COMPOSITION ET FORMATION DES CALCULS

Composition des calculs (dans les pays industrialisés)

Un calcul est constitué par

• des formations cristallines qui sont de nature
  • soit minérale : phosphate de calcium et magnésium,carbonate et sulfate de calcium
  • soit organique : oxalates, acide urique, cystine
• une matrice protéique en faible quantitié (2% à 3% du poids sec du calcul), faite de protéines(albumine, transferrine,uromucoïde, substance A) et d'hexoses

L'analyse physico-chimique du calcul est essentielle pour déterminer le type métabolique de la lithiase. Elle comporte

• une analyse chimique qui précise la composition des différents ions (calcium, magnésium, ammonium,oxalate,phosphate,urate,carbonate,cystine)
• une analyse physique :
  • radiographie précisant l'opacité aux rayons X , qui est fonction du pourcentage d'atomes lourds dans la molécule: elle décroît des phosphates calciques (apatite, brushite) aux oxalates (whewellite, weddelite),cystitine, struvite, urate acide de calcium; l'acide urique, la xanthine, les médicaments sont radiotransparents
  • loupe binoculaire qui permet une classification (Reveillaud et Daudon) morphologique
  • cristallographie par diffraction aux rayons X, qui donne des informations sur la composition moléculaire et cristalline,mais qui ne permet pas de bien analyser les parties amorphes ou peu cristallisées du calcul
  • microscope électronique à balayage qui permet l'identification de la plupart des composés, mais est difficile à utiliser en routine
  • spectroscopie infrarouge, technique rapide, permettant d'identifier tout le matériel cristallin et amorphe, même de très petits échantillons, qui devient la technique de référence, couplée éventuellement à la nouvelle technique de Raman spectroscopie.

Plus de 80 substances, minérales ou organiques, ont été identifiées dans les calculs. Les plus importantes sont :

• l'oxalate de calcium est le principal composant noté dans 60% à 80% des calculs analysés. Il peut se trouver sous 3 formes cristallines : whewellite ou oxalate de calcium monohydraté, weddellite ou oxalate de calcium dihydraté plus fréquent chez l'homme, la frome tri-hydratée étant rarement observée.
• les phosphates de calcium ou magnesium représentent le 2° groupe, dans 10% à 25% des cas selon les séries
• les purines, essentiellement l'acide urique, sont les composants principaux dans 7% à 15% des cas

Lithogénèse :Ces techniques ont permis de mieux comprendre les mécanismes de formation des calculs. A l'état normal, les nombreux éléments cristallins présents dans l'urine sont maintenus dans un état soluble par la dilution des urines et également par la présence de substances inhibitrices de la cristallisation. Pour qu'une cristallisation se forme et se développe dans l'urine, il faut que l'urine se trouve dans un état de sursaturation; cet état de sursaturation dépend de différents facteurs : concentration ionique des constituants, pH, force ionique. Le calcul se forme en 3 étapes : *la nucléation, étape rapide, qui est la formation d'un nucléus cristallin; *la croissance avec augmentation plus ou moins lente du volume du nucléus par acrétion de nouvelles molécules; *enfin aggrégation, qui est l'assemblage de plusieurs nucléus. La nucléation peut être homogène ou hétérogène s'il existe une sursaturation pour un autre substrat de cristallisation, aboutissant à des calculs mixtes.

La croissance des calculs va dépendre de différents facteurs, souvent associés :

• augmentation de la concentration des substances lithogènes, soit par une diurèse trop faible (rôle des facteurs environementaux comme la chaleur), soit par une hyper-excrétion de calcium, d'oxalate,d'urates (rôle des facteurs génétiques).
• diminution du pouvoir solvant des urines:
  • diminution des inhibiteurs de la cristallisation : pyrophosphates, citrate,magnésium, polyanions,néphrocalcine
  • pH : l'acidité favorise la sursaturation en acide urique et en cystine, l'alcalinité celle des phosphates
• existence d'un obstacle, anatomique ou fonctionnel sur les voies urinaires.

La croissance des calculs implique que les particules cristallines ne soient pas éliminées spontanément dans les urines, donc qu'elles se fixent dans le néphron, jusqu'à ce qu'elles atteignent une taille supérieure à celle de la papille (300 µm).L'ancrage du cristal se ferait à la fin du tube collecteur. On a décrit une adhésion sélective d'un cristal à la surface apicale des cellules épithéliales, mettant en jeu des sites cellulaires d'adhésion spécifiques de la nature du cristal, le nombre de ces sites pouvant être augmentés dans des conditions d'agression cellulaire, lla lésion pouvant être entretenue par le cristal lui-même. L'adhésion des cristaux aux cellules peut être bloquée par compétition avec des anions solubles, les inhibiteurs de la cristallisation . Dans une voie de recherche différente, on a invoqué le rôle des "nanobactéries", capables de produire de l'apatite, et qui feraient de la lithiase une maladie infectieuse, comme il en a été de l'ulcère gastrique..