Systèmes régulateurs de l’homéostasie interne du potassium (muscle principalement).

La Na⁺ K⁺ – ATPase cellulaire

La différence de répartition naturelle du sodium et du potassium induit une polarisation membranaire à l’origine d’un potentiel de repos membranaire (PRM) indispensable au fonctionnement cellulaire et à l’activité électrique des cellules excitables notamment musculaires. Ce gradient électrochimique est dû en partie à une pompe ubiquitaire électrogénique membranaire échangeuse de cation, la Na⁺ K⁺ – ATPase qui contre balance la fuite passive de potassium de l’espace intracellulaire vers l’espace extracellulaire. Elle transporte 3 ions sodium dans l’espace extracellulaire en échange de 2 ions potassium dans l’espace intracellulaire. Lors de l’exercice physique jusqu’à 100 % des pompes Na⁺ K⁺ – ATPase sont recrutées afin de maintenir une excitabilité membranaire. Chez un homme de 70 kg, un débit vers l’intracellulaire de potassium allant jusqu’à 134 mmol/min peut être entretenue par les seules Na⁺ K⁺ – ATPases du tissu musculaire squelettique. Théoriquement, la kaliémie devrait alors passer à 0 mmol/L en 25 secondes s’il n’existait pas de fuite passive et permanente de potassium. La régulation de l’activité la Na⁺ K⁺ – ATPase s’opère dans la minute et elle est principalement médiée par des seconds messagers intracellulaires, alors que la régulation de son niveau d’expression membranaire dépend d’évènements principalement transcriptionnels à régulation plus lente, fonction des conditions hormonales intégrées.

Systèmes régulateurs de l’homéostasie externe du potassium :

Principalement l’aldostérone

Système rénal/Surrénales : «  Feedback  » négatif : (figure 4)

Le rein filtre entre 600 et 850 mmol par jour de potassium, 95 % est réabsorbé par le tube proximal et l’anse de Henle. La régulation de l’excrétion urinaire du potassium est donc uniquement dépendante du ratio absorption/sécrétion des 5 % arrivant au niveau du tube distal et du tube collecteur via des canaux ROMK (renal outer medullary potassium channel). L’augmentation de la kaliémie active la production d’aldostérone par la zone glomérulée du cortex surrénalien permettant d’augmenter la kaliurèse indirectement via ROMK.
Dans le néphron distal, l’augmentation du flux urinaire, l’augmentation de la quantité de sodium voire l’utilisation d’agoniste des minéralocorticoïdes entrainent aussi une augmentation de la sécrétion urinaire de potassium.

Système de «  feed forward  » positif ou réflexe kaliurétique

Ce système est indépendant de l’aldostérone. Il est régulé par des «  capteurs  » situés dans l’intestin, le tronc porte et le foie détectent l’apport de potassium lors du repas. Ce système anticipe une élévation de la kaliémie et induit un effet kaliurétique. C’est le réflexe kaliurétique. Le nerf vague transmettrait l’information à la glande pituitaire qui libèrerait alors un facteur kaliurétique encore inconnu. Le système insuline glucose peut aussi être considéré comme un système de «  feed forward  » régulant le potassium en retour par l’action indirecte de l’insuline stimulée par l’apport de glucose au cours des repas.

Système circadien additionnel

Une horloge centrale située dans les noyaux supra-optiques régule de nombreux processus cellulaires périphériques circadiens. La sécrétion du potassium est aussi circadienne, avec un pic maximum à midi et une vallée basse à minuit. Les gènes de certains transporteurs et canaux potassiques semblent avoir une expression rythmée par cette horloge centrale modifiant de facto l’effet des corticostéroïdes et des minéralocorticoïdes en fonction du jour ou de la nuit.

Figure 4.

[violet]Connaître et comprendre les étiologies des hyperkaliémies (compléments en italique)[/violet]

1. Réduction de l’excrétion rénale

Insuffisance rénale  :…

Déficits en minéralocorticoïdes  :

Insuffisance surrénalienne au cours de la maladie d’Addison ou de rares déficits enzymatiques (21-hydroxylase, 3β-hydroxy-deshydrogénase) ;

Syndrome d’hyporéninisme-hypoaldostéronisme se traduisant par une hyperkaliémie associée à une acidose métabolique hyperchlorémique. Ce syndrome est rencontré au cours de la néphropathie diabétique, de l’infection par le VIH… ;

Syndrome mimant un déficit congénital en aldostérone (exceptionnel) : pseudohypo—aldostéronisme de type I ou II [syndrome de Gordon]).

Les causes iatrogènes sont de loin les plus fréquentes (++) : …

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Connaître et comprendre les étiologies des hypokaliémies (compléments en italique)[/violet]

2. Transfert excessif du compartiment extracellulaire vers le compartiment intracellulaire

…

Paralysie périodique familiale   :

affection autosomique dominante, caractérisée par l’apparition brutale de paralysie des membres inférieurs et du tronc, favorisée par un repas riche en glucose ou par l’exercice musculaire ;

due à une anomalie de la sous-unité a-1 des canaux calciques sensibles à la dihydropyridine dans la cellule musculaire ;

un tableau clinique similaire peut être provoqué par l’ingestion de sels de baryum ou la thyrotoxicose, en particulier chez des patients asiatiques.

3. Augmentation des pertes de potassium

Pertes d’origine rénale  : kaliurèse > 20 mmol/L :

hypokaliémie avec fuite urinaire de potassium et hypertension artérielle évoquant une sécrétion excessive de stéroïdes surrénaliens :

• • avec rénine plasmatique élevée :
    — … tumeur à rénine (rare) ;
  • avec rénine plasmatique basse :
    — …

— hyperminéralocorticismes sans hyperaldostéronisme : syndromes de Cushing (notamment paranéoplasiques) et déficit en 11β-hydroxy-déshydrogénase de type 2 (= syndrome d’excès apparent de minéralocorticoïdes) soit génétique (syndrome d’Ulick, autosomique récessif) soit acquis [inhibiteur de l’enzyme 11β HSD2 comme l’acide glycyrrhizique contenu dans la réglisse (zan, antésite…)], syndromes adréno-génitaux (hypersécrétion de désoxycorticostérone)

—  syndrome de Liddle ou pseudo-hyperaldostéronisme (mutation activatrice du canal épithélial sodique de la cellule du tubule collecteur, mimant une hyperactivité de l’aldostérone).

Hypokaliémie avec fuite urinaire de potassium et pression artérielle normale ou basse  :

— la chlorurie est basse (< 10 mmol/L)…

— la chlorurie est élevée (> 20 mmol/L) :

• • diurétiques thiazidiques et de l’anse, responsables d’un effet kaliurétique par :

— l’inhibition directe de la réabsorption du potassium (diurétiques de l’anse),
— l’augmentation du débit tubulaire distal de sodium,
— l’hypomagnésémie associée,
— l’induction d’un hyperaldostéronisme secondaire à la déplétion volémique,
— l’alcalose métabolique de contraction,

Néphropathies avec perte de sel (néphropathies interstitielles chroniques, syndrome de Bartter, de Gitelman),

— Hypomagnésémies associées à des tubulopathies toxiques : ampho-téricine B, aminosides, cisplatine.