Qu’est-ce que le cycle de l’urée ?

Chez les humains et les mammifères, près de 80 % de l’azote excrété est sous forme d’urée, qui est produite par une série de réactions se produisant dans le cytosol et la matrice mitochondriale des cellules du foie. Ces réactions sont collectivement appelées le cycle de l’urée ou le cycle de Krebs-Henseleit.

L’ammoniac est un produit toxique du métabolisme de l’azote qui doit être éliminé de notre organisme. Le cycle de l’urée ou cycle de l’ornithine transforme l’excès d’ammoniac en urée dans les mitochondries des cellules du foie. L’urée se forme, puis passe dans la circulation sanguine, est filtrée par les reins et est finalement excrétée dans l’urine.

La réaction globale de formation de l’urée à partir de l’ammoniac est la suivante :

2 Ammoniac + CO2 + 3ATP —> urée + eau + 3 ADP

Étapes du cycle de l’urée

Le cycle de l’urée est une série de cinq réactions catalysées par plusieurs enzymes clés. Les deux premières étapes du cycle ont lieu dans la matrice mitochondriale et le reste des étapes a lieu dans le cytosol. Ainsi, le cycle de l’urée s’étend sur deux compartiments cellulaires de la cellule hépatique.

• Dans la première étape du cycle de Krebs-Henseleit, l’ammoniac produit dans la mitochondrie est converti en carbamoyl phosphate par une enzyme appelée carbamoyl phosphate synthétase I. La réaction peut être donnée comme suit :

NH3 + CO2 + 2ATP → carbamoyl phosphate + 2ADP + Pi

• La deuxième étape implique le transfert d’un groupe carbamoyle du carbamoyl phosphate à l’ornithine pour former la citrulline. Cette étape est catalysée par l’enzyme ornithine transcarbamoylase (OTC) . La réaction est donnée comme suit :

Carbamoyl phosphate + ornithine → citrulline + Pi

La citrulline ainsi formée est libérée dans le cytosol pour être utilisée dans le reste des étapes du cycle.

• La troisième étape est catalysée par une enzyme appelée argininosuccinate synthétase, qui utilise la citrulline et l’ATP pour former un intermédiaire citrullyl-AMP, qui réagit avec un groupe amino de l’aspartate pour produire de l’argininosuccinate. Cette réaction peut être donnée comme suit :

Citrulline + ATP + aspartate → argininosuccinate + AMP + PPi

• La quatrième étape implique le clivage de l’argininosuccinate pour former du fumarate et de l’arginine. L’argininosuccinate lyase est l’enzyme qui catalyse cette réaction, qui peut être représentée comme suit :

Argininosuccinate → arginine + fumarate

• Dans la cinquième et dernière étape du cycle de l’urée, l’arginine est hydrolysée pour former de l’urée et de l’ornithine. Ceci est catalysé par l’arginase et peut être donné comme suit :

Arginine → urée + ornithine

La réaction globale peut être donnée comme suit :

2NH3 + CO2 + 3ATP g urée + 2ADP + AMP + PPi + 2Pi

Signification du cycle de l’urée

Le but principal du cycle de l’urée est d’éliminer l’ammoniac toxique de l’organisme. Environ 10 à 20 g d’ammoniac sont éliminés chaque jour de l’organisme d’un adulte en bonne santé. Un dysfonctionnement du cycle de l’urée se traduirait par une quantité excessive d’ammoniac dans l’organisme, ce qui peut entraîner une hyperammoniémie et des maladies associées. La déficience d’une ou de plusieurs des enzymes clés catalysant diverses réactions du cycle de l’urée peut provoquer des troubles liés à ce cycle. Les déficiences du cycle de l’urée peuvent provoquer des vomissements, un coma et des convulsions chez les nouveau-nés. Ces troubles sont souvent diagnostiqués à tort comme une septicémie et traités en vain avec des antibiotiques. Même 1 mm d’ammoniac en excès peut provoquer des dommages graves et irréversibles.

Diagnostic des troubles du cycle de l’urée

Un aminogramme sanguin est systématiquement utilisé dans le diagnostic des troubles du cycle de l’urée. La concentration des acides aminés transporteurs d’azote, la glutamine et l’alanine, dans le plasma est élevée en cas de déficit en OTC. Chez les bébés, des taux élevés d’acide orotique dans l’urine peuvent être un indicateur de carence en OTC. Une augmentation des taux sanguins de citrulline et d’argininosuccinate est également observée en cas de citrullinémie.

Chez les enfants plus âgés, ces troubles peuvent se manifester par un retard de croissance, un retard psychomoteur et des anomalies comportementales. Par conséquent, la surveillance et la quantification de l’ammoniac sanguin et de l’acide orotique urinaire sont cruciales chez les patients présentant des symptômes neurologiques inexpliqués.

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Citations