Intérêt clinique

Sauf pour la cystine, la plupart des cristaux retrouvés dans un sédiment ont, dans la majorité des cas, peu d'intérêt clinique. Il est tentant de relier la présence de cristaux urinaire à un risque de néphrolithiase mais la majorité des personnes avec une cristallurie n'ont pas et ne formeront pas de calculs. Une multitude de situations bénignes sont susceptibles de provoquer la formation de cristaux.

La majorité des cristaux retrouvés dans l'urine ne sont pas présents dans un spécimen examiné immédiatement après la miction. L'alcalinisation et la réfrigération favorisent la formation de cristaux. L'interprétation d'une cristallurie persistante doit être faite en fonction de la clinique. Certains médicaments sont parfois retrouvés sous forme cristalline dans l'urine. Leur présence est sans signification clinique sauf si l'on pense que ceux-ci peuvent être responsables d'une obstruction.

Plusieurs pensent qu'il est inutile de consacrer beaucoup de temps à identifier des cristaux inhabituels.

Les cristaux qui s'avèrent en relation avec une lithogénèse sont, à l'exception de la cystine, des cristaux retrouvés dans l'urine normale et faciles à identifier. Le calcium est présent dans 80 à 95% des calculs. Celui-ci est retrouvé principalement sous forme d'oxalate de calcium et de phosphates de calcium. La plupart des calculs sont des mélanges mais ont à établi une fréquence de la matière dominante des calculs

Dans certains cas, la présence de cristaux est une nuisance à l'examen microscopique.

L'élimination de ces cristaux peut se faire en réchauffant le spécimen à 37°C. L'idéal serait que le spécimen complet avant centrifugation soit placé à 37°C, car avec le culot la concentration en cristaux est trop élevée pour espérer une dissolution complète.

Il est possible de dissoudre les cristaux d'un culot en jouant avec le pH. En acidifiant un culot alcalin avec de l'acide acétique à 2% on peut dissoudre les phosphates. En alcalinisant un culot acide avec de l'ammoniaque à 2% on peut dissoudre les urates mais avec un succès variable. Réchauffer le spécimen, de préférence avant la centrifugation, est de loin la solution préférable, car modifié le pH du culot a des conséquences sur les éléments. De plus, il n'est pas très utile de régler un problème d'urates amorphes en provoquant une précipitation des phosphates.

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Les causes de la formation des cristaux

Généralités sur la cristallurie Hypercalciurie Hyperoxalurie L'hyperuricosurie et l'oxalate de calcium L'hypocitraturie L'acide urique La cystinurie L'infection

Généralités sur la cristallurie

Il est impossible de dissoudre dans 1 à 2 litres d'eau la quantité de calcium, de phosphate et d'oxalate présente dans l'urine de 24 heures. Il faut donc conclure à la présence de substances qui inhibent la cristallisation. Les principaux inhibiteurs connus sont: le pyrophosphate, le citrate, le magnésium et certaines macromolécules. La protéine de Tamm-Horsfall semble jouer un rôle inhibiteur important dans la formation des calculs d'oxalate de calcium. Il semble que ce rôle inhibiteur est dû aux résidus d'acide sialique. Ainsi, la protéine normale pleinement sialée est un inhibiteur de la cristallisation tandis que l'asialo-TH est un promoteur de cristallisation. L'urine est donc une solution sursaturée en équilibre.

La formation des cristaux peut être due:

• à une augmentation des concentrations au-delà de la capacité de sursaturation. La cause la plus fréquente est une diminution de la dilution mais une augmentation de l'élimination peut aussi en être la cause.
• à une diminution de la capacité de sursaturation. Cette diminution peut être le résultat d'une diminution d'inhibiteur, d'une neutralisation des inhibiteurs par une concentration en électrolytes ou autres, d'un changement de pH.
• à la présence de cristaux qui ont un effet promoteur sur la formation d'un autre. Certains cristaux ont un effet promoteur. Le cas des urates sur l'oxalate de calcium est connu. Les mécanismes proposés sont la nucléation hétérogène et la compétition pour les sites inhibiteurs. (Protéine de Tamm-Horsfall? Il n'est pas rare de voir des urates adhérer au mucus).

Certains cristaux sont retrouvés exclusivement dans une urine acide et d'autres dans une urine alcaline. Les cristaux amorphes sont souvent identifiés par le pH. Ainsi, si l'urine est alcaline, on identifie des phosphates amorphes, tandis que si elle est acide, on identifie des urates amorphes. Cette pratique est un peu risquée, car les phosphates amorphes et les triples phosphates sont possibles à un pH légèrement acide (6,5).

Certaines situations cliniques, qui peuvent expliquer la formation de calculs, sont aussi susceptibles de favoriser la formation de cristaux.

Hypercalciurie

Une hausse de la calciurie peut provoquer une cristallurie ordinairement d'oxalates de calcium. La limite supérieure de la calciurie est de 75 mmol/jour avec une diète à 250 mmol de calcium par jour.

Les causes de l'hypercalciurie sont:

• une augmentation de la fraction de la diète absorbée.

L'augmentation de la fraction de la diète absorbée entraîne une hausse de la calcémie. Cette augmentation de la calcémie provoque une hausse de la quantité de calcium filtré et une baisse de la PTH.

• une perte rénale avec une augmentation secondaire de l'absorption intestinale.

  La perte de calcium par le rein entraîne une baisse de la calcémie. Cette hypocalcémie provoque une hausse de la PTH ce qui entraîne une augmentation de l'hydroxylation de la vit. D en 1,25(OH)--2D. La 1,25(OH)--2D augmente l'absorption du calcium.

• une résorption osseuse excessive.

  Cette situation est fréquente dans les maladies myéloprolifératives comme le myélome multiple. La cristallurie est surtout formée d'oxalates ( Weddelite et Whewellite ).

• Un certain nombre de cas de résorption osseuse excessive peuvent être dû à une hyperparathyroïdie primaire.
• une combinaison des causes précédentes.
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Hyperoxalurie

L'oxalate de calcium est probablement le cristal que l'on rencontre le plus souvent dans un sédiment urinaire. Dans la majorité des cas, la présence de ces cristaux est sans signification clinique. Selon Conyers , seulement 10 à 15 % de l'oxalate urinaire est issu directement de la diète. La majorité de l'oxalate urinaire est produit par le métabolisme (cycle de l'acide glyoxilique). Il semble que l'hyperoxalurie même légère est, après la diminution du volume urinaire, le facteur le plus significatif dans la lithiase récidivante d'oxalate de calcium.

Dans certains cas, la cristallisation des oxalates de calcium est massive et catastrophique. L'exemple type est l'intoxication à l'éthylène glycol. Dans ce genre de situation, on peut retrouver des cristaux d'oxalate dans les tissus. Le syndrome de toxicité touche des organes comme le foie, le rein et le cerveau et s'accompagne d'une acidose métabolique. Naturellement, la cristallurie d'oxalate est importante et a ceci de particulier qu'elle est riche en agrégat d'oxalates oviformes (Whewellite) appelé microlithes.

La présence de cylindres d'oxalates est hautement significative, car, ceux-ci impliquent une précipitation là ou l'urine est diluée.

Conyers rapporte d'autres substances susceptibles de mener à l'oxalose. Certaines de ces substances sont utilisées comme substitut au glucose dans l'alimentation parentérale.

Les autres causes de l'hyperoxalurie sont:

• l'hyperoxalurie primaire ( maladie génétique rare).
• déficience en pyridoxine (vit B6 ).
• augmentation de l'absorption intestinale des oxalates.

  Une diminution dans l'absorption des gras entraîne une hausse des acides gras intestinaux. Ceux-ci sont alors en compétition avec l'oxalate pour le calcium non absorbé.
  Le calcium de l'intestin limite l'absorption de l'oxalate.

L'hyperuricosurie et l'oxalate de calcium

L'hyperuricosurie est le plus souvent due à une diète riche en purine. Quelques cas sont dus à une surproduction de purines. Dans l'hyperuricosurie, un pH de l'urine supérieure à 5,5 favorise la formation de cristaux d'urate tandis qu'un pH 5,5 favorise la formation des cristaux d'acide urique. Il n'est pas rare de voir dans un sédiment des cristaux d'oxalate en même temps que des urates amorphes. Il semble que les cristaux d'urate favorisent la cristallisation de l'oxalate de calcium. La cause probable est une compétition entre ceux-ci pour l'adsorption sur des macromolécules litho-inhibitrices.

L'hypocitraturie

Le citrate réduit la saturation en sels de calcium à cause de sa propriété chélatrice. En plus, la formation de complexe soluble de calcium semble jouer un rôle inhibiteur sur la formation des cristaux. On peut donc s'attendre à une augmentation de la formation de cristaux voir même de calculs de calcium dans les cas d'hypocitraturie.

L'hypocitraturie se rencontre dans des conditions comme

• l'acidose tubulaire rénale (en particulier de type distal "type I").
• la diarrhée chronique
• l'ingestion excessive de protéines d'origine animale.

Plusieurs bactéries qui infectent l'arbre urinaire réduisent la concentration en citrate.

Environ 5% des hypocitraturie ne sont pas attribuables à une étiologie connue.

L'hyperuricosurie

Environ 66 à 75% de l'acide urique éliminée passe par l'urine. La quantité à éliminer dépend beaucoup de la diète (viande). Une uricosurie augmentée se situe à des valeurs supérieures à 4,5 mmol/d.

Les cristaux d'acide urique se forment surtout lorsque le pH de l'urine est inférieur à 5,5 car le pK de l'acide urique est de 5,5. La cristallurie à l'acide urique peut être due à une diminution du volume urinaire accompagnée d'un pH acide ou à une surproduction d'acide urique. La majorité des cas de cristallurie à l'acide urique sont sans signification clinique et représente une situation ponctuelle.

pH urinaire acide

Certaines pathologies, comme la diarrhée chronique, peuvent provoquer la formation de calculs d'acide urique par; abaissement du volume urinaire et du pH de l'urine. Plusieurs patients avec des calculs d'acide urique ont aussi des calculs de calcium.

Surproduction

Les calculs d'acide urique sont fréquents dans les cas de goutte, dans les syndromes myéloprolifératifs, les glycogénoses et les néoplasmes.

La cystinurie

Les cristaux de cystine se retrouvent seulement chez les patients avec une maladie génétique qui touche le métabolisme des acides aminés basiques ( lysine, arginine, ornithine, cystine) appelée cystinurie. Une faible proportion des patients atteints de cystinurie font des calculs. Cette formation est fortement dépendante du pH de l'urine. La cystine est moins soluble à pH 5,0 (saturation à 300 mg/L) comparativement à pH 7,4 (saturation à 500 mg/L).

L'infection

L'infection urinaire par des organismes qui hydrolysent l'urée, conduit à une production d'ammoniaque et une alcalinisation de l'urine. L'ammoniaque produite favorise la formation des phosphates ammoniacaux magnésiens aussi appelés triples phosphates. L'alcalinisation favorise la formation de phosphates amorphes. La présence de triple phosphate s'accompagne presque toujours de phosphates amorphes. La présence de calculs de struvite (nom minéralogique des triples phosphates) est un indice d'infection urinaire active ou antérieure.

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Structures cristallines

Les substances solides se divisent en deux grands groupes; les substances amorphes et les substances cristallines. Les cristaux ont des formes géométriques définies tandis que les substances amorphes n'en ont pas. De plus, les cristaux ont une température de fusion précise tandis que les substances amorphes ont une température de fusion qui s'échelonne sur un intervalle de température. En cristallographie, on parle de plans, d'arêtes et de sommets pour décrire leur forme. Les cristaux, tout en conservant leur forme primaire, ont une taille très variable mais le rapport et les angles entre les faces et les arêtes, sont constants.

Une caractéristique des cristaux est que leur forme est prévisible à partir de la structure élémentaire. Il y a 230 formes géométriques possibles qui se regroupent en 32 classes. Ces 32 classes sont le résultat de l'arrangement des éléments de symétrie. Ces 32 classes se regroupent en 6 systèmes cristallins.

 

 

Biréfringence

Les cristaux du système cubique sont dits isotropes, cars ceux-ci n'ont qu'un seul indice de réfraction. Les cristaux des autres systèmes sont anisotropes c'est-à-dire qu'ils ont deux (biréfringents) ou même trois indices de réfraction. Les substances anisotropiques se subdivisent en deux groupes; les cristaux uni-axiaux (2 indices de réfractions) et les cristaux bi-axiaux (3 indices de réfractions). Les cristaux des systèmes tétragonal et hexagonal ont deux indices de réfraction tandis que les cristaux des systèmes orthorhombique, monoclinique et triclinique ont trois indices de réfractions. Certains cristaux forment, à partir de cette double réfringence, des images d'interférence typique comme la croix de Malte. Le tableau suivant montre le comportement en biréfringence de certains cristaux retrouvés dans l'urine.

Une autre caractéristique des cristaux est l'interpénétration partielle des cristaux de même nature formant ainsi une macle. On décrit la macle selon le mécanisme apparent de fusion. Ainsi, on parle d'une macle par accolement, d'une macle par pénétration, d'une macle cyclique etc.

L'urine est un liquide avec une composition complexe qui influence la cristallisation. La même substance cristallise souvent dans des formes différentes dépendant de la concentration et la composition de l'urine. Un fait connu est que la cristallisation lente a tendance à produire un cristal plus gros et mieux formé qu'une cristallisation rapide qui donne plutôt de petits cristaux souvent amorphes. La formation des cristaux dans l'urine produit souvent des formes tronquées, érodées et parfois plus ou moins sphériques.

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