Rappel physiologique

Le fer est impliqué dans le transport et l’utilisation d’oxygène, dans la synthèse d’acides nucléiques, dans la composition de la myoglobine et des cytochromes et dans diverses réactions enzymatiques. Cette molécule ubiquitaire est essentielle à la survie de l’organisme, qui en renferme 35-45 mg/kg tant chez les hommes que chez les femmes postménopausées.¹ Deux tiers du fer de l’organisme se trouvent dans les érythrocytes, incorporés à l’hémoglobine. La quantité de fer, stockée au niveau intracellulaire, principalement sous forme de ferritine, est donc inférieure à celle de la masse érythroïde et c’est grâce à un système de recyclage efficace au niveau hépato-splénique (environ 25 mg/jour) que le renouvellement des érythrocytes peut s’effectuer. Dans des conditions physiologiques, l’organisme absorbe 1-3 mg de fer alimentaire par jour et en élimine dans des proportions semblables par desquamation ou menstruations. Paradoxalement, le fer libre est particulièrement toxique de par sa capacité de développer des radicaux libres ; il doit donc toujours être associé à des protéines spécifiques, tant pour son transport dans le plasma par la transferrine que pour son stockage intracellulaire par la ferritine. L’expression de ces deux molécules est régulée de façon inverse au niveau de la transcription, selon la quantité de fer présente dans l’organisme. Au niveau membranaire, des protéines différentes, notamment le récepteur de la transferrine et la ferroportine, assurent respectivement le transport intracellulaire et extracellulaire du fer.

L’hepcidine est l’hormone-clé du métabolisme du fer.² Ce peptide régule la concentration de fer circulant. Sa liaison spécifique à la ferroportine conduit à la dégradation de ce transporteur. L’hepcidine bloque ainsi l’absorption du fer au niveau duodénal et surtout la libération du fer par les macrophages du système réticulo-endothélial. L’hepcidine est principalement synthétisée par le foie. L’expression du gène de l’hepcidine (HAMP) est régulée au niveau de la transcription ; celle-ci diminue lorsque l’érythropoïèse est stimulée (hypoxie, hémolyse, hémorragie, dysérythropoïèse) ou lors de carence en fer. Inversement, elle augmente en présence de signaux inflammatoires, notamment l’IL6.²

Ces éléments expliquent l’une des principales difficultés dans la démarche diagnostique d’une carence en fer absolue qui est d’exclure la carence en fer dite «de séquestration» (tableau 1).³ Une expression excessive d’hepcidine est à l’origine de cette séquestration. Elle peut être constitutive et secondaire à une double mutation du gène de la TMPRSS6 (Matriptase-2), impliquée dans la régulation de l’hepcidine, et conduire à une anémie par carence en fer réfractaire au traitement de fer (iron refractory iron de ficiency anemia, IRIDA), récemment diagnostiquée en Suisse.⁴ Avant l’identification de cette entité clinique, ces formes d’anémies microcytaires étaient considérées, par méprise, comme des thalassémies dont les bases moléculaires n’étaient pas identifiées. Le plus fréquemment, c’est un état inflammatoire quelconque qui est à l’origine d’une élévation du taux d’hepcidine. La résultante de ces deux situations – héréditaire ou acquise – est que le fer est séquestré dans les macrophages et ne peut pas être absorbé au niveau du duodénum : le fer est en suffisance dans l’organisme mais n’est pas mobilisable, notamment pour l’érythropoïèse. Le traitement idéal de ces affections, qui sont actuellement traitées par fer intraveineux, serait un antagoniste de l’hepcidine.

Tableau 1

Diagnostic différentiel du déficit en fer

Déficit absolu Déficit par séquestration Diagnostic Carence Anémie réfractaire Inflammation au traitement de fer (constitutionnelle) Ferritine ↓ ↓ N-↑↑ Saturation de la transferrine % ↓ ↓ N-↓ Hémoglobine N-↓↓ ↓ N-↓ Volume globulaire érythrocytaire N-↓ ↓ N-↓ Marqueurs de l’inflammation N N ↑ Hepcidine (attendu) ↓ ↑ ↑

Evaluation de la carence en fer dans la pratique clinique

Le marquage du fer médullaire reste l’étalon-or pour l’évaluation globale de la quantité en fer de l’organisme. La coloration du fer sur un échantillon de moelle permet d’estimer le contenu en fer et d’apprécier sa répartition entre les précurseurs érythroïdes et les macrophages. Cet examen invasif est semi-quantitatif et partiellement reproductible car «examinateur-dépendant».

Fer sérique

Le fer sérique est sujet à une variation nycthémérale. Son taux semble atteindre un maximum en milieu de journée et un minimum en milieu de nuit. Son coefficient de variation intra-individuelle est de 27%.⁵ Pour rappel, le coefficient de variation intra-individuelle de la créatininémie est de 6%. Sur le plan technique, le fer sérique est dosé après dénaturation de la transferrine par un détergent induisant le détachement du métal. En cas de forte hémolyse, qu’elle soit intravasculaire in vivo ou in vitro, les taux sanguins de fer augmentent. Sa mesure isolée n’a aucune valeur diagnostique. Cette mesure est surtout utilisée pour calculer la saturation de la transferrine (fer sérique/transferrine).

Protéines liant le fer

Les protéines de stockage ou de transport sont les marqueurs principaux utilisés en routine.

Ferritine

La ferritine est la macromolécule de stockage du fer intracellulaire, mais elle est mesurée dans le sérum. En l’absence d’inflammation, de pathologie du métabolisme du fer ou d’atteinte hépatique, sa concentration est le reflet fiable des réserves en fer. La revue systématique de Guyatt ⁶ montre sa supériorité par rapport à la saturation de la transferrine et les indices érythrocytaires, pour évaluer les réserves en fer de l’organisme lors d’une anémie et renseigne sur le rapport de vraisemblance d’une carence en fonction du taux de ferritine. Le taux de ferritine varie significativement selon l’âge,⁷ le sexe et les dons de sang réalisés.⁸ En Suisse, 7% de la population adulte est donneuse de sang. Enfin, en situation de fatigue associée à une ferritine inférieure à 50 µg/l, une substitution de fer améliore les paramètres cliniques.⁹

Transferrine

La transferrine est la protéine circulante du fer. Pour diagnostiquer la carence en fer, le coefficient de saturation est privilégié : seuil < 20% (fer/transferrine). Ce seuil bas est aussi classique d’une inflammation. A cela s’ajoute la variation intra-individuelle du fer sérique, qui fragilise encore la valeur prédictive de ce rapport. Il n’y a en revanche pas de variation significative du taux de la transferrine liée à l’âge ou au sexe.⁷

Récepteur soluble de la transferrine

Le récepteur soluble de la transferrine (sTfR) est la forme protéolysée et circulante du récepteur membranaire de la transferrine. Il augmente lors d’une carence en fer. Le récepteur de la transferrine (TfR) est majoritairement exprimé par les précurseurs érythroïdes mais disparaît des érythrocytes matures. Le taux du marqueur sérique augmente donc en fonction de la densité d’expression membranaire et de l’activité érythropoïètique, d’où son élévation troublante en cas d’érythropoïèse inefficace (thalassémie, carence en vitamine B12…). Son intérêt réside surtout en sa capacité de diagnostiquer une carence en fer vraie dans un contexte d’anémie associée à un syndrome inflammatoire.¹⁰ Dans une étude clinique, Punnonen et coll.¹¹ ont montré que l’index combinant la ferritine (sTfR (mg/l)/log ferritine) était utile pour la distinction entre anémies d’origines inflammatoire, ferriprive ou mixte.

Dans le domaine de la carence en fer sans anémie, deux études sur l’endurance physique ont montré que le sTfR avait une valeur prédictive dans la réponse au traitement.¹²

Hepcidine : la reine inaccessible

L’hepcidine, dont le rôle crucial dans le métabolisme du fer a été identifié en 2001, échappe encore, par sa conformation particulière et sa faible immunogénicité, à la validation d’un test diagnostique fiable et reproductible.¹³ Pourtant, nombreux sont les espoirs diagnostiques, notamment pour discriminer une carence en fer vraie d’une carence en fer par séquestration. En dehors du contexte de cet article, son dosage serait également précieux dans le diagnostic d’hémochromatose non liée au polymorphisme du gène HFE.

De nombreuses équipes de recherche ont déjà développé des techniques.^14,15 Les trois approches utilisées sont la sérologie, la spectrométrie de masse et une technique par ligand spécifique. Une étude multicentrique,¹⁵ testant différentes méthodes sérologiques et spectrométriques sur les mêmes échantillons, a montré une relativement grande variabilité intergroupe dans les résultats, en dépit d’une reproductibilité acceptable.

Indices érythroïdes

Hémoglobine

L’anémie est la forme sévère de la carence en fer. Les valeurs historiques de l’Organisation mondiale de la santé restent couramment utilisées pour la diagnostiquer (homme 13 g/dl ; femme 12 g/dl), même si des études de cohortes semblent indiquer qu’elles sont trop approximatives et discrètement trop élevées.¹⁶ Les études cliniques sur la carence en fer sans anémie ont rouvert le débat sur le critère diagnostique de l’anémie, surtout concernant la différence entre les sexes.¹⁷ La réelle question, également valable pour la ferritine, est donc de savoir ce que l’on cherche : une déviation par rapport à la norme de la population indiquant une pathologie sous-jacente (une spoliation ou une hémopathie) ou le seuil à partir duquel un traitement de fer peut être cliniquement efficace ?

Marqueurs indices érythrocytaires et réticulocytaires

Les valeurs prédictives du volume corpusculaire moyen (MCV) et de la distribution de taille des érythrocytes (RDW) sont inférieures à celle de la ferritine.⁶ La concentration d’hémoglobine réticulocytaire (CHr) et le pourcentage de réticulocytes hypochromes seraient des marqueurs intéressants car précoces, les réticulocytes étant les premières cellules libérées dans la circulation.³ Cette hypothèse a notamment été confirmée pour la CHr sur une cohorte de donneurs substitués en fer durant une semaine.¹⁸ Ces indices réticulocytaires sont disponibles sur des automates d’hématologies dotés d’une cytométrie en flux.

Protoporphyrine liée au zinc

L’hème résulte de la fixation du fer sur une molécule de protoporphyrine. En situation de carence, le zinc remplace le fer. Ce dosage, tout comme celui du sTfR, est l’expression d’un déficit en fer pour l’érythropoïèse. Selon une étude, il serait plus sensible que le sTfR et aurait l’avantage de ne pas être influencé par une dysérythropoïèse.¹⁹

Polymorphisme génétique

Il serait utile de pouvoir identifier des sujets génétiquement à risque ou protégés d’une carence en fer, notamment parmi les femmes non ménopausées et les donneurs de sang. Un dépistage large de polymorphismes nucléotidiques singuliers (SNP), testé sur une population de femmes ayant un fer sérique bas, a montré que les allèles mutés les plus fréquents concernaient le gène codant pour la TMPRSS ⁶ et étaient associés à une réduction du MCV, du RDW et de l’hémoglobine.²⁰ Une méta-analyse a confirmé cette corrélation avec le fer sérique et a permis d’identifier une nouvelle mutation sur le gène du TfR2.²¹ Des études cliniques sont maintenant nécessaires pour prouver que ces polymorphismes sont des facteurs de risque pour développer une carence en fer. Parmi les donneurs de sang, un rôle protecteur d’une mutation hétérozygote du gène HFE n’a, par exemple, pas pu être démontré.¹⁸

Marqueurs psychophysiques centraux

Des études randomisées contrôlées sur la carence en fer sans anémie ont montré l’efficacité du fer sur la fatigue, les troubles cognitifs et, de manière moins unanime, sur le syndrome des jambes «sans repos».⁹ Cet effet, suspecté d’être extrahématologique, n’a pas été confirmé chez des donneurs de sang carencés par un don.²² Des modèles murins de carence en fer ont montré des altérations biochimiques acquises au niveau central.²³ Le développement de méthodes psychophysiques radiologiques ou électro-encéphalographiques pourrait fournir des indications objectives sur la carence en fer au niveau du tissu cérébral. Des techniques de neuro-imagerie sont en cours de développement et rien n’est encore validé cliniquement.²⁴

Conclusion

Parce que le fer est toujours lié à une molécule dans l’organisme, et qu’en routine seuls des marqueurs sanguins sont accessibles aux analyses biologiques pour quantifier ses réserves, qui sont essentiellement intracellulaires et réparties de manière différenciée d’un compartiment tissulaire à l’autre, le diagnostic de sa carence restera parfois difficile et l’objet de différents biais (préanalytiques, analytiques et dépendants des situations cliniques). Un dosage biologiquement validé de l’hepcidine, molécule effectrice cruciale du métabolisme du fer, permettra très probablement de surmonter cette difficulté.

B. Favrat et J.-D. Tissot ont été consultants pour Vifor Pharma, S. Waldvogel Abramowski, B. Favrat et J.-D. Tissot ont été soutenus financièrement, pour des études cliniques, par Vifor Pharma et Pierre Fabre Médicament.