Le facteur de croissance sérique-similaire à l’insuline 1 et l’hormone de croissance comme biomarqueurs diagnostiques potentiels de l’ostéoporose postménopausée chez les femmes chinoises

Résumé

Cette étude visait à évaluer le facteur de croissance sérique-similaire à l’insuline 1 (IGF-1) et l’hormone de croissance (GH) comme biomarqueurs complémentaires pour le dépistage de l’ostéoporose postménopausée chez les femmes chinoises postménopausées. Cette étude a identifié que l’IGF-1 identifie efficacement une faible masse osseuse tandis que le GH ne le fait pas, ce qui soutient son utilisation comme alternative viable aux scans d’absorption-rayons X à double énergie (DEXA).

Résumé

L’ostéoporose postménopausée (PMOP) est une préoccupation importante chez les femmes. La référence pour le diagnostic concerne les scans d’absorptiométrie par rayons X à double énergie (DEXA) pour mesurer la densité minérale osseuse (DMO). Cependant, DEXA devient peu pratique lorsque le scanner n’est pas disponible. Cette étude a inclus 345 femmes postménopausées âgées de 45 à 70 ans. Tous les participants ont subi des scanners DEXA et ont été mesurés les niveaux d’IGF-1 et de GH. Sur la base des scores t, les sujets ont été classés en trois groupes : témoins (n = 99), ostéopénie (n = 153) et ostéoporose (n = 93). L’ANOVA a évalué l’IGF-1 et la GH entre groupes. Les analyses statistiques ont exploré les corrélations entre IGF-1, GH et d’autres paramètres. L’utilité diagnostique de l’IGF-1 et du GH a été évaluée à l’aide de courbes caractéristiques de fonctionnement du récepteur (ROC). Des différences significatives entre groupes ont été observées pour IGF-1 et GH. L’IGF-1 a présenté des corrélations négatives avec l’âge, la durée de la ménopause, le pro-peptide N-terminal intact pro-collagène 1 (PI.NP) et l’hormone parathyroïdienne (PTH), tout en étant positivement corrélé à l’indice de masse corporelle (IMC), à l’estradiol (E₂), à la GH, à la DMO et aux scores t. La GH a montré des corrélations négatives avec l’âge, la durée de la ménopause, l’IMC et la PTH, ainsi que des corrélations positives avec E₂, IGF-1, BMD et les scores t. L’analyse ROC a révélé une grande précision, spécificité et sensibilité des valeurs de seuil d’IGF-1 pour distinguer le groupe témoin de ceux présentant une carence minérale osseuse. Cependant, ces résultats n’ont pas été reproduits pour la GH. La mesure sérique de l’IGF-1 promet pour le dépistage des patientes postménopausées. Un examen DEXA ultérieur doit être envisagé pour évaluer la gravité de l’ostéoporose si nécessaire. En revanche, la GH s’est avérée insuffisante pour diagnostiquer l’ostéoporose postménopausique. En conclusion, les niveaux sériques d’IGF-1 offrent un outil de dépistage prometteur pour les affections de faible masse osseuse chez les femmes postménopausées, en particulier dans les milieux sans accès aux scanners DEXA. La classification de la sévérité à l’aide de DEXA pourrait être facilitée avec des niveaux d’IGF-1 en dessous du seuil. En revanche, le GH manque de potentiel diagnostique pour le PMOP. Cette étude fait progresser l’identification de nouveaux marqueurs sériques pour le diagnostic de l’ostéopénie/ostéoporose post-ménopausée clinique.

Introduction

L’ostéoporose constitue un fardeau majeur pour la santé mondiale, caractérisé par une intégrité squelettique compromise et un risque accru de fracture, les femmes postménopausées portant la plus grande charge de la maladie¹. L’ostéoporose postménopausique (PMOP) représente plus de 40 % des fractures ostéoporotiques dans le monde, entraînant une morbidité et des coûts socioéconomiques importants². La perte osseuse accélérée après le sevrage d’œstrogènes entraîne un amincissement disproportionné du trabécule et une microarchitecture perturbée – des caractéristiques pathologiques distinguant la PMOP de la perte osseuse liée à^{l’âge 3}. Malgré des critères diagnostiques établis utilisant l’absorptiométrie à rayons X à double énergie (DEXA), environ 60 % des fractures de fragilité surviennent chez des individus ne respectant pas les seuils d’ostéoporose uniquement selon les critères de densité minérale osseuse (DMO), soulignant l’impératif d’identifier des biomarqueurs complémentaires reflétant la détérioration de la^{qualité osseuse 4}.

L’état de carence en œstrogènes modifie fondamentalement la dynamique du remodelage osseux à travers plusieurs voies. Au-delà de ses effets anti-résorptifs directs, l’œstrogène (E₂) module la signalisation ostéosobalique via la diaphonie avec les réseaux^{endocriniens 5}. Les preuves émergentes positionnent l’axe GH/IGF-1 comme un médiateur critique des actions squelettiques par E₂. Les modèles expérimentaux démontrent que_l’E2 stimule l’expression de l’ARNm d’IGF-1 dans les cellules ostéoprogénitrices, tandis que les anticorps anti-IGF-1 abolissent la prolifération calvariale induite par l’E2 de manière dépendant de ^{la dose 6,7}. Les observations cliniques révèlent des corrélations positives entre les niveaux circulants d’IGF-1 et la DMO dans les cohortes^{postménopausées 8}, bien que la compréhension actuelle reste fragmentée concernant la relation temporelle entre les altérations de GH/IGF-1 et la progression du PMOP.

Bien que le GH et l’IGF-1 soient des régulateurs établis de la croissance et de la maturation squelettiques, leur utilité diagnostique dans le PMOP reste sous-explorée. Ces hormones pléiotropes influencent l’homéostasie osseuse par deux mécanismes : l’IGF-1 stimule directement la différenciation des ostéoblastes et la minéralisation de la matrice, tandis que le GH favorise le remodelage osseux via les voies dépendantes et indépendantes^{de l’IGF-1 9,10}. De manière cruciale, l’axe GH/IGF-1 présente un dimorphisme sexuel et une dérégulation associée à la ménopause – les concentrations sériques d’IGF-1 diminuent de 20 à 30 % lors de la transition ménopausée, indépendamment de^{l’âge de 11} ans. Paradoxalement, les cadres diagnostiques existants négligent cette dimension endocrinienne, s’appuyant principalement sur des mesures structurelles de la DMO plutôt que sur des indicateurs métaboliques fonctionnels. Une question cruciale non résolue est de savoir si, et comment, ce déclin associé à la ménopause de l’axe GH/IGF-1 contribue spécifiquement à la détérioration de la microarchitecture osseuse, et s’il conserve une valeur diagnostique indépendante de la DMO chez les femmes chinoises postménopausées.

Cette étude étudie la validité clinique de l’IGF-1 et du GH sériques comme biomarqueurs complémentaires pour le dépistage PMOP chez les femmes chinoises postménopausées. L’étude émet l’hypothèse que la diminution de l’activité de GH/IGF-1 est corrélée à une détérioration osseuse avancée, indépendamment des valeurs de DMO, ce qui pourrait améliorer la stratification précoce du risque. En analysant les profils hormonaux en conjonction avec les paramètres DEXA et l’historique des fractures, ce travail répond à des lacunes de connaissances cruciales concernant : 1) la capacité prédictive de GH/IGF-1 à la détérioration microarchitecturale, et 2) les seuils de biomarqueurs ethniques spécifiques dans les populations asiatiques où les critères traditionnels de DMO peuvent sous-estimer le risque de fracture. Les résultats de l’étude pourraient éclairer de nouveaux algorithmes diagnostiques intégrant des paramètres endocriniens et densitométriques afin d’améliorer la précision dans la gestion du PMOP. La nouveauté de cette étude translationnelle réside dans son évaluation systématique de l’axe GH/IGF-1 comme un potentiel complément diagnostique chez les femmes chinoises postménopausées. Nous visons à élucider son association avec la détérioration microarchitecturale osseuse et le risque de fracture, indépendamment de la DMO, et à établir des seuils spécifiques à chaque ethnie pour la stratification clinique du risque.

Protocole

La recherche respectait les lignes directrices éthiques définies dans la Déclaration d’Helsinki (Code d’éthique) de l’Association mondiale de la médecine pour l’expérimentation humaine. Habilitation éthique (Approbation n° Nan Bu Zhan Qu-LL-2020-047) a été obtenu auprès du comité d’éthique de l’hôpital général du commandement du théâtre sud de l’Armée populaire de libération chinoise, et le consentement éclairé a été obtenu de tous les patients participants et de leurs familles.

Objet de recherche
Cette étude prospective a duré quatre ans et a été menée au service des hospitalisations et au service d’examen physique de l’hôpital général du théâtre sud, sous la responsabilité de l’Armée populaire de libération chinoise. Il s’est concentré sur une cohorte de femmes postménopausées âgées de 45 à 70 ans, utilisant un plan transversal rigoureux. Les critères d’exclusion englobaient des affections pouvant affecter le métabolisme osseuse, notamment : a) des troubles du système immunitaire tels que la spondylarthrite ankylosante, le lupus érythémateux systémique et la polyarthrite rhumatoïde ; b) tuberculose osseuse ; c) troubles affectant la fonction surrénalienne, insuffisance hépatique ou rénale sévère ; d) troubles endocriniens incluant dysfonctionnement parathyroïdien, troubles thyroïdiens et diabète ; e) les habitudes historiques de consommation de tabac et d’alcool ; et f) utilisation récente (au cours des 12 mois précédents) de médicaments susceptibles d’avoir des effets sur le métabolisme osseutier, tels que les glucocorticoïdes, les préparations de calcium, les compléments de vitamine D, les bisphosphonates, les diurétiques, les anticonvulsivants et les agents fluorés.

En suivant les critères diagnostiques établis par l’Organisation mondiale de la santé, l’étude a recruté un total de 345 sujets, répartis en trois cohortes distinctes selon l’état de santé osseuse : le groupe témoin (caractérisé par une DMO normale, score t ≥-1,0 DM, n = 99), le groupe ostéopénie (-2,5 DM < score t < -1,0 DS, n = 153), et le groupe ostéoporose (score t ≤-2,5 DS ou fracture de fragilité concomitante, n = 93).

Échantillons cliniques
Les patients diagnostiqués avec de l’ostéoporose lors du diagnostic clinique de l’Hôpital général du Commandement du Théâtre Sud de l’Armée populaire de libération de Chine de septembre 2020 à juin 2025, doivent répondre aux critères suivants : patients atteints d’ostéopénie et d’ostéoporose conformément aux critères diagnostiques de l’OMS ; Naturellement ménopausée, naturellement ménopausée depuis ≥1 an, et patientes atteintes de maladies postménopausiques ; Âge 45 ans ≤ âge < 70 ans ; Participation volontaire à l’enquête. Ceux qui remplissent toutes les conditions ci-dessus peuvent être inclus dans les cas expérimentaux. Groupe de masse osseuse normale : naturellement ménopausée, naturellement ménopausée pendant ≥1 an, et ceux présentant des indicateurs d’examen physique normaux (y compris la densité osseuse et les tests hématologiques).

Pour les patients cliniques remplissant les critères ci-dessus, les patients atteints des autres maladies suivantes doivent être exclus. Les critères d’exclusion sont les suivants : dysfonctionnement parathyroïdien, maladies thyroïdiennes, diabète, maladies surrénaliennes, dysfonctionnement sévère du foie et des reins, antécédents de tumeurs malignes, maladies du système immunitaire telles que la spondylarthrite ankylosante, le lupus érythémateux systémique et la polyarthrite rhumatoïde, le syndrome d’insuffisance ovarienne prématurée et l’oophorectomie, la tuberculose spinale, la tuberculose articulaire, l’arthrite suppurative, l’ostéolyse, etc. Les patients ayant pris des médicaments affectant le métabolisme osseux (au cours des 12 derniers mois), tels que les glucocorticoïdes, les médicaments calciques, la vitamine D, les préparations de bisphosphonates, les diurétiques, les anticonvulsivants, le fluor, etc., peuvent également être exclus. La présence de l’une des conditions ci-dessus peut entraîner l’exclusion.

Collecte de données
Les données démographiques des participants, y compris l’âge, les années depuis la ménopause, la taille et le poids, ont été documentées. L’indice de masse corporelle (IMC) a été calculé à l’aide de la formule

IMC = Poids (kg) / Taille (^{m 2}).

Prélèvement d’échantillons sérumiques
Après un jeûne nocturne, des prélèvements sanguins ont été prélevés auprès de tous les participants. Par la suite, le sérum a été rapidement séparé par centrifugation à environ 850 × g pendant 5 minutes, aliquoté, puis stocké à -80 °C pour une analyse ultérieure.

Calcul de la taille de l’échantillon
L’analyse de puissance a priori était réalisée à l’aide de G*Power. D’après les données préliminaires montrant des niveaux moyens d’IGF-1 sériques de 89,46 ± 18,89, 72,52 ± 16,32, et 60,23 ± 15,63 ng/mL pour les groupes masse osseuse normale, ostéopénie et ostéoporose, respectivement, la taille de l’effet calculée (f de Cohen) était de 0,86. Avec α = 0,05 et puissance = 0,80 pour une ANOVA à sens unique, un minimum de 9 participants par groupe (soit 27 au total) était requis. Pour garantir la robustesse de notre conception transversale — en tenant compte de l’ajustement multivariable, des analyses de sous-groupes et des problèmes potentiels de données — nous avons ciblé un échantillon plus large. La cohorte finale comprenait 345 femmes postménopausées (99 avec une masse osseuse normale, 153 avec ostéopénie, 93 avec ostéoporose), dépassant largement l’exigence calculée.

Évaluation des données cliniques
Mesure de la densité minérale osseuse
La densité minérale osseuse (DMO) a été évaluée à l’aide d’un scan DEXA au niveau de la colonne lombaire (_{L 1-4}), du cou fémoral gauche et de l’extrémité supérieure du cou fémoral. Des examens du cou fémoral et de la partie supérieure du cou ont été réalisés avec des genoux fléchis, tandis que la position couchée a été maintenue lors des examens de la colonne lombaire (L _1-4). Des professionnels formés du département de médecine nucléaire de l’hôpital général du Commandement du Théâtre Sud de l’Armée populaire de libération chinoise ont effectué tous les tests. Avant chaque mesure, un scan prothétique de contrôle qualité a été réalisé, garantissant que des normes rigoureuses étaient respectées avant de procéder aux scans des participants. Le coefficient de variation a été enregistré à 0,40 %. Les valeurs de la DMO étaient exprimées en g/cm².

Mesure de l’indicateur sérique
Les mesures des indicateurs sérumiques ont été effectuées au département laboratoire de l’hôpital général du Commandement du théâtre sud de l’Armée populaire de libération chinoise. Le panel d’indicateurs évalués comprenait principalement GH, IGF-1, 25-hydroxyvitamine D [25(OH)D], produits de dégradation du collagène β (β-CTX), propeptide amino-terminal total de type I (PI.NP), hormone parathyroïdienne (PTH), ostéocalcine N-terminale (BGP), calcium (Ca) et estradiol (_{E 2}). Les opérations sont réalisées strictement conformément aux instructions du kit, et le procédé utilise des équipements automatisés du département laboratoire (GE). Un enregistrement rapide des résultats du test après leur analyse a été assuré.

Les méthodologies expérimentales employées pour les indicateurs respectifs étaient les suivantes : la quantification du GH a été réalisée par immunoanalyse électrochemiluminescence au luminol ; Les niveaux d’IGF-1 ont été déterminés à l’aide de tests immunosorbants liés aux enzymes et de techniques de chimiluminescence. Les niveaux_d’E2 ont été mesurés à l’aide d’un kit d’immunotest commercial. Les mesures de calcium sérique ont été effectuées à l’aide d’une méthode colorimétrique sur un analyseur biochimique automatisé. L’analyse de 25(OH)D, β-CTX, PI.NP, PTH et BGP a été mesurée à l’aide d’immunotests électrochemiluminescences (ECLIA) avec des kits de test commerciaux.

Instruments et réactifs
Les principaux instruments commerciaux, kits de test et réactifs utilisés dans cette étude sont listés de manière exhaustive dans le tableau des matériaux.

Analyse statistique
L’analyse des données utilisait le logiciel statistique SPSS 20.0 et GraphPad Prism7. Les résultats ont été présentés comme moyenne ± SE. L’analyse univariée de la variance (ANOVA), l’analyse de corrélation de Pearson, l’analyse partielle de corrélation et l’analyse ROC ont été appliquées de manière appropriée. Un niveau de signification de P < 0,05 a été adopté.

Résultats

Caractéristiques de base et comparaison des niveaux sériques de GH/IGF-I
L’analyse statistique a révélé que les modifications de masse osseuse chez les patientes atteintes d’ostéoporose étaient significativement positivement corrélées avec les années depuis la ménopause, l’IMC et les niveaux sériques d’E2 (P < 0,05), et significativement corrélés négativement avec les niveaux sériques de 25(OH)D, PTH, β-CTX et PINP (P < 0,05). Notamment, les niveaux sériques de GH et IGF-1 dans le groupe ostéopo...

Discussion

La densité minérale osseuse (DMO) constitue un déterminant clé de la résistance osseuse, complétée par des caractéristiques cliniques dans le diagnostic^{d’ostéoporose 12}. Cependant, l’applicabilité de la DMO en tant qu’outil de dépistage épidémiologique est entravée par des préoccupations liées au coût et^{à l’accessibilité 4}. Bien que les marqueurs de renouvellement osseux guident l’évaluation de la réponse thérapeutique, leurs limites diagno...

Matériaux

Liste des matériaux utilisés dans cet article

Nom	Entreprise	Numéro de catalogue	Commentaires
25(OH)D3 Kit	Roche Diagnostics	3017970190	Pour la détection de 25-hydroxyvitamine D [25(OH)D]
Kit &beta ;-CTX	Roche Diagnostics	3017938190	Pour la détection des produits de dégradation du collagène &bêta ;-CTX
BGP Kit	Roche Diagnostics	3017912190	Pour la détection de l’ostéocalcine N-terminale (BGP)
Centrifugeuse	Labortechnik (Hermle)	Z 216 MK	Conditions expérimentales : 4 & degrés C, 18620 g, centrifugation pendant 20 minutes
Scans d’absorptiométrie à double énergie des rayons X (DEXA)	GE Healthcar	Prodige lunaire	Pour la densité minérale osseuse (DMO) et la mesure de la composition corporelle.
E2 Kit	Roche Diagnostics	3017888190	Pour la détection d’estradiol (E2)
GH Kit	Roche Diagnostics	3017954190	Pour la détection de l’hormone de croissance (GH)
IGF-1 Kit	Roche Diagnostics	3017962190	Pour la détection du facteur de croissance de type insulino-1 (IGF-1)
PINP Kit	Roche Diagnostics	3017946190	Pour la détection du propeptide amino-terminal de type I total (PINP)
Équipement PTH	Roche Diagnostics	3017920190	Pour la détection de l’hormone parathyroïdienne (PTH)
Analyseur biochimique Roche Cobas série c	Roche Diagnostics	Cobas C 702	Instrument de détection biochimique du calcium
Analyseur d’électrochimioluminescence de la série Roche Cobas e	Roche Diagnostics	COBAS E 602&NBSP ;	Instrument de détection par immunotest