Etude de la variation biologique de l’Antigène Spécifique de la Prostate (PSA) chez des hommes adultes

PSA (Antigène spécifique de la prostate) 

 Nature, origine et rôle physiologique du PSA Découvert dans les années 1980 [ le PSA est une enzyme codée par un gène androgène-dépendant situé sur le chromosome , qui appartient à la famille multigénique des kallicréines tissulaires humaines, protéines ayant des propriétés hypotensives . Le PSA, également nommée hK3, est synthétisé sous la forme d’un précurseur inactif contenant un peptide signal de sécrétion et un prosegment, dont le clivage permet l’activation de l’enzyme. La forme mature du PSA est une glycoprotéine de 237 acides aminés [14], de masse moléculaire de 30 kDa environ, ayant une activité sérine protéase. Son rôle est la liquéfaction du sperme à l’éjaculation par clivage des séminogélines I et II et des fibronectines sécrétées par les vésicules séminales [16]. Théoriquement le PSA est sécrété exclusivement par les cellules épithéliales prostatiques, mais des glandes autres que la prostate sont capables d’exprimer et de produire le PSA (la thyroïde, la glande salivaire et les glandes mammaires) à des quantités infimes . Des études récentes ont mis en évidence du PSA dans les glandes para-urétrales de la femme. Quelques expressions ectopiques ont été décrites dans le tissu ovarien cancéreux sous forme de préproPSA, activé ensuite par des protéases en proPSA puis en PSA mature [15]. En dehors des tissus, le PSA est détecté dans plusieurs fluides de l’organisme comme le sang et l’urine ou dans les sécrétions mammaires et le liquide amniotique chez la femme 

 Formes moléculaires du PSA 

Les formes moléculaires de PSA ont été développées afin d’améliorer la sensibilité et la spécificité du PSA total dans la détection et le pronostic du cancer de la prostate. On distingue 2 principales formes de PSA : le PSA lié (conjugué) et le PSA libre 

 Biosynthèse du PSA et de ses dérivés

 Il existe 15 gènes codant pour les kallicréines tissulaires, situés sur le bras long du chromosome et régulés par les hormones stéroïdiennes. Parmi ces gènes, le gène hKLK3 produit au moins 15 transcrits de 0,7 à 6,1 kb dans la prostate. Le transcrit majeur de 1,6 kb est tout d’abord traduit en précurseur inactif : le préproPSA constitué de 261 acides aminés. Le préproPSA sera ensuite clivé au niveau de son extrémité N-terminale en proPSA contenant 244 acides aminés, précurseur également inactif. Enfin, le clivage extracellulaire par la kallikréine humaine 2 (hK2) ou la trypsine du peptide pro-leader de sept acides aminés en position N-terminale situé entre l’arginine en position 7 et l’isoleucine en position 8 aboutit à la forme active: le PSA composé de 237 acides aminés.Au niveau structural, on distingue les précurseurs du PSA, qui sont des formes immatures (zymogènes) et les dérivés du PSA, considérés comme des formes matures [

 Formes liées du PSA 

Dans le sérum, une grande partie du PSA forme des complexes stables avec des inhibiteurs de protéases. Le PSA complexé ou cPSA, est composé de trois fractions [21] :  Le PSA-ACT (complexé à l’alpha-1-antichymotrypsine), qui en est la forme majeure. Il représente 70 % du PSA-T, possède une demi-vie longue : son élimination est inférieure à 1 ng/ml par jour, par voie hépatique ;  Le PSA-API (complexé à l’alpha-1-protéase), forme mineure dosée en même temps que le PSA-ACT ;  Le PSA-A2M (complexé à l’alpha-2-macroglobuline), forme mineure qui n’est pas dosée en routine car tous ses sites antigéniques sont masqués par l’A2M. 

Formes libres du PSA

 Le PSA-L regroupe : les précurseurs du PSA (formes immatures ou zymogènes), ce sont les pro-PSA (-2, -4, -5, et -7), les formes matures clivées du PSA, dont le BPSA et le Nicked PSA ; et enfin le PSA mature intact (iPSA) [26].  Le proPSA (pPSA) et ses formes tronquées Le proPSA est une protéine de 244 acides aminés clivée par la trypsine et la Kallikréine humaine de type 2 (hK2) lors de la maturation en PSA. Les formes « tronquées » du proPSA, sont inactives et possèdent un peptide leader de un à cinq acides aminés [22]. On les nomme en considérant le nombre d’acides aminés présent au niveau 9 du peptide leader. Deux de ces formes tronquées ont été plus particulièrement étudiées : le [-2] pPSA et le [-4] pPSA. Le [-5] pPSA et le [-7] pPSA ne sont pas différenciables biochimiquement. C’est pourquoi l’on parle de [-5/-7] pPsa [22, 27].  BPSA (benign prostatic specific antigen) Le BPSA est une forme dégradée du PSA mature, clivée au niveau de deux sites internes : Lys 182-183 et Lys 145-146. Cette forme mature a exactement la même structure primaire que le PSA, mais les deux clivages la rendent enzymatiquement inactive. Elle n’a pas de fonctions biologiques spécifiques connues [22, 28].  Nicked PSA (nPSA) [26] C’est une forme du PSA mature clivée uniquement entre les acides aminés Lys 145 et 146.  PSA intact [26] Le PSA mature Intact (iPSA) est une forme non clivée du PSA, identique au PSA actif, mais inactivé par un changement de conformation moléculaire. 

Répartition des formes moléculaires du PSA dans le sérum

 Une étude publiée en 2003 [29] a établi à partir d’une cohorte de 157 hommes les pourcentages des différentes formes composant le PSA-L. Pour cette étude, seuls des hommes dont le taux de PSA total était compris entre 4 et 10 ng/ml ont été volontairement sélectionnés. Le PSA -L représente 16 % du PSA-T, le reste, soit 84 % du PSA-T, est complexé. Le PSA-T peut être subdivisé en différentes formes : 28 % BPSA, 39 % iPSA et 33 % de formes tronquées du PSA (pPSA) (Figure 1). Figure 1: Composition du PSA-T et du PSA-L 

 Dosage du PSA

Indications du dosage 

Ce sont : Dépistage systématique à partir de 40-50ans à la demande du médecin ; Diagnostic :  De patients symptomatiques par exemple troubles mictionnels, infections urogénitales, hématurie d’étiologie indéterminée, douleurs pelviennes ; afin d’évaluer si une pathologie prostatique contribue également aux symptômes ;  Des tumeurs bénignes ou malignes de la prostate, ou des pathologies inflammatoires prostatiques aigues ou chroniques ;  Pour décider si une pathologie prostatique doit être recherche par une ponction ou une biopsie ;  Pour évaluer un éventuel résultat faussement négatif d’une biopsie prostatique malgré la suspicion clinique de cancer ; Surveillance des pathologies tumorales prostatiques :  Avant traitement pour éventuelle indication au traitement ;  Sous traitement ;  Apres traitement pour évaluer le risque de récidive soit local, soit avec présence de métastase. 

 Méthodes de dosage

Le dosage du PSA total mesure le PSA complexé à l’alpha-1 antichymotrypsine ainsi que le PSA libre. Le PSA complexé à l’alpha-2 macroglobuline n’est pas accessible aux anticorps car elle l’enveloppe complètement. Les méthodes sont quantitatives et qualitatives. Ces dernières sont devenues obsolètes. Quant aux méthodes quantitatives, les plus recommandées sont celles immunologiques qui font appel à différentes méthodes de dosage exploitant la réaction antigène- anticorps selon un principe sandwich, par compétition, ou par extraction- saturation, et utilisant soit des marqueurs isotopiques, soit des marqueurs enzymatiques, luminescents ou fluorescents. Figure 2: Méthode immunologique du dosage du PSA Les 2 anticorps utilisés sont soit monoclonaux, soit polyclonaux, soit l’un est polyclonal et l’autre et monoclonal. La plupart des techniques actuellement utilisées sont étalonnées à partir d’une préparation du PSA commercialisée. Une préparation étalon de PSA purifié contenant un mélange du PSA libre (10%) et du PSA lié à l’alpha-1 antichymotrypsine (90%) permet de minimiser les différences de réponse entre les techniques utilisant des anticorps monoclonaux et celles utilisant 2 anticorps monoclonal et polyclonal.

 Valeurs seuils et valeurs normales 

Il existe deux étalons basés sur deux techniques différentes de dosage du PSA sérique : le YangPros-Check PSA Assay de Yang Laboratories- travenol® dont la limite normale supérieure est fixée à 2,5 ng/ml et le RIA (Radio-Immuno Assay) Tandem-R PSA Assay d’Hybritech® avec une limite normale supérieure à 4 ng/ml. C’est en fonction de ces étalons que sont calibrées les trousses de dosage du PSA sérique commercialisées. Les résultats de ces dosages sont soumis à des variabilités inter-techniques importantes en l’absence de standard international. Ces variations seraient pour partie liées aux différences de proportion entre les formes libre et complexée du PSA utilisé. Le taux du PSA augmente progressivement avec l’âge. On estime comme normal un taux du PSA sérique total inférieur à 2,5 ng/ml avant 50ans, inférieur à 3,5 ng/ml entre 50et 60ans, inférieur à 4,5 ng/ml entre 60 et 70ans et inférieur à 6,5 ng/ml entre 70 et 80ans. La forme libre représente en moyenne 30% du PSA total. Un rapport du PSA libre sur le PSA total (PSAL/T) inférieur à 15% est corrélé à la présence d’un cancer cependant sa sensibilité et sa spécificité varient en fonction du pourcentage

 Interprétation du PSA

 Incidence du cancer de la prostate en fonction du taux sérique du PSA 

 Depuis sa découverte en tant que marqueur de l’adénocarcinome prostatique en 1980, le PSA est devenu l’outil indispensable du dépistage, du diagnostic précoce, de la stadification et du suivi des patients atteints du cancer de la prostate. Il augmente sensiblement avec le volume de la glande prostatique. Ce volume croît par le développement de l’hyperplasie bénigne qui apparaît quasi systématiquement chez tous les hommes. Le dosage du PSA manque donc de spécificité dans la détection du cancer prostatique débutant. Le seuil de 4ng/ml a été décrit comme offrant le meilleur équilibre entre spécificité et sensibilité. Avec ce seuil, la sensibilité varie de 72 à 90% avec une moindre performance en terme de spécificité. Ainsi, avec un seuil de 4ng/ml, la valeur prédictive positive du PSA oscille globalement entre 11 et 45%. Cette valeur varie en fonction de la tranche du PSA examinée : entre 4 et 10ng/ml, elle est de 18 à 25% et au-delà, elle est de 58 à 64%. Du fait de ces mauvaises performances en terme de spécificité, le nombre de faux positifs est élevé et responsable d’un grand nombre de biopsies prostatiques inutiles et coûteuses. Malheureusement, il peut également y avoir un cancer de la prostate avec un taux de PSA normal dans 20 à 30% des cas.

 Taux de PSA en fonction de l’âge

Jusqu’en 1996, la majorité des producteurs de trousse de dosages comparaient leurs résultats à ceux obtenus avec la trousse considérée comme étant de référence « Tandem RPSA » développé par la société Hybritech qui proposait une limite supérieure de normalité de 4ng/ml. Suite à différents travaux, entre autre ceux de Oesterling et al, certains producteurs de trousse ont progressivement proposé de corriger le seuil de normalité du PSA en fonction de l’âge. En effet, entre 40 et 79ans, il existe une corrélation directe entre le taux du PSA sérique et l’âge avec une augmentation du taux égale à 3,2% par an. L’intérêt d’utiliser le taux de PSA corrigé pour l’âge est d’augmenter la sensibilité du test chez les patients les plus jeunes quand il est important de diagnostiquer le cancer à un stade précoce, et d’améliorer la spécificité du test chez les patients les plus âgés chez qui en évite ainsi des examens inutiles. Comme le volume prostatique augmente avec l’âge, le taux corrigé pour l’âge est en quelque sorte équivalent au taux corrigé pour le volume. Cette 13 attitude set discutée. En effet, le gain est réel en terme de spécificité au-delà de 60ans, cela se fait au prix de 30% de cancer de la prostate non détecté. 

Densité du PSA 

Proposée par Benson [42], la densité du PSA correspond au rapport de la valeur du PSA sérique en ng/ml divisé par le volume de la prostate (évalué en échographie endorectale) en ml. Ce paramètre, exprimé sans unité, est donc un moyen de tenir compte du volume d’adénome secrétant le PSA. En effet la sensibilité et la spécificité du PSA dans la détection du cancer de la prostate sont sub-optimales spécialement pour des valeurs de PSA entre 4,1 et 10ng/ml, parce que fréquemment coexistent dans ces valeurs hypertrophie bénigne et cancer de la prostate. Chez les patients ayant un taux intermédiaire (4,1 et 10ng/ml) une densité de PSA ˂ 0,15 est un argument en faveur d’une hypertrophie bénigne de la prostate. La spécificité rapportée de la densité du PSA est de 15 à 37% avec une sensibilité de plus de 90% en fonction des seuils utilisés [39]. Elle permettrait ainsi d’éviter 15 à 37% de biopsies inutiles tout en ne méconnaissant pas plus de 10% des cancers de la prostate. Cependant, il faut noter que la densité du PSA repose sur la mesure du volume prostatique, dont on sait qu’elle est assez imprécise 

 Vélocité du PSA (PSAV) 

Carter et al. [46] ont montré qu’en cas d’hypertrophie bénigne de la prostate, la progression du PSA est linéaire tandis qu’elle est exponentielle en cas de cancer. Sur cette base, ils ont proposé d’utiliser la progression du PSA en fonction du temps (vélocité du PSA) pour améliorer l’efficacité du PSA. Il a ainsi déterminé qu’une élévation annuelle du PSA de plus de 0,75ng/ml sur au moins 3 dosages séparés de 1,7 à 2ans permet d’identifier 72% des cancers et inclut à tort 10% des hypertrophies bénigne de la prostate [47]. La vélocité du PSA est un marqueur d’agressivité du cancer de la prostate et un critère prédictif indépendant du score du Gleason et de l’extension extra-capsulaire sur la pièce de prostatectomie [48]. D’Amico et al. ont montré qu’une vélocité du PSA˂ 2 ng/ml/an dans l’année qui précède le diagnostic prédit une diminution de la survie spécifique après traitement par chirurgie ou radiothérapie .