépatocyte. La concentration plasmatique est de 3 à 5 mg/L. Sa demi-vie est courte, de 6 à 8 heures [8]. La forme mature de la molécule, de 461 acides aminés, est formée de 2 chaînes. L’extrémité N-terminale de la chaîne légère contient 9 résidus d’acide gammacarboxyglutamique (GLA) indispensables à sa fixation par le calcium aux phospholipides, ainsi que deux domaines EGF. La chaîne lourde contient un site de clivage Arg169-Leu170 pour la thrombine et un site catalytique, His211, Asp257 et Ser260.

Le gène de la PC, situé sur le chromosome 2, s’étend sur 11,6 kb et comprend 9 exons, chacune des régions codantes (sauf l’exon I) correspondant à un domaine fonctionnel.

FONCTION DE LA PROTÉINE C

La PC circule dans le plasma sous forme d’un précurseur inactif, activé secondairement par la thrombine. La thrombine se lie à un récepteur à la surface de la membrane endothéliale, la thrombomoduline, en formant un complexe réversible de haute affinité. La formation de ce complexe a pour conséquence un changement complet de spécificité de la thrombine qui perd la capacité de transformer le fibrinogène en fibrine et d’activer les plaquettes et les facteurs V et VIII.

La PC ainsi activée se lie à la surface endothéliale grâce à un récepteur spécifique, l’EPCR (Endothelial Protein C Receptor), et en présence d’un cofacteur, la protéine S, exerce une action protéolytique vis-à-vis des FVa et FVIIIa (fig. 15-4). La PCa clive ainsi des liaisons du FVa, notamment Arg-506-Gly, faisant perdre à ce cofacteur sa capacité à interagir avec le FXa et la prothrombine, et diminuant son affinité pour les phos- pholipides. La PCa scinde également le FVIIIa au niveau de la liaison Arg562-Gly, scission qui est responsable d’une diminution d’affinité du FVIIIa pour les FIXa et FX.

Figure 15-4 Fonction de la PC.

La PC, liée à son récepteur cellulaire EPCR, est activée par la thrombine (T) elle- même fixée à la thrombomoduline (TM). La PCa, en association avec son cofac- teur la PS, inactive alors les cofacteurs FVa et FVIIIa.

DÉFICITS EN PROTÉINE C

Les déficits sont de transmission autosomale dominante. Leur pénétrance est variable. Deux grands types de déficit en PC sont décrits. Les déficits quantitatifs (type I), les plus fréquents (90 %) sont caractérisés par une réduction équivalente de l’activité et de la concentration, secondaire à une réduction de synthèse ou de stabilité d’une protéine fonctionnellement normale. Les déficits qualitatifs (type II) sont la conséquence de la synthèse d’une PC dont l’activité est réduite alors que sa concentration plasmatique est normale. Ils peuvent affecter le site actif (type IIAM (amidolytique) ou d’autres régions de la protéine qui sont impliquées dans le fonctionnement du système de la PC (interactions PC/phospholipide, /PS, /FVa, / FVIIIa) (type IIAC (anticoagulant)). Les bases moléculaires des déficits ont été établies; les mutations délétères identifiées sont nombreuses. La majorité des mutations responsables de type I sont des mutations ponctuelles faux sens, entraînant un défaut d’expression du gène plus ou moins complet. Les mutations responsables de type II affectent soit le domaine GLA, le site de clivage par la thrombine ou le site actif (fig. 15-5).

Figure 15-5 Base moléculaire schématique des déficits en PC.

Le gène de la PC est composé de 9 exons. Les déficits quantitatifs de type I sont liés à des défauts d’expression du gène. Les déficits qualitatifs de type II affectent soit le domaine GLA d’interactions avec les phospholipides, le site de clivage par la thrombine (IIa) ou le site actif.

Les sujets homozygotes ou hétérozygotes composites ont une concentration circulante basse (0–30 %). Ils peuvent présenter dès la naissance, des complications thrombotiques gravissime à type de purpura fulminans ou des complications thrombotiques sévères. Les manifestations cliniques observées chez les hétérozygotes sont à rapprocher de celles qui sont observées en cas de déficit en AT.

DOSAGES DE LA PROTÉINE C

Le dépistage des déficits en PC repose sur la mesure de l’activité dans un test de coagulation (PC activité), altérée dans tous les types de déficit. Après activation en PC activée, ces méthodes mesurent l’activité anticoagulante de la PCa. Le typage du déficit passe par l’étude de la fonctionnalité enzymatique du site actif de la PC par technique colorimétrique, ainsi que par dosage immunologique. Le typage n’a pas, à ce jour, de conséquences sur l’évaluation du risque thrombotique individuel, ni sur une éventuelle modulation du traitement. L’analyse du gène de la PC dans des familles déficitaires de type I a démontré les limites des tests plasmatiques : en effet, des taux subnormaux, voire normaux, ne permettent pas d’exclure la présence d’une mutation délétère avec 100 % de certitude

À la naissance, le taux de PC moyen est de 35 % (± 9 %). Après 15 ans, et quelle que soit la méthode utilisée, les valeurs usuelles généralement adoptées sont comprises entre 70 et 140 %(cf.tableau 15-1).

Enfin, un certain nombre de situations cliniques s’accompagnent de déficits acquis : insuffisance hépatocellulaire (par diminution de la synthèse), hypovitaminose K, thromboses étendues et CIVD (par consommation), autoanticorps anti-PC.

STRUCTURE DE LA PROTÉINE S

La protéine S est une glycoprotéine vitamino-K-dépendante monocaténaire de 635 AA, synthétisée par les hépatocytes, mégacaryocytes et cellules endothéliales. Sa concentration plasmatique est d’environ 25 mg/L. Elle circule sous forme libre (40 % de la molécule), ou liée à la C4b-binding protein (C4b-BP) de façon réversible [8]. Seule la forme libre est fonctionnelle. La concentration plasmatique de C4b-BP peut ainsi réguler l’activité de la PS en modifiant l’équilibre entre les formes liées inactives et libres, notamment au cours de syndrome inflammatoire.

Le gène de la PS est situé sur le chromosome 3. Il comporte 15 exons s’étendant sur plus de 80 kb. Les exons II à VIII codent pour des domaines homologues à ceux d’autres protéines vitamino-K-dépendantes, notamment un propeptide, un domaine GLA qui lie les ions calcium et lui confèrent une haute affinité pour les phospholipides membranaires, et quatre domaines EGF. Les exons IX à XV codent pour des domaines homologues à la Sex Hormon Binding Globulin (SHBG).

FONCTION DE LA PROTÉINE S

La fonction de la PS est imparfaitement connue. La PS exerce un rôle de cofacteur dans l’hydrolyse des facteurs Va et VIIIa par la PCa en augmentant l’affinité de la PCa pour les phospholipides anioniques exposés à la surface des plaquettes ou des cellules endothéliales activées. Elle pourrait également se lier directement au facteur Va et facteur Xa, inhibant ainsi la formation du complexe prothrombinase.

DEFICITS EN PROTEINE S

Les déficits constitutionnels en PS sont de trois types (fig. 15-6). Les types quantitatifs (I et III) affectent la quantité de protéine circulante. Le type I est caractérisé par une diminution équivalente des taux de PS totale (PST) et PS libre (PSL). Le type III est caractérisé par la seule diminution de PSL. Les déficits qualitatifs de type II, associant un taux de PSL normal et une activité diminuée, sont plus rares. Un nombre important de mutations délétères décrites sont la plupart du temps des mutations « privées ». Des sujets porteurs d’une même mutation au sein d’une même famille peuvent être porteurs d’un déficit de type I ou III. La cause de cette hétérogénéité n’est pas totalement élucidée. Le déficit en type I pourrait être une maladie monogénique impliquant le gène codant pour la PS, alors que le déficit de type III serait une pathologie hétérogène sur le plan moléculaire faisant intervenir plusieurs facteurs, génétiques ou environnementaux [17]. Très récemment, la relevance clinique du déficit en PS libre a été analysée chez 1 143 membres de familles de déficitaires en PS. Les résultats ne montrent un risque de thrombose significativement augmenté que pour des taux de PS libre franchement bas (PS libre < 40 %), bien inférieurs à la limite inférieure des valeurs usuelles déterminée chez les sujets sains.

Figure 15-6 Base moléculaire schématique des déficits en PS.

Le gène de la PS est composé de 15 exons. Les déficits quantitatifs de type I affectent la totalité de la molécule; ceux de type III la fraction libre

DOSAGES DE PROTÉINE S

Le diagnostic des déficits en PS repose sur des méthodes mesurant la concentration de la PS totale et de la PS libre par méthode immunologique, et son activité cofacteur de la PCa dans un test de coagulation.

La présence de taux très élevés de FVIII, d’héparines, de certains anticoagulants circulant ou du FV Leiden est une cause potentielle d’interférence dans les mesures d’activité et de faux diagnostics.

À la naissance, la concentration de PS est comprise entre 12 et 60 %. Elle atteint des valeurs proches de celle de l’adulte à 6 mois. Chez l’adulte, les valeurs usuelles diffèrent en fonction de l’âge et du sexe (cf tableau 15-1).

La concentration de PS diminue précocement au cours de la grossesse (dès la 10^e semaine). La recherche d’un déficit constitutionnel pendant cette période n’est pas recommandée car l’interprétation des résultats de dosages est très délicate. Des déficits acquis sont rapportés également au cours des insuffisances hépatocellulaires, hypovitaminose K et AVK, CIVD, autoanticorps anti-PS, traitement par Lasparaginase, certains traitements contraceptifs oraux ou hormonaux substitutifs de la ménopause administrés par voie orale, et certaines thromboses étendues. Au cours du syndrome inflammatoire, plusieurs situations sont possibles, augmentation ou diminution de la PS libre et de l’activité, d’où le risque de faux diagnostic (positif ou négatif).