La formation de calculs rénaux est une condition dont l’incidence augmente, avec une forte augmentation des dépenses de santé associées. A la recherche des causes possibles de cette augmentation, les chercheurs de l’Université de Houston se posent à nouveau la question : le zinc inhibe-t-il ou favorise-t-il la croissance des calculs rénaux ? « Les deux », répond cette étude, publiée dans la revue Crystal Growth & Design de l'America Chemical Society.
Les cristaux retrouvés dans les calculs rénaux humains sont des monohydrates d'oxalate de calcium (COM). Les calculs rénaux sont ainsi composés de différents dépôts durs de sels inorganiques et de composés organiques, dont des protéines, qui cristallisent ou se collent dans l'urine concentrée. Leur passage par les voies urinaires peut être extrêmement douloureux.
L’étude est la première à répondre aux différentes hypothèses sur le rôle du zinc dans le développement des calculs rénaux. En effet, 2 théories contraires sont actuellement débattues :
- le zinc arrête la croissance des cristaux d'oxalate de calcium qui composent les calculs ;
- le zinc altère les surfaces des cristaux, ce qui favorise leur croissance.
« Notre étude révèle que ces deux théories se « défendent » », explique l’auteur principal, Jeffrey Rimer, professeur de génie chimique et biomoléculaire à l'Université de Houston.
Le zinc, « une épée à double tranchant »
« Ce que nous observons avec le zinc est quelque chose que nous n'avons jamais vu auparavant. Le zinc ralentit la croissance des cristaux d'oxalate de calcium et en même temps il modifie la surface des cristaux, provoquant des défauts qui forment des « inter-croissances ». Ces anomalies créent des centres de fixation et de croissance pour de nouveaux cristaux ».
L’équipe a mené toute une série d'expériences in vitro et de modélisation informatique pour décoder ces effets du zinc sur la croissance des cristaux COM. Les techniques ont permis de décrypter le processus complexe de formation des calculs rénaux, au niveau moléculaire, avec l’objectif d'identifier de nouvelles façons de prévenir leur formation. La recherche a également permis d’identifier différentes espèces bactériennes présentes dans l'urine qui peuvent réguler la croissance cristalline.
Le double rôle du zinc est confirmé, avec cette recherche, notamment par des mesures de microscopie au niveau atomique qui révèlent une capacité unique des ions zinc à modifier la terminaison des surfaces cristallines. Ainsi, les mêmes processus de cristallisation ne sont pas observés avec d’autres ions couramment trouvés dans l'urine, tels que le magnésium.
Le zinc joue ainsi un rôle clé dans la formation des calculs rénaux. D’autres recherches seront néanmoins nécessaires pour préciser les niveaux de zinc associés aux différents niveaux de risque de calculs rénaux et donc les implications cliniques possibles, sur la formation de calculs rénaux, d'une supplémentation.
Source: Crystal Growth & Design May 12, 2021 DOI: 10.1021/acs.cgd.1c00166 Zinc Ions Modify Calcium Oxalate Growth by Distinct Transformation of Crystal Surface Termination
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