Transcript HEMOGLOBINE Physiologie - Hémolyse

HEMOGLOBINE
Physiologie - Hémolyse
Globules rouges
PRINCIPAUX CONSTITUANTS DU GLOBULE ROUGE
• Membrane érythrocytaire
- Bicouche phospholipidique
- Cholestérol
- Protéines : glycophorines, spectrine, actine, ankyrine …
- Importance du cytosquelette
- groupes sanguins
• Hémoglobine
- Structure tétramérique representant 95% des protéines
intracellulaires du GR
- 4 chaînes de globines (protéines) (140 AA)
2 paires de chaînes polypeptidiques
a, b ou d ou g
- Groupe prosthétique de l’hème
. Fer
. Protoporphyrine
Pigment coloré rouge
PRINCIPAUX CONSTITUANTS DU GLOBULE ROUGE
• Equipement enzymatique
Métabolisme énergétique
- Absence de mitochondries
- Voies glycolytique anaérobie
Glucose …
Pyruvate
lactate
ATP-dépendante, NAD-NADH
Pyruvate kinase (PK)
- Voie aérobie des pentoses phosphates
Shunt
NADPH dépendant
Glucose phosphate déshydrogénase (G6PD)
Globules rouges
Numération sanguine : 4-6 .1012/L
Réticulocytes : 20-120. 1019/L
Morphologie : petite cellule anucléée VGM: 90fl
Membrane = déformabilité
-BBicouche lipidique
-PProtéine 3, glycophorine
-CCytosquelette : spectrine,
actine
Protéine 4.1, ankyrine
Hémoglobine
Equipement enzymatique :
-GGlycolyse :
Voie principale anaérobie
Pyruvate kinase
Shunt des pentoses
Glucose 6 phosphate deshydrogénase
NADPH
2-3 Diphosphoglycérate
ATP = énergie
Echanges gazeux
Structure de l’hémoglobine
MM 64 kDa
2 paires de chaînes polypeptidiques
Contenant une porphyrine contenant un atome de FER
Structure quaternaire
de l’hémoglobine adulte A
a2b2
Structure de l’hème
(hémoglobine, myoglobine)
Protoporphyrine IX
tétrapyrrolique
FER FERREUX
Histidine proximale
Histidine distale
O2
Evolution de la synthèse des chaînes
d’hémoglobine en fonction de l’âge
HbA
100
96-98 %
HbF
<2%
HbA2
2-3,5 %
Différentes hémoglobines
Période de la vie
Hémoglobine
A
a2b2
Vie Adulte
A2
a2d2
Vie Adulte, (fœtale, néonatale)
F
a2 g 2
Vie Fœtale, (fœtale,néonatale)
Gower 1
z2e2
Vie intrautérine précoce
Gower 2
a2e2
Vie intrautérine précoce
Portland 1
z2 g 2
Vie intrautérine précoce
Portland 2
z2b2
Vie intrautérine précoce
Gènes des globines
Région régulatrice
e
g
d
b
5’
3’
Chromosome 11
Région régulatrice
z
a2
5’
a1
3’
Chromosome 16
Sens de la transcription
Gènes de globine
Bras p
5’
3’
télomères
Au cours du développement
Synthèse de la chaîne b
Noyau
Transcription
Epissage
ARNm
Mitochondrie
Ribosome
Chaîne b
Hème
Chaîne a
ERYTHROPOIESE
R-EPO R-TrF
Hb
CFU-GEMM
IL-3,IL-4,IL11
GM-CSF
-
+
-
BFU-E
précoces
IL-3,IL-9
GM-CSF
+/-
+
+/-
Colonies très volumineuses 14-21 J
Prolifération +++
BFU-E
tardifs
IL-3,IL-9
GM-CSF, EPO
+
+
+
Prolifération +
Différenciation induction synthèse d’Hb
CFU-E
EPO
+++
++
+
Colonies de moins de 50 cellules en 7
jours prolifération +/-
ProErythro
blastes
EPO
+++
++
++
Subira 4 divisions pour donner naissance
de 8 à 32 GR en 5/6 J
Erythro
basophile
EPO
++
++
++
Apparition de l’hémoglobine
Erythro
polychrom
+/-
++
++
Erythro
acidophile
-
++
++
Ne se divise plus
Réticulocytes
-
+
+
Perte du noyau
Coloration ARN
GR
-
-
+
Perte de l’ARN
Propriétés chimiques
 Fixation,transport et délivrance de
l’oxygène
 Egalement du CO2 et ions H+
 Forme T (tendu) de faible affinité et forme
R (relâché) de forte affinité
 Passage de la forme T à la forme R par
changement de conformation
Effet de l’oxygénation/déoxygénation sur la
structure quaternaire de l’hémoglobine
2,3 DPG
a2
b1
a1
x
b2
Structure déoxygénée
Structure oxygénée
Courbes de dissociation de l’oxygène
HEMOGLOBINE
Courbes de dissociation de l’oxygène
Hb H, Hb Bart’s
Hb A, A2, F
Affinité de l’hémoglobine pour l’oxygène
• Augmentation de
l’affinité pour
l’oxygène :
– Hypothermie
– Alcalose
– Diminution du 2-3
DPG
• Diminution de l’affinité
pour l’oxygène :
– Fièvre
– Acidose
– Augmentation de 2-3
DPG
– Fixation du CO2
Affinité de l’Hémoglobine F
Hémoglobine A
2,3 DPG
Mère
a1
x
a2
b1
g2
O2
a2
Foetus
g1
a1
x
b2
Hémoglobine F
Fonctions de l’hémoglobine
• Transport de l’oxygène :
– Hème : transport (Fe++)
– Globine : hydrophobie, protection contre
l’oxydation
– Fe+++ : irréversible
• Transport du CO2 (10 %)
– Carbamation groupes N-terminaux
• Tampon
• Transport d’oxide nitrique (NO)
– Et effet « scavenger » : anti-oxydant
N.B : Modification post-synthèse
GLYCOSYLATION HbA1C
Hémolyse physiologique
Définition
• Hémolyse = destruction physiologique des
GR au terme de leur vie évaluée à 120
jours
• 9 pour mille GR sont détruits par jour (=
50ml de sang environ )
HEMOLYSE PHYSIOLOGIQUE
• Durée de vie des GR :
- 120 jours
Mécanisme de la sénescence érythrocytaire
- Déficit énergétique
- Modification de la membrane
Augmentation de la méthémoglobine et de
l’affinité pour l’oxygène (déficit en 2-3 DPG)
• Modification des propriétés physiques,
rhéologiques (déformabilité) du GR
• Mécanismes de destruction des globules rouges
sénescents:fragmentation de la membrane, lyse
osmotique, phagocytose, cytolyse dépendant du
complément
CATABOLISME DE L’HEMOGLOBINE
Hème
Bilirubine
albumine
Glycuro-conjugaison (foie)
Excrétion biliaire
Métabolisme rénal et intestinal
(systèmes bactériens)
Stercobilinogène (pigment brun)
Urobilines
SITES DE L’HEMOLYSE
• Extra-vasculaire (physiologique)
- (Foie, rate: faible)
- Système macrophagique de la moelle osseuse
• Intra-vasculaire (pathologique)
- Haptoglobine (a2), synthèse hépatique
- Complexes Hp-Hb (très forte affinité, irréversibles)
- Clairance hépatique des complexes (MM 150 000)
- Elimination urinaire de l’hémoglobine libre
(hémoglobinurie)
. Réabsorbtion tubulaire saturable
. Perte de fer
HEMOLYSE PATHOLOGIQUE
Durée de vie courte
Production médullaire
Destruction
Régénération
Hémoglobine,
Bilirubine
Anémie « régénérative »
INTERET CLINIQUE
• Comprendre la physiopathologie
- des anémies
- des anémies hémolytiques
(étiologies)
• Anémies hémolytiques du nouveau-né
• Transfusions érythrocytaires et
hémovigilance
BIOLOGIE
1.
Argument formel direct
- Durée de vie des GR
- Siège de destruction
2.
Métabolisme de l’Hb - Haptoglobine
- Bilirubine libre
- Bilirubine glycuro-conjuguée
- Hémoglobinurie
- Hémoglobinémie
3.
Métabolisme du fer - fer sérique
- ferritinémie
4.
Anémie, régénérative- réticulocytose
5.
Morphologie érythrocytaire, VGM, IDR
Analyse de l’hémoglobine
Électrophorèse de zone à pH alcalin (pH = 8,6)
Analyse de l’hémoglobine
•
Isoélectrofocalisation: fonction du pHi
Analyse de l’hémoglobine
Techniques électrophorétiques des chaînes
d'hémoglobine en milieu dissociant (HPLC)
Drépanocytose
hétérozygote AS
HbA1 = 58 %
HbS = 35,3 %
HbA2 = 4,7 %
Non Hb = 0,2 %
Analyse de l’hémoglobine
Techniques de biologie moléculaire
 Laboratoires spécialisés
 Diagnostic prénatal
 Epidémiologie
MORPHOLOGIE DES GLOBULES ROUGES
•
•
•
•
•
Schizocytes
Sphérocytes
Dacryocytes
Cellules-cibles
Drépanocytes
Destruction mécanique
Anomalies de membrane
« mécanique », médullaire
Hémoglobinopathies
Hémoglobine S
(gélification de l’Hb)
• Stomatocytes
• Elliptocytes
• Acanthocytes
Anomalies de membrane
Frottis normal
anisocytose
macrocytose
Microcytes (brulures graves)
Double population
érythrocytaire
hypochromie
Hématies-cibles
polychromatophilie
Poïkilocytose
schizocytes
dacryocytes
Drépanocytose
ovalocytose
Corps de Jolly
Hématies ponctuées
Plasmodium
Agglutination des hématies
Hématies en rouleaux
Anomalie qualitative
(de structure)
 Anomalie de la chaîne de globine
  1050 variants  260 pr le gène α
 530 pr le gène β
 70 pr le gène γ
 Modification de la solubilité (Hb
S,C,D,E)
 Instabilité de la structure
 Modification de son affinité pour l’O2
Région régulatrice
e
g
d
b
5’
3’
Chromosome 11
Région régulatrice
z
a2
a1
5’
3’
Chromosome 16
Mutations :
- faux sens (exon) : Hémoglobine S, C, E
- introns/hors gène : certaines b thalassémies
Délétions :
- a thalassémies, certaines b/bd thalassémies
Drépanocytose
Mutation faux sens : gène de la chaîne b globine
Diminution de la
Solubilité de la forme
déoxygénée
Polymérisation de
l’hémoglobine
FALCIFORMATION
Drépanocytose
Frottis sanguin (MGG)
Contraste de Phase
Polymérisation de l’HbS
Physiopathologie
(drépanocytose)
• Drépanocytose= état stable émaillé de
complications aigues de fréquence et de
sévérité variable d’un patient à l’autre
• Cinétique polymérisation dépend de [Hb]
intra-cellulaire, degré d’hypoxie, présence ou
pas d’Hb F
Epidémiologie-génétique
• Electivité ethnique +++ :
– Populations noires d’Afrique
(25 – 30 % porteurs du gène)
– Antilles (10 %)
– Bassin Méditerranéen
– Proche Orient
– Etats-Unis, puis Europe du Nord
Transmission mode autosomique
récessif
Double hétérozygotie : SC,Sbthal, SE
etc… fréquente
Diagnostic biologique
de la drépanocytose homozygote
• Anémie ± profonde 70 à 90 g/l
• Normochrome, normocytaire
• Frottis: anisocytose, poïkilocytose,
corps de Jolly, drépanocytes,
érythroblastose
• Réticulocytose élevée
• Signes biologiques d’hémolyse
(frt,bilirubine,haptoglobine..)
(1)
Diagnostic biologique(2)
• Test de falciformation positif
• Test de solubilité (test d’Itano)
faible solubilité HbS désoxy.
• Diagnostic de certitude par 2 tests
- isoélectrofocalisation et
électrophorèse sur agar à
pH acide, ou HPLC pour quantification
et identification
HbA
absente, HbS 75 à 95%,
HbA2 2 à
4%, HBF 1 à 15%
• Biologie moléculaire
Drépanocytose (S/S) :clinique
• Avant 3 mois: Hb F
• anémie hémolytique
– ictère
– splénomégalie ; atrophie splénique (asplénie)
• crises douloureuses vaso-occlusives (fièvre,altitude,
anesthésie, grossesse…)
• sensibilité aux infections (pneumocoque)
• manifestations viscérales
– Diagnostic à l’occasion d’une complication
aigue ou signe clinique particulier
– Dépistage néonatal +++
Dépistage néonatal en France
Phénylcétonurie
- Hypothyroïdie
- Hyperplasie des
surrénales
- Drépanocytose
- Mucoviscidose
-
• Intégré aux autres
dépistages
Diagnostic des doubles
hétérozygotes
• Autres syndromes drépanocytaires
majeurs(SDM)
• SβThal:anémie,microcytose
hypochromie, HbS, HbA présente ou
pas selon β° ou β+, HbF et HbA2
• SC: cellules cibles, HbS=HbC,HbF
Drépanocytose hétérozygote
• Non symptomatique
• Mais possibilité de complications avec
circonstances déclenchantes
• Dépistage systématique familial
• NFS normale, test de falciformation+
• Electrophorèse: HbA,HbS,HbA2
• Conseil génétique
Autres hémoglobinopathies
• Hb E (béta 26 glulys) Sud-Est asiatique (Kmers)
hétérozygote assymptomatique
homozygote : AH modérée svt bien tolérée
(microcytose)
• Hb C (béta 6 Glu Lys) Afrique haute Volta
bien tolérée chez hétérozygote A/C
• Hb D Punjab
• Hb O Arab (balkans)
• Variants asymptomatiques
• Hémoglobines instables (présence de corps
de Heinz)
polyglobulies
• Hémoglobines hyperaffines (haute
affinité pour l’oxygène)
• (normale de la P50= 26 mmHg à 37°C)
• DPG mutase
• (normale du 2-3DPG= 15µM/g Hb)
• Récepteur à l’EPO
Variations quantitatives
HbA2
ARNm d <<ARNm b
• Diminution de l’HbA2 :
Carences en fer
a/d et ad thalassémies
• Augmentation de
l’HbA2 :
b thalassémies
HbF
• Augmentation de l’Hb
F:
– Persistance
héréditaire de l’HbF
• Délétion des gènes d et
b
- b-thalassémie
Thalassémies:Epidémiologie
• Défaut de synthèse d’une ou plusieurs
chaines de globine (famille hétérogène)
• αThalassémies : Sud-Est asiatique
Afrique noire
bassin méditerranéen
Moyen Orient
• βThalassémies : bassin méditerranée
Sud-Est asiatique
• Mais répartition plus grande du fait des
migrations de populations
Diagnostic biologique βthal
homozygote
1. Electrophorèse de l’Hb
- HbF 50 à 95%
- HbA 5 à 45% pour β+thal
- HbA=0 pour β°thal
- HbA2 normale ou augmentée
Génétique: transmission
autosomique récessive(β thal)
1. Mutation ponctuelle
2. sur 1 gène β = βthal hétérozygote
3. sur 2 gènes β = βthal homozygote
β°thal si pas de chaîne produite
β+thal si diminution de synthèse
4. Rarement délétion β°thal
5. si délétion gène δ et γ = {β δ}thal
6. voir {β δ γ}thal
si délétion étendue = persistance
héréditaire Hb F(déficitβ compensé par γ)
7. Hb Lepore crossing over entre β et δ
α thalassémies
• α thalassémie
mineure
• Perte 1 ou 2 gènes
• Type 1
• Hb Bart’s Y4 à la
naissance 1à2% ou
5%
• Asymptomatique
• Microcytose ou
pseudo-polyglobulie
• Adulte:parfois
HbA2<2,5%
• Diagnostic sur
antécédents
familiaux
Génétique: alpha thalassémie
transmission autosomique
récessive(α thal)
– Délétion 2 gènes:
α°thalassémie
(--/αα) hétérozygote
α+ thalassémie
(-α/-α) homozygote
– Délétion 1 gène:
α+ thalassémie
(-α/αα) hétérozygote
– Délétion 3 gènes
HbH β4
Hémoglobinose H
(--/-α)
– Délétion 4 gènes: létale, anasarque
Hb Bart’s tétramère γ4
Hémolyses par anomalies
membranaires du globule rouge
• Sphérocytose héréditaire
• Elliptocytose héréditaire (mutations
chaînes de la spectrine ou protéine 4.1)
• Pyropoïkilocytose héréditaire (syndrome
hémolytique grave en période néonatale)
• Stomatocytose (anomalie d’un
transporteur membranaire ionique)
• Xérocytose héréditaire (anomalie
contrôle des cations monovalents)
Hémolyses par déficits
enzymatiques
• Anomalies de la voie d’EmbdenMeyerhof:
• Pyruvate kinase
• Glucose-phosphate isomérase
• Autres déficits avec atteinte d’autres systèmes
• Shunt des pentoses phosphates: G6PD
• Voie de synthèse du glutathion
Déficit en Pyruvate Kinase
• Epidémiologie: 1ère enzymopathie en
Europe
• Génétique: autosomique récessif
• Physiopathologie: déficit de synthèse
d’ATP inhibition de la pompe à sodium
• Clinique : AH chronique (parfois ictère
néonatal) splénomégalie
• Rares complications: lithiase pigmentaire
biliaire, hémochromatose
• Biologie: dosage de PK
Déficit en G6PD
• Epidémiologie: 5 à 25% Afrique subsaharienne, Asie tropicale, pourtour
méditerranéen, 10% noirs américains
• Génétique: récessif lié à l’X  hommes
2 gènes normaux A et B (si mutés: A- chez
noirs, méditerranéen dérive de B)
• Biochimie: le G6PD muté est incapable de
produire le NADPH nécessaire à la lutte
contre oxydants  dénaturation de l’Hb,
précipitation (corps de Heinz) , lyse
cellulaire
références
•
•
Bonnes pratiques de l’étude de l’hémoglobine
ABC 2003: 61; 401-409
•
Prise en charge de la drépanocytose chez l’enfant et l’adolescent
(septembre 2005)
http://www.has-sante.fr
•
•
•
Référentiel « médicaments et déficit en G6PD » (25 février
2008)
http://www.agmed.sante.gouv.fr
•
•
Syndromes thalassémiques majeurs et intermédiaires (juin 2008)
http://www.has-santé.fr