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Caractéristiques biologiques et signification clinique de la cristallurie
Michel DAUDON
Laboratoire CRISTAL
Centre de Recherches et d'Informations Scientifiques et Techniques Appliquées
aux Lithiases
Service de Biochimie
A
Groupe Hospitalier Necker-Enfants Malades
7543 Paris CEDEX 15, France
Site internet: http://www.centre-evian.com/fondDoc/index-cristal.html?contenu-cristal.html
Sommaire
Introduction
Les
promoteurs et les inducteurs de la cristallisation
De quelques idées reçues
Intérêt de la cristallurie en pratique
clinique
Première
partie : aspects techniques
Choix
du prélèvement
Conservation
Préparation de l'échantillon
Méthodes d’étude
Examens à pratiquer
Mode opératoire
Deuxième
partie : description des cristaux
Cristaux
les plus fréquents
Oxalate
de calcium
Acide
urique
Phosphates de calcium
Phosphate ammoniaco magnésien hexahydraté ou struvite
Urate acide d'ammonium
Cristaux
peu fréquents
Origine
métabolique
- Cystine
- 2,
8 dihydroxyadénine
- Calcite
Origine médicamenteuse
Troisième
partie : la cristallurie en pratique
Qu'est-ce
qu'une urine normale au laboratoire
Importance
de la mesure du pH
Problèmes posés par l'analyse conventionnelle
des cristalluries
Comment résoudre les difficultés d'identification
?
Principaux facteurs de risque d'une cristallurie
mesurables au laboratoire
Quatrième
partie : signification de la cristallurie sur l’urine du réveil en fonction
de l’espèce identifiée
1.
Espèces usuelles
2.
Espèces métaboliques rares ou peu fréquentes
3. Espèces médicamenteuses
Cinquième partie : critères d'interprétation d'une cristallurie
A.
Critères qualitatifs
1.
Nature chimique des cristaux
2. Nature cristalline
3. Faciès cristallin
B.
Critères quantitatifs
1.
Taille des cristaux
2. Fréquence de la présence de cristaux
3. Nombre de cristaux
4. Volume cristallin global (VCG)
5. Taux d'agrégation des cristaux
Conclusion
Pour
en savoir plus sur les cristaux et les calculs
| Le visiteur intéressé par la cristallurie est invité à consulter, du même auteur, un chapitre de l'Encyclopédie Médico-Biologique consacré à ce sujet, publié aux éditions Elsevier. |
La cristallurie résulte d'une sursaturation urinaire et, plus précisément, d'une rupture d'équilibre entre promoteurs et inhibiteurs de la cristallisation urinaire. La cristallurie peut s'observer en dehors de tout contexte pathologique chez un sujet sans antécédents. Elle traduit simplement le fait que les urines sont très concentrées et sursaturées vis-à-vis d'une espèce cristalline ou d'une autre, sans que cela ait la moindre signification clinique.
Toutefois, la présence de cristaux particuliers (cystine, dihydroxyadénine, struvite ou urate d'ammonium par exemple), même en absence de signes cliniques, doit orienter vers des processus pathogènes spécifiques.
La cristallurie peut entraîner des calculs, une néphrocalcinose et parfois une insuffisance rénale aiguë ou chronique. Le problème de la cristallurie est donc tout autre chez le sujet lithiasique qui, contrairement au sujet normal, peut fabriquer des calculs à partir des cristaux éliminés dans ses urines. Dans ce cas, la cristallurie doit être considérée comme un facteur de risque lithogène. Son étude est non seulement légitime, mais hautement recommandée dans une perspective de surveillance clinique au long cours des patients lithiasiques.
Cependant, la réalisation de cet examen est souvent délicate et nécessite de respecter un protocole précis, tant au niveau du choix de l'urine à étudier qu'à celui du mode opératoire mis en oeuvre pour l'analyse des cristaux.
Les promoteurs et les inducteurs de la cristallisation
Parmi les promoteurs et inducteurs de la cristallisation, on compte les facteurs suivants :
- calcium
- oxalate
- phosphate
- acide urique
- sodium, potassium
- magnesium
- ammonium
- cystine
- dihydroxyadenine
- xanthine.
Les trois derniers promoteurs sont particulièrement intéressants parce qu'ils signent des maladies génétiques.
Parmi les inhibiteursde la cristallisation, on rencontre aussi bien de petites molécules (citrate, pyrophosphates, magnésium, zinc) que de grosses molécules riches en charges négatives :
| - | glycoprotéines : néphrocalcine, bikunine, uropontine, lithostathine, protéine de Tamm-Horsfall, UPTF1, alpha-1 microglobuline |
| - | glycosaminoglycanes : sulfates de chondroïtines, de dermatane et d'héparane |
| - | fragments d'ARN |
Les promoteurs de la cristallisation peuvent agir conjointement ou isolément (tableau 1). Le plus souvent, 2 ou 3 composés sont mis en oeuvre pour aboutir à la formation de cristaux.
Tableau 1. Promoteurs de la cristallisation.
Toutes les urines
sont sursaturées, il est donc normal d’avoir des cristaux. Les
sujets normaux ayant aussi des cristaux, l’étude de la cristallurie n’a
pas d’intérêt clinique, sauf pour des espèces particulières comme la cystine.
Réponse : la
cristallurie peut être comparée à la glycémie : une hyperglycémie post-prandiale
est normale, une hyperglycémie permanente est pathologique. La cristallurie
trouve sa signification pathologique dans sa nature, ses caractéristiques
et sa fréquence.
Les cristalluries médicamenteuses
ne sont pas importantes à identifier car elles traduisent simplement la
forte élimination urinaire de certains produits chez des patients traités.
Réponse : Les
2/3 des cristalluries médicamenteuses s’accompagnent de signes cliniques
ou biologiques: hématurie, insuffisance rénale, lithiase, … Il est donc
important d’identifier les cristalluries médicamenteuses lorsqu’elles
sont présentes.
Intérêt de la cristallurie en pratique clinique
Trop souvent négligée, la cristallurie permet pourtant le dépistage de maladies congénitales (ex : cystinurie), d'identifier le risque d'une insuffisance rénale aiguë d'origine médicamenteuse et de définir les facteurs de risque lithogène, sachant que la lithiase rénale touche 8 à 10 % de la population générale et qu'il ne sert à rien de procéder à une transplantation rénale chez un sujet un insuffisance rénale terminale sans avoir auparavant identifié et corrigé la pathologie cristalline3 responsable de la destruction des reins (figure 1).
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Fig. 1. Place de la cristallurie au laboratoire d'analyses médicales. |
Première partie : aspects techniques
Urines
du réveil - urine fraîche à jeun.
Cas particulier :
IRA anurique => 1ère urine de reprise de diurèse.
Parce que l'urine est un milieu instable qui peut cristalliser in vitro, elle ne doit pas être conservée trop longtemps après l'émission. Une analyse de la cristallurie ne peut donc se faire sur les urines des 24 heures. Il faut aussi éviter les prélèvements recueillis dans les heures qui suivent les repas en raison de l'influence excessive de ceux-ci sur la composition des urines post-prandiales. Le prélèvement le mieux adapté est l'urine du réveil car elle couvre une période relativement longue du nycthémère (6 à 9 heures) et correspond à une sursaturation souvent importante en raison de la restriction hydrique nocturne. Elle reflète donc la plupart des anomalies métaboliques susceptibles de provoquer la cristallisation chez le patient exploré. À défaut de l'urine du réveil, on peut utiliser l'urine fraîche à jeun, émise au laboratoire.
Dans tous les cas, la conservation de l'urine destinée à l'étude de la cristallurie doit être aussi courte que possible après l'émission pour éviter les risques de cristallisation secondaire, in vitro, dénuée de signification clinique. Il est essentiel que l'urine, émise pour en examiner la cristallurie, soit transmise dans sa totalité au laboratoire et conservée dans le flacon de recueil pour éviter la perte de cristaux par transvasement. Idéalement, le prélèvement devrait être conservé à 37° C jusqu'au moment de l'examen, mais cela est souvent irréalisable en pratique quotidienne. De plus, des études ont montré que la cristallurie initiale évolue peu dans les urines si elles ne sont pas conservées au froid et si elles sont traitées dans les deux heures suivant la miction. En pratique, il est possible d'effectuer une étude de la cristallurie sur les urines recueillies dans les conditions d'un examen cytobactériologique sous réserve qu'elles ne soient conservées ni au réfrigérateur ni au congélateur et qu'elles soient examinées au microscope dans les deux heures suivant la miction.
En résumé :
- Idéale
: analyse immédiate: émission de l’urine au laboratoire
- Satisfaisante : moins de 3 heures à 37°C (conservation à l’étuve ou
en thermos)
- Acceptable en routine : moins de 2 heures à température ambiante ( >
20°C)
- Mauvaise : conservation à + 4°C (sauf recherche de maladies génétiques
cristallogènes)
- Inacceptable : congélation.
Ne pas faire l'étude sur le culot de centrifugation. Contrairement à d'autres investigations, l'étude de la cristallurie n'a pas besoin d'être sensible. Au contraire, on cherche plutôt à désensibiliser l'examen afin de mieux révéler les contextes pathologiques. Pour cette raison, on ne travaille pas sur un culot de centrifugation des urines mais, au contraire, sur une urine homogénéisée par retournement. Ainsi, nombre d'urines de sujets normaux qui contiennent un petit nombre de cristaux apparaîtront négatives alors que les urines des sujets lithiasiques, souvent beaucoup plus riches en cristaux, resteront positives.
- Microscopie optique +
pétrographie
- Microscopie optique + polarisation
- Microscopie électronique à balayage
- Spectrophotométrie infrarouge, diffraction X
- Microscopie IRTF
- Microscopie Raman IRTF
- Compteur de particules.
Toutes ces méthodes ont été utilisées en recherche, mais en routine, la micoscopie optique avec polarisation reste la méthode la plus accessible et globalement la plus performante. En cas de doute sur l'identification d'une espèce cristalline, on lui associera la spectrophotométrie infrarouge sur culot sec.
La première étape consiste à apprécier l'environnement urinaire. La cristallurie est fortement dépendante de l'environnement urinaire et peut avoir elle-même des répercussions sur l'appareil urinaire. Il est donc important, parallèlement à l'étude des cristaux, de pouvoir apprécier différents marqueurs urinaires tels que le pH, la densité, la présence d'hématies, de leucocytes et de nitrites. Toutes ces informations peuvent être obtenues à l'aide d'une bandelette multiréactive. Toutefois, la précision de lecture de certaines plages réactives est insuffisante, en particulier celles correspondant au pH. Or, la valeur du pH est très importante pour l'interprétation de nombreuses cristalluries. Pour disposer d'une précision de mesure suffisante, il est nécessaire d'utiliser un pH-mètre ou, à défaut, de recourir à l'emploi des papiers pH à double échelle de lecture permettant de déterminer le pH à ± 0,1 ou 0,2 unité près.
De même, la densité urinaire de l'urine du réveil permet de juger du degré de dilution des urines et, par comparaison avec la densité des urines de 24 heures, d'apprécier les apports hydriques quotidiens et surtout leur répartition nycthémérale, ce qui est particulièrement important chez le sujet lithiasique récidivant. Or, la mesure de la densité urinaire à l'aide d'une bandelette multiréactive est basée sur l'appréciation d'une coloration qui est dépendante du pH. Il est donc nécessaire de corriger la valeur lue en fonction du pH vrai de l'urine mesuré par une méthode plus précise que celle des bandelettes multiréactives.
Enfin, une étude qualitative et quantitative de la cytologie urinaire, réalisée en microscopie optique (contraste de phase) en même temps que celle des cristaux, permet de noter la présence et l'abondance des leucocytes, érythrocytes, cellules épithéliales, mucus, cylindres, levures et bactéries, toutes ces informations permettant de relier la cristallurie à un contexte pathologique particulier (infection urinaire, néphrite interstitielle, insuffisance rénale d'origine cristalline, etc.).
La deuxième étape concerne la cristallurie proprement dite et consiste en un examen en microscopie à polarisation sur urine homogénéisée par retournement :
- détermination des espèces ‘cristallines’ (et non ‘chimiques’)
- détermination des faciès cristallins
- comptage des cristaux par espèce cristalline
- mesure des tailles moyenne et maximale des cristaux (cellule de Malassez
ou équivalent)
- comptage des agrégats
- mesure des tailles moyenne et maximale (agrégats)
- calcul du coefficient d’agrégation.
À réception de l'urine, le pH est mesuré à 0,1 unité près. La mesure du pH à l'émission n'a aucun intérêt car le pH urinaire est très stable si le malade n'est pas porteur d'une infection urinaire par un germe uréasique, seule situation où le pH peut varier dans les heures qui suivent la miction. La densité et les nitrites sont déterminés à l'aide d'une bandelette multiréactive. La densité est corrigée en fonction du pH réel de l'urine. L'urine est homogénéisée par retournement, puis un prélèvement est immédiatement effectué à l'aide d'une pipette Pasteur plongée au fond du récipient et déposé sur une cellule de Malassez pour l'examen en microscopie optique à polarisation. Les cristaux étant souvent plus lourds que les éléments cellulaires, le prélèvement s'effectue de la manière suivante: la pipette, dont l'extrémité supérieure est obturée par un doigt, est plongée rapidement au fond du récipient dont l'urine vient d'être homogénéisée. L'urine est alors prélevée en retirant le doigt tout en remontant l'extrémité de la pipette vers le milieu du flacon. De cette manière, les cristaux sont aspirés dans la pipette par capillarité. L'urine est alors transférée dans la cellule en veillant à incliner la pipette perpendiculairement au bord de la cellule pour éviter de créer des courants latéraux et permettre aux cristaux de se répartir à peu près uniformément sur l'ensemble de la cellule. On peut utiliser différents types de cellules permettant une numération des éléments par unité de volume, mais la cellule de Malassez, grâce à son quadrillage couvrant un millimètre cube, est particulièrement propice au comptage et à la détermination des tailles des cristaux observés. Les paramètres qualitatifs (nature des cristaux, faciès cristallins) et quantitatifs de la cristallurie (nombre de cristaux/mm3, tailles moyenne et maximale en microns pour chaque espèce cristalline, nombre d'agrégats par mm3, tailles moyenne et maximale des agrégats en microns) sont déterminés grâce au quadrillage de la cellule et, pour être plus précis lorsque les cristaux sont petits, en utilisant un réticule disposé dans l'un des oculaires du microscope. La recherche des cristaux se fait généralement au grossissement x 200 tandis que le dénombrement des cristaux ainsi que l'évaluation des tailles moyenne et maximale sont réalisées au grossissement x 400. L'identification des cristaux de taille inférieure à 3 microns nécessite aussi, généralement, le recours au fort grossissement. La polarisation est indispensable pour caractériser certaines espèces ou les différencier en cas de confusion avec d'autres cristaux de morphologie comparable. Lorsque les cristaux sont peu nombreux, il est nécessaire de les rechercher en balayant toute la lame (et pas seulement le quadrillage). La recherche du cristal et de l'agrégat de plus grande dimension nécessite aussi d'examiner toute la lame. Le volume d'urine contenu dans les cellules de Malassez standard est d'environ 10 mm3. On conclut que la cristallurie est négative lorsque aucun cristal n'est détecté sur l'ensemble de la lame. Une cristallurie est considérée comme positive lorsque l'analyse identifie au moins 1 cristal dans la lame, soit 0,1 cristal/mm3. Lorsque l'urine contient au moins 10 cristaux/mm3 et que le transfert de l'urine sur la cellule de Malassez a été correct, on doit retrouver au moins 1 cristal dans le quadrillage central. Bien entendu, les cellules doubles ont un volume moindre et sont donc un peu moins sensibles.
Deuxième partie : description des cristaux
Trois espèces cristallines distinctes de l'oxalate de calcium peuvent être observées dans les urines humaines. Elles se caractérisent par leur degré d'hydratation et leur système de cristallisation qui conduit à des morphologies cristallines différentes.
La plus fréquente est l'oxalate de calcium dihydraté ou weddellite (Wd ou C2, figure 2), espèce essentiellement calcium-dépendante, qui est fréquente dans les urines hypercalciuriques, où la calciurie dépasse 3,8 mmol/L avec des rapports molaires calcium/oxalate supérieurs à 5. Un tel contexte biochimique étant souvent observé chez des sujets normaux, la simple présence de weddellite n'a qu'un intérêt clinique limité et d'autres critères contribuent à son intérêt au plan diagnostique.
Fig. 2 . Deux faciès de la weddellite. |
La seconde espèce cristalline, moins fréquente, de l'oxalate de calcium est la forme monohydratée ou whewellite (Wh ou C1, figure 3), qui est, à l'inverse de la précédente, oxalo-dépendante, se formant dans des urines hyperoxaluriques au rapport calcium/oxalate bas, le plus souvent inférieur à 5.
Contrairement à la weddellite, la whewellite est rare dans les urines de sujets normaux. Elle s'observe essentiellement chez des malades lithiasiques présentant une hyperoxalurie. Or cette anomalie biochimique est considérée comme l'une des principales causes de lithiase rénale. La détection de la whewellite dans une urine est donc toujours importante, notamment chez le patient lithiasique, indépendamment du nombre ou de la taille des cristaux qui peuvent orienter vers des causes ou des facteurs de risque particuliers.
Fig. 3. Trois faciès de la whewellite. |
Rarement, les cristaux de whewellite peuvent être arrondis et avoir l'aspect et la taille d'hématies. Ils sont polarisants avec un centre légèrement plus foncé (aspect "ponctué"), ce qui permet de les différencier des érythrocytes (figure 4).
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Fig. 4. Différenciation entre hématies et whewellite : sur les deux cliché du haut en lumière blanche, les cristaux hématiformes de whewellite peuvent ressembler à des hématies. Leur biréfringence en lumière polarisée (cliché du bas) lève toute ambiguïté. |
Enfin, l'oxalate de calcium trihydraté (C3, figure 5) représente une forme beaucoup plus rare, observée dans des contextes pathologiques très particuliers (traitement par des associations de piridoxilate et de tétranitrate de pentaérythrityle, hyperoxalurie primaire, déficit en inhibiteurs macromoléculaires ... ).
Fig. 5. Deux faciès de l'oxalate de calcium trihydraté. |
L' acide urique peut précipiter dans les urines sous quatre formes. Les deux plus fréquentes sont l'acide urique dihydraté et une forme pseudo-cristalline de structure non stoechiométrique incluant des proportions variables de plusieurs cations que l'on désigne sous le nom d'urates amorphes complexes (UAC).
La forme dihydratée (AU2, figure 6) est essentiellement pH-dépendante et s'observe en urine acide (pH moyen 5,2), généralement sans hyperuricurie. A l'inverse, les UAC sont plutôt urico-dépendants et précipitent à un pH légèrement supérieur, entre pH 5,4 et 5,9. Ils sont associés à des hyperuricuries qui sont d'autant plus fortes que le pH urinaire est lui-même plus élevé.
Les deux autres phases cristallines, acide urique anhydre (AU0, figure 7) et acide urique monohydraté (AU1), sont beaucoup plus rares et leurs conditions de cristallisation moins bien connues, bien qu'il s'agisse dans les deux cas d'espèces cristallines formées en urine acide.
Fig. 6. Quatre faciès de l'acide urique dihydraté. |
Fig. 7. Acide urique anhydre (gauche) et urates amorphes d'ammonium (droite). |
Les phosphates calciques occupent une place particulière en raison de leur fréquence et de la difficulté de les identifier avec précision par simple examen microscopique. Il existe au minimum cinq formes minérales de phosphates calciques dans les urines: carbapatites, phosphate octocalcique, whitlockite, brushite et phosphates amorphes de calcium carbonatés (PACC, figures 8 et 9).
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Fig. 8. Phosphates amorphes de calcium carbonaté. Ces plaques irrégulières sont translucides, non polarisantes, mêlées à des granulations plus ou moins en amas du même composé. Elles sont minces et peuvent atteindre de grandes dimensions. pH : 6,8. |
Les trois premières espèces ont une similitude de structure cristalline et de morphologie qui ne permettent pas de les distinguer les unes des autres par un simple examen microscopique. Il serait nécessaire de recourir systématiquement à des techniques d'identification moléculaire et cristalline comme la diffraction X ou la spectrophotométrie infrarouge. L'intérêt clinique de différencier ces espèces est encore incertain. En pratique, on peut se contenter, du moins pour l'instant, de distinguer d'une part les espèces ayant globalement l'aspect de granulations (PACC, carbapatite) et d'autre part la brushite. Au plan clinique, les premières se rencontrent principalement dans des urines alcalines, avec ou sans hypercalciurie.
Fig. 9 . Phosphates amorphes de calcium carbonaté. |
Quant à la brushite (Br, figure 10) ou phosphate acide de calcium dihydraté, rare chez les sujets non lithiasiques, elle est calcium-dépendante, comme la weddellite, avec laquelle elle possède d'ailleurs des relations privilégiées. On l'observe donc en urine hypercalciurique, de pH modérément acide, avec ou sans hyperphosphaturie.
Fig. 10 . Quatre aspects de la brushite. Sédiment généralement faible, blanchâtre, translucide. pH : 6,0-7,3. Cristaux en baguettes, parfois en aiguilles épaisses plus ou moins asymétriques, fréquemment agrégées radialement (aspect en oursin ou en gerbe) à partir d'un point central. Polarisation plus ou moins intense, généralement faible. Taille des cristaux souvent importante ( supérieure ou égale à 25 microns). Critères d'identité : réactions des phosphates et du calcium. Spectre infrarouge. |
Phosphate ammoniaco magnésien
hexahydraté ou struvite
Ces cristaux s'observent à pH 6,6- 9,2 et ont des formes très diverses (figure 11). Le sédiment est souvent abondant et blanchâtre.
Fig. 11 . Quatre faciès de la struvite. Critères d'identité : réactions des ions phosphates, magnésium et ammonium positives. Spectre infrarouge. |
Fig. 12. Urate acide d'ammonium. Sédiment généralement abondant.Critères d'identité . réactions à la murexide et des ions ammonium positives. Spectre infrarouge. pH : 6,4 - 9,2. |
La présence de ces cristaux très caractéristiques (figure 13) est rare mais signe une cystinurie-lysinurie congénitale.
Fig. 13. Cristaux de cystine. |
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La présence de ces cristaux très caractéristiques (figure 14) est très rare mais signe une un déficit homozygote en adénine phosphoribosyltransférase.
Fig. 14 . 2,8- dihydroxyadénine. |
Calcite (carbonate de
calcium anhydre)
Ces cristaux parallélipédiques à contours orthogonaux (figure 15) s' observent en urine peu acide contenant de fortes concentrations de bicarbonates (le plus souvent par apport excessif de poudres alcalines) et de calcium.
Fig. 15. Calcite. |
Les espèces cristallines d'origine médicamenteuse (figure 16) sont souvent liées à la prise de médicaments antiseptiques utilisés à des posologies élevées et principalement éliminés par le rein. Certaines, comme le chlorhydrate de N-acétylsulfaméthoxazole (métabolite du Bactrim®, ou des médicaments analogues) ont la particularité de cristalliser assez souvent sous une forme qui peut être confondue avec des cristaux métaboliques alors que la signification de la cristallurie est évidemment très différente. Le risque de confusion est encore accentué par le fait que ces espèces cristallisent dans le même domaine de pH. A titre d'exemple, le métabolite N-acétylé du Bactrim® ressemble souvent à des cristaux d'acide urique dihydraté et se forme, comme celui-ci, en urine acide. De même, la N-acétylsulfadiazine peut se confondre parfois avec la brushite dont elle partage le même domaine de pH. Les cristaux d'amoxicilline trihydratée en aiguilles peuvent ressembler à la tyrosine ou à d'autres espèces médicamenteuses comme les quinolones et parfois l'indinavir monohydraté. En pratique, l'examen attentif de la forme des cristaux (faciès cristallin) et l'aspect en lumière polarisée sont des éléments essentiels du diagnostic. L'identification correcte des espèces médicamenteuses est d'autant plus importante que la cristallisation peut être à l'origine de manifestations rénales plus ou moins sévères à type d'hématurie, de lithiase, voire d'insuffisance rénale aiguë. Lorsque l'on ne parvient pas à déterminer la nature de l'espèce cristalline, il est conseillé de centrifuger l'urine et de faire identifier le culot sec par un laboratoire équipé d'un spectrophotomètre infrarouge.
Fig.16. Cristaux médicamenteux. |
Troisième partie : la cristallurie en pratique
Qu'est-ce qu'une urine normale au laboratoire
Cytologie
| Une cytologie
normale répond aux critères suivants : Leucocytes < 5 / mm3 Hématies < 5 / mm3 Cellules épithéliales pavimenteuses du bas appareil uro-génital (figure 17) < 5 / mm3 Cylindres : rares ou absents, hyalins (parfois rares cylindres de granulations chez sujets suivant un traitement alcalinisant des urines) Bactéries = absentes ou rares Levures = absentes |
Fig. 17. Cellules polygonales pavimenteuses. |
Cristaux Une cristallurie négative implique l'absence de cristaux de whewellite, de struvite, d'urate d’ammonium, de cystine, de dihydroxyadénine ou de médicaments. La figure 18 et le tableau 1
rappellent à quel point le pH de l'urine est déterminant pour la cristallogénèse
et combien sa détermination précise peut faciliter l'identification d'éventuels
cristaux dans un échantillon. |
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Fig. 18. Relation entre phases cristallines et pH (AU2 : acide urique dihydraté, UAC : urates amorphes, WD: wheddellite, WH : whewellite, PACC : phosphates amorphes de calcium carbonatés, UrAm : urate acide d'ammonium). |
| Nature des cristaux | Domaine de pH |
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Oxalates de calcium (OxCa) Whewellite (OxCa monohydraté) Weddellite (OxCa dihydraté) Oxalate de calcium trihydraté |
5,2-7,8 5,2-7,6 5,0-7,6 |
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Purines Acide urique anhydre Acide urique monohydraté Acide urique dihydraté Urates amorphes complexes Urate acide d'ammonium anhydre Urate acide de sodium monohydraté Urate acide de calcium hexahydraté Urate acide de magnésium hexahydraté Urate double de potassium et de sodium Dihydroxy-2,8 adénine Xanthine |
5,0-5,8 5,0-5,8 4,6-5,9 5,2-6,2 6,4-9,0 6,4-9,0 6,6-9,0 6,6-9,0 6,6-9,0 4,7-9,0 4,7-7,0 |
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Phosphates de calcium (PhCa) Phosphates amorphes de calcium carbonatés Carbapatite (PhCa carbonaté cristallisé) Brushite (PhCa acide dihydraté) Phosphate octocalcique pentahydraté Whitlockite (PhCa et Mg hydraté) |
5,9-9,0 5,9-9,0 5,5-8,8 5,9-9,0 5,9-9,0 |
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Phosphates de magnésium (PhMg) Newbéryite (PhMg acide trihydraté) Struvite (Phosphate ammoniacomagnésien hexahydraté) |
5,7-6,8 6,7-9,0 |
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Amino-acides Cystine Tyrosine Leucine |
4,8-8,0 5,0-8,0 5,0-8,0 |
| Divers Calcite Gypse Orotate de sodium Protéines Cholestérol |
6,2-9,0 6,0-8,0 ? 5,0-5,9 5,0-8,8 |
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Sulfamides N-acétylsulfaméthoxazole chlorhydrate Sulfadiazine N-acétylsulfadiazine N-acétylsulfaguanidine |
5,0-6,1 5,6-6,9 5,8-6,9 5,8-7,4 |
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Quinolones Acide oxolinique hydraté Acide pipémidique (métabolite) Fluméquine Norfloxacine Ciprofloxacine |
5,0-7,0 5,0-7,0 5,0-7,0 6,0-8,0 6,0-8,0 |
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Aminopénicillines et céphalosporines Amoxicilline trihydratée Ampicilline trihydratée Ceftriaxonate de calcium |
5,2-6,8 5,2-6,8 6,0-8,0 |
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Autres médicaments Indinavir monohydraté Aciclovir Sulfate de 4'-hydroxytriamtérène Acide amidotrizoïque Silice opaline |
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Tableau 1. - Espèces cristallines métaboliques et leur domaine de pH.
Problèmes posés par l'analyse conventionnelle des cristalluries
| Le but de l'examen est d'identifier les cristaux éventuellement présents et d'orienter le clinicien vers certains états pathologiques associés à la présence des cristaux. La difficulté première est l'identification fiable des cristaux observés. On connaît en effet quelques quarante-cinq espèces cristallines différentes dans les urines dont une trentaine d'origine métabolique et une quinzaine d'origine médicamenteuse. De plus, chaque espèce peut se présenter sous plusieurs formes, parfois très différentes les unes des autres, dont certaines sont attachées à une signification clinique très précise. Il est donc très important de pouvoir les identifier à bon escient, ce qui nécessite une certaine pratique. Plusieurs espèces insolubles
peuvent se présenter sous des morphologies comparables qui sont
une source de confusion. Le cas le plus fréquent est celui des
granulations (figure 19), c'est-à-dire des particules de
dimensions inférieures à 3 microns.
Des critères simples comme la valeur du pH et l'aspect en lumière
polarisée peuvent aider à les différencier (tableau 2). |
| Identité | Polarisation | pH habituel |
| Protéines Urates amorphes complexes Phosphates amorphes de calcium carbonatés Urate acide d'ammonium anhydre Carbapatite (précipitation faible) Whewellite (aspect rare) |
négative positive négative positive positive positive |
< 5,7 < 6,0 > 6,0 > 7,5 > 5,9 5,5-7,0 |
Tableau 2. - Espèces pouvant se présenter sous forme de granulations.
| Les granulations de protéines, d'urates
amorphes complexes ou de phosphates amorphes ont tendance à se rassembler
en amas plus ou moins étendus alors que les granulations de carbapatite
ou de whewellite, au demeurant plus rares, se présentent sous l'aspect
de " grains " isolés qui correspondent en fait à des cristaux
très petits (taille inférieure ou égale à 2 microns) dont le grossissement
insuffisant du microscope ne permet pas d'apprécier la forme réelle. |
Fig. 19. Difficultés d'analyse de la cristallurie : différenciation des cylindres granuleux. |
En ce qui concerne les espèces dont les cristaux sont plus gros, certains faciès cristallins peuvent être source de confusion (tableau 3). Là encore, il est indispensable de connaître le pH de l'urine et de disposer de la lumière polarisée pour les différencier. Mais, il peut arriver que ces critères ne soient pas suffisants. Dans ce cas, il faut rechercher, parmi les cristaux, ceux qui ont une morphologie plus spécifiquement caractéristique de l'espèce concernée. |
| Forme cristalline | Espèces cristallines concernées | pH habituel | Polarisation et aspect habituel en lumière polarisée |
| hexagones | cystine acide urique anhydre acide urique dihydraté whewellite weddellite oxalate de calcium trihydraté N-acétylsulfaméthoxazole |
variable acide acide variable variable variable acide |
positive,
monochrome, si cristaux épais positive, monochrome positive, monochrome positive, monochrome positive, monochrome, sauf extrémités positive, monochrome positive, monochrome |
| losanges | acide urique
dihydraté calcite whewellite N-acétylsulfaméthoxazole |
acide > 6,8 variable acide |
positive,
polychrome positive, monochrome positive, monochrome positive, polychrome |
| rectangles | struvite N-acétylsulfaguanidine |
> 7,0 6,5-7,5 |
positive,
monochrome positive, monochrome |
| enveloppes | weddellite struvite |
variable > 7,0 |
négative
ou faible, monochrome généralement faible, monochrome |
| ovales | whewellite weddellite (pseudo-ovales) oxalate de calcium trihydraté |
variable variable variable |
positive,
polychrome, dépression centrale positive, monochrome (sauf angles) positive, monochrome, pas de dépression |
| sphères | urates amorphes
complexes dihydroxyadénine urate acide d'ammonium calcite |
< 6,0 variable > 7,5 > 6,8 |
positive,
intensité variable, polychrome positive, croix noire et contours noirs positive, polychrome, en mosaïque positive, polychrome, en mosaïque |
| cacahuètes | whewellite urate acide d'ammonium urate de sodium et potassium calcite |
variable > 7,5 > 7,5 > 7,5 |
positive,
monochrome positive, monochrome positive, monochrome positive, monochrome |
| aiguilles et baguettes | acide urique
dihydraté brushite struvite aminopénicillines quinolones N-acétylsulfadiazine indinavir monohydraté ceftriaxonate de calcium amidotrizoate |
< 5,8 >5,9 > 7,0 < 6,5 5,5-6,8 6,0-6,9 > 5,0 6,5-,7,5 <5,0 |
positive,
polychrome variable, peu intense, monochrome positive, monochrome positive, monochrome, si cristaux épais positive, monochrome ou polychrome positive, monochrome ou polychrome positive, monochrome positive, monochrome positive, monochrome |
Tableau 3. - Formes cristallines pouvant être à l'origine d'erreurs d'identification.
| Si le doute subsiste, il faut recourir à des méthodes d'identification chimique ou physique à partir du culot de centrifugation. Pour certaines espèces, il faut baser la différenciation sur la forme précise des cristaux. Par exemple, les cristaux hexagonaux peuvent être symétriques, asymétriques, étirés, aux contours minces ou épais. Les baguettes peuvent être asymétriques, aux contours plus ou moins réguliers, agrégées de manière particulière ou présentant un maclage (formation de nouveaux cristaux à partir d'un cristal initial) caractéristique, à extrémités tronquées (brushite) ou de section particulière (trapèzes de la struvite). |
Comment résoudre les difficultés d'identification ?
| Lorsque les espèces cristallines ne sont pas reconnues avec certitude, il est possible de réaliser des tests de solubilité (dissolution des phosphates dans l'acide acétique), des tests chimiques de différenciation comme la réaction de la murexide pour distinguer l'acide urique du métabolite N-acétylé du sulfaméthoxazole ou de procéder à une identification infrarouge à partir du culot de centrifugation. Ces tests ne sont possibles que si la cristallurie est relativement abondante. Dans le cas contraire, seule l'analyse infrarouge peut apporter la réponse, mais il faut malgré tout un minimum de matériel à analyser. Pour l'obtenir, on centrifuge la totalité de l'urine disponible puis on transfère le culot sur une membrane de faible porosité (pores de 0,22 microns). Le culot est séché à l'air ambiant ou à l'étuve à 37° C pendant quelques heures avant d'être transmis à un laboratoire pouvant faire une analyse infrarouge sur microprélèvement. |
Principaux facteurs de risque d'une cristallurie mesurables au laboratoire
| Il
existe un risque cristallogène important si : |
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Oxalate | > 0,3 mmol/l |
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Phosphate | > 24 mmol/l |
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Calcium | > 3,8 mmol/l |
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Urate | > 3,5 mmol/l si pH >= 6,0 |
| > 2,8 mmol/l si 5,5 < pH < 6,0 | ||
| > 2,4 mmol/l si 5,3 < pH =< 5,5 | ||
| > 2,0 mmol/l si pH =< 5,2 | ||
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Citrate | < 1 mmol/l |
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Magnésium | < 1,5 mmol/l |
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Densité | > 1012 |
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Diurèse des 24 heures | < 1500 ml |
La figure 19 montre bien le rôle déterminant de la densité de l'urine dans la cristallogenèse. Au seuil de 1012, il y a pratiquement doublement de la présence de cristaux. |
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Fig. 19. Relation entre cristallurie et densité des urines. |
