Les difficult#s d'interpr6tation de...

BIOCHIMIE

LES DIFFICU LTFtS DU DOSAGE DES Guillaume Lefevre ~,*

D'I NTE R P R I TATI O N MARQUEURS CARDIAQUES

R 6 s u m ~

Le dosage des marqueurs cardiaques est couramment realise

darts les laboratoires centraux et d'urgence. Le rble cl6 devolu

au dosage des marqueurs cardiaques dans le diagnostic et

le pronostic des syndromes coronariens aigus souligne le besoin de

connaftre leurs difficultes d'interpretation. Ace jour, les principaux

marqueurs cardiaques sont la myoglobine, la creatine kinase et

son isoenzyme MB et les troponines, seuis ces derniers possedant une valeur predictive des complications cardiovasculaires. Du point

de vue du biologiste, les principaux problemes d'interpretation des

r6sultats concernant le dosage de la myoglobine sont lies & la faible

specificite d'organe et aux nombreuses circonstances cliniques d'origine non cardiaque oQ sa concentration augmente. Pour la

creatine kinase, les problemes d'interpretation sent d'origine

analytique ou lids A sa faible specificite d'organe. Pour la troponine,

les problemes d'interpretation sent & la fois analytiques et pre-

analytiques, en particulier lids aux limites des immunodosages

et #. leur imprecision pour les faibles concentrations. A cause de

son excellente cardiosp6cificit6, le dosage de la troponine

peut ~tre augmente dans des circonstances non ischemiques.

En conclusion, les problemes d'interpr6tation des marqueurs

cardiaques sont nombreux et doivent 6tre ponderes en prenant

en compte & la lois des donnees cliniques et analytiques.

Marqueurs card iaques - enzyme - myog lob ine - t ropon ine -

infarctus du myocarde - i m m u n o d o s a g e .

S u m m a r y : M i s t a k e s o f i n t e r p r e t a t i o n o f c a r d i a c

m a r k e r s a s s a y

Cardiac markers assay is now current within stat and central

laboratories. The pivotal role assessed to cardiac marker in the diagnosis and prognosis of acute coronary syndrome underlines

the need to know the main causes of pitfalls encountered with

these assays. To date, the main tests used in diagnosis of acute

a Service de biochimie et hormonologie H6pital Tenon 4, rue de la Chine 75970 Paris cedex 20

* Correspondance guillaume.lefevre@tnn.ap-hop-paris.fr

article re(;u le 18 novembre 2004, accept(~ le 13 janvier 2005.

© Elsevier SAS.

of cardiovascular complications. From the clinical chemist point of view, the main problem for myoglobin result interpretation is its

poor organ specificity, the numerous extracardiac circumstances

(i.e. muscular pathologies, renal insufficiency...) were an increase

in concentration is found. Creatine kinase and its MB fraction

pitfalls are mainly analytic or in relation with their poor cardiac

specificity. Troponin assays plays a major role in cardiac diagnosis.

The main interpretation problems encountered with troponin

assays relies on analytical problems, including preanalytical problems, non specific immunoreactivity, low-end precision.

Furthermore, due to its excellent cardiospecificity, the troponin

value could be increased in non ischemic clinical circumstances. In conclusion, difficulties in cardiac markers assays are numerous

and major caution must be observed in interpreting the cardiac

marker by considering both clinical and biological issues.

Cardiac markers - e n z y m e - myog lob in - t roponin -

myocardia l infarct ion - immunoassay .

1. Introduction

L e diagnostic des syndromes coronariens aigus a beaucoup 6volue dans la derniere decennie. La meilleure connaissance

de la physiopathologie de ces affections va de pair avec les pro- gres realises dans le dosage des marqueurs cardiaques. L'inter6t croissant des marqueurs cardiaques dans le pronostic et le dia- gnostic des ischemies cardiaques fait jouer un r61e cle au labora- toire. Depuis 1995, date de I'introduction des immunodosages pour les marqueurs cardiaques en urgence, des progres notables ont ete realis6s dans et rutilisation de ces tests. Cependant, il importe de bien connaftre les ecueils de chacun des tests de fagon & pouvoir les utiliser & bon escient.

Depuis la diffusion des references consensuelles en 1999 et 2000 [7, 18], il apparaft une nette augmentation des prescriptions des mar- queurs cardiaques. Les mesures des activites de la creatine kinase (CK) ou de I'isoenzyme M B (CKM B) sent maintenant remplacees par le dosage des troponines dans des conditions techniques realisables & la fois pour la routine et I'urgence.

La responsabilite biologique impose au laboratoire de maitriser I'ensemble des problemes pre-analytiques et analytiques du dosage des marqueurs cardiaques et il importe de connaitre precisement les limites de ces tests diagnostiques de fagon Ales interpreter & bon escient. En 2005, les marqueurs consideres comme pertinents dans le diagnostic de la necrose cardiaque sont la myoglobine qui est surtout utilisee dans le cadre de rurgence et les marqueurs de confirmation qui sont representes par la determina- tion de I'activite ou le dosage ,, ponderal ,, de la CKMB (CKMB masse) et les troponines T ou I.

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Les d i f f icu l tes d ' in terpr#tat ion de...

2. Les principaux marqueurs cardiaques

Les dosages des marqueurs cardiaques sont realises au laboratoire dans deux perspectives cliniques : le diagnostic des syndromes coronariens aigus et I'appreciation globale du risque cardiovasculaire. Pour cette derniere application, seul le dosage des troponines est pertinent. [.'association des dosages de ces marqueurs peut permettre une rapidite du diagnostic et une optimisation de leur utilisation (tableau I).

2.1. Myoglob ine

Historiquement, les dosages de la myoglobine sont parmi les plus anciens. IIs ont ete d'abord realises sous forme semi-quantitative puis quantitative en utilisant des reactions immunologiques de type immuno- nephelemetrique ou immunoturbidimetrique. IIs sont egalement dis- ponibles sur les immunoanalyseurs permettant la realisation d'un bilan cardiaque global sur le meme dispositif dans le cadre de rurgence. Ce test est en voie de standardisation [15].

La myoglobine est une proteique heminique de faible masse moleculaire (17 Kda) retrouvee & la fois dans le muscle squelettique et le myocarde. De part son origine, elle est non specifique du myocarde et est le mar- queur cardiaque le plus represente au sein des myocytes (tableau II). En cas de lyse myocytaire, sa cinetique d'apparition est rapide et son elimination est principalement renale. La presence de myoglobine peut etre prouvee dans I'urine mais elle n'est detectable qu'& la suite de dommages importants le plus souvent d'origine squelettique.

Le dosage de la myoglobine doit etre utilise & bon escient c'est-a-dire qu'il n'est informatif que dans les premieres heures post-necrose. C'est en effet, le premier test & se positiver avec un doublement eventuel de sa concentration mais c'est aussi le premier test & retourner & ses valeurs de base en absence de complication, les concentrations rede- vant normales dans les 24 heures. II importe de noter que la myoglobine n'est pas cardiospecifique mais un composant de tousles muscles squeletfiques. En consequence, tout traumatisme, toute chirurgie se caracterisera par une liberation dans la circulation sanguine des composants musculaires dont la myoglobine et dans une moindre mesure des troponines d'origine musculaire.

La myoglobine pourra presenter des faux negatifs : I'absence d'aug- mentation pourra etre observee si la fenetre diagnostique n'est pas respectee, en particulier si ce dosage est realise plus de 24 h awes le debut des douleurs. Au contraire, une augmentation de la myoglobinemie pourra etre retrouvee dans un nombre important de pathologies qui inclut ou non des pathologies cardiaques. Les exemples les plus frequemment retrouves sont les actes chirurgicaux, les injections intramuscutaires, les souffrances musculaires quelles que soient teurs etiologies. D'autre part, la myoglobine etant eliminee par le rein, il importe de noter qu'une insuffisance renale peut majo- rer la concentration en myoglobine circulante. Chez I'insuffisant renal, la valeur de la myoglobine est donc & prendre avec une extreme pru- dence dans un contexte non ischemique et il importe de faire une etude de la variation de ce marqueur plut6t que de se fier 9. sa valeur absolue. Devant toute demande de myoglobine, il faudra donc tou- jours avoir la notion de la cinetique de ce marqueur et en particulier de connaftre s'il existe conjointement un probteme renal ou un pro- bleme musculaire. D'un point de vue biochimique, une origine extra- cardiaque de I'augmentation de la myoglobine pourra etre evoquee devant I'elevation conjointe d'autres marqueurs d'origine musculaire comme la LDH ou la CK totale.

2.2. Creat ine kinase et sa fraction MB

La creatine kinase (CK) (E.C.2.7.3.2) est une enzyme dimerique synthetisee par differents genes. II en existe 3 isoformes principales, correspondant aux dimeres MM et BB et & I'heterodimere MB. Darts le serum du sujet normal, les formes MM et MB sont preponderantes et les formes minoritaires sont les formes modifiees par des trans- formations post-traductionnelles, ou des complexes macromoleculaires de type macro CK. II importe de noter que si la CKMM est retrouvee majoritairement dans le muscle squelettique, elle peut etre retrouvee dans d'autres types de tissus et en particulier elle est majoritaire dans le coeur. La repartition des differentes fractions de CK selon les organes est resumee dans le tableau III [10].

La CKMB formee par t'association de deux cha~nes Met Best retrou- vee majoritairement dans le coeur mais elle peut etre presente aussi dans le muscle notamment en cas de regeneration musculaire impor- tante ou chez I'hemodialys& Une augmentation de la CKMB isolee devra donc etre prise avec prudence dans le contexte de I'insuffisant renal et plus particulierement chez I'hemodialys& Theoriquement, le taux de CKMB n'est pas suporieur & 10 % pour le muscle squelet- tique normal. En consequence, toute augmentation du rapport CKMB sur CK est generalement indicative d'une pathologie cardiaque. Cependant, une forte augmentation des CK d'origine musculaire ou

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Les difficult#s d'interpretation de...

une regeneration musculaire pourront entrafner une augmentation de synthese preferentielle de la CKMB interpretee & tort comme une augmentation d'origine cardiaque.

Les tests CKMB masse sont standardises bien que les differences entre les kits reactifs soient quelquefois importantes [4]. Lors d'un infarctus, les CKM Bet les troponines presentent une meme cinetique au debut des douleurs. Ces deux tests possedent & peu pres la meme efficacite et la meme sensibilite diagnostique dans les premieres heures post-infarctus. Cependant, & la difference de la troponine, la CKMB est eliminee rapidement de la circulation et ne persiste pas au-del& de 48 heures apres le debut d'une necrose. Au contraire, la concentra- tion en troponine T comme en troponine I peut rester augmentee plus d'une dizaine de jours apres le debut de la necrose.

Dans le cas de la CKMB coexistent actuellement deux types de methodes d'analyse. La mesure de I'activite CKMB et les immunodosages. D'un point de vue analytique, les activites CK totales ou CKMB peuvent etre dosees par une reaction faisant intervenir le complexe ADP/ATE Les glo- bules rouges etant tres riches en adenylate kinase peuvent provoquer une augmentation artefactuelle de I'activite CK. En consequence, chaque biologiste devra connaftre les limites de ces tests notamment les acti- vites CK et CKMB vis-&-vis de I'hemolyse afin d'eviter cette source d'erreur, les fournisseurs donnant generalement des taux d'interference & titre indicatif qu'il importera de verifier [10].

2.3. Tropon ines

Les troponines sont des proteines non enzymatiques retrouvees dans tousles types de muscles squelettiques. II en existe trois isoformes la troponine 1, la troponine Iet la troponine C [8]. Les structures mole- culaires de la troponine C sont rigoureusement les memes dans le muscle squelettique et le coeur. Les biologistes s'interesseront donc aux deux molecules possedant des structures cardiaques differentes des structures musculaires, la troponine T et la troponine 1 d'origine cardiaque. Ces tests ont ete introduits dans les annees 1990 et sont largement repandus dans les laboratoires de biologie de routine et d'urgence. Les troponines sont dosees par des immunodosages directs. Alors qu'il existe une grande homogeneite dans les techniques de dosage de la troponine T puisqu'un seul foumisseur, Roche Diagnostics propose ce marqueur, les troponines I se partagent entre de nombreux four- nisseurs. Ni les dosages de ta troponine T ni ceux de la troponine I ne sont actuellement standardises et les resultats de ces tests peuvent etre extremement variables d'un reactif & I'autre.

Depuis la recommandation ESC/ACC d'octobre 2000 [7], toute augmentation de la troponine au-del& de la valeur du 99 e per- centile de la population normale est consideree dans un contexte d'ischemie comme un infarctus du myocarde. Les valeurs absolues du 99 e percentile varient d'un systeme & I'autre et il importe pour un biologiste de bien connaftre les limites de son propre systeme [15]. II n'est ainsi pas licite de passer indifferemment d'un systeme de dosage de la troponine & un autre, les resultats pouvant etre differents entre les systemes. Le dosage de la troponine T et I presentent tous les deux : 1. un interet diagnostic dans le cadre de I'urgence cardiologique : une augmentation au-del& du 99 e percentile est evocatrice dans un contexte ischemique & court terme d'un syndrome coronarien aigu ; 2. un interet pronostic des complications cardiovasculaires avec un pronostic pejoratif & court, moyen et long terme [11] ; 3. un interet dans la strategie diagnostique : la positivite du dosage de la troponine permet de selectionner chez les patients sans ano- malies electriques cardiaques typiques, une population & risque chez laquelle la prise en charge la plus rapide et la plus invasive est justifiee [2].

II existe plusieurs difficultes d'interpretation de la valeur de la troponine.

2.3.1. Les difficult~s interpretations li~es aux interfdrences analytiques

Le choix du 99 e percentile comme seuil diagnostic d'utilisation des troponines associ6 & la recommandation d'une imprecision de 10 % & ce seuil pose plusieurs problemes au biologiste. Dans I'etat actuel, toutes les trousses de dosage des troponines presentent une preci- sion de plus de 10 % & ce seuil diagnostique [15]. Cette imprecision aux faibles valeurs majore le taux des faux positifs. Certains auteurs preconisent d'utiliser le seuil correspondant au CV 10 % comme seuil diagnostique [1]. Comme 1'6cart entre ces deux seuils peut 6tre impor- tant, il importe de verifier la valeur de la troponine ou son evolution au cours du temps, ce qui necessite un prelevement de contrele de la valeur diagnostique de la troponine [17].

Les analyses de troponine I et T sont assez peu sensibles aux inter- ferents classiques. Cependant, il importera de verifier I'absence d'in- terference notamment vis-&-vis de I'ictere retrouvee pour certaine tro- ponine I ou de I'hemolyse pour la troponine T [9]. En consequence, tout resultat de troponine rendu avec un prelevement presentant des qualites analytiques non conformes doit etre signal&

Alors qu'il ne semble pas exister de faux negatifs sur le dosage de la troponine & I'exception d'un cas documente [3], un des probleme de I'interpretation de la troponine est I'existence de faux positifs. Ces faux positifs, retrouves pour la plupart des systemes, se caracterisent par I'existence soit d'une dissociation entre la clinique et la biologie, soit d'une mauvaise repetabilite des dosages de la troponine surtout observee pour les concentrations basses. La frequence de ces faux positifs est faible, generalement inferieure & 1% des dosages. Plusieurs hypotheses ont ete emises pour les expliquer. La presence de filament de fibrine dans le plasma ou le serum est une cause connue d'inter- ference dans les immunodosages. Nosanchuk et al. ont ainsi rapporte des faux positifs lies & une coagulation incomplete du serum [13]. Les prelevements plasmatiques sont frequemment utilises pour I'analyse des marqueurs cardiaques dans le cadre de I'urgence, puisqu'ils permettent d'accelerer la phase pre-analytique et d'eliminer theorique- ment les problemes lies & la fibrine. Cependant, plusieurs travaux indiquent que I'heparine pourrait entra?ner des differences avec les valeurs du serum de I'ordre de -10 & -15 % [6]. Ces differences ne sont pas constantes avec les systemes et varieraient selon les compositions en troponine presentes dans I'echantillon et la concen- tration en heparine [6]. Au vu de ces difficultes, il importe de souligner que le plasma et le serum ne sont pas strictement interchangeables Iors du dosage de la troponine.

Une autre source d'erreur dans le dosage de la troponine est I'exis- tence d'interference de type immunologique. [_'exposition aux anti- genes d'origine animale peut generer des anticorps qui entraTneront des interferences dans les immunodosages. La prevalence de ces anticorps heterophiles est variable dans la population mais pourrait atteindre jusqu'& 20 % des sujets. Une interference de ce type peut se traduire par des faux positifs ou des faux negatifs selon I'affinite de I'anticorps pour les differentes intervenants du test, c'est- a-dire I'anticorps de capture, I'antigene & doser ou I'anticorps de revelation (figure 1). Les ,, faux positifs ,, lies & cet anticorps ont ete retrouves avec le dosage de la troponine I par le systeme AxSYM 1 re generation [5]. Ce phenomene a egalement ete retrouve avec les facteurs rhumato'l'des, qui sont des anticorps anti-isotype de type IgM reagissant avec des antigenes d'origine humaine ou animale. Cette interference a ete decrite avec les dosages de la troponine avec les systemes AxSYM et Access [17]. Dans le but de minimiser ou d'eliminer ces interferences, les fournisseurs de trousses reactives modifient leurs trousses notamment par I'adjonction de substances bloquant les anticorps heterophiles, bien que cette solution ne regle pas I'ensemble des problemes lies & la tres grande heterogeneite de ces interferents [19].

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Les difficult6s d'interpr6tation de...

t~ ~ v f b

4

a

J % b \ /

T B

a

/ \

d

C

.& : deroulement normal du dosage. B : deroulement anormal du dosage : faux positif dQ & un antieorps anti-idiotype (c) liant les r6gions Fab. C : d6roulement anormal du dosage : faux n6gatif d~ & un anticorpe anti-idiotype (d) anti-troponine. a : anticorpe de capture ; b : anticorps de r6v61ation ; 6 et d : anticorps interf6rents ; Tn : troponine.

2 . 3 , 2 . Les difficult6s d'interpr6tations cliniques

Dans le cas de la troponine, son pouvoir decisionnel est extr6mement important, puisque toute valeur au-del& du 99 e percentile d'une popu- lation de r~f~rence dans un contexte isch6mique est g6n6ralement due & une necroae cardiaque. II existe une relation entre I'augmen- tation de la concentration de la troponine & I'admission et la surve-

nue de complications dans I'infarctus du myocarde ou I'angor instable. II est not~ cepenclant que, selon les techniques, un taux variable de patients des angers instables est retrouve positif en troponine. Ce taux varie de 30 & 55 % selon les travaux. Cela veut donc dire qu'un patient en anger instable n'a pas forc6ment une augmentation de la troponine au-del& du 99 e percentile mais, si elle existe, cette aug- mentation est indicative d'un risque A court moyen ou long terme.

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Les difficult#s d'interpr#tation de...

Une augmentation de la troponine peut etre 6galement trouvee en dehors du contexte strict de I'ischemie. C'est ainsi qu'ont ete decrites des augmentations notamment Iors de choc septique, d'intoxication au monoxyde de carbone, d'intoxication & la cocaYne, de traitement cardiotoxique avec des produits type anthracycline (tableau IV). Le recul est necessaire pour savoir si cette augmentation en dehors du contexte ischemique est associee & une surmortalite cardio- vasculaire.

3. Conclusion

be.'

V u du laboratoire, le dosage des marqueurs cardiaques peut poser differents problemes d'interpretation. Ceux-ci sont dus

& la fois 9. des problemes analytiques ou cliniques. Uevolution actuelle fait jouer un rele de plus en plus important au dosage de la troponine qui voit sa prescription aller au-del& du cadre strict des pathologies cardiovasculaires d'urgence. II est souhaitable que I'evolution technologique de ce dosage permette d'augmenter sa valeur diagnostique en particulier en ameliorant sa precision analytique aux basses valeurs.

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