Les glandes surrénales humaines sécrètent de la vitamine C en réponse à l’hormone adrénocorticotrophique

ABSTRACT

Contexte : Lorsque l’apport en vitamine C provient des aliments, les concentrations plasmatiques à jeun ne dépassent pas 80 μmol/L. Nous avons postulé qu’un tel contrôle serré permet une fonction paracrine de la vitamine C.

Objectif : Le but de cette étude était de déterminer si une sécrétion paracrine de la vitamine C par les glandes surrénales se produit.

Conception : Au cours de l’évaluation diagnostique de 26 patients présentant un hyperaldostéronisme, nous avons administré l’hormone adrénocorticotrophique par voie intraveineuse et mesuré la vitamine C et le cortisol dans les veines surrénaliennes et périphériques.

Résultats : Les concentrations de vitamine C dans les veines surrénales ont augmenté dans tous les cas et ont atteint un pic de 176 ± 71 μmol/L à 1-4 min, alors que les concentrations de vitamine C correspondantes dans les veines périphériques étaient de 35 ± 15 μmol/L (P < 0,0001). La vitamine C moyenne de la veine surrénale a augmenté de 39 ± 15 μmol/L à 0 min, est passée à 162 ± 101 μmol/L à 2 min, et est revenue à 55 ± 16 μmol/L à 15 min. La libération de vitamine C par la veine surrénale a précédé la libération de cortisol par la veine surrénale, qui est passée de 1923 ± 2806 nmol/L à 0 min à 27 191 ± 16 161 nmol/L à 15 min (P < 0,0001). Le cortisol plasmatique périphérique a augmenté de 250 ± 119 nmol/L à 0 min à 506 ± 189 nmol/L à 15 min (P < 0,0001).

Conclusions : La stimulation de l’hormone adrénocorticotrophique augmente les concentrations de vitamine C dans les veines surrénales mais pas dans les veines périphériques. Ces données sont les premières chez l’homme à montrer qu’il existe une sécrétion de vitamine régulée par l’hormone et que la sécrétion paracrine de vitamine C surrénalienne fait partie de la réponse au stress. Le contrôle étroit de la concentration périphérique de vitamine C permet des concentrations locales plus élevées qui peuvent avoir des fonctions paracrines.

INTRODUCTION

La réponse physiologique au stress est coordonnée par l’hypophyse, qui sécrète des hormones trophiques en réponse à l’entrée du système nerveux central par l’hypothalamus. L’hormone adrénocorticotrophique (ACTH), essentielle, sécrétée par l’hypophyse, stimule les glandes surrénales pour synthétiser et sécréter le cortisol. Chez les animaux, l’ACTH entraîne également une perte de vitamine C au niveau des glandes surrénales (1-3). Les glandes surrénales sont riches en vitamine C, avec des concentrations pouvant atteindre 10 mmol/L (4). Pour ces raisons, la vitamine C et le stress chez l’homme ont longtemps été associés, malgré l’absence de preuves directes de ce lien. Il n’y a pas de données humaines, et les preuves animales sont incohérentes en ce qui concerne l’utilisation dans les surrénales ou la libération par les surrénales qui pourrait augmenter les concentrations de vitamine C dans les veines locales ou systémiques (4).

Les humains, contrairement à la plupart des animaux, ne peuvent pas synthétiser la vitamine C et doivent plutôt l’obtenir de l’alimentation. Les humains en bonne santé qui consomment 200 à 300 mg de vitamine C/j, une quantité pouvant être obtenue à partir d’aliments tels que les fruits et légumes dans lesquels la vitamine est abondante, maintiennent des concentrations plasmatiques à jeun à l’état stable de 70 à 80 μmol/L (5, 6). Les concentrations plasmatiques de vitamine C étroitement contrôlées sont dépassées de façon transitoire avec des doses orales de ≥1 g en quantités pouvant être obtenues uniquement à partir de suppléments et non d’aliments. Les concentrations produites par des doses de suppléments ≥500 mg ne se produiraient pas dans la nature (7). Dans les tissus autres que les globules rouges, les concentrations intracellulaires de vitamine C sont généralement maintenues dans la gamme millimolaire, contrairement à la gamme micromolaire dans le plasma (8, 9). Le contrôle étroit observé des concentrations plasmatiques et tissulaires de vitamine C est assuré par l’absorption gastro-intestinale, le transport cellulaire, la réabsorption et l’excrétion rénale. Le contrôle particulièrement étroit des concentrations plasmatiques résultant de l’ingestion de quantités de vitamine C présentes dans les aliments (5-7) pourrait faciliter les actions paracrines de la vitamine, si les concentrations locales étaient plus élevées. Nous avons émis l’hypothèse que les glandes surrénales sécrètent de la vitamine C après un stress simulé et qu’un contrôle étroit des concentrations plasmatiques de vitamine C permettrait aux concentrations intra-surrénales de vitamine C d’être bien plus élevées que celles des veines périphériques. Pour vérifier cette hypothèse, nous avons étudié des patients atteints d’hyperaldostéronisme qui ont subi un prélèvement de la veine surrénale pour un diagnostic spécifique. Chez ces patients, nous avons mesuré les concentrations de vitamine C et de cortisol dans les veines surrénales et périphériques après administration d’ACTH.

SUBJETS ET MÉTHODES

Sujets

Nous avons étudié 16 hommes et 10 femmes âgés de 52,3 ± 8,6 ans (fourchette : 32-68 ans) qui ont subi un prélèvement veineux surrénalien bilatéral aux National Institutes of Health. Les sujets présentaient des caractéristiques cliniques et biochimiques d’hyperaldostéronisme et ont été orientés vers un prélèvement de la veine surrénale pour différencier l’adénome et l’hyperplasie surrénalienne sécrétant de l’aldostérone comme cause de l’hyperaldostéronisme.

Tous les patients ont donné un consentement éclairé écrit. Le protocole de l’étude a été approuvé par le conseil d’examen institutionnel des National Institutes of Health.

Prélèvement de la veine surrénale

Le prélèvement de la veine surrénale a été effectué le matin après une nuit de jeûne. Les patients ont reçu 2 mg de midazolam administré par voie intraveineuse au début de la procédure. Deux canules veineuses périphériques ont été insérées, l’une pour les prélèvements sanguins et l’autre pour les perfusions de médicaments. Les deux veines surrénales ont été canulées via la veine fémorale, et la canulation a été guidée par une angiographie par soustraction numérique (10). Des échantillons de sang ont été prélevés dans chaque veine surrénale et dans la veine périphérique au temps 0. Un bolus de 250 μg d’ACTH a été administré par voie intraveineuse, puis 250 μg d’ACTH dans 250 ml de solution saline normale ont été perfusés par voie intraveineuse à un débit de 200 ml/h. Des échantillons de sang ont été prélevés à 0, 2, 4, 6, 8, 10 et 15 min.

Dosages

Tous les échantillons ont été dosés pour les concentrations de vitamine C et de cortisol. Les échantillons de sang ont été conservés sur la glace jusqu’à la fin de l’échantillonnage. Le plasma a été traité à 4 °C pour les analyses de vitamine C et de cortisol comme décrit précédemment (5, 11). Brièvement, 1-5 ml de sang total hépariné ont été centrifugés à 1000 × g pendant 10 min à 4 °C. Le plasma (surnageant) a été retiré, dilué au 1/5 avec du méthanol à 90 %/eau contenant 1 mmol d’EDTA/L, et mélangé vigoureusement par vortex pendant 10 s. Les protéines précipitées ont été éliminées par centrifugation à 25 000 × g pendant 20 min à 4 °C. Les surnageants ont été conservés à -80 °C jusqu’à leur analyse. Pour l’acide ascorbique, tous les échantillons provenant du même patient ont été analysés ensemble en utilisant la CLHP avec détection électrochimique coulométrique (12, 13). Les CV intra-essai et inter-essai étaient respectivement <1% et <3%. Le cortisol plasmatique a été mesuré en utilisant l’Immulite 2000 Cortisol Immunoassay. Les CV intra-essai et inter-essai étaient respectivement de 6 % et 9 %.

Analyse statistique

Les résultats ont été comparés en utilisant des tests t appariés ou des analyses de variance à mesures répétées (ANOVA) avec post-test de Bonferroni lorsque cela était approprié, et des valeurs P bilatérales ont été calculées. Les échantillons de veine surrénalienne prélevés sur les glandes surrénales droite et gauche étaient apparentés car ils provenaient du même patient. Cependant, il y avait des variations entre les valeurs droites et gauches en raison de différences dans la position du cathéter, l’anatomie veineuse, ou peut-être d’autres facteurs locaux. Comme les 47 paires de mesures de vitamine C et de cortisol disponibles n’étaient pas toutes statistiquement indépendantes (elles provenaient de 26 sujets, dont la plupart ont fourni 2 paires de mesures), nous avons utilisé un calcul ajusté pour calculer la signification de la corrélation observée entre les échantillons. Ce calcul tient compte de cette mise en grappes (les observations sont indépendantes entre les grappes mais peuvent être dépendantes au sein d’une grappe) et utilise un calcul de variance robuste (l’estimateur de variance sandwich de Huber-White) dans le logiciel statistique STATA (version 8.2 ; Stata Corporation, College Station, TX).

RESULTATS

Lors du cathétérisme de la veine surrénale, des échantillons de sang ont été obtenus avec succès à partir des deux glandes surrénales chez 21 patients et à partir d’une seule glande surrénale chez 5 patients. Vingt et un patients présentaient un adénome surrénalien unilatéral et 5 une hyperplasie surrénalienne bilatérale. Pour cette étude, les échantillons ont été dosés pour la vitamine C et le cortisol. Après stimulation par l’ACTH, les concentrations de vitamine C dans les veines surrénales ont augmenté dans chaque veine surrénale échantillonnée (Figure 1). Les valeurs les plus élevées, des concentrations moyennes ± SD de 176 ± 71 μmol/L, ont été atteintes entre 1 et 4 min, et elles étaient significativement (P < 0,0001) supérieures aux concentrations plasmatiques de vitamine C périphériques correspondantes de 35 ± 15 μmol/L. L’ANOVA à mesures répétées des concentrations de vitamine C dans les veines surrénales a donné une valeur P corrigée par Huynh-Feldt de <0,0001. La vitamine C moyenne des veines surrénales a augmenté de 39 ± 15 μmol/L à 0 min à 162 ± 101 μmol/L à 2 min et est revenue à 55 ± 16 μmol/L à 15 min (figure 2). Les concentrations de vitamine C dans les veines surrénales ajustées par Bonferroni à 2 min étaient significativement plus élevées que celles à 0, 6, 8, 10 et 15 min. Les concentrations de vitamine C dans la veine périphérique ont montré un changement significatif (P = 0,002 par ANOVA à mesures répétées avec correction de Huynh-Feldt), mais la direction du changement était incohérente et son ampleur était faible (plage : 32-37 μmol/L). Les concentrations de cortisol dans les veines surrénales sont passées de 1923 ± 2806 nmol/L à 0 min à 27 191 ± 16 161 nmol/L à 15 min (P < 0,0001). Le cortisol plasmatique périphérique a augmenté de 250 ± 119 nmol/L à 0 min à 506 ± 189 nmol/L à 15 min (P < 0,0001) (Figure 3).

Parce que le cathétérisme de la veine surrénale est une procédure invasive avec un faible risque de complications graves, la sécrétion de vitamine C chez les personnes saines n’a pas été étudiée. Pour déterminer si les glandes surrénales normales sécrètent de la vitamine C et, dans l’affirmative, si elles diffèrent des glandes surrénales anormales en ce qui concerne la sécrétion de vitamine C, nous avons comparé la sécrétion d’acide ascorbique des 21 patients présentant des adénomes surrénaux unilatéraux avec les surrénales normales controlatérales des mêmes patients (figure 3). Les données montrent que la sécrétion d’acide ascorbique ne différait pas significativement selon la présence ou non d’un adénome surrénalien. Les concentrations maximales de vitamine C et de cortisol dans la veine surrénale étaient fortement corrélées dans toutes les surrénales (r2 = 0,35, P < 0,001 ; Figure 4). Les corrélations entre le pic de vitamine C de la veine surrénale et le cortisol pour les glandes surrénales normales, pour les glandes surrénales avec adénome et pour les glandes surrénales hyperplasiques sont présentées. L’analyse de covariance avec interaction pour tester si les 3 pentes étaient égales n’a trouvé aucune différence significative entre les 3 pentes.

DISCUSSION

Ces données sont la première description chez une espèce quelconque de concentrations simultanées de vitamine C dans la veine surrénale et dans la périphérie après stimulation par l’ACTH et la première à indiquer que la fonction putative de la vitamine C sécrétée doit être locale plutôt que systémique. Après la stimulation par l’ACTH, les concentrations maximales de vitamine C surrénalienne (176 ± 71 μmol/L) étaient significativement (P < 0,0001) plus élevées que les concentrations correspondantes de vitamine C dans les veines périphériques (35 ± 15 μmol/L). Il ne s’agissait pas d’une augmentation soutenue mais plutôt d’un pic de sécrétion, et la valeur moyenne la plus élevée à 2 min était significativement supérieure aux valeurs à 0, 6, 8, 10 et 15 min. Un tel pic ne s’est pas produit dans la veine périphérique et ne pouvait avoir qu’une action locale dans la glande surrénale. La libération de cortisol était clairement précédée par la libération de vitamine C, qui diminuait à mesure que la libération de cortisol augmentait. Les petites variations observées dans les concentrations de vitamine C dans la veine périphérique étaient de direction incohérente et d’ampleur beaucoup plus faible que celles qui suivent les repas normaux. Par conséquent, il est peu probable que ces variations aient une quelconque signification physiologique.

Une augmentation rapide des concentrations de vitamine C dans les veines surrénales mais pas dans les veines périphériques fournit plusieurs nouvelles perspectives. L’une d’entre elles est que, chez l’homme, la sécrétion de vitamine C surrénalienne fait partie intégrante de la réponse au stress. La fonction de la vitamine C libérée dans la réponse au stress est inconnue, mais elle peut inclure l’extinction des oxydants libérés pendant la stéroïdogénèse (14), la protection ou la synthèse de l’oxyde nitrique pour favoriser la libération de cortisol (15) ou la vasodilatation locale, qui peut augmenter l’apport de cortisol à la médullaire, à la veine cave ou aux deux, ou la modification de la sensibilité des récepteurs de l’ACTH. En outre, une partie du sang médullaire provient du cortex surrénalien et est enrichi en cortisol et en vitamine C sécrétés par le cortex surrénalien. La vitamine C est un cofacteur nécessaire à la synthèse de la norépinéphrine localisée dans la médullosurrénale, tandis que le cortisol augmente la biosynthèse de l’épinéphrine à partir de la norépinéphrine dans la médullosurrénale en régulant à la hausse la phényléthanolamine-N-méthyltransférase. Les concentrations locales de vitamine C médullaire résultant de la libération de vitamine C induite par l’ACTH peuvent garantir que la synthèse de noradrénaline se déroule toujours à la vitesse maximale (V̇max) (16, 17). Comme la norépinéphrine est le substrat de la synthèse de l’épinéphrine et que le cortisol local peut réguler à la hausse la phényléthanolamine-N-méthyltransférase, les effets combinés de la vitamine C et du sang enrichi en cortisol provenant du cortex surrénalien pourraient également garantir que la synthèse de l’épinéphrine se déroule à V̇max dans la médullosurrénale (4, 18).

Une autre idée, soutenue par les nouvelles données présentées ici, est le concept selon lequel un des objectifs du contrôle serré des concentrations plasmatiques de vitamine C est de permettre à des concentrations locales intra-surrénaliennes beaucoup plus élevées de se produire de façon transitoire. Lorsque la vitamine C est obtenue à partir des aliments, malgré des apports alimentaires variés, les concentrations plasmatiques de vitamine C à l’état d’équilibre à jeun ne dépassent pas 70-80 μmol/L chez l’homme (5-7). Dans un autre aperçu, comme montré ici, la fonction de la vitamine C libérée doit être locale, au sein des surrénales, plutôt que systémique. En outre, en raison des limites de l’échantillonnage sanguin, les concentrations mesurées sous-estiment très probablement les véritables concentrations intra-surrénaliennes. Le sang prélevé reflète la dilution de l’écoulement de la veine surrénale qui est due à la mise en place du cathéter. L’ascorbate libéré dans la surrénale est dilué dans un volume de sang veineux croissant avant d’atteindre le cathéter. Ainsi, un contrôle strict des concentrations plasmatiques périphériques en vitamine C peut permettre l’apparition de concentrations beaucoup plus élevées de vitamine libérée localement, et ces concentrations peuvent avoir des fonctions particulières. Comme corollaire et comme autre nouvelle perspicacité, nous montrons, pour la première fois chez l’homme, une sécrétion stimulée par des hormones de n’importe quelle vitamine, et pas seulement de la vitamine C. Ces données indiquent qu’une substance qui est un nutriment essentiel peut également avoir des propriétés paracrines ou locales imprévues semblables à celles des hormones.

Le cathétérisme des veines surrénales est une procédure techniquement difficile, encore compliquée par les variations du drainage des veines surrénales. Il est souvent difficile de savoir si les faibles concentrations de cortisol dans le sang de la veine surrénale résultent du déplacement du cathéter ou d’une autre raison. La mesure de la concentration de vitamine C dans la veine surrénale est utile comme mesure supplémentaire du placement du cathéter et est ainsi utilisée dans notre institution maintenant. Des efforts sont en cours pour développer un dosage rapide de la vitamine C qui donnera une réponse alors que le patient est encore sur la table – c’est-à-dire avant la fin du cathétérisme.

Si la sécrétion de vitamine C surrénalienne a des conséquences physiologiques, il faut envisager un apport en vitamine C supérieur à celui possible à partir des aliments seuls. Des suppléments de vitamine C de 1 g, pris deux fois par jour en complément, peuvent produire des concentrations plasmatiques maximales transitoires de ≈140 μmol/L. Des doses plus élevées prises plus fréquemment – par exemple, toutes les 4 à 6 heures – peuvent produire des concentrations plasmatiques maximales transitoires approchant 200 μmol/L, et les concentrations moyennes ne seraient que légèrement inférieures. (7) Ces concentrations ne sont possibles qu’à partir de suppléments oraux ou d’une injection intraveineuse ; on s’attendrait à ce qu’elles soient distribuées uniformément dans le plasma, y compris dans les veines surrénales ; et elles simulent certaines concentrations mesurées dans des échantillons de veines surrénales dans cette étude. Cependant, ces concentrations ne reflètent pas les concentrations intra-surrénales plus élevées attendues avec la libération de vitamine C induite par l’ACTH. On ne sait pas si de telles concentrations produites par des suppléments auront des conséquences paracrines involontaires en matière de signalisation. Enfin, nous ne pouvons pas déterminer à partir des données présentées ici si la sécrétion de vitamine C se produit pendant la sécrétion épisodique d’ACTH par l’hypophyse.

Nous remercions Mark E Ruddel pour avoir effectué les analyses de cortisol, Anthony Lafferty pour ses contributions aux soins des patients et Robert Wesley pour ses conseils statistiques.

Les responsabilités des auteurs sont les suivantes : JLD, JG et ML : concept et conception de l’étude ; SJP, JLD, RC, WY, DAP et ML : collecte et analyse des données et interprétation des résultats ; SJP et ML : rédaction du manuscrit ; et tous les auteurs (sauf JLD, qui est décédé) ont revu le manuscrit final. La source de financement n’a joué aucun rôle dans la conception de l’étude, la collecte, l’analyse et l’interprétation des données, ni dans la rédaction ou la soumission de l’article pour publication. Aucun des auteurs n’avait de conflit d’intérêt personnel ou financier.

FOOTNOTES

Notes de l’auteur

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