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Le sodium, le potassium, le calcium, le bicarbonate et l'équilibre hydrique sanguin sont essentiels au maintien des fonctions physiologiques de l'organisme. Les recherches sur les troubles liés aux ions magnésium ont été insuffisantes. Dès les années 1980, le magnésium était surnommé « l'électrolyte oublié ». Avec la découverte de canaux et de transporteurs spécifiques du magnésium, ainsi que la compréhension de la régulation physiologique et hormonale de l'homéostasie du magnésium, la compréhension du rôle du magnésium en médecine clinique ne cesse de s'approfondir.

Le magnésium est essentiel au fonctionnement et à la santé cellulaires. Il existe généralement sous forme de Mg2+ et est présent dans toutes les cellules de tous les organismes, des plantes aux mammifères supérieurs. Élément essentiel à la santé et à la vie, c'est un cofacteur important de l'ATP, source d'énergie cellulaire. Il participe principalement aux principaux processus physiologiques des cellules en se liant aux nucléotides et en régulant l'activité enzymatique. Toutes les réactions ATPase nécessitent de l'ATP Mg2+-, y compris les réactions liées aux fonctions de l'ARN et de l'ADN. Le magnésium est un cofacteur de centaines de réactions enzymatiques cellulaires. De plus, il régule également le métabolisme du glucose, des lipides et des protéines. Il participe à la régulation de la fonction neuromusculaire, du rythme cardiaque, du tonus vasculaire, de la sécrétion hormonale et de la libération de N-méthyl-D-aspartate (NMDA) dans le système nerveux central. Le magnésium est le second messager impliqué dans la signalisation intracellulaire et un régulateur des gènes du rythme circadien qui contrôlent le rythme circadien des systèmes biologiques.

Le corps humain contient environ 25 g de magnésium, principalement stocké dans les os et les tissus mous. Le magnésium est un ion intracellulaire important et le deuxième cation intracellulaire en importance après le potassium. Dans les cellules, 90 à 95 % du magnésium se lie à des ligands tels que l'ATP, l'ADP, le citrate, les protéines et les acides nucléiques, tandis que seulement 1 à 5 % du magnésium intracellulaire existe sous forme libre. La concentration intracellulaire en magnésium libre est de 1,2 à 2,9 mg/dl (0,5 à 1,2 mmol/l), ce qui est similaire à la concentration extracellulaire. Dans le plasma, 30 % du magnésium circulant se lie aux protéines, principalement par l'intermédiaire des acides gras libres. Les patients présentant des taux élevés d'acides gras libres à long terme présentent généralement des concentrations sanguines de magnésium plus faibles, inversement proportionnelles au risque de maladies cardiovasculaires et métaboliques. Les variations des acides gras libres, ainsi que des taux d'EGF, d'insuline et d'aldostérone, peuvent affecter les taux sanguins de magnésium.

Il existe trois principaux organes régulateurs du magnésium : l’intestin (qui régule l’absorption du magnésium alimentaire), les os (qui stockent le magnésium sous forme d’hydroxyapatite) et les reins (qui régulent l’excrétion urinaire du magnésium). Ces systèmes sont intégrés et hautement coordonnés, formant ensemble l’axe intestin-os-rein, responsable de l’absorption, de l’échange et de l’excrétion du magnésium. Un déséquilibre du métabolisme du magnésium peut entraîner des conséquences pathologiques et physiologiques.

Les aliments riches en magnésium comprennent les céréales, les haricots, les noix et les légumes verts (le magnésium est le composant principal de la chlorophylle). Environ 30 à 40 % de l'apport alimentaire en magnésium est absorbé par l'intestin. La majeure partie de l'absorption se produit dans l'intestin grêle par transport intercellulaire, un processus passif impliquant des jonctions serrées entre les cellules. Le gros intestin peut réguler finement l'absorption du magnésium grâce aux gènes transcellulaires TRPM6 et TRPM7. L'inactivation du gène intestinal TRPM7 peut entraîner de graves carences en magnésium, zinc et calcium, ce qui nuit à la croissance précoce et à la survie après la naissance. L'absorption du magnésium est influencée par divers facteurs, notamment l'apport en magnésium, le pH intestinal, les hormones (telles que les œstrogènes, l'insuline, l'EGF, le FGF23 et la parathormone [PTH]) et le microbiote intestinal.
Dans les reins, les tubules rénaux réabsorbent le magnésium par des voies extracellulaires et intracellulaires. Contrairement à la plupart des ions comme le sodium et le calcium, seule une faible quantité (20 %) de magnésium est réabsorbée dans les tubules proximaux, tandis que la majorité (70 %) est réabsorbée dans l'anse de Heinz. Dans les tubules proximaux et les branches épaisses de l'anse de Heinz, la réabsorption du magnésium est principalement déterminée par les gradients de concentration et le potentiel de membrane. La claudine 16 et la claudine 19 forment des canaux magnésiens dans les branches épaisses de l'anse de Heinz, tandis que la claudine 10b contribue à la formation d'une tension intraluminale positive à travers les cellules épithéliales, favorisant ainsi la réabsorption des ions magnésium. Dans les tubules distaux, le magnésium régule finement la réabsorption intracellulaire (5 à 10 %) via TRPM6 et TRPM7 à l'extrémité cellulaire, déterminant ainsi l'excrétion urinaire finale de magnésium.
Le magnésium est un composant important des os, et 60 % du magnésium présent dans le corps humain est stocké dans les os. Le magnésium échangeable présent dans les os fournit des réserves dynamiques permettant de maintenir les concentrations plasmatiques physiologiques. Le magnésium favorise la formation osseuse en agissant sur l'activité des ostéoblastes et des ostéoclastes. Un apport accru en magnésium peut augmenter la teneur minérale osseuse, réduisant ainsi le risque de fractures et d'ostéoporose lié au vieillissement. Le magnésium joue un double rôle dans la réparation osseuse. Pendant la phase aiguë de l'inflammation, le magnésium peut favoriser l'expression de TRPM7 dans les macrophages, la production de cytokines dépendantes du magnésium, et favoriser le microenvironnement immunitaire nécessaire à la formation osseuse. Durant la phase de remodelage tardif de la cicatrisation osseuse, le magnésium peut influencer l'ostéogenèse et inhiber la précipitation d'hydroxyapatite. TRPM7 et le magnésium participent également au processus de calcification vasculaire en influençant la transition des cellules musculaires lisses vasculaires vers le phénotype ostéogénique.

La concentration sérique normale de magnésium chez l'adulte est de 1,7 à 2,4 mg/dl (0,7 à 1,0 mmol/l). L'hypomagnésémie désigne une concentration sérique de magnésium inférieure à 1,7 mg/dl. La plupart des patients présentant une hypomagnésémie limite ne présentent aucun symptôme évident. En raison du risque de carence en magnésium à long terme chez les patients présentant une magnésémie supérieure à 1,5 mg/dl (0,6 mmol/l), certains suggèrent de relever le seuil inférieur d'hypomagnésémie. Cependant, ce seuil reste controversé et nécessite une validation clinique plus approfondie. 3 à 10 % de la population générale souffre d'hypomagnésémie, tandis que le taux d'incidence des patients atteints de diabète de type 2 (10 à 30 %) et des patients hospitalisés (10 à 60 %) est plus élevé, en particulier chez les patients en unité de soins intensifs (USI), dont le taux d'incidence dépasse 65 %. Plusieurs études de cohorte ont montré que l'hypomagnésémie est associée à un risque accru de mortalité toutes causes confondues et de mortalité liée aux maladies cardiovasculaires.

Les manifestations cliniques de l'hypomagnésémie incluent des symptômes non spécifiques tels que somnolence, spasmes musculaires ou faiblesse musculaire causés par un apport alimentaire insuffisant, une augmentation des pertes digestives, une diminution de la réabsorption rénale ou une redistribution du magnésium de l'extérieur vers l'intérieur des cellules (Figure 3B). L'hypomagnésémie coexiste généralement avec d'autres troubles électrolytiques, notamment l'hypocalcémie, l'hypokaliémie et l'alcalose métabolique. Par conséquent, l'hypomagnésémie peut être négligée, en particulier dans la plupart des contextes cliniques où la magnésémie n'est pas systématiquement mesurée. Ce n'est qu'en cas d'hypomagnésémie sévère (magnésémie < 1,2 mg/dL [0,5 mmol/L]) que des symptômes tels qu'une excitabilité neuromusculaire anormale (spasmes poignet-cheville, épilepsie et tremblements), des anomalies cardiovasculaires (arythmies et vasoconstriction) et des troubles métaboliques (insulinorésistance et calcification du cartilage) apparaissent. L'hypomagnésémie est associée à une augmentation des taux d'hospitalisation et de mortalité, en particulier lorsqu'elle s'accompagne d'hypokaliémie, soulignant l'importance clinique du magnésium.
La teneur en magnésium dans le sang étant inférieure à 1 %, elle ne peut donc pas refléter de manière fiable la teneur totale en magnésium des tissus. Des recherches ont montré que même si la concentration sérique en magnésium est normale, la teneur intracellulaire en magnésium peut être diminuée. Par conséquent, prendre en compte uniquement la teneur en magnésium dans le sang, sans tenir compte de l'apport alimentaire en magnésium et des pertes urinaires, peut sous-estimer la carence clinique en magnésium.

Les patients souffrant d'hypomagnésémie présentent souvent une hypokaliémie. Une hypokaliémie persistante est généralement associée à une carence en magnésium et ne peut être efficacement corrigée qu'une fois le taux de magnésium normalisé. Une carence en magnésium peut favoriser la sécrétion de potassium par les canaux collecteurs, aggravant ainsi la perte de potassium. Une diminution du taux intracellulaire de magnésium inhibe l'activité de la Na+-K+-ATPase et augmente l'ouverture des canaux potassiques médullaires extrarénaux (ROMK), entraînant une perte rénale accrue de potassium. L'interaction entre le magnésium et le potassium implique également l'activation du cotransporteur de chlorure de sodium (NCC), favorisant ainsi la réabsorption du sodium. Une carence en magnésium réduit l'abondance du NCC grâce à une protéine ligase ubiquitine E3 appelée NEDD4-2, qui régule à la baisse le développement des cellules précurseurs neuronales et prévient l'activation du NCC par l'hypokaliémie. Une régulation négative continue du NCC peut améliorer le transport distal de Na+ en cas d'hypomagnésémie, entraînant une augmentation de l'excrétion urinaire de potassium et une hypokaliémie.

L'hypocalcémie est également fréquente chez les patients souffrant d'hypomagnésémie. Une carence en magnésium peut inhiber la libération de parathormone (PTH) et réduire la sensibilité rénale à cette hormone. Une diminution du taux de PTH peut réduire la réabsorption rénale du calcium, augmenter l'excrétion urinaire de calcium et, à terme, entraîner une hypocalcémie. En raison de l'hypocalcémie induite par l'hypomagnésémie, l'hypoparathyroïdie est souvent difficile à corriger, sauf si le taux de magnésium sanguin revient à la normale.

La mesure du magnésium total sérique est la méthode standard pour déterminer la teneur en magnésium en pratique clinique. Elle permet d'évaluer rapidement les variations à court terme de la teneur en magnésium, mais peut sous-estimer la teneur totale en magnésium de l'organisme. Des facteurs endogènes (comme l'hypoalbuminémie) et exogènes (comme l'hémolyse de l'échantillon et les anticoagulants comme l'EDTA) peuvent influencer la valeur mesurée du magnésium, et ces facteurs doivent être pris en compte lors de l'interprétation des résultats des analyses sanguines. Le magnésium ionisé sérique peut également être mesuré, mais son application clinique n'est pas encore clairement établie.
Lors du diagnostic d'hypomagnésémie, la cause peut généralement être déterminée à partir des antécédents médicaux du patient. Cependant, en l'absence de cause sous-jacente évidente, des méthodes diagnostiques spécifiques doivent être utilisées pour déterminer si la perte de magnésium est d'origine rénale ou gastro-intestinale, telles que l'excrétion de magnésium sur 24 heures, la fraction d'excrétion de magnésium et le test de charge en magnésium.

Les suppléments de magnésium constituent la base du traitement de l'hypomagnésémie. Cependant, il n'existe actuellement aucune recommandation thérapeutique claire pour cette maladie ; le traitement dépend donc principalement de la gravité des symptômes cliniques. Une hypomagnésémie légère peut être traitée par des suppléments oraux. Il existe de nombreuses préparations de magnésium sur le marché, chacune ayant des taux d'absorption différents. Les sels organiques (tels que le citrate de magnésium, l'aspartate de magnésium, la glycine de magnésium, le gluconate de magnésium et le lactate de magnésium) sont plus facilement absorbés par l'organisme que les sels inorganiques (tels que le chlorure de magnésium, le carbonate de magnésium et l'oxyde de magnésium). L'effet secondaire fréquent des suppléments oraux de magnésium est la diarrhée, ce qui complique la prise de suppléments oraux.
Dans les cas réfractaires, un traitement médicamenteux adjuvant peut être nécessaire. Chez les patients dont la fonction rénale est normale, l'inhibition des canaux sodiques épithéliaux par l'aminophénidate ou le triaminophénidate peut augmenter la magnésémie. D'autres stratégies potentielles incluent l'utilisation d'inhibiteurs du SGLT2 pour augmenter la magnésémie, en particulier chez les patients diabétiques. Les mécanismes à l'origine de ces effets ne sont pas encore élucidés, mais ils pourraient être liés à une diminution du débit de filtration glomérulaire et à une augmentation de la réabsorption tubulaire rénale. Chez les patients hypomagnésémiques chez lesquels la supplémentation orale en magnésium est inefficace, comme ceux atteints du syndrome de l'intestin court, de convulsions mains-pieds ou d'épilepsie, ainsi que chez ceux présentant une instabilité hémodynamique due à une arythmie, une hypokaliémie et une hypocalcémie, un traitement intraveineux doit être utilisé. L'hypomagnésémie induite par les IPP peut être améliorée par l'administration orale d'inuline, et son mécanisme pourrait être lié à des modifications du microbiote intestinal.

Le magnésium est un électrolyte important, mais souvent négligé dans le diagnostic et le traitement cliniques. Il est rarement testé comme électrolyte conventionnel. L'hypomagnésémie est généralement asymptomatique. Bien que le mécanisme exact de régulation de l'équilibre magnésien dans l'organisme ne soit pas encore élucidé, des progrès ont été réalisés dans l'étude du mécanisme par lequel les reins métabolisent le magnésium. De nombreux médicaments peuvent provoquer une hypomagnésémie. L'hypomagnésémie est fréquente chez les patients hospitalisés et constitue un facteur de risque de séjour prolongé en soins intensifs. L'hypomagnésémie doit être corrigée par des préparations à base de sels organiques. Bien que de nombreux mystères restent à élucider quant au rôle du magnésium dans la santé et la maladie, de nombreuses avancées ont été réalisées dans ce domaine, et les cliniciens devraient accorder une plus grande attention à l'importance du magnésium en médecine clinique.