Formes des folates

L’être humain doit tirer les folates de son alimentation 1. Les cellules s’en servent pour fixer des atomes de carbone isolés, nécessaires à la fabrication des bases de l’ADN et d’un acide aminé, la méthionine 1.

L’acide folique, forme synthétique ajoutée aux aliments et aux compléments alimentaires, ne devient actif qu’après sa réduction en tétrahydrofolate (THF) par la dihydrofolate réductase (DHFR) 21.

Thymidylate et purines

Les cellules en division utilisent des atomes de carbone isolés pour fabriquer la thymine, l’une des bases de l’ADN, ainsi que les bases puriques 1.

La thymidylate synthase transfère au dUMP l’atome de carbone du 5,10-méthylène-THF, formant ainsi du dTMP et du dihydrofolate (DHF) 1.

Cycle du thymidylateCytosol, noyau et mitochondries
123Tétrahydrofolate (THF)5,10-Méthylène-THFDihydrofolate (DHF)
  1. Tétrahydrofolate (THF)5,10-Méthylène-THFSérine hydroxyméthyltransférase (SHMT1, SHMT2)L-Sérine → glycine, Pyridoxal-5′-phosphate
  2. 5,10-Méthylène-THFDihydrofolate (DHF)Thymidylate synthase (TYMS)dUMP → dTMPFluorouracilePémétrexedLe folate fournit le carbone et les deux électrons qui le réduisent en méthyle
  3. Dihydrofolate (DHF)Tétrahydrofolate (THF)Dihydrofolate réductase (DHFR)NADPHMéthotrexateRéduit aussi l'acide folique en DHF, lentement dans le foie humain

Le méthotrexate bloque la DHFR et piège ainsi les folates sous forme de DHF 1.

MTHFR et variant 677C>T

L’enzyme MTHFR convertit une partie des folates de la cellule en méthylfolate, qui apporte les groupes méthyle nécessaires à la formation de la méthionine 3. Un variant fréquent de son gène, 677C>T, diminue la stabilité de l’enzyme 3.

Les extraits cellulaires de sujets homozygotes TT présentent environ 30 % de l’activité des extraits de sujets CC 3. Environ 10 à 15 % des personnes d’origine européenne et des Japonais sont homozygotes TT 3. Ce variant est la cause génétique la plus fréquente d’hyperhomocystéinémie légère 3.

Méthionine synthase et vitamine B12

La méthionine synthase nécessite de la vitamine B12 4. Elle transfère le groupe méthyle du méthylfolate à l’homocystéine, ce qui régénère la méthionine et libère le folate 42.

Cycle des folates, branche de méthylationCytosol
123Tétrahydrofolate (THF)5,10-Méthylène-THF5-Méthyl-THF
  1. Tétrahydrofolate (THF)5,10-Méthylène-THFSérine hydroxyméthyltransférase 1 (SHMT1)L-Sérine → glycine, Pyridoxal-5′-phosphateLa SHMT2 catalyse la même réaction dans les mitochondries
  2. 5,10-Méthylène-THF5-Méthyl-THFMéthylènetétrahydrofolate réductase (MTHFR)NADPH, FADIrréversible in vivo, inhibée par la SAM ; Ala222Val (677C>T) retient mal le FAD
  3. 5-Méthyl-THFTétrahydrofolate (THF)Méthionine synthase (MTR)Homocystéine → méthionine, MéthylcobalamineProtoxyde d'azoteSeule issue du 5-méthyl-THF ; ralentie faute de B12 (piège du méthylfolate)

En cas de carence en B12, le méthylfolate s’accumule, car aucune autre réaction ne le consomme et la réaction catalysée par la MTHFR ne s’inverse pas 2. Ce piège du méthylfolate entraîne une carence fonctionnelle en folates 25.

S-adénosylméthionine et homocystéine

La méthionine est convertie en S-adénosylméthionine, principal donneur de groupes méthyle 6. Chaque transfert de groupe méthyle laisse de l’homocystéine, qui est soit reconvertie en méthionine, soit dégradée en cystéine 6.

Réduction de l'acide folique et cycle monocarboné des folatesCytosol des hépatocytes et des cellules en division
  1. Acide folique
  2. Dihydrofolate réductase (DHFR)NADPHMéthotrexateLente et variable dans le foie humain ; les folates naturels réduits y échappent
  3. 7,8-Dihydrofolate
  4. Dihydrofolate réductase (DHFR)NADPHMéthotrexateRéduit aussi le dihydrofolate libéré par la thymidylate synthase (TYMS)
  5. Tétrahydrofolate
  6. Sérine hydroxyméthyltransférase (SHMT1 cytosolique, SHMT2 mitochondriale)Sérine convertie en glycine, Pyridoxal-5′-phosphateEmbranchement : la TYMS transfère ce carbone au dUMP et forme le dTMP de l'ADN
  7. 5,10-Méthylènetétrahydrofolate
  8. Méthylènetétrahydrofolate réductase (MTHFR)NADPH, FADIrréversible in vivo, inhibée par la SAM ; le variant 677C>T réduit l'activité
  9. 5-Méthyltétrahydrofolate
  10. Méthionine synthase (MTR)Méthylcobalamine, Homocystéine convertie en méthionineRalentie par la carence en B12, qui piège les folates sous forme de 5-méthyl-THF
  11. Tétrahydrofolate

Dans 15 essais randomisés portant sur 71 422 participants suivis pendant 1 à 7,3 ans, la réduction de l’homocystéinémie par les vitamines B6, B9 ou B12 n’a pas prévenu l’infarctus du myocarde 7. Un infarctus est survenu chez 7,1 % des participants traités et chez 6,0 % des participants sous placebo (risque relatif 1,02 ; IC à 95 % : 0,95 à 1,10) 7. Pour l’accident vasculaire cérébral, ces proportions étaient de 4,3 % et de 5,1 % (0,90 ; 0,82 à 0,99), soit une différence absolue brute de 0,8 point de pourcentage et un nombre de sujets à traiter d’environ 125 7.

Anémie mégaloblastique

En cas de carence en folates ou en B12, la moelle osseuse ne peut pas fabriquer correctement l’ADN ; le sang contient alors trop peu de globules rouges, et ceux-ci sont plus gros que la normale 12.

Une faible concentration de 5,10-méthylène-THF ralentit la synthèse du thymidylate, si bien que l’ADN polymérase incorpore de l’uracile 5. Chez des adultes carencés en folates (n = 8), l’ADN des cellules sanguines contenait huit fois plus de résidus d’uracile que chez les témoins (n = 14) 5. La carence en B12 peut en outre provoquer une myéloneuropathie par démyélinisation ; cette atteinte ne s’observe presque jamais en cas de carence en folates 2.