Protoporphyrine zinc

La Protoporphyrine zinc (ZPP) est un composé trouvé dans le sang, et plus précisément dans les globules rouges quand la production de l'hème est inhibée par une intoxication par le plomb (saturnisme) et/ou une carence en fer (anémie)[2]. Elle joue un rôle important en science alimentaire en matière de pigmentation des viandes transformées.

Protoporphyrine zinc
Identification
No CAS 15442-64-5
No ECHA 100.035.853
PubChem 6063
Propriétés chimiques
Formule C34H32N4O4Zn  [Isomères]
Masse molaire[1] 626,02 ± 0,05 g/mol
C 65,23 %, H 5,15 %, N 8,95 %, O 10,22 %, Zn 10,45 %,
Unités du SI et CNTP, sauf indication contraire.

Utilité clinique

La mesure du taux de protoporphyrine zinc dans les globules rouges est une des méthodes de dépistage du saturnisme[2],[3],[4] et/ou d'une carence en fer[5].

Les situations cliniques spécifiques dans lesquelles cette mesure a été jugée utile (car indiquées par un taux de protoporphyrine zinc anormalement élevé) sont[3] :

  • saturnisme ;
  • carence en fer ;
  • anémie à hématies falciformes ;
  • anémie sidéroblastique ;
  • anémie induite par certaines maladies chroniques ;
  • intoxication par du vanadium.

Les ZPP dans les globules rouges intacts ont des propriétés de fluorescence qui permettent de mesurer rapidement et de manière peu coûteuse le taux de ZPP, même dans un très petit volume d'échantillon sanguin[6].

Histoire

Des composés de porphyrine contenant du zinc sont connus depuis les années 1930[2], mais c'est vers 1974 que les données scientifiques sont devenues plus précises et médicalement utiles[7]. On a ensuite montré que la ZPP était la porphyrine non hémique majeure formée dans les globules rouges en cas d'intoxication saturnine ou de carence en fer.

On savait déjà à cette époque que le taux de protoporphyrine IX non hémique étaient élevés dans ces conditions, mais les chercheurs utilisaient des méthodes d'extraction qui ne permettaient pas de dosage précis, car convertissant la ZPP en protoporphyrine IX non liée[8].

Les premiers articles écrits sur ce sujet sont parfois déroutant ou contradictoires, avec des résultats difficiles à comparer, car présentés sans examen détaillé des méthodes de mesure et sans les facteurs de conversion utilisés (les unités de mesures de la PPZ (alors souvent abrégé en ZP ou ZnPP dans la littérature anglophone) variaient selon les études).

Les pratiques actuelles, plus standardisées tendent à présenter cette mesure en rapport molaire de ZPP sur hème (μmole/mole)[2],[5].

PPZ et plomb

Les PPZ sont des composés qui peuvent se former anormalement dans les globules rouges et qui sont considérés comme de bons biomarqueurs[9].
Un dosage anormalement élevé du taux sanguin de protoporphyrine zinc est associé à une inhibition de la production d'hème, ce qui indique une intoxication de type saturnine[3] (intoxication par du plomb ou un sel de plomb tel que chromate de plomb, monoxyde de plomb, sulfate de plomb, tétroxyde de plomb, acétate de plomb, tétraméthyle de plomb, tétraéthyle de plomb... )[10] ou par le vanadium et/ou une déficience en fer (anémie)[2]. Dans ce cas, au lieu d'incorporer un ion ferreux, pour former l'hème, la protoporphyrine IX, le précurseur immédiat de l'hème, intègre un ion zinc, formant la protéine ZPP.
La valeur moyenne de protoporphyrine zinc (« Valeur de référence dans la population générale ») est en France inférieure à 3 µg/gramme de sang (Hb ; 45 µg/100 ml) qui sont les valeurs retenues dans le tableau des maladies professionnelles no 1 du RG (Journal Officiel du ). Ces valeurs peuvent évoluer avec les connaissances scientifiques[11].
On considère en France qu'il y a saturnisme quand ce taux atteint ou dépasse 20 µg/g. Hb et que le taux sanguin de plomb (plombémie) atteint ou dépassent 500 μg·l-1. Ce dosage est effectué par détecteur de fluorescence (de 6 € à 19 € , prix moyen en 2009, 15 €) ou par chromatographie liquide à haute performance avec détection par fluorescence (16 € en 2009)[12]. Les valeurs de références diffèrent selon les pays (exemple, en Suisse[13] ou au Canada[14], et dans certains pays, elles n'ont pas été établies. Les taux moyens varient selon l'exposition moyenne de la population au plomb et à d'autres toxiques et peut-être selon des facteurs génétiques).

PPZ et science des produits carnés

La protoporphyrine zinc IX apparaît dans les produits de viande séchée ou fermentée (jambon cru et jambon sec, salami, viande des grison...)[15] par la transformation enzymatique de la porphyrine et de l'hème[16],[17],[18], donnant aux produits carnés séchés ou fermentés leur coloration caractéristique[19],[20]. La protoporphyrine zinc IX peut également apparaître sous l'effet de certains micro-organismes.

L'apparition de la PPZ IX est inhibée par l'adjonction de NO, généralement ajouté sous la forme de nitrate, de nitrite ou de sel nitrité[21],[22]. La PPZ IX est une méthode de coloration des produits carnés a lente maturation, susceptible d'être adaptée afin d'être utilisée comme substitut pour la coloration des produits non-maturés[23],[24]. La coloration par PPZ se distingue du pigment obtenu par l'utilisation du NO du fait de l'absence de nitrosylation de l'hème[25],[26].

Notes et références
  1. Masse molaire calculée d’après « Atomic weights of the elements 2007 », sur www.chem.qmul.ac.uk.
  2. (en) Labbé RF, Vreman HJ, Stevenson DK, « Zinc protoporphyrin: A metabolite with a mission », Clinical Chemistry, vol. 45, no 12,‎ , p. 2060–72 (PMID 10585337, lire en ligne)
  3. (en) Martin CJ, Werntz CL, Ducatman AM, « The interpretation of zinc protoporphyrin changes in lead intoxication: a case report and review of the literature », Occupational Medicine, vol. 54, no 8,‎ , p. 587–91 (PMID 15576877, DOI 10.1093/occmed/kqh123)
  4. (en) Verschoor M, Herber R, Zielhuis R, Wibowo A, « Zinc protoporphyrin as an indicator of lead exposure: precision of zinc protoporphyrin measurements », International Archives of Occupational and Environmental Health, vol. 59, no 6,‎ , p. 613–21 (PMID 3679557, DOI 10.1007/BF00377923)
  5. (en) Crowell R, Ferris AM, Wood RJ, Joyce P, Slivka H, « Comparative effectiveness of zinc protoporphyrin and hemoglobin concentrations in identifying iron deficiency in a group of low-income, preschool-aged children: practical implications of recent illness », Pediatrics, vol. 118, no 1,‎ , p. 224–32 (PMID 16818569, DOI 10.1542/peds.2006-0156)
  6. Blumberg WE, Eisinger J, Lamola AA, Zuckerman DM, The hematofluorometer ; journal : Clinical Chemistry ; vol. 23 ; issue 2 PT. 1 ; pages=270–4 ; février 1977 ; PMID 832391
  7. (en) Lamola AA, Yamane T, « Zinc protoporphyrin in the erythrocytes of patients with lead intoxication and iron deficiency anemia », Science, vol. 186, no 4167,‎ , p. 936–8 (PMID 4469690, DOI 10.1126/science.186.4167.936)
  8. (en) Piomelli S, « A micromethod for free erythrocyte porphyrins: the FEP test », The Journal of Laboratory and Clinical Medicine, vol. 81, no 6,‎ , p. 932–40 (PMID 4710372)
  9. SAKAI T - Biomarkers of lead exposure. Ind Health. 2000 ; 38 : 127-42
  10. SCHALLER KH, BOLT HM - Lead and its compounds, addendum (except lead arsenate, lead chromate and alkyllead compounds). The MAK-Collection for occupational health and safety, part II : BAT Value Documentations, vol. 4, Deutsche Forschungsgemeinschaft, Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KgaA ; 2005 : 79-86.
  11. WILHELM M, EWERS U, SCHULZ C - Revised and new reference values for some trace elements in blood and urine for human biomonitoring in environmental medicine. Int J Hyg Environ Health. 2004 ; 207 (1) : 69-73.
  12. Fiche INRS sur les Protoporphyrines zinc sanguines, consultée 2010/12/21.
  13. « Valeur de référence de la Suisse »(Archive.org • Wikiwix • Archive.is • Google • Que faire ?) (consulté le )
  14. Valeur de référence du Québec (IRSST)
  15. Jens K.S. Møller, Christina E. Adamsen, Rodrigo R. Catharino et Leif H. Skibsted, « Mass spectrometric evidence for a zinc–porphyrin complex as the red pigment in dry-cured Iberian and Parma ham », Meat Science, vol. 75, no 2,‎ , p. 203–210 (DOI 10.1016/j.meatsci.2006.07.005, lire en ligne, consulté le )
  16. Hiroya Ishikawa, Miyuki Yoshihara, Ai Baba et Taiki Kawabuchi, « Formation of Zinc Protoporphyrin IX from Myoglobin in Porcine Heart Extract », Food Science and Technology Research, vol. 12, no 2,‎ , p. 125–130 (DOI 10.3136/fstr.12.125, lire en ligne, consulté le )
  17. (en) Giovanni Parolari, Riccardo Benedini et Tania Toscani, « Color Formation in Nitrite-Free Dried Hams as Related to Zn-Protoporphyrin IX and Zn-Chelatase Activity », Journal of Food Science, vol. 74, no 6,‎ , C413–C418 (ISSN 1750-3841, DOI 10.1111/j.1750-3841.2009.01193.x, lire en ligne, consulté le )
  18. Tuan Thanh Chau, Mutsumi Ishigaki, Takao Kataoka et Shigeru Taketani, « Ferrochelatase Catalyzes the Formation of Zn-protoporphyrin of Dry-Cured Ham via the Conversion Reaction from Heme in Meat », Journal of Agricultural and Food Chemistry, vol. 59, no 22,‎ , p. 12238–12245 (ISSN 0021-8561, DOI 10.1021/jf203145p, lire en ligne, consulté le )
  19. (en) Jun-ichi Wakamatsu, Juichi Uemura, Hiroko Odagiri et Jun Okui, « Formation of zinc protoporphyrin IX in Parma-like ham without nitrate or nitrite », Animal Science Journal, vol. 80, no 2,‎ , p. 198–205 (ISSN 1740-0929, DOI 10.1111/j.1740-0929.2008.00619.x, lire en ligne, consulté le )
  20. (en) Jun-ichi Wakamatsu, Jun Okui, Nobutaka Hayashi et Takanori Nishimura, « Zn protoporphyrin IX is formed not from heme but from protoporphyrin IX », Meat Science, vol. 77, no 4,‎ , p. 580–586 (DOI 10.1016/j.meatsci.2007.05.008, lire en ligne, consulté le )
  21. Jun-ichi Wakamatsu, Nobutaka Hayashi, Takanori Nishimura et Akihito Hattori, « Nitric oxide inhibits the formation of zinc protoporphyrin IX and protoporphyrin IX », Meat Science, vol. 84, no 1,‎ , p. 125–128 (DOI 10.1016/j.meatsci.2009.08.036, lire en ligne, consulté le )
  22. (en) Christina E. Adamsen, Jens K.S. Møller, Kristoffer Laursen et Karsten Olsen, « Zn-porphyrin formation in cured meat products: Effect of added salt and nitrite », Meat Science, vol. 72, no 4,‎ , p. 672–679 (DOI 10.1016/j.meatsci.2005.09.017, lire en ligne, consulté le )
  23. Hannelore De Maere, Marlena Jaros, Marta Dziewięcka et Eveline De Mey, « Determination of Hemin, Protoporphyrin Ix, and Zinc(ii) Protoporphyrin Ix in Parma Ham Using Thin Layer Chromatography », Journal of Liquid Chromatography & Related Technologies, vol. 37, no 20,‎ , p. 2971–2979 (ISSN 1082-6076, DOI 10.1080/10739149.2014.906995, lire en ligne, consulté le )
  24. (en) Hannelore De Maere, Sylvie Chollet, Erik Claeys et Chris Michiels, « In Vitro Zinc Protoporphyrin IX Formation in Different Meat Sources Related to Potentially Important Intrinsic Parameters », Food and Bioprocess Technology, vol. 10, no 1,‎ , p. 131–142 (ISSN 1935-5130 et 1935-5149, DOI 10.1007/s11947-016-1804-0, lire en ligne, consulté le )
  25. (en) Jens K. S. Møller, Christina E. Adamsen et Leif H. Skibsted, « Spectral characterisation of red pigment in Italian-type dry-cured ham. Increasing lipophilicity during processing and maturation », European Food Research and Technology, vol. 216, no 4,‎ , p. 290–296 (ISSN 1438-2377 et 1438-2385, DOI 10.1007/s00217-003-0668-5, lire en ligne, consulté le )
  26. (en) Y. H. Hui, Food Biochemistry and Food Processing, John Wiley & Sons, , 769 p. (lire en ligne), p. 342

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