Étape 10 : Les analyses urinaires spécialisées - Le Point Vétérinaire n° 403 du 01/03/2020
Le Point Vétérinaire n° 403 du 01/03/2020

En 10 Étapes

Auteur(s) : Margot Grebert*, Cathy Trumel**

Fonctions :
*Équipe de biologie médicale-histologie,
Crefre, université de Toulouse
Inserm-UPS-ENVT,
23, chemin des Capelles
31300 Toulouse

Cette dernière étape vient clore la rubrique dédiée à l’analyse d’urine en médecine vétérinaire. Elle présente les examens spécialisés tels que les tests directs qui évaluent la fonction rénale, ainsi que les biomarqueurs lésionnels dont certains sont d’ores et déjà disponibles, d’autres encore en devenir.

Le rein assure de multiples fonctions, parmi lesquelles l’excrétion des déchets azotés, le maintien de l’homéostasie plasmatique des électrolytes grâce à son rôle de filtration glomérulaire et de réabsorption tubulaire, mais aussi une fonction endocrine et métabolique. Il n’existe pas de test global capable d’évaluer l’ensemble de ses activités.

Les tests les plus fréquemment utilisés pour l’exploration d’une atteinte rénale sont des marqueurs indirects de la fonction glomérulaire comme l’urée, la créatinine ou la diméthylarginine symétrique (SDMA), des marqueurs lésionnels peu sensibles ou spécifiques de lésions glomérulaires et/ou tubulaires comme le rapport protéine/créatinine urinaire (RPCU), ou encore des marqueurs peu sensibles et spécifiques de la fonction tubulaire comme la densité urinaire. Des tests directs, plus sensibles et spécifiques, peuvent être réalisés pour évaluer la fonction glomérulaire, comme la mesure du débit de filtration glomérulaire, ou pour évaluer la fonction tubulaire, comme la mesure de la fraction d’excrétion urinaire de certains électrolytes.

L’examen histopathologique de biopsies rénales permet de localiser, de caractériser et de déterminer la sévérité de lésions rénales, mais cela reste un examen invasif. De nombreux biomarqueurs urinaires de lésions glomérulaires ou tubulaires font l’objet d’études et pourraient permettre de détecter et de localiser des lésions rénales précoces, avant toute atteinte fonctionnelle. Ces outils ne sont pas encore disponibles en France en dehors des structures universitaires, mais ils le seront, pour certains, dans un avenir proche. Par ailleurs, l’utilisation de biomarqueurs urinaires a également des applications en cancérologie.

DÉBIT DE FILTRATION GLOMÉRULAIRE ET CLAIRANCE

1. Principe

Le débit de filtration glomérulaire (DFG) correspond à la clairance d’un certain volume de plasma en un temps donné. Il permet une estimation précise des capacités de filtration et d’excrétion du rein. Avec cette mesure, il est ainsi possible de détecter une atteinte rénale plus précocement que par l’augmentation de la créatinine, qui est observée après une perte fonctionnelle d’environ 75 % des néphrons [6]. En pratique, le DFG peut être déterminé en mesurant l’élimination urinaire ou la persistance plasmatique d’un marqueur exogène ou endogène, éliminé par filtration glomérulaire exclusivement, qui n’est ni réabsorbé ni secrété au niveau tubulaire. Parmi les différents marqueurs validés chez le chien et le chat pour mesurer le DFG, les plus utilisés en médecine vétérinaire sont la créatinine et l’iohexol. Des marqueurs radiomarqués qui permettent la mesure du DFG existent, mais leur emploi est réglementé et limité aux structures habilitées à effectuer ces tests.

2. Indications

La mesure du DFG est à envisager chez des animaux pour lesquels une maladie rénale est suspectée en l’absence d’augmentation de la concentration en urée, en créatinine ou en diméthylarginine symétrique (SDMA). Par exemple, lors de suspicion d’une néphropathie familiale, lorsqu’une protéinurie est présente sans azotémie associée, pour évaluer une perte fonctionnelle après un épisode d’insuffisance rénale aiguë, ou encore préalablement à un traitement néphrotoxique.

3. Précautions préanalytiques

La mesure de DFG doit être réalisée chez des animaux correctement hydratés et à jeun. Les traitements qui peuvent entraîner une polyuro-polydipsie sont à éviter, notamment les diurétiques ou les glucocorticoïdes.

4. Méthode de mesure

Le calcul du DFG par la mesure de la clairance urinaire de la créatinine, aussi appelée clairance de la créatinine endogène, nécessite de collecter la totalité des urines produites pendant 24 heures et implique une hospitalisation, avec la mise en place d’un cathéter urétral ou l’utilisation d’une cage métabolique. Le DFG est calculé en utilisant la valeur de la créatinine urinaire et plasmatique, le volume urinaire produit et le poids de l’animal (encadré 1). Cette méthode est, en théorie, plus précise qu’une mesure de la disparition plasmatique, mais plus compliquée à réaliser.

La mesure de la clairance plasmatique de la créatinine, ou clairance de la créatinine exogène, est cependant relativement proche de la clairance urinaire et sa réalisation est moins contraignante. Un bolus de créatinine est injecté par voie intraveineuse à l’animal et des mesures, répétées sur une période de 10 heures, permettent d’obtenir une estimation du DFG (encadré 1 et figure).

La clairance plasmatique de l’iohexol est effectuée en injectant un bolus d’iohexol par voie intraveineuse (300 mg/kg). Puis, la mesure de l’iohexol plasmatique est réalisée après 2 heures, 3 heures et 4 heures. Le DFG peut être calculé avec ces trois mesures, le poids de l’animal et l’heure de l’injection. Le dosage plasmatique de l’iohexol est toutefois moins accessible que celui de la créatinine [12].

Le DFG, selon une mesure de la clairance exogène de la créatinine, est compris entre 3,5 et 4,5 ml/kg/min chez le chien sain et entre 2,3 et 3,3 ml/kg/min chez le chat sain. Une diminution du DFG peut être secondaire à une insuffisance rénale d’origine prérénale, rénale ou postrénale [12].

5. DFG global et DFG par rein

La mesure de la clairance plasmatique ou urinaire d’un marqueur permet de déterminer le débit de filtration glomérulaire global. Dans certains cas, l’évaluation du DFG propre à chaque rein peut être intéressante, notamment lorsqu’une néphrectomie unilatérale est envisagée. Le DFG par rein est estimé via un test de clairance qui utilise un produit de contraste radiomarqué couplé à une scintigraphie rénale.

FRACTIONS D’EXCRÉTION

1. Principe

Les électrolytes non liés sont filtrés librement au niveau glomérulaire et leur réabsorption tubulaire est régulée pour maintenir l’homéostasie plasmatique. La fraction d’excrétion urinaire d’un électrolyte plasmatique correspond à la fraction de la quantité de l’électrolyte issue de l’ultrafiltrat glomérulaire qui est excrétée dans les urines. La fraction d’excrétion est liée à la fonction tubulaire (encadré 2). Les plus étudiées sont les fractions d’excrétion du sodium, du potassium, du chlore, du phosphate, du calcium et du magnésium [5].

2. Méthodes de mesure

La fraction d’excrétion d’un électrolyte correspond au rapport de la quantité excrétée sur la quantité filtrée et s’exprime en pourcentage.

Deux approches sont décrites pour la calculer :

- une approche qui repose sur la clairance urinaire de l’électrolyte, impliquant de la mesurer sur 24 heures, donc de récolter la totalité des urines durant cette période. Cette méthode serait plus précise, mais sa réalisation est compliquée ;

- une approche par prélèvements ponctuels et simultanés d’urine et de plasma, avec correction par la concentration plasmatique et urinaire de créatinine. Cette technique, plus facile à réaliser en pratique, fournirait une approximation raisonnable de l’excrétion totale sur une journée (encadré 2).

3. Facteurs de variation et précautions préanalytiques

Une alimentation constante est à instaurer au moins une semaine avant la réalisation du test afin de minimiser les variations de l’excrétion urinaire d’électrolytes. L’équilibre hydrique est nécessaire et l’animal ne doit pas avoir été déshydraté dans les jours qui précèdent la mesure. L’âge est un facteur de variation important, car les fractions d’excrétion de la plupart des électrolytes sont plus faibles chez le chiot que chez le chien adulte [4].

4. Interprétation

Il existe de grandes variabilités interindividuelles et intra-individuelles, car le débit de réabsorption dépend de multiples facteurs dont les plus importants sont l’alimentation, la fonction rénale, les facteurs hormonaux, le débit de filtration glomérulaire, le statut électrolytique et hydrique de l’animal [5]. Il n’y a pas d’intervalles de référence pour les chiens et les chats dont les concentrations électrolytiques plasmatiques restent dans les intervalles de référence. Mais, de manière générale, la fraction d’excrétion du sodium doit être basse (inférieure à 1 %) et celle du potassium élevée (jusqu’à 25 %). L’interprétation doit tenir compte du statut électrolytique : un électrolyte dont la concentration plasmatique est supérieure à l’intervalle de référence devrait avoir une fraction d’excrétion plus élevée, et inversement. L’influence de certaines hormones, notamment dans le cadre de maladies endocriniennes (hyperparathyroïdie, hypoadrénocorticisme, etc.) est également à prendre en compte. Une étude semble montrer que les fractions d’excrétion du sodium et du chlore permettent de différencier une insuffisance rénale aiguë prérénale et rénale, les pertes urinaires d’électrolytes étant plus élevées lors d’IRA rénale qu’en cas d’IRA prérénale [11].

BIOMARQUEURS URINAIRES

1. Marqueurs de lésions glomérulaires

Microalbuminurie

La plage “protéines” sur une bandelette urinaire a une limite basse de détection d’environ 0,3 g/l. Cependant, la concentration urinaire en albumine d’un chien ou d’un chat sain est théoriquement plus basse. Une albuminurie dont la valeur se situe entre 0,1 et 0,33 g/l est appelée microalbuminurie. La détection d’une microalbuminurie pourrait permettre de déceler plus précocement une augmentation de l’excrétion protéique, dont les causes peuvent être rénales ou extrarénales (notamment un processus tumoral, une pancréatite, une maladie cardiovasculaire, etc.). La présence et la magnitude d’une microalbuminurie est un facteur pronostique établi en médecine humaine [9].

Plusieurs études suggèrent que la microalbuminurie serait un indicateur précoce de glomérulopathie chez le chien. Chez le chat, la microalbuminurie est plus fréquente lors de maladie rénale chronique, d’hypertension et d’hyperthyroïdie. Sa présence et sa magnitude sont associées à une diminution de l’espérance de vie.

Protéine C réactive

La protéine C réactive (CRP) est une protéine de la phase aiguë de l’inflammation, de haut poids moléculaire, qui ne passe pas à travers le filtre glomérulaire dans des conditions physiologiques. Cependant, elle peut le traverser lors de lésions glomérulaires sévères. De rares études montrent une augmentation du rapport CRP/créatinine urinaire chez des chiens atteints de maladie rénale chronique et lors de néphropathie secondaire à un pyomètre [10]. Pour que la CRP apparaisse dans les urines, sa concentration plasmatique doit être augmentée.

Immunoglobuline G

La présence d’immunoglobulines G (IgG) urinaires comme marqueur de lésions glomérulaires montre une forte corrélation avec le RPCU. La détection est souvent plus précoce que l’augmentation du RPCU, bien que cette différence ne soit pas statistiquement significative [8].

2. Marqueurs de lésions tubulaires

Activités enzymatiques

Certaines enzymes, synthétisées par les cellules épithéliales tubulaires, peuvent apparaître dans les urines lors de lésions tubulaires.

→ La gamma glutamyl transpeptidase (GGT) plasmatique est trop volumineuse pour traverser le filtre glomérulaire. En revanche, elle est exprimée par d’autres cellules que les hépatocytes ou les cellules des voies biliaires. Ainsi, cette enzyme transmembranaire est retrouvée au niveau des cellules tubulaires du tube contourné proximal. Dans des conditions physiologiques, l’activité de la GGT est faible dans les urines et s’accentue lors de lésions tubulaires. Des études montrent que le ratio GGT/créatinine est un marqueur sensible et précoce de lésions tubulaires. Une hausse apparaît avant l’augmentation de la créatininémie ou la diminution du DFG et de la densité urinaire, ou encore avant l’apparition de cylindres dans le sédiment urinaire [9]. Il est notamment montré que, dans le cas d’une insuffisance rénale induite par la gentamycine, l’activité urinaire de la GGT croît 24 heures après la dose initiale, alors que la créatinine plasmatique reste dans les valeurs usuelles durant les sept jours de traitement. Une élévation transitoire du ratio GGT/créatinine urinaire a également été observée chez des chiennes atteintes de pyomètre, avec un retour à la normale quelques jours après l’intervention chirurgicale. L’intervalle de référence est large (1,93 à 28,57 UI/g), ce qui s’explique par la présence d’importantes variations interindividuelles. La valeur basale d’un individu semblerait plus pertinente, selon certains auteurs [9].

→ La N-acétyl glucosaminidase (NAG) est une enzyme lysosomale qui participe à la dégradation des glycoprotéines réabsorbées au niveau tubulaire. Une augmentation du rapport NAG/créatinine est décrite chez des chiens atteints de maladie rénale chronique (MRC), de pyélonéphrite, de diabète sucré non contrôlé, de pyomètre, voire de néphropathie héréditaire, ainsi que chez des chats souffrant de MRC. Le test est disponible à des fins de recherche uniquement [9, 10].

D’après certains auteurs, l’activité enzymatique serait un marqueur de lésions tubulaires actives, qui peut devenir minimal une fois la cause primaire résolue, même après une perte tubulaire importante [10].

Protéines spécifiques

→ La retinol binding protein (RBP) est une protéine de faible poids moléculaire qui circule dans le plasma, liée à une seconde protéine, et qui permet de fixer la vitamine A. Elle circule également sous la forme non complexée, et passe alors librement le filtre glomérulaire pour être réabsorbée au niveau tubulaire dans des conditions physiologiques. Elle est excrétée dans les urines lors de défaut de réabsorption tubulaire. Certaines études montrent une augmentation du rapport RBP/créatinine lors de MRC chez le chien. Cette hausse est corrélée à la valeur sérique de la créatinine et de l’urée, au RPCU et au stade de l’International Renal Interest Society (Iris). Le rapport RBP/créatinine est également augmenté chez des chiens atteints de néphropathie héréditaire liée à l’X, présentant un hyperadrénocorticisme, et chez des chats hyperthyroïdiens [9, 10]. Dans une autre étude, le RBP affiche une corrélation avec la progression de la maladie rénale chez des chiens atteints de néphropathie héréditaire [8].

→ La cystatine C (CysC) est également une protéine de faible poids moléculaire filtrée librement et réabsorbée au niveau tubulaire chez l’animal sain. Des études rapportent une élévation du rapport CysC/créatinine lors de MRC et d’IRA chez le chien et une augmentation significative de la CysC urinaire chez des chiens traités avec un médicament ayant une toxicité tubulaire [15].

→ La cystatine B (CysB) est une protéine intracellulaire dont la concentration urinaire et plasmatique est faible chez le chien sain. Elle s’accroît lors de lésions tubulaires. L’augmentation de la CysB plasmatique précéderait celle de la créatinine plasmatique lors de toxicité rénale expérimentale induite par la gentamycine [14]. Une étude montre également une hausse de la CysB urinaire chez des chiens atteints de MRC [3].

→ La kidney injury molecule-1 (KIM-1) est une glycoprotéine membranaire située sur les cellules tubulaires proximales. Elle permet l’adhésion entre les cellules et la matrice. Elle constitue un marqueur sensible de lésion rénale aiguë chez l’homme et le rongeur. À l’heure actuelle, il existe très peu d’études chez le chien et le chat, mais des tests ont été développés pour ces deux espèces dans le but d’investiguer l’utilité de ce marqueur de lésion tubulaire aiguë [1, 9].

→ La clusterine est une glycoprotéine qui a des propriétés antiapoptotiques et antifibrosantes. Sa concentration augmente lors de lésions tubulaires. Par ailleurs, cette protéine est présente dans les cellules tubulaires rénales. Ainsi, la concentration en clusterine urinaire s’élève lors de lésions tubulaires actives ou de nécrose tubulaire [3].

→ La neutrophil gelatinase-associated lipocalin (NGAL) est une protéine présente dans les hépatocytes, les neutrophiles et les cellules épithéliales tubulaires. Elle est capable d’inhiber la croissance bactérienne et son expression progresse lors d’inflammation. Quelques études expérimentales menées chez le chien montrent que l’augmentation de la NGAL urinaire est plus précoce que celle de la créatinine plasmatique en cas de néphrotoxicité médicamenteuse ou de néphropathie héréditaire liée à l’X, ainsi que chez des chiens atteints d’IRA et de MRC [9]. Un test est disponible chez le chien, mais uniquement pour la recherche.

Notons qu’une protéinurie glomérulaire massive perturbe la fonction tubulaire et la réabsorption de certaines protéines. Ainsi, un accroissement des marqueurs tubulaires peut être observé secondairement à une protéinurie glomérulaire [8].

3. Détection de marqueurs tumoraux

La détection de cellules tumorales ou de leur ADN dans les liquides biologiques connaît des applications de plus en plus nombreuses en médecine vétérinaire. Chez le chien, la tumeur la plus fréquente du bas appareil urinaire et de la prostate est le carcinome transitionnel ou carcinome urothélial [2]. Des études récentes montrent une mutation du gène BRAF dans 67 à 80 % des cas de carcinome transitionnel canin, alors que cette mutation n’est pas retrouvée dans de nombreuses lésions non néoplasiques (polypes, inflammation, etc.) [7, 13]. Des tests (Mutation BRAF de Cerbavet, Cadet BRAF® d’Antech) ont été développés pour détecter cette mutation dans les urines de chiens. Ses indications sont le diagnostic du carcinome transitionnel, mais aussi le dépistage d’animaux à risque, le suivi, l’identification de métastases. Des thérapies ciblées sont en cours de développement [13].

Conclusion

En association avec les tests classiques, la combinaison de tests d’exploration fonctionnelle et de tests non invasifs, ciblant des marqueurs de lésions glomérulaires et tubulaires, pourrait permettre de détecter précocement et de connaître plus précisément la localisation et la sévérité des lésions rénales (tableau). De nombreux marqueurs urinaires sont en cours d’investigation et seront bientôt à la disposition des vétérinaires.

Références

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Conflit d’intérêts

Aucun.

ENCADRÉ 1 : Calcul de la clairance endogène et exogène de la créatinine

→ Clairance de la créatinine endogène

Apres la collecte de la totalite des urines sur 24 heures, le calcul du debit de filtration glomerulaire passe par la formule :

CreatinineUrine × volume urinaire (ml) / CreatininePlasma × temps (min) × poids de l’animal (kg)

→ Clairance de la créatinine exogène

A T0, injection d’un bolus de creatinine, 80 mg/kg par voie intraveineuse. Mesure de la creatininemie basale puis apres 10 minutes, 1 heure, 2 heures, 6 heures et 10 heures. L’aire sous la courbe totale est la somme de toutes les valeurs calculees. Elle est calculee entre chaque point de mesure selon la formule suivante :

- entre 0 et 10 minutes : approximation par un rectangle

10 × (CréatT10min - Créatbasale)

- entre 10 minutes et 1 heure : approximation par un trapeze

(60 - 10) × [(CréatT1h - Créatbasale) - (CréatT10min - Créatbasale)]

ENCADRÉ 2 : Calcul de la fraction d’excrétion urinaire d’un électrolyte plasmatique

FE (électrolyte) = Quantité excrétée / Quantite filtrée

→ Calcul avec la clairance de l’électrolyte :

FE (électrolyte) = Ue × V / Pe × DFG

Ue, Pe = concentration urinaire ou plasmatique de l’électrolyte ;

V = volume urinaire excrete par minute ;

DFG = clairance de l’électrolyte.

→ Calcul approché :

FE (électrolyte) = Ue × Pcréat / Pe × Ucréat

Ue, Pe = concentration urinaire ou plasmatique de l’electrolyte ;

Ucréat, Pcréat = concentration urinaire ou plasmatique de la créatinine.

Points forts

→ La mesure du débit de filtration glomérulaire est un test sensible et spécifique pour évaluer la fonction glomérulaire.

→ La mesure de la fraction d’excrétion urinaire de certains électrolytes est un test sensible et spécifique pour évaluer la fonction tubulaire.

→ De nombreux biomarqueurs urinaires de lésions glomérulaires ou tubulaires pourraient être prochainement disponibles.

→ L’utilisation de biomarqueurs urinaires a des applications en cancérologie.

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