Transcript Lignées sanguines

PCEM2 : Physiologie : 2008-09
Endothélium et cellules sanguines
Pr Philippe Nguyen
Faculté de Médecine et CHU de Reims
Objectifs
• Comprendre la physiologie de :
– La cellule endothéliale
– L’hémostase
– La coagulation plasmatique
– La fibrinolyse
• Définitions :
– Hémostase, hémostase primaire,
hémocompatibilité, coagulation plasmatique,
fibrinolyse.
Plan du cours : 1ère partie
• Structure du vaisseau
• Présentation de la cellule endothéliale
• Présentation (morphologique) des cellules
sanguines
• Adhésion leucocytaire et migration
transendothéliale
• Interaction plaquettes-endothélium.
Structure du vaisseau
• Intima
– Monocouche de cellules endothéliales
– Tissu conjonctif
• Média
– Cellules musculaires lisses
– Constituants extracellulaires : élastine,
collagènes,protéoglycanes
• Adventice
– Collagènes
– Fibroblastes
• Vasa vasorum (vascularisation) et innervation adrénergique,
cholinergiques, purinergiques
Diamètr
e
Épaisseur
Paroi
CML
Elastine
Collagène
Innervation
Artères
élastiques
1à2
cm
2 mm
+++
+++
I,III
+
Artères
musculaires
1mm
1 mm
à 1 cm
+++
++
I,III
++
Artérioles
30 µm
+
+
I,III
+++
Capillaires
5-8 µm 1 µm
0
0
IV,V
0
Veinules
0,5 cm 0,5 mm
+
+
+
Veines
1à 3
cm
+
+
+
20 µm
1,5 mm
Cellule endothéliale
Cellules aplaties
(L:100 µm-l:10 µm
Épaisseur :0,3 µm)
disposées en mosaïque
Processus physiologiques :
-Tonus vaso-moteur
-Traffic des leucocytes
-Naissance de nouveaux vaisseaux
-(notion de progéniteurs endothéliaux)
Lumière
Jonction intercellulaire
Sous-endothélium
NOYAU
Corps de Weibel Palade
JAM
Jonction serrée
Actine
VE-Cadhérine
Jonction d’adhérence
Caténines
Adhésion
Signalisation et
Ancrage au cytosquelette
Vaisseau
Diamètre
en cm
Contrainte de
Cisaillement
(en sec-1)
Aorte ascendante
Artère fémorale
Artère de petit
diamètre
Capillaire
Grosse veine
Veine cave
inférieure
2,3-4,5
50-300
0,5
350
0,03
1500
0,0006
2000-5000
0,5-1
200
2
50
Vasomotricité
• Vasoconstriction :
– Diminution du diamètre du vaisseau
– Augmentation des forces de cisaillement à la
paroi
• Vasodilatation :
– Augmentation du diamètre du vaisseau
– Diminution des forces de cisaillement à la
paroi
Les différents types de cellules sanguines
• Globules rouges ou hématies (lignée
érythroblastique)
• Leucocytes :
– Polynucléaires
• Neutrophiles
• Eosinophiles
• Basophiles
– Monocytes
– Lymphocytes
• Plaquettes (lignée mégacaryocytaire)
Globules rouges
Morphologie : petite cellule anucléée
Déformabilité de la membrane +++
Microscopie à balayage
5.10 12/L de sang
Élément cellulaire majeur de la viscosité sanguine et du
Cisaillement à la paroi
Polynucléaires neutrophiles
Morphologie :
-10-12 µm
-Cytoplasme abondant : granulations
- Noyau réniforme (cellule immature) ;
- Noyau segmenté (cellule mature)
Polynucléaires éosinophiles
Morphologie :
-9-12 µm
- Cytoplasme abondant : granulations
- Noyau bilobé, réniforme
Granulations éosinophiles
Polynucléaires basophile
Morphologie :
-8-10 µm
- Noyau rond
Granulations basophiles
histamine
héparine
Monocytes
Morphologie :
-9-15 µm
- Noyau arrondi, indenté
-Cytoplasme granuleux :
Lymphocytes
Morphologie : au repos G0
-7-9 µm
- Noyau volumineux,
à chromatine dense
-Cytoplasme mince
Plaquettes
Microscopie électronique à balayage
Plaquette au repos
Plaquettes activées
Pseudopodes
Agrégats
Microscopie optique
Agrégat plaquettaire
Hémocompatibilité de la cellule endothéliale
• En l’absence d’activation cellulaire :
– Les plaquettes et les globules rouges n’adhèrent pas
à la surface de l’endothélium
– Les leucocytes roulent sur l’endothélium et adhèrent
de façon réversible
• Éléments de cette hémocompatibilité :
– Glycocalyx = protéoglycanes de la surface des
membranes cellulaires
– Glycosaminogycanes de la surface endothéliale =
sulfate d’héparane.
– Donc : répulsion électrostatique
Adhésion leucocytaire
(microscopie électronique)
Noyau
Granulations
Endothélium
Pseudopodes
Adhésion leucocytaire, migration
transendothéliale
• Phénomène « inflammatoire »
• Réponse à une agression tissulaire :
– Microorganisme : exemple bactérie
– Corps étranger : exemple particule minérale
• Objectif : passage du leucocyte du sang vers le
tissu
– Destruction du microorganisme : exemple bactéricidie
– Phagocytose de la particule minérale par les
macrophages
Adhésion leucocytaire, migration transendothéliale
• Vasodilatation = ralentissement du flux
• Roulement, attraction des cellules par les chémokines
– Interleukine 8 (IL-8) …
• Adhésion réversible puis irréversible
– L-sélectine (sélectine leucocytaire) et E-sélectine (sélectine
endothéliale)
– Cette adhésion favorise l’activation endothélium/leucocytes de
façon réciproque
– Les cytokines pro-inflammatoires et certains composants de
microorganisme (exemple : éléments de la paroi bactérienne)
favorisent cette activation
– Activation des intégrines leucocytaires : b2, b1 intégrines
– Activation des molécules d’adhésion endothéliale : ICAM, VCAM
Force de cisaillement
Roulement
L-sélectine
PSGL-1
Sialyl Lewis X
P- E-sélectine
Glycam-1
CD34
MadCAM-1
Activation
Adhésion ferme
Etalement
Activation
Transmigration
Adhésion leucocytaire, migration transendothéliale
• Transmigration :
– Rétraction des cellules endothéliales
– Ouverture des jonctions : molécules d’adhésion JAM
(junction adhesion molecule) et VE-Cadhérine
– Mobilité cellulaire :
• Adhésion, émission de pseudopodes, rétraction cellulaire
• Activité protéasique
• Radicaux libres = dérivés réactifs de l’oxygène
• Passage dans les tissus :
– Processus de différenciation : le monocyte devient
« macrophage » ; le PN basophile devient
« mastocyte »
MACROPHAGES
Interaction plaquettes-endothélium
Plaquettes
Microscopie électronique à balayage
Plaquette au repos
Plaquettes activées
Pseudopodes
Agrégats
Microscopie optique
Agrégat plaquettaire
Plaquettes
Granules denses (ME) :
-Calcium
Granules a
Expression de récepteurs
membranaires
Morphologie : petite cellule anucléée
Granulations
Interaction plaquettes-endothélium
• La plaquette n’adhère pas à la cellule
endothéliale
– Répulsion électrostatique
– Production par la cellule endothéliale de
monoxyde d’azote (NO) = vasodilatateur
– Production par la prostacycline synthase
endothéliale de PGI2 = vasodilateur et
inhibiteur plaquettaire
Interaction plaquettes-endothélium
• Lors d’une brèche vasculaire :
– Saignement = extravasation des cellules sanguines
– Adhésion plaquettaire
– Activation plaquettaire :
• Production de thromboxane A2 par la cyclooxygénase
plaquettaire
– Vasoconstriction et activation plaquettaire
– Vasoconstriction
• Réduction du flux sanguin donc du saignement
• Favorise l’adhésion des plaquettes
Adhésion plaquettaire au sous-endothélium
• Adhésion plaquettaire :
– Adhésion médiée par le récepteur
plaquettaire GPIb-IX-V
– Se lie au facteur Willebrand
– Le facteur Willebrand se lie aux protéines du
sous-endothélium ( collagènes, laminine,
vitronectine)
– Activation plaquettaire :
• Activation du récepteur GPIIb-IIIa
• Dégranulation plaquettaire
Facteur Willebrand (VWF)
Gène
Chr. 12, 178 kb, 52 exons, mRNA 9 kb
Synthèse
Cellule Endothéliale
Mégacaryocyte
Localisation
Cellule endothéliale (Corps deWeibel-Palade)
Sous-Endothélium
Plasma
Plaquettes (granules alpha)
Concentration plasma
5-10 µg/ml
Fonctions
Protéine portant le F.VIII (de la coagulation)
Médiateur de l’adhésion plaquettaire
et de l’agrégation à fort cisaillement
Glycoprotéine
Multimères (MM 0.5- >15x106)
Sous-unités (MM 2.7x105)
Structure
D.BARUCH
Structure multimérique du Facteur Willebrand
D.BARUCH
C C
N
N
C C
C C
N
C C
N
C C
NN
NN
NN
C C
20x106 Da
(ultra
large Ms)
N
C C
NN
C C
NN
C C
NN
5x105 Da
N
Plasma
C. Endothéliale
Modification conformationnelle
du Facteur Willebrand
Exposition de la liaison à GPIb
Cisaillement :
nul
modéré
élevé
D’après Siedlecki
aIIbb3
Activation plaquettaire
Expression et activation
de la b3 intégrine
aIIbb3 ou GPIIbIIa
+ FIBRINOGENE
Plaquettes
Morphologie : petite cellule anucléée
Granulations
Granules denses (ME) :
-Sérotonine
-Calcium
-ADP
Granules a :
Facteur Willebrand, fibrinogène
PDGF, TGFa/b,, fibronectine
Expression de récepteurs
membranaires :
-GPIb-V-IX (CD42) : F Willebrand
-GPIIb-IIIa (CD41) : Fibrinogène
-P-sélectine (CD62P)
Agrégation plaquettaire
• Activation du récepteur GPIIb-IIIa (b3 intégrine)
• Liaison de GPIIb-IIIa activé au fibrinogène
• Activation plaquettaire :
– Dégranulation : facteur Willebrand plaquettaire,
fibrinogène, Adénosine diphosphate ou ADP
– Amplification du phénomène
– Formation d’un caillot plaquettaire (« clou »
plaquettaire = arrêt du saignement
Thrombogénicité physiologique du sous endothélium
FLUX SANGUIN
aIIbb3
Plaquette
vWF
GPIb
Fg
Cellule endothéliale
Matrice extracellulaire
D.BARUCH
Contact
Adhésion
Agrégation
D’après Jackson SP, Mistry N, Yuan Y.
Platelets and the injured vessel wall. Trends Cardiovasc Med 2001;10,192-197
Plan du cours : 2ère partie
• Définition de la coagulation plasmatique
• Définition de la fibrinolyse
• Préparation à l’enseignement dirigé
HEMOSTASE
• Mécanismes participant à l’arrêt du saignement
• Processus de cicatrisation
• 3 phases :
– Hémostase primaire : vasoconstriction + adhésion-agrégation
plaquettaire
– Coagulation : constitution d’un réseau de fibrine à partir d’une
molécule plasmatique soluble : le fibrinogène
– Fibrinolyse : dissolution du caillot de fibrine = reperméabilisation
vasculaire
Réseau de fibrine
Coagulation plasmatique
• Initiation : La brèche vasculaire/la cellule
endothéliale altérée expose le facteur tissulaire
• Activation enzymatique complexe aboutissant à la
génération de thrombine
• La thrombine transforme le fibrinogène (soluble)
en réseau de fibrine insoluble (solidité +++)
• La fibrine est colonisées par des cellules
(leucocytes, plaquettes, fibroblastes)
– Défense contre l’infection
– Cicatrisation : facteurs de croissance, collagènes et
protéines matricielles
• Dans le sang circulant
– Toutes ces protéines
sont présentes dans
le plasma, mais
inactives/activables
rapidement.
– Le fibrinogène,
substrat de la
thrombine, est
soluble
coagulation
• Lors d’une brèche
vasculaire ou d’une
activation endothéliale :
– Exposition du facteur
tissulaire
– Fixation FT-VII avec une
très forte affinité
– Exposition des
phospholipides anioniques
(phosphatidylsérine)
– Fixation des facteurs
vitamine K dépendants
sur les surfaces
procoagulantes
• Quel est le nom de la protéine capable d’initier la
coagulation ?
LE FACTEUR TISSULAIRE :
- Glycoprotéine transmembranaire
- Présente de façon très abondante dans les tissus, y
compris le sous-endothélium
- Exprimé par la cellule endothéliale et le monocyte en
réponse à une stimulation infectieuse
(lipopolysaccharides des parois bactériennes) ou
inflammatoire (cytokines inflammatoires)
- Récepteur du facteur VII de la coagulation
LE FACTEUR TISSULAIRE :
Structure du complexe FT/VIIa
Structure cristallographique
Transfert d ’énergie
de fluorescence
Coagulation plasmatique
• Facteurs plasmatiques de coagulation
– Nombreuses protéines impliquées dans la
coagulation plasmatique
– Un gène code pour une protéine
– Protéines de synthèse hépatique : facteur V,
fibrinogène
– Protéines de la coagulation dépendant de la
vitamine K : facteurs II, facteur VII, facteur
X, facteur IX
• Citer les différentes protéines impliquées dans la
génération de thrombine. Lieu de synthèse.
L’HEPATOCYTE
• Facteur II : Prothrombine
• Facteur VII : Proconvertine
+ Vitamine K
• Facteur IX : Antihémophilique B
• Facteur X : Stuart
• Facteur V : Pro accélérine
FOIE : lieu mal identifié
• Facteur VIII : Antihémophilique A
• Facteur XI : Rosenthal
• Rôle de la vitamine K.
• Rappel des facteurs dépendant de la vitramine K :
–
–
–
–
Facteur II : Prothrombine
Facteur VII : Proconvertine
Facteur IX : Antihémophilique B (FAH B)
Facteur X : Stuart
g carboxylase dépendant de la vitamine K
Glu-protéine
Gla-protéine
Capacité de se fixer aux
Phospholipides par l’intermédiaire de Ca++
• Rôle dans la génération de thrombine :
• Zymogènes (vitamine K dépendant) de sérine
protéases :
–
–
–
–
Facteur II : Prothrombine  IIa : Thrombine
Facteur VII  VIIactivé
Facteur IX  IXactivé
Facteur X  Xactivé
• Facteur XI : zymogène (non vit K dépendant) de
sérine protéase  X(a)
• Cofacteurs (inactifs) d’enzymes
– Facteur VIII : co-facteur du IXa
– Facteur V : co-facteur du Xa
Activité procoagulante des plaquettes
• Activation plaquettaire :
– exposition de phospholipides anioniques
(phosphatidylsérine)
– Émission de microparticules procoagulantes
– Surface électronégatives = forte affinité pour
les protéines de la coagulation
• Phénomène de coagulation plasmatique.
Coagulation plasmatique
• Au niveau de la brèche vasculaire :
– Génération de thrombine à partir d’un proenzyme : la
prothrombine
– La thrombine va cliver les molécules de fibrinogène pour obtenir
des monomères de fibrine (réseau de fibrine encore soluble)
– La thrombine va ensuite activer une transpeptidase – le facteur
XIII, lequel stabilise le réseau de fibrine (fibrine solide, insoluble)
Molécule de fibrinogène
Régulation de la génération de thrombine
• La génération de thrombine est régulée
(négativement) par :
– Au niveau plasmatique : l’antithrombine
(inactive la thrombine)
– Au niveau de la cellule endothéliale : la
protéine C (sérine protéase) et son co-facteur
la protéine S
Fibrinolyse
• Lors de la cicatrisation (5ème jour post-chirurgie par
exemple) :
– Lyse du caillot de fibrine
– L’enzyme capable de détruire la fibrine est la
plasmine, laquelle est formée progressivement au
niveau du réseau de fibrine, à partir d’un pro-enzyme
: le plasminogène
Préparation à l’enseignement dirigé
• Quel est le nom de la protéine capable d’initier la
coagulation ?
• Citer les différentes protéines impliquées dans la
génération de thrombine. Lieu de synthèse. Rôle de la
vitamine K. Rôle dans la génération de thrombine
• Citer les protéines impliquées dans la régulation
(négative) de la génération de thrombine. Lieu de
synthèse. Rôle de la vitamine K. Rôle de la cellule
endothéliale.
• Citer les protéines impliquées dans la régulation de la
génération de plasmine.
Préparation à l’ED
• La prothrombine est le précurseur d’enzyme (ou
zymogène) d’une sérine protéase dépendant de
la vitamine K
– Qu’est-ce qu’une sérine protéase ?
– Citez les autres sérines protéases, dépendant de la
vitamine K et favorisant la génération de thrombine
– Quelle est la modification post-traductionnelle de ces
facteurs de coagulation ?
– En quoi cette modification de structure permet-elle
une fonction biologique normale ?
Préparation à l’ED
Le fibrinogène est une molécule soluble synthétisée par le
foie. C’est l’un des substrats de la thrombine. C’est
également le ligand de la glycoprotéine plaquettaire
GPIIb-IIIa.
- Le fibrinogène participe t’il à la coagulation plasmatique
? Si oui, de quelle façon ?
- Le fibrinogène joue t’il un rôle dans l’hémostase primaire
? Si oui, de quelle façon ?
- Citer d’autres substrats de la thrombine