Fiche de révision : Exploration biochimique médicale

📋 Plan du Cours

1. Objectifs de la biochimie médicale
2. Valeur prédictive et dépistage
3. Parcours de l'analyse biologique
4. Prescription et renseignements cliniques
5. Prélèvements et échantillons sanguins
6. Réalisation du prélèvement veineux
7. Transport et traitement pré-analytique
8. Principes des méthodes biochimiques
9. Électrochimie et potentiométrie
10. Dosages enzymatiques et chimiques
11. Spectroscopie et diffusion lumineuse
12. Immunodosages avec marqueur
13. Chromatographie et spectrométrie de masse
14. Électrophorèse et migration
15. Validation et qualité des méthodes
16. Contrôles de qualité analytique
17. Interprétation et performances diagnostiques
18. Vocabulaire biochimique

📖 1. Objectifs de la biochimie médicale

📝 Points essentiels

• L'enseignement vise à relier les prélèvements et les méthodes d'exploration aux modifications des constantes biologiques, à leur interprétation, au choix d'examens complémentaires et au diagnostic.

📖 2. Valeur prédictive et dépistage

★ À maîtriser

• Dans l'exemple du dépistage du cancer du côlon, une incidence de 0,1 %, une sensibilité de 60 % et une spécificité de 98 % donnent 6 vrais positifs parmi 206 tests positifs sur 10 000 personnes, soit une VPP de 6/206 = 2,91 %.

Compléments

📌 Après un test positif de dépistage, le résultat doit être expliqué au patient et peut conduire à répéter le test et/ou à réaliser une coloscopie, sans conclure à lui seul au cancer.

• La prise en charge décrite comprend l'examen clinique, les examens complémentaires, le traitement, la surveillance de l'efficacité et la surveillance de la tolérance clinique et biologique.

💡 Astuce mémo

Sensibilité : repérer les malades ; VPP : interpréter un test positif.

📖 3. Parcours de l'analyse biologique

★ À maîtriser

• Une analyse biochimique se déroule en trois phases :
  • Pré-analytique
  • Analytique
  • Post-analytique

Compléments

• La phase pré-analytique comprend :

  • La prescription
  • Le prélèvement
  • Le transport au laboratoire
  • Le traitement pré-analytique

• La phase analytique inclut les méthodes de dosage, l'évaluation de leurs critères de qualité et le contrôle quotidien de la qualité.

• La phase post-analytique comprend l'interprétation biologique des résultats, leur validation et la transmission du compte rendu.

💡 Astuce mémo

Pré-analytique → analytique → post-analytique.

📖 4. Prescription et renseignements cliniques

★ À maîtriser

📌 La prescription biologique est réalisée par un médecin ou une sage-femme et constitue le point de départ de la phase pré-analytique.

• Une prescription doit identifier le prescripteur et le patient, préciser sans équivoque les actes demandés, indiquer l'urgence et les renseignements cliniques utiles, puis être datée et signée.

Compléments

• Les renseignements cliniques pertinents comprennent notamment le poids pour la créatinine, la date des dernières règles pour l'HCG, le jeûne pour certains bilans et les traitements ou exercices pouvant modifier les résultats.

• Le cours indique que 30 % des examens biologiques réalisés sont inutiles.

📖 5. Prélèvements et échantillons sanguins

🔑 Notions clés & Définitions

• Sérum : Du plasma modifié par la coagulation, au cours de laquelle certains composés, comme le fibrinogène, sont consommés et d'autres, comme le lactate, peuvent être produits ou libérés.
• Plasma : La phase liquide obtenue avec un anticoagulant et qui représente davantage le sang non coagulé dans son état physiologique.

★ À maîtriser

📌 Le sang total est du sang frais composé de plasma et d'éléments figurés ; après coagulation spontanée, sa centrifugation sépare une partie solide et une partie liquide appelée sérum.

Compléments

• Les prélèvements biologiques peuvent être :

  • Sanguins veineux périphériques
  • Sanguins artériels
  • Urinaires
  • Fécaux
  • De LCR
  • D'autres liquides biologiques
  • D'eau ou d'aliments

• Les tubes les plus utilisés associent :

  • Vert : héparinate de lithium
  • Violet : EDTA
  • Jaune : tube sec avec séparateur
  • Rouge : tube sec
  • Bleu : citrate

💡 Astuce mémo

Le sérum coagule ; le plasma conserve l'anticoagulant.

📖 6. Réalisation du prélèvement veineux

★ À maîtriser

• 🔄 La préparation du prélèvement veineux suit ces étapes :

  1. Vérifier l'identité du patient et les conditions de l'examen
  2. Installer confortablement et informer le patient
  3. Choisir les tubes et préparer le matériel
  4. Se laver les mains et mettre des gants
  5. Poser le garrot et choisir une veine

• Après remplissage, un tube est mélangé doucement par retournement 6 à 8 fois et les tubes sont identifiés immédiatement devant le patient.

📌 Il faut éviter les zones œdématiées, les hématomes, les cicatrices et le bras du côté d'une perfusion, ainsi que le transfert de sang d'un tube à un autre.

Compléments

• Le prélèvement veineux privilégie les veines superficielles de la face antérieure de l'avant-bras, avec la veine céphalique en priorité, puis éventuellement les veines du dos de la main.

💡 Astuce mémo

Préparer, prélever, retourner, identifier.

📖 7. Transport et traitement pré-analytique

★ À maîtriser

• Les erreurs pré-analytiques représentent 68 % des erreurs d'analyse de biologie médicale et peuvent retarder ou altérer la prise en charge. - Bonini P, et al., Clin. Chem., 2002

📌 Les conditions de transport, notamment la rapidité, la température et une éventuelle centrifugation préalable, dépendent du paramètre et des recommandations du laboratoire.

Compléments

• Au laboratoire, les prélèvements sont réceptionnés et enregistrés, leur conformité est vérifiée, les tubes sont éventuellement centrifugés, puis répartis selon les techniques utilisées.

📌 Un prélèvement non conforme aux exigences du laboratoire peut conduire au refus du dosage.

💡 Astuce mémo

Conditions pré-analytiques maîtrisées → résultats fiables.

📖 8. Principes des méthodes biochimiques

★ À maîtriser

• Les méthodes biochimiques doivent sélectionner ou identifier la molécule recherchée, puis mettre en évidence la réaction par un système de détection.

• Les méthodes biochimiques regroupent les méthodes électrochimiques, enzymatiques, chimiques spécifiques et spectrophotométriques, les méthodes immunologiques et les méthodes séparatives comme la chromatographie et l'électrophorèse.

Compléments

• La sélection de l'analyte peut reposer sur :
  • Une membrane sélective
  • Une enzyme
  • Un anticorps
  • Des réactifs chimiques
  • Une séparation par électrophorèse
  • Une séparation par chromatographie

💡 Astuce mémo

Sélectionner l'analyte, puis détecter la réaction.

📖 9. Électrochimie et potentiométrie

★ À maîtriser

📌 L'ampérométrie mesure l'intensité d'un courant à potentiel fixé, tandis que la potentiométrie mesure une différence de potentiel liée à l'activité ionique à travers une membrane sélective.

• En ampérométrie, l'intensité du courant est proportionnelle à la quantité de substance électroactive et la technique permet notamment de mesurer la pO2 ou des substrats après oxydation enzymatique.

• La potentiométrie directe analyse un échantillon non dilué et est insensible aux variations d'eau plasmatique, tandis que la potentiométrie indirecte analyse un échantillon dilué et peut produire une pseudohyponatrémie en cas d'hyperlipidémie ou d'hyperprotéinémie.

Compléments

• L'électrochimie est adaptée au dosage des ions et des gaz du sang, peut être automatisée et permet l'analyse d'échantillons à matrice complexe, y compris le sang total.

📐 Formule - Pour l'électrode de Clark, le courant mesuré est proportionnel à la pression partielle d'oxygène selon $I = k \times pO_2$.

💡 Astuce mémo

Ampérométrie mesure un courant ; potentiométrie mesure un potentiel.

📖 10. Dosages enzymatiques et chimiques

🔑 Notions clés & Définitions

• Unité internationale : La quantité d'enzyme qui convertit 1 μmol de substrat en produit en 1 minute, à une température et à un pH définis.

📝 Points essentiels

• L'activité enzymatique est généralement suivie par spectrophotométrie en mesurant l'évolution des concentrations de substrat ou de produit.

• Les réactions chimiques spécifiques forment des dérivés colorés détectés par spectrophotométrie, comme la diazoréaction pour la bilirubine et la réaction de Jaffé à l'acide picrique pour la créatinine.

📖 11. Spectroscopie et diffusion lumineuse

🔑 Notions clés & Définitions

• Loi de Beer-Lambert : La loi de Beer-Lambert relie l'absorbance à la concentration molaire, au trajet optique et au coefficient d'extinction molaire : $A = \varepsilon_\lambda L c$.

★ À maîtriser

📌 La turbidimétrie mesure la lumière transmise à travers un milieu avec particules dispersées, tandis que la néphélémétrie mesure la lumière diffusée dans une direction donnée.

Compléments

• La spectroscopie d'absorption UV-visible exploite l'absorption à une longueur d'onde spécifique dans l'ultraviolet, de 185 à 400 nm, ou dans le visible, de 400 à 700 nm.

📌 La fluorescence restitue immédiatement sous forme lumineuse l'énergie photonique absorbée, tandis que la phosphorescence correspond à une restitution différée.

• La fluorescence est annoncée comme environ 1 000 fois plus sensible que l'absorbance, mais elle nécessite des molécules fluorescentes spontanément ou après réaction.

• La turbidimétrie est plus facile à automatiser, mais elle est moins précise et moins sensible que la néphélémétrie.

💡 Astuce mémo

Turbidimétrie : lumière transmise ; néphélémétrie : lumière diffusée.

📖 12. Immunodosages avec marqueur

🔑 Notions clés & Définitions

• Immunodosage avec marqueur : Une méthode mettant en jeu un antigène, généralement l'espèce à doser, un anticorps et un marqueur produisant un signal mesurable pour quantifier leur réaction.
• Effet crochet : Une baisse paradoxale du signal lorsque la concentration de la molécule à doser est très élevée, notamment dans les méthodes sandwich réalisées en une étape.
• Anticorps hétérophiles : Des anticorps humains capables de réagir avec les anticorps animaux entrant dans la composition d'une trousse de dosage.

📝 Points essentiels

📌 Les méthodes par compétition sont réalisées en défaut de réactif, tandis que les méthodes immunométriques directes sont réalisées en excès de réactif.

• Les méthodes immunométriques présentent une meilleure spécificité, une limite de détection plus basse et une gamme de concentrations mesurables plus étendue, mais nécessitent deux épitopes et peuvent être perturbées par l'effet crochet ou des anticorps hétérophiles.

💡 Astuce mémo

Compétition en défaut de réactif ; immunométrie en excès de réactif.

📖 13. Chromatographie et spectrométrie de masse

🔑 Notions clés & Définitions

• Chromatographie : Une méthode qui sépare les constituants d'un mélange par leur répartition sélective entre une phase mobile et une phase stationnaire.
• Spectrométrie de masse : Une technique qui détecte, identifie, caractérise et quantifie des molécules en séparant des ions selon leur rapport masse sur charge, noté m/z.

📝 Points essentiels

• En chromatographie, la surface ou la hauteur des pics du chromatogramme est proportionnelle à la quantité ou à la concentration du produit.

• La chromatographie liquide haute pression utilise des particules de phase stationnaire fines, qui augmentent la surface d'interaction et la résistance au passage du solvant, nécessitant des pompes à haute pression.

• La chromatographie en phase gazeuse convient aux composés gazeux ou volatilisables, généralement de masse moléculaire inférieure à 500 g/mol et thermiquement stables.

• Le couplage en tandem de plusieurs analyseurs de masse, par exemple deux quadripôles, augmente la sensibilité et la spécificité de la détection et est appelé spectrométrie de masse en tandem ou MS/MS.

💡 Astuce mémo

La chromatographie sépare ; la spectrométrie de masse identifie selon m/z.

📖 14. Électrophorèse et migration

🔑 Notions clés & Définitions

• Électrophorèse : Une méthode qui sépare des particules chargées par migration différentielle sous l'action d'un champ électrique.
• Point isoélectrique : Le pH auquel la charge globale d'une particule est nulle et où elle ne migre pas dans un champ électrique.

📝 Points essentiels

• La migration électrophorétique dépend de la mobilité de la particule, du champ électrique et des courants liquidiens formés par ce champ.

📖 15. Validation et qualité des méthodes

🔑 Notions clés & Définitions

• Fidélité : La capacité d'une méthode à donner des valeurs proches lorsque la mesure est répétée.
• Justesse : La capacité d'une méthode à fournir un résultat proche de la valeur vraie théorique.
• Limite de détection : La plus faible quantité distinguable du bruit de fond, détectable sans être quantifiée de manière précise.

★ À maîtriser

• Le choix d'une méthode dépend du délai de rendu, de sa facilité d'utilisation, de son coût, de ses performances analytiques et de sa compatibilité avec les valeurs de référence.

📌 Une erreur grossière provient notamment d'une erreur de lecture ou de transcription, une erreur systématique traduit un défaut de justesse et une erreur aléatoire traduit un défaut de répétabilité.

Compléments

📐 Formule - Le coefficient de variation exprime la fidélité selon $CV = \frac{s}{m} \times 100$, où s est l'écart-type et m la moyenne des mesures.

📐 Formule - Le biais relatif est calculé selon $B = \frac{m-v}{v} \times 100$, où m est la moyenne des mesures et v la valeur vraie théorique.

• La répétabilité évalue des mesures effectuées dans les mêmes conditions, tandis que la reproductibilité évalue des mesures réalisées dans des conditions différentes.

📐 Formule - La limite de détection peut être estimée à partir de 30 mesures d'un blanc selon $LD = m + 3s$, où m et s sont sa moyenne et son écart-type.

💡 Astuce mémo

Fidélité : résultats proches entre eux ; justesse : proximité de la valeur vraie.

📖 16. Contrôles de qualité analytique

🔑 Notions clés & Définitions

• Contrôle interne de qualité : Une procédure effectuée dans le laboratoire à l'aide de spécimens de concentration cible connue, afin de vérifier le fonctionnement du système analytique par rapport à des limites de tolérance.
• Contrôle externe de qualité : Une procédure qui évalue les performances d'un laboratoire par comparaison interlaboratoire organisée par une tierce organisation.

★ À maîtriser

• L'étalonnage établit une droite d'étalonnage à partir de solutions de concentration connue, puis sa conformité est vérifiée avant l'analyse des échantillons.

Compléments

• Les contrôles internes de qualité existent à plusieurs niveaux de concentration, notamment bas, normal et haut, et servent à surveiller la calibration, la fidélité et la justesse.

• Les représentations de Levey-Jennings suivent les résultats des contrôles internes en fonction du jour de mesure et de leur écart à la moyenne.

💡 Astuce mémo

Le CQI surveille le laboratoire ; le contrôle externe compare les laboratoires.

📖 17. Interprétation et performances diagnostiques

★ À maîtriser

📌 Les valeurs de référence décrivent une population de référence et dépendent notamment du laboratoire, tandis que les valeurs décisionnelles servent à orienter une décision clinique.

• Un résultat hors des valeurs de référence peut signaler une anomalie biologique, mais ne signifie pas nécessairement que le patient est malade ou qu'un traitement est requis.

📐 Formule - La sensibilité diagnostique est la probabilité d'un test positif chez un malade et se calcule selon $Se = \frac{VP}{VP + FN}$.

📐 Formule - La spécificité diagnostique est la probabilité d'un test négatif chez un non-malade et se calcule selon $Sp = \frac{VN}{FP + VN}$.

📐 Formule - La valeur prédictive positive est la probabilité d'être malade lorsque le test est positif et se calcule selon $VPP = \frac{VP}{VP + FP}$.

📐 Formule - La valeur prédictive négative est la probabilité de ne pas être malade lorsque le test est négatif et se calcule selon $VPN = \frac{VN}{FN + VN}$.

• La VPP et la VPN dépendent de la prévalence de la maladie.

• Le choix du seuil dépend de l'application : on privilégie la sensibilité lorsque les faux négatifs sont les plus graves et la spécificité lorsque les faux positifs sont les plus graves.

Compléments

• Les valeurs de référence peuvent dépendre de groupes homogènes d'individus, notamment de l'âge et du sexe, et sont établies à partir de plus de 100 sujets sains d'un groupe homogène.

📐 Formule - Dans le modèle présenté, l'intervalle des valeurs de référence est $m - 2s < VR < m + 2s$, où m et s sont la moyenne et l'écart-type.

• Une sensibilité de 100 % est particulièrement utile pour exclure une maladie lorsque le test est négatif, tandis qu'une spécificité de 100 % est utile pour la confirmer lorsque le test est positif.

• Le cours donne comme exemples le dépistage de l'hypothyroïdie congénitale par la TSH pour privilégier la sensibilité et le diagnostic d'infarctus du myocarde par la troponine pour privilégier la spécificité.

💡 Astuce mémo

Valeurs de référence décrivent une population ; seuil décisionnel guide une décision.

📖 18. Vocabulaire biochimique

📝 Points essentiels

• Les préfixes indiquent :

  • Hyper- : augmentation
  • Hypo- : diminution
  • A- : absence
  • Poly- : trop ou plusieurs
  • Pauci- : raréfaction

• Les suffixes désignent :

  • -émie : sang
  • -urie : urine
  • -rachie : LCR

• Les racines désignent :

  • Natri- : sodium
  • Kali- : potassium
  • Uré- : urée
  • Uric- : acide urique
  • Glyc- : glucose
  • Calc- : calcium
  • Phosphor- : phosphore
  • Protid- : protides

📊 Tableaux de synthèse

Performances diagnostiques

Mesures électrochimiques