D-Lactate in Human and Ruminant Metabolism

Résumé

Le D-Lactate est normalement présent dans le sang des mammifères à des concentrations nanomolaires dues au métabolisme du méthylglyoxal; des concentrations millimolaires de D-lactate peuvent survenir en raison d’une production microbienne gastro-intestinale excessive. La surcharge de grains chez les ruminants, le syndrome de l’intestin court chez l’homme et la diarrhée chez les veaux peuvent tous entraîner une acidémie D-lactique profonde, avec des manifestations neurologiques remarquablement similaires. Dans le passé, on pensait que le D-lactate était excrété principalement dans l’urine et métabolisé lentement par l’enzyme D-α-hydroxy-acide déshydrogénase. Des études plus récentes ont rapporté que les mammifères ont une capacité relativement élevée pour le métabolisme du D-lactate et ont identifié une D-lactate déshydrogénase de mammifère présumée. Un corpus croissant de littérature est également émergeant décrivant l’élévation subclinique du D-lactate comme indicateur de septicémie et de traumatisme. Cet article décrit les progrès dans la compréhension du métabolisme du D-lactate, de l’acidose D-lactique chez les ruminants et les humains et de l’élévation subclinique du D-lactate.

De nouveaux développements dans la compréhension du métabolisme du D-lactate chez les mammifères et de l’acidose D-lactique, ainsi que plusieurs articles récents suggérant l’utilisation de la concentration plasmatique de D-lactate comme outil de diagnostic clinique, indiquent la nécessité d’un examen complet de la biochimie du D-lactate.

Le lactate, ou 2-hydroxypropanoate, a été découvert en 1780 par un chimiste suédois, Scheele, qui l’a isolé du lait aigre (1). Le lactate est l’acide hydroxycarboxylique le plus simple et existe sous la forme de 2 stéréoisomères, ou énantiomères, en raison de son atome asymétrique en C2 (Fig. 1). Typiquement, un énantiomère qui fait tourner la lumière dans le sens horaire est appelé D, pour dextrorotaire, et l’énantiomère qui fait tourner la lumière dans le sens antihoraire est appelé L, pour lévorotaire. Une classification alternative utilise + et − basée sur la similitude de la molécule avec les 2 formes chirales du glycéraldéhyde. Habituellement, les catégorisations (+) et D sont les mêmes pour une molécule chirale; cependant, le lactate est une exception à ces règles, avec un isomère D lévorotaire et un isomère L dextrotaire. Les deux énantiomères ont des propriétés physiques et chimiques similaires (2). Le lactate a un pK de 3,86 et se dissocie librement au pH physiologique, ce qui donne un rapport ion lactate/ acide lactique de 3000: 1.

La concentration sérique normale de lactate est de ∼1-2 mmol / L et est considérée entièrement comme du L-lactate car le lactate produit par les cellules de mammifères est presque entièrement de cette forme, à l’exception du D-lactate formé à des concentrations nanomolaires par la voie du méthylglyoxal. Les sources exogènes de lactate de D et de L comprennent les aliments fermentés tels que la choucroute, le yogourt et les cornichons, ainsi que la fermentation microbienne dans le côlon, qui ne constituent généralement pas une menace acido-basique (3-5).

L’acidose L-lactique est relativement fréquente et survient principalement à la suite d’une hypoxie tissulaire, mais également à cause de médicaments et de toxines, d’erreurs innées du métabolisme et d’états pathologiques sous-jacents (6). L’acidose D-lactique est moins fréquente; cependant, il existe plusieurs circonstances dans lesquelles le D-lactate peut devenir élevé dans le sang chez les ruminants et les humains. Cette revue examine ces scénarios et décrit les études récentes sur l’élévation subclinique du D-lactate dans le diabète et comme marqueur de septicémie, d’ischémie et de traumatisme.

Biochimie et métabolisme du D-lactate

Métabolisme et excrétion.

La concentration sérique de D-lactate chez les adultes en bonne santé varie de 11 à 70 nmol / L (5,7-9). L’excrétion urinaire est de00,1 µmol/h (10). L’excrétion de D-lactate est la plus élevée au cours de l’année 1 de la vie et diminue à l’âge de 4 ans (11 ans).

Le L-lactate est rapidement métabolisé en pyruvate par la L-lactate déshydrogénase dans le foie, mais les mammifères ont été signalés comme dépourvus de D-lactate déshydrogénase (10,12,13). On pense que le D-lactate est métabolisé en pyruvate à la place par l’enzyme D-α-hydroxy-acide déshydrogénase (EC 1.1.99.6), qui métabolise le D-lactate à environ un cinquième de la vitesse à laquelle la L-lactate déshydrogénase métabolise le L-lactate (14). Jusqu’à récemment, les D-lactates déshydrogénases n’avaient été isolées que dans les organismes inférieurs (15,16), mais de nouvelles études ont identifié des D-lactates déshydrogénases mitochondriales humaines et murines putatives (EC 1.1.1.28) (17,18). Les tissus de bovins et de rats ont une utilisation considérable du D-lactate in vitro (19,20). Chez l’homme, la perfusion parentérale de DL-lactate (3,0 mmol / kg) entraîne une augmentation du pyruvate, de l’alanine, du 3-hydroxybutyrate et de l’acétoacétate (10).

Le D-lactate est anaplérotique car son transport dans la membrane mitochondriale entraîne la navette de l’oxaloacétate et du malate vers le cytosol (17). Le transport du D-lactate du cytosol à la matrice mitochondriale permet d’oxyder le D-lactate par la D-lactate déshydrogénase putative, qui est située sur la face interne de la membrane mitochondriale interne (17). Trois nouveaux transporteurs ont été identifiés qui transportent le D-lactate à travers la membrane mitochondriale: le symporter D-lactate/H+, l’antiporter D-lactate/oxoacide et l’antiporter D-lactate/malate (17).

Des controverses concernant le métabolisme et l’excrétion du D-lactate chez les mammifères existent dans la littérature. L’opinion conventionnelle est que le D-lactate n’est pas bien métabolisé par les mammifères et est excrété principalement dans l’urine (11,13,21– 25). Ceci est largement basé sur les expériences de Cori à la fin des années 1920 (26), confirmées 40 ans plus tard (27), démontrant que le D-lactate est mal métabolisé et que 30 à 40% du D-lactate ingéré est excrété dans l’urine, par rapport à aucun de l’isomère L. Des expériences dans les années 1980 et 1990, utilisant du D-lactate ou du D-lactate marqué au 14C, ont réfuté les résultats antérieurs et ont établi que le D-lactate est effectivement facilement métabolisé (12,28-30), bien que les premiers résultats continuent d’être cités fréquemment et imprègnent la littérature actuelle.

Chez l’homme (n = 10) perfusé avec du DL–lactate de sodium de 1,0 à 1,3 mmol / (kg · h), ∼90% du D-lactate a été métabolisé et 10% excrété dans l’urine (12). À des débits de perfusion plus élevés de 3,0 à 4,6 mmol/ (kg* h), le métabolisme a diminué jusqu’à ∼75 % de la clairance globale (12). de Vrese et al. (28) a déterminé une demi-vie de 21 min pour le D-lactate dans le sang d’humains en bonne santé avec une charge orale de 6,4 mmol / kg. Le doublement de cette dose a augmenté la demi-vie du D-lactate à 40 min, reflétant probablement la saturation du métabolisme du D-lactate. Contrairement aux études antérieures, seulement 2% du D-lactate administré dans cette expérience a été excrété dans les urines dans les 24 h suivant l’ingestion (28). Chez les rats ayant reçu du D-lactate marqué au 14C, 3,7 % de la dose totale a été excrétée par voie rénale, l’expiration du 14CO2 représentant 85 % de l’excrétion (29). La posologie de cette étude (300 µmol de D-lactate de sodium / rat) était inférieure à celle de l’expérience de Cori (19 mmol / kg de poids corporel) et était administrée à la fois par voie orale et par voie intraveineuse, plutôt que par gavage, ce qui rendait la comparaison difficile. Néanmoins, lorsque la posologie (13,4 mmol / kg) et la méthode d’administration (i.g.) ont été prises en compte dans une expérience ultérieure, seulement 0,9% de la dose totale était excrétée par voie rénale et 2,4% excrétée sous forme de métabolites, l’expiration du 14CO2 représentant 30 à 45% de l’excrétion (30).; 54 à 68% du 14C administré n’a pas été récupéré, représentant probablement du D-lactate métabolisé en pyruvate ou en acétylcoa et du D-lactate non absorbé, qui a été excrété dans les fèces ou métabolisé par des microbes (30). La méthode d’administration a représenté des différences considérables dans le métabolisme et l’excrétion, la perfusion parentérale entraînant beaucoup moins de 14C non récupéré (8%) que l’administration entérale (54-68%) (30).

L’une des explications des disparités entre les expériences les plus précoces et les expériences les plus récentes réside dans les progrès des méthodologies disponibles pour l’analyse du D-lactate, des premiers essais colorimétriques non stéréosélectifs à faible sensibilité (31,32) aux méthodes HPLC stéréospécifiques et électrophorétiques capillaires plus actuelles (33-36). De plus, des différences entre les espèces dans le métabolisme du D-lactate ont été observées. La réabsorption rénale du D-lactate chez l’homme n’est pas aussi efficace que chez le chien (12,37). Le D-lactate est considéré comme un isomère physiologique chez les animaux coprophages car des taux élevés de production gastrique de D-lactate ont été rapportés chez le rat et le lapin (29). Même entre ces 2 espèces, des différences ont été observées dans le taux d’oxydation et l’excrétion rénale du D-lactate (29). Les rats ont été utilisés dans de nombreuses études définissant le métabolisme du D-lactate (17,20,26,29,30,38), et ont peut-être moins de pertinence que prévu pour d’autres espèces. Des études isotopiques stables pourraient clarifier le métabolisme humain du D-lactate.

Le D-et le L-lactate interfèrent mutuellement dans l’absorption rénale (12). Même à des doses élevées, la réabsorption du L-lactate dépasse toujours 70% et la réabsorption du D-lactate ne dépasse jamais 50%, même à des doses très faibles (12). À des concentrations plasmatiques de D-lactate supérieures à 3,0 mmol /L, la réabsorption tubulaire rénale du D-lactate diminue jusqu’à 30% (12). La réabsorption du lactate se produit contre un gradient électrochimique, ce qui indique une réabsorption active (9). Le L-et le D-lactate semblent utiliser le même système de cotransport de sodium, ce qui peut contribuer à l’interférence mutuelle entre la réabsorption du L- et du D-lactate (12). La réabsorption tubulaire rénale du lactate est réduite par une augmentation du volume urinaire (39). Oh et coll. (12) ont proposé que l’acidose D-lactique puisse être plus répandue dans la déplétion volumique.

Le D-lactate est transporté dans et hors de divers tissus via les transporteurs monocarboxylates proton-dépendants (MCT-1 à MCT-8) 2 (40). Les TCM sont exprimés dans la plupart des tissus, ont été identifiés dans la rétine, les muscles, les reins, les cellules endothéliales capillaires du cerveau, les myocytes cardiaques, les entérocytes, les hépatocytes, les érythrocytes, les thymocytes, le placenta et le tissu nerveux, et ont fait l’objet d’un examen approfondi (40,41). Le D-lactate est absorbé par les cellules épithéliales de l’intestin grêle et du côlon (42,43) par le MCT-1, qui présente un coefficient d’absorption du L-lactate deux fois supérieur à celui du D-lactate et des effets inhibiteurs mutuels (44). Des processus d’absorption saturables et non saturables sont présents dans le jéjunum de rat (45). Le procédé saturable a une affinité plus élevée pour le L-lactate que le D-lactate, alors qu’aucune différence n’est présente entre les isomères pour le procédé non saturable (45).

Le D-lactate peut être impliqué dans le développement d’une maladie métabolique des os chez les patients recevant une nutrition parentérale à long terme pour la malabsorption. Dans une étude portant sur des patients ayant reçu une nutrition parentérale totale pendant une moyenne de 74 mois, 2 des 27 sujets présentaient une augmentation du D-lactate sanguin (1,1 et 2,8 mmol/L). Seuls ces 2 sujets présentaient des signes d’ostéomalacie; les concentrations de vitamine D, de phosphate, d’aluminium et de calcium étaient normales (46). D’autres études sont nécessaires pour confirmer cette association et identifier le mécanisme impliqué.

Voie méthylglyoxale.

Le méthylglyoxal est produit en petites quantités à partir du métabolisme des glucides, des lipides et des protéines (Fig. 2). En raison de sa nature réactive et toxique, le méthylglyoxal doit être éliminé de l’organisme (47). La voie de la glyoxalase est un processus biochimique qui catalyse la conversion du méthylglyoxal en D-lactate et glutathion via le S-D-lactoylglutathion intermédiaire par 2 enzymes: la glyoxalase I et la glyoxalase II (48,49) (Fig. 2). C’est une réaction ubiquitaire dans la vie biologique, se produisant dans le cytosol des cellules et des organites, en particulier les mitochondries (49). Le D-lactate peut être utilisé comme indicateur du méthylglyoxal et est beaucoup plus facile à mesurer que le méthylglyoxal instable (50).

Les valeurs sériques de D-lactate rapportées dans les études sur la voie du méthylglyoxal sont généralement micro ou nanomolaires et ne contribuent généralement pas à l’acidémie. However, after high-dose (8 g/kg), long-term (22 d) ingestion of propylene glycol in cats, serum D-lactate concentrations reached 7 mmol/L, demonstrating that methylglyoxal metabolism, under extreme conditions, can result in D-lactic acidosis (51) (Fig. 3).

Gastrointestinal production.

D-Lactate is normally produced in the fermentative organs of the gastrointestinal tract (rumen, cecum, colon), mainly by lactobacilli and bifidobacteria. Dans des circonstances normales, le lactate ne constitue pas une menace acido-basique car il est converti par d’autres microbes en acétate et autres AGCS (13). L’avantage majeur de ces acides organiques dans le tractus gastro-intestinal est de fournir un carburant pour le métabolisme oxydatif et le pompage ionique des cellules muqueuses du côlon (13). Le propionate absorbé est éliminé par le foie et converti en glucose, triglycérides ou dioxyde de carbone, et le butyrate est oxydé par les cellules de la muqueuse du côlon pour la production d’ATP (4). Le côlon est protégé des grands afflux de glucides par une régulation de la vidange gastrique et une digestion et une absorption efficaces de l’intestin grêle.

Acidose D-lactique

L’acidose D-lactique est une occurrence métabolique rare chez l’homme, mais est parfois observée à la suite du syndrome de l’intestin court (SBS). Il survient également chez les ruminants après une suralimentation en grains, une fermentation ruminale inappropriée du lait et une suite de diarrhée chez les veaux néonatals. Récemment, nous avons identifié une acidose D-lactique sévère chez un chat présentant une insuffisance pancréatique, une découverte particulièrement intéressante car les chats sont de véritables carnivores (52). L’acidose D-lactique a été définie comme une acidose métabolique accompagnée d’une augmentation du D-lactate sérique ≥ 3 mmol/L (53). La production, l’accumulation et l’acidose de D-lactate sont causées par une fermentation gastro-intestinale excessive des glucides par les lactobacilles, ou par une production endogène à partir d’éthylène glycol ingéré, et l’incapacité subséquente du corps à éliminer adéquatement le D-lactate.

Syndrome de l’intestin court.

Une variété de troubles nécessitent une intervention chirurgicale, notamment des malformations congénitales, une entérocolite nécrosante, une obésité morbide, un volvulus de l’intestin moyen, une gangrène et un traumatisme. Les patients qui ont subi une résection étendue de l’intestin grêle, laissant derrière eux un intestin < 150 cm de longueur sont à risque de diverses perturbations métaboliques et nutritionnelles et sont classés comme ayant un SBS (54). Le SBS entraîne une altération de la digestion des protéines, des lipides, des glucides, des vitamines, des liquides, des électrolytes et des minéraux (54). La diarrhée, la déshydratation, les troubles acides/basiques et les carences en nutriments sont fréquents et nécessitent souvent une nutrition parentérale totale (54). L’acidose D-lactique dans le SBS a été décrite pour la première fois en 1979 (55).

L’acidose D-lactique est associée à des effets neurotoxiques et les symptômes se manifestent à des concentrations sériques > 2,5–3 mmol / L (53). Les patients atteints d’acidose D-lactique présentent un dysfonctionnement neurologique caractérisé par une ataxie, des troubles de l’élocution et une confusion, en association avec une acidose métabolique à gap anionique élevé (54,56). Les patients peuvent également présenter des épisodes de somnolence, d’hallucinations, de maladresse, de nystagmus, de vision floue, d’ophtalmoplégie, de désorientation, de vertiges, de léthargie, d’irritabilité excessive et de comportement abusif, qui peuvent durer de quelques heures à plusieurs jours (53). Dans une étude, 16 des 33 patients présentant un by-pass jéjunoiléal ont signalé des symptômes compatibles avec une encéphalopathie à D-lactate après une intervention chirurgicale (57). Le by-pass jéjunoiléal n’est plus largement pratiqué en chirurgie bariatrique, en raison de graves conséquences métaboliques et nutritionnelles (58).

La pathogenèse de l’acidose D-lactique dans le SBS est bien élucidée (59). Un intestin grêle court ou contourné provoque une mauvaise digestion des glucides, ce qui conduit à la livraison de sucres au côlon. Initialement, une augmentation de la production d’acide organique entraîne une réduction du pH dans la lumière du côlon. Cet environnement acide permet aux lactobacilles résistants aux acides de se développer préférentiellement, avec la production fermentative de D- et de L-lactate. Le D-lactate s’accumule de manière systémique, suite à l’absorption des deux énantiomères (59). Lorsque le taux de production de D-lactate dépasse la capacité du corps pour le métabolisme et l’excrétion, l’acide D-lactique s’accumule dans le sang et l’acidémie et l’acidose métabolique résultent. Certains lactobacilles produisent également l’enzyme DL-lactate racémase, qui contribue en outre à l’excès de D-lactate en convertissant le L-lactate en D-lactate (23,59).

Le traitement de l’acidose D-lactique dans le SBS implique une perfusion de bicarbonate et de liquide, l’évitement des glucides et l’administration d’antibiotiques non absorbables par voie orale. Bien que largement utilisés, les antibiotiques peuvent induire une acidose D-lactique chez les patients atteints de SBS en favorisant la prolifération de microbes producteurs de D-lactate résistants (60). Une résolution rapide est possible avec un arrêt brutal de la prise orale (22,61). Une nutrition parentérale à long terme est souvent administrée, jusqu’à ce que l’adaptation de l’intestin grêle résiduel permette une nutrition entérale (22). Il a été recommandé d’éviter la consommation de Lactobacillus acidophilus (55), et le remplacement des lactobacilles existants par des espèces probiotiques qui ne produisent que du L-lactate a récemment réussi (62,63). Bien qu’aucune donnée n’existe actuellement sur ce sujet, il peut également être prudent pour les patients atteints de SBS d’éviter les prébiotiques.

Les symptômes neurologiques observés dans l’acidose D-lactique ne sont pas bien compris et des recherches supplémentaires sont nécessaires dans ce domaine. D’autres types d’acidose, y compris l’acidose L-lactique, ne présentent pas de tels symptômes, ce qui suggère que le D-lactate lui-même peut être neurotoxique. Le D-lactate est capable de traverser la barrière hémato-encéphalique (64) et s’est avéré présent dans le liquide céphalo-rachidien d’un patient atteint d’acidose D-lactique (65). L’entrée dans le cerveau se fait par diffusion par un mécanisme non saturé (66). Alternativement, d’autres produits de fermentation microbienne excessive peuvent produire ces symptômes; les possibilités incluent le formiate, le succinate, l’histamine, la tyramine, les endotoxines et l’éthanol, bien que ce dernier n’ait pas été trouvé dans le sang des patients atteints de SBS (53,57,67). L’origine de l’encéphalopathie associée à l’acidose D–lactique reste douteuse.

Acidose ruminale.

Le côlon et le rumen sont tous deux des organes fermentatifs, avec un pH, une flore et un potentiel redox comparables (68). Tout comme l’acidose D–lactique dans le SBS, l’acidose ruminale résulte d’une fermentation excessive des glucides par des microbes anaérobies dans le rumen et est largement rapportée chez les bovins (67,69–71), ainsi que chez les moutons, les chèvres, les camélidés et les buffles (67,72-74).

La suralimentation volontaire ou accidentelle d’aliments contenant des céréales ou du sucre pour les ruminants entraîne une acidose D-lactique sévère, qui peut être aiguë ou chronique. L’acidose ruminale aiguë endommage les épithéliums ruminaux et intestinaux avec déshydratation ultérieure. L’acidose chronique entraîne une réduction de l’apport, de l’absorption des nutriments et des performances (70). Une surcharge de glucides facilement digestibles dans le rumen et une surfermentation subséquente entraînent une augmentation de la production de SCFA et de DL-lactate (8,71). Les concentrations ruminales de DL-lactate peuvent dépasser 300 mmol /L et entraîner des concentrations sériques de DL-lactate allant jusqu’à 25 mmol /L (71). Des concentrations sériques élevées de D-lactate sont associées à une neurotoxicité et à des symptômes typiques d’ataxie, de léthargie et de nystagmus (67,71). La fermentation colique peut également contribuer à l’acidémie chez les ruminants suralimentés (75).

Le traitement de l’acidose ruminale implique généralement une retenue d’aliments pour animaux. L’inhibition des microbes producteurs de lactate ou l’amélioration de ceux qui consomment du lactate à l’aide de souches probiotiques sont des stratégies qui gagnent en popularité (70,76).

Les veaux néonatals, comme les ruminants adultes, ont un estomac à 4 chambres, composé du rumen, du réticulum, de l’omasum et de l’abomasum. Le réticulorumen du veau est généralement non fonctionnel jusqu’à ∼ 28 j d’âge, et la nourriture liquide passe directement dans l’abomasum via le sillon œsophagien. L’acidose D-lactique est une composante majeure de l’acidémie chez les veaux diagnostiqués comme buveurs ruminaux (77,78). Il est postulé que la mise en commun du lait dans le rumen, soit à la suite d’un apport excessif ou d’un dysfonctionnement du sillon œsophagien, conduit à la fermentation ruminale du lactose et à l’acidose D-lactique. Récemment, une acidose D-lactique systémique sévère a été démontrée chez les jeunes veaux administrés 3 L/j de lait par voie intraruminale (79).

Une controverse existe quant à la capacité du rumen à absorber le lactate. Les études in vitro et in vivo indiquent une forte concentration d’absorption de D- et de L-lactate par le rumen (43,67,71). L’épithélium ruminal exprime le MCT-1 sur les membranes apicale et basale, qui éliminent le lactate et les protons du rumen vers le cytosol et dans le sang (80). Cependant, d’autres études ont révélé que ni le L- ni le D-lactate n’est absorbé par le caecum ou le rumen des moutons (81), mais plutôt dans l’intestin grêle (42). Il a été postulé que le lactate ne peut pas être absorbé par le rumen à un pH < 4.0 (82), mais cela n’a pas été corroboré dans une étude plus approfondie qui n’a trouvé aucune impédance d’absorption du D-lactate ruminal par une diminution du pH (83).

Acidose D-lactique chez les veaux diarrhéiques.

Historiquement, l’acidose chez les veaux diarrhéiques était causée par la perte de bicarbonate dans les fèces et l’accumulation de L-lactate dans le sang (84). Il a été théorisé que la déshydratation induite par la diarrhée entraînait une hypoxie tissulaire et, par conséquent, une respiration anaérobie. Jusqu’à récemment, le L-lactate était supposé être le principal acide organique présent dans le sang des veaux diarrhéiques (85). L’apparition documentée d’acidémie chez des veaux bien hydratés a conduit à une étude d’autres productions potentielles d’acides organiques (84,86). On sait maintenant que le D-lactate représente664% de l’augmentation totale des acides organiques, mesurée par l’écart d’anions (87,88). Les veaux peuvent avoir des concentrations extrêmement élevées de D-lactate, jusqu’à 25 mmol /L (87,88). De plus, la production de D-lactate se produit principalement dans le gros intestin des veaux diarrhéiques, certains veaux produisant également un excès de D-lactate dans le rumen (88). Le mécanisme est probablement similaire à celui documenté pour l’acidose D-lactique dans le SBS chez l’homme, sauf que l’étiologie de la malabsorption est une atrophie villeuse induite par une infection virale plutôt qu’une ablation chirurgicale de l’intestin grêle. Une défaillance du sillon œsophagien peut survenir chez les veaux présentant une fermentation excessive du rumen; une étude plus approfondie est nécessaire pour clarifier cette possibilité. L’absorption du D-lactate par la lumière intestinale, via le MCT-1 proton-dépendant, peut être améliorée en raison de la forte concentration de protons produits par une fermentation bactérienne excessive. Ceci, associé à une diminution de la fonction barrière due à l’invasion des agents pathogènes et aux processus inflammatoires, peut entraîner une absorption accrue du D-lactate et du D-lactate sanguin extrêmement élevé présent dans certains veaux diarrhéiques. La déshydratation est également fréquente chez les veaux diarrhéiques et peut altérer l’élimination rénale des ions hydrogène du sang, exacerbant l’acidémie.

Il est possible, bien qu’il n’ait pas été décrit, qu’un scénario similaire puisse se produire chez les monogastriques diarrhéiques, y compris chez l’homme. L’atrophie villeuse et la malabsorption se produisent certainement chez les humains souffrant de diarrhée virale, mais on ne sait pas s’il y a une fermentation suffisante pour provoquer l’accumulation d’un excès de D-lactate. L’acidose métabolique a été identifiée dans la diarrhée rotavirale humaine et a été attribuée à la malabsorption des glucides; cependant, l’identité des acides n’a pas été déterminée (89).

Élévation subclinique du diabète de D-lactate

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Chez le rat, le taux de production de D-lactate dans les tissus à absorption de glucose indépendante de l’insuline augmente dans des conditions hyperglycémiques (38). Dans cette étude, les rats diabétiques et affamés présentaient des concentrations significativement plus élevées de D-lactate dans le plasma, le foie et les muscles squelettiques que les rats en bonne santé (38). La concentration de méthylglyoxal était significativement élevée dans le plasma, mais déprimée dans le foie et les muscles des rats affamés et diabétiques, par rapport aux rats en bonne santé. Christopher et coll. (48) ont rapporté qu’une augmentation du D-lactate sérique est associée à une acidocétose plutôt qu’à une hyperglycémie, ce qui suggère que le métabolisme des cétones par les cytochromes hépatiques peut être une source majeure de méthylglyoxal chez les patients diabétiques. Les patients diabétiques ont environ deux fois les concentrations sanguines de D-lactate (28 µmol / L) des sujets normaux (13 µmol / L) (50). Les enzymes impliquées dans le métabolisme du méthylglyoxal sont élevées chez les patients diabétiques, notamment l’aldose réductase, la glyoxalase I et la glyoxalase II (90). Les complications du diabète, y compris la rétinopathie (91), la néphropathie (92) et la neuropathie (93) ont été attribuées à des produits de glycation avancés, y compris le méthylglyoxal. Cliniquement, il est peu probable que le D-lactate joue un rôle important chez les patients diabétiques car les concentrations plasmatiques semblent être subcliniques en termes de neurotoxicité ou de déséquilibre acido-basique.

Infection, ischémie et choc traumatique.

L’infection, l’ischémie et les traumatismes entraînent tous des concentrations de D-lactate dans le sang significativement élevées. La plupart de ces circonstances donnent une concentration de D-lactate qui n’entraîne pas d’acidose ou de symptômes neurologiques; typiquement, une concentration < 1 mmol / L est observée.

Diverses bactéries pathogènes produisent du D-lactate, notamment Bacteroides fragilis, Escherichia coli, Klebsiella pneumonia et Staphylococcus aureus (94). L’utilisation du D-lactate comme marqueur de l’infection a été proposée en 1986 (94). En effet, la concentration de D-lactate dans le sang veineux en tant que prédicteur dans le diagnostic de l’appendicite a un taux de faux négatifs plus faible que la protéine C-réactive ou le nombre de leucocytes (95). Le D-lactate plasmatique est un marqueur sensible de l’insuffisance intestinale et de l’endotoxémie chez les patients atteints de cirrhose, probablement en raison d’une altération de la fonction de barrière intestinale (96). Les rats atteints d’une péritonite à pneumonie à K. induite expérimentalement développent une acidémie D-lactique transitoire, mais sévère (25,6 mmol/L 6 h après l’infection) (94). Dans la méningite bactérienne, cependant, il a été démontré que le D-lactate du liquide céphalo-rachidien était un mauvais indicateur d’infection, bien que de légères élévations se produisent (97).

Chez les patients gravement malades présentant un choc septique, l’ischémie intestinale entraîne des augmentations connexes des concentrations sériques de D-lactate et de la pression partielle de CO2 intramucosal gastrique (PgCO2) (98). Aucune relation entre PgCO2 et le L-lactate n’était évidente dans cette population, bien que dans une étude précédente chez les porcs, le choc hémmorhagique et le L-lactate systémique étaient liés (99). Une nécrose profonde des muqueuses s’est produite tôt après la réanimation, impliquant une défaillance de la barrière muqueuse comme cause probable de l’absorption du D-lactate (100). Les patients présentant une ischémie mésentérique à la laparotomie présentaient des concentrations de D-lactate significativement élevées par rapport aux patients opérés pour un abdomen aigu sans ischémie intestinale (par exemple, pancréatite, diverticulite, adhérences, vésicule biliaire gangreneuse); chez ces patients, le D-lactate est un marqueur d’ischémie plus fiable qu’un examen physique (101).

Un traumatisme peut également entraîner une élévation du D-lactate sérique. Chez les porcs, les blessures par balle non visqueuses entraînent des concentrations plasmatiques élevées d’endotoxines et de D-lactate et une nécrose au niveau des villosités de l’iléon, même en l’absence de choc hémorragique (102). Chez le rat, l’ischémie intestinale, les brûlures graves (30% de la surface corporelle totale) et la pancréatite nécrosante aiguë entraînent une augmentation du D-lactate (jusqu’à 0,65 mmol / L) (103).

L’utilisation du D-lactate comme aide au diagnostic en pratique clinique nécessitera la disponibilité d’un dosage du D-lactate. Généralement, ce n’est pas le cas, et lorsqu’elles sont disponibles, les techniques sont souvent basées sur le dosage enzymatique de la D-lactate déshydrogénase, qui présente de nombreuses sources d’erreur et n’est pas suffisamment sensible aux changements micromolaires observés lors d’une infection ou d’une septicémie (35).

En conclusion, le D-lactate, bien que généralement considéré comme l’isomère « non physiologique » du lactate, joue un rôle important dans de nombreux aspects du métabolisme des ruminants et monogastriques, est cliniquement important dans diverses conditions de surcharge nutritive malabsorbante ou gastro-intestinale et peut être important dans certains types de septicémie. Une élucidation plus poussée du métabolisme du D-lactate est nécessaire, en particulier pour identifier les différences entre les espèces. Les probiotiques peuvent être prometteurs pour la prévention ou le traitement de l’acidose D-lactique chez les SBS et les ruminants suralimentés ou diarrhéiques. L’utilisation clinique du D-lactate comme aide au diagnostic de l’ischémie ou de l’infection dépendra de l’accès à des dosages fiables du D-lactate, actuellement peu disponibles dans les cliniques et les hôpitaux.

LITTÉRATURE CITÉE

Abbreviations

• MCT

  monocarboxylate transporters

• PgCO2

  gastric intramucosal CO2 partial pressure

• SBS

  short-bowel syndrome