physiopath hemophilie

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Hémophilie : physiopathologie et bases
moléculaires
J.-F. Schved
L’hémophilie est une maladie hémorragique liée à un déficit le plus souvent constitutionnel en facteur VIII
(hémophilie A) ou en facteur IX (hémophilie B). Le rôle de ces deux facteurs dans le processus général de
coagulation permet de mieux comprendre les aspects cliniques de cette maladie : les facteurs
antihémophiliques sont indispensables à la phase d’amplification de la coagulation qui permet de
générer de façon explosive des quantités suffisantes de thrombine pour créer le caillot. L’absence ou la
diminution congénitale de l’un de ces deux facteurs dont le gène est situé sur le chromosome X entraîne
une maladie hémorragique dont la principale expression est ostéoarticulaire. La répétition des
hémarthroses provoque une arthropathie chronique dans laquelle interviennent le rôle pathogène des
dépôts de fer, la destruction du cartilage, très sensible au saignement chez le jeune enfant, l’hypertrophie
synoviale et les lésions osseuses. Les hématomes sont les autres grandes complications de l’hémophilie. Ils
peuvent être dangereux par leur taille ou leur localisation et sont parfois à l’origine de séquelles graves.
Enfin, parmi les complications iatrogènes, l’apparition d’inhibiteurs constitue le risque le plus redouté.
Leur prévalence, beaucoup plus importante dans l’hémophilie A que dans l’hémophilie B, est liée en partie
à des facteurs génétiques tels que le type de mutation, mais pourrait aussi être influencée par les
modalités thérapeutiques : type de produit et mode de traitement. Une meilleure connaissance de la
physiopathologie de l’hémophilie pourra permettre de faire les choix thérapeutiques les plus adaptés aux
différents moments de la vie de l’hémophile.
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Mots clés : Hémophilie ; Facteur VIII ; Facteur IX ; Hémarthroses ; Inhibiteurs ; Hémostase
Plan
¶ Introduction
1
¶ Facteurs antihémophiliques
Structure et métabolisme
Rôle des facteurs antihémophiliques A et B dans la coagulation
Génétique
Pathologie moléculaire
Conséquences du déficit en facteur antihémophilique
sur l’hémostase
1
1
3
4
5
¶ Hémophilie
Complications hémorragiques de l’hémophilie
Physiopathologie de l’atteinte articulaire
6
6
6
¶ Physiopathologie des complications iatrogènes
Anaphylaxie
Anticorps inhibiteurs
Anticorps inhibiteurs du FIX
5
9
9
10
12
■ Introduction
L’hémophilie est une maladie hémorragique due à un déficit
le plus souvent constitutionnel en l’un des deux facteurs
antihémophiliques : le facteur VIII (FVIII), facteur antihémophilique A, ou le facteur IX (FIX), facteur antihémophilique B. Elle
est de transmission récessive liée au sexe, touchant un
nouveau-né sur 5 000 enfants de sexe masculin, mais il existe
aussi des hémophilies acquises par auto-immunisation, contre le
FVIII principalement.
Hématologie
Nous envisageons successivement la structure biochimique
des facteurs antihémophiliques A et B, leur rôle dans le processus de coagulation, les bases génétiques du déficit et les
conséquences du déficit sur le processus normal de coagulation.
Nous abordons ensuite la physiopathologie de la maladie et de
ses complications.
■ Facteurs antihémophiliques
Structure et métabolisme
Facteur VIII
Structure [1-3]
Le FVIII est une protéine de 2 332 acides aminés comportant
trois domaines homologues A, un domaine B et deux domaines
C organisés suivant la séquence A1-A2-B-A3-C1-C2 (Fig. 1 à 3).
Entre ces domaines ont été identifiées des régions acides :
a1 entre A1 et A2, a2 entre A2 et B, et a3 entre B et A3. Il existe
une grande homologie parmi les espèces pour les acides aminés
des trois domaines A et des deux domaines C. Les trois domaines A, essentiels pour l’activité cofacteur, présentent une
homologie avec ceux du facteur V de la coagulation et de la
céruloplasmine. Une grande partie du domaine B peut être
délétée sans perte de l’activité. Avant sa sécrétion, le FVIII est
clivé à la jonction B-A3 puis à l’intérieur du domaine B. Ceci
1
13-021-B-10 ¶ Hémophilie : physiopathologie et bases moléculaires
a1
A1
génère une chaîne lourde comportant A1, A2, et B et une
chaîne légère composée des domaines A3, C1 et C2. L’association entre les chaînes lourdes et légères est médiée par un
cation divalent. Immédiatement après sa libération dans la
circulation, il forme un complexe non covalent avec le facteur
von Willebrand (vWF) pour lequel il a une très forte affinité (kd
< 0,5 nM). Deux régions de la chaîne légère du FVIII sont
impliquées dans la liaison avec le vWF : la région a3, qui
précède le domaine A3, et une ou plusieurs régions des domaines C1 et C2. Dans le complexe [vWF-FVIII], le facteur VIII est
protégé de l’action catalytique de la protéine C activée, du FIXa
et du facteur X activé (FXa), permettant de maintenir un taux
de FVIII normal dans le plasma avant son activation. Le taux
plasmatique est faible : 0,10 à 0,20 mg/l.
a2
A2
B
Ion++
a3
A3
C1
C2
A
Activation et inactivation du FVIII
a1
A1
La forme active du FVIII, ou FVIIIa, est formée sur le site où
se déroule le processus de coagulation par l’action sur le FVIII
de deux enzymes : la thrombine (facteur II activé : FIIa) et le
FXa. Ces deux sérine protéases clivent la molécule FVIII au
niveau des résidus Arg372 et Arg740 dans la chaîne lourde et
Arg1689 dans la chaîne légère. Ceci forme le FVIIIa, hétérotrimère A1, A2, A3-C1-C2 dans lequel l’association entre A1 et
A3-C1-C2 reste médiée par un ion divalent.
L’inactivation du facteur VIII peut se faire par dégradation
protéolytique : clivage du FVIIIa par la protéine C activée (PCa)
ou par le FXa. En fait, cette voie n’est pas majoritaire : il se
produit aussi une inactivation par dissociation spontanée du
domaine A2-a2 du dimère. Le catabolisme du FVIIIa fait
intervenir une protéine apparentée aux récepteurs des lipoprotéines de faible densité (low density receptor-related protein : LRP),
facilité par des protéoglycanes d’héparine sulfatée. Le FVIII
délété du domaine B subirait une inactivation par la PCa deux
à trois fois plus rapide que celle du FVIII plasmatique ou
recombinant [4].
Ion++
a2
A2
C2
C1
A3
B
Figure 1. Facteur VIII (FVIII) et FVIII activé. Représentation schématique
de la structure.
A. La molécule FVIII comporte une chaîne lourde de 93 kDa, constituée de
trois sous-unités : A1, A2 et B, et une chaîne légère de 80 kDa constituée
de trois sous-unités : A3, C1 et C2. Entre ces domaines ont été isolées des
régions acides. Ces chaînes sont liées par un ion divalent.
B. Le FVIII activé est un hétérotrimère, comportant la sous-unité A1 associée à la région acide a1, la sous-unité A2 avec la région acide a2 et les
sous-unités A3-C1-C2.
1.
2.3.4.5.6.
7.8. 9.10.11.12.13.
14.
15.16.17.18.19.20.21.22. 23.24.25
26.
5'
3'
NH2
A1
A2
a1
B
A3
a2
C1 C2
COOH
a3
Figure 2. Gène du facteur VIII (FVIII). Le gène du FVIII, situé en Xq28, est un long gène de 186 kb comportant 26 exons transcrit en un acide ribonucléique
(ARN) de 9 kb. L’exon 14 est la plus grande séquence exonique. Il code le domaine B.
FX
LRP et FIXa
NH2
A1
PGHS et FIXa
A2
a1
FIXa
FIXa
vWF
B
a2
vWF, PL
a3
A3
FXa
C1
1
IIa
LRP, vWF, PL
C2
COOH
2332
A3 et domaine B
lon métal
A1
1
a1
372
A2
a2
373
740
LRP
PGHS
A3
C1
C2
1690
COOH
2332
LRP
Figure 3. Facteur VIII. Structure et régions impliquées dans les principales interactions moléculaires. vWF : facteur von Willebrand. LRP : low density receptor
related protein ; PGHS : protéoglycanes d’héparine sulfatée ; PL : phospholipides.
2
Hématologie
Hémophilie : physiopathologie et bases moléculaires ¶ 13-021-B-10
1
2 3
4
5
6
7
8
5'
NH2 Prepropeptide
3'
Gla
AH EGF-1 EGF-2 Domaine d'activation
Domaine catalytique
COOH
S-S
Chaîne légère
Chaîne lourde
Figure 4. Gène du facteur IX (FIX), FIX et FIX activé. La molécule FIX est monocaténaire, composée de 415 acides aminés. Le peptide signal de 19 acides
aminés est excisé lors de la sécrétion. Le second exon code la région riche en résidus gammacarboxylés (Gla), le 3e pour un petit domaine hydrophone (AH),
les 4e et 5e pour les domaines epidermal growth factor (EGF)-like, le 6e pour le domaine d’activation, les 7e et 8e pour le domaine catalytique.
Facteur IX
Structure
Le FIX est une sérine protéase plasmatique circulante composée de 415 acides aminés [5] . Son poids moléculaire est de
57 kDa. Il comporte certains domaines ou structures caractéristiques : vers la partie N-terminale se trouvent 12 résidus
gammacarboxylés (domaine GLA) qui permettent la liaison du
FIX aux phospholipides par l’intermédiaire d’ions calcium
(Fig. 4). Cette propriété est commune à tous les facteurs
vitamine K-dépendants : FII, facteur VII (FVII), FIX, FX, protéine
C et protéine S. Les deux domaines suivants sont de type
epidermal growth factor (EGF). Le premier domaine, de type B,
contient des résidus impliqués dans la liaison de haute affinité
avec le calcium ; le second domaine, de type A, pourrait jouer
un rôle dans la liaison du FIX avec les plaquettes et dans
l’interaction du FIXa avec son cofacteur, le FVIII. Après les
domaines EGF-like se situe un peptide d’activation de 35 acides
aminés qui précède le domaine sérine protéase, avec la triade
catalytique histidine-aspartate-sérine.
Activation et inactivation du FIX
Le FIX circule sous forme monocaténaire à un taux plasmatique de 3 à 5 mg/l. L’excision du peptide d’activation génère
le FIXa, qui comporte une chaîne légère de 145 acides aminés,
liée par un pont disulfure (C132-C289) à une chaîne lourde de
234 acides aminés.
L’inactivation plasmatique du FIXa est due à l’antithrombine,
qui forme un complexe stœchiométrique 1 : 1 avec le FIXa. Le
mécanisme, bien que plus lent, est identique pour les FXa et
FIIa. Il peut être accéléré par la présence d’héparines ou
d’héparanes sulfates.
Rôle des facteurs antihémophiliques A et B
dans la coagulation
Schéma général du processus de coagulation
La coagulation, qui vise à consolider le caillot formé lors de
l’hémostase primaire, a pour élément clé une enzyme, la
thrombine (FIIa). La thrombine est l’enzyme qui clive le
fibrinogène en fibrine. La fibrine se polymérise en créant un
réseau qui constitue la trame du caillot fibrinocruorique. Le
processus de coagulation peut se décomposer en trois phases :
une phase d’initiation, qui conduit à la génération de faibles
traces de thrombine à la surface de cellules exprimant du
facteur tissulaire (FT) ; une phase d’amplification, qui aboutit à
l’accumulation de facteurs activés à la surface des plaquettes ;
puis une phase de propagation comportant l’assemblage de
larges complexes enzymatiques à la surface des plaquettes, la
génération « explosive » de fortes concentrations de thrombine
induisant la formation d’un caillot stable [6, 7].
Hématologie
Les facteurs antihémophiliques sont indispensables à la phase
de propagation [8].
Phase d’initiation de la coagulation
La coagulation est initiée par le complexe FT-FVII. Le FVII est
une proenzyme de type sérine estérase, vitamine K-dépendante.
Le FT est une glycoprotéine cellulaire de 263 acides aminés, en
position transmembranaire, comportant une extrémité intracellulaire, un portion transmembranaire et une partie externe qui
lui donne une fonction récepteur [9]. Il appartient à la famille
des récepteurs de cytokines de classe 2, comme les récepteurs
aux interférons. Certaines cellules (fibroblastes, myocytes,
cellules adventitielles) l’expriment de façon constitutive,
d’autres (monocytes, cellules endothéliales) ne l’expriment à
leur surface qu’après activation. Le FVII se lie au FT et forme un
complexe [FT-FVII]. La liaison du FVII au FT entraîne une
modification conformationnelle du FVII, sans libération de
peptide d’activation, générant le facteur VII activé (FVIIa). Le
complexe [FT-FVIIa] peut activer le FIX et le FX. L’activation
directe du FX est faible car elle est limitée par un inhibiteur
appelé tissue factor pathway inhibitor (TFPI). L’activation du FX
par le FIXa est faible aussi car elle nécessite la présence d’un
cofacteur non présent à cette phase : le FVIIIa. Cette phase
d’initiation ne génère donc que des traces de thrombine. La
quantité de thrombine générée ne suffit pas pour produire la
fibrine nécessaire à la constitution du caillot, mais permet le
déclenchement de la phase de propagation de la coagulation
(Fig. 5).
Phase d’amplification
La thrombine générée sur le site de coagulation clive le FVIII
et forme l’hétérotrimère FVIIIa. Après que la thrombine, et à un
moindre degré le FXa, ont activé le FVIII, celui-ci se sépare du
vWF pour se lier aux phospholipides plaquettaires sur lesquels
il est concentré. C’est donc à la surface des plaquettes que se
produit la phase d’amplification : le FIXa généré pendant la
phase d’initiation est fixé de façon diffuse sur les plaquettes, où
il se lie au FVIIIa en présence de calcium. La liaison IX-VIII
implique les domaines A2 et A3 du FVIIIa. Le complexe ainsi
créé [IXa-VIIIa] s’appelle aussi ténase ou ténase intrinsèque.
Dans ce complexe, la présence du FVIIIa augmente la catalyse
du FX par le FIXa d’un facteur supérieur à 105, induisant la
présence de FXa en forte concentration [7]. De plus, la thrombine a un autre impact : elle active le facteur V (FV) en facteur
V activé (FVa) qui se fixe lui aussi à la surface des plaquettes.
Le complexe [FXa-FVa] s’appelle aussi complexe prothrombinase. À la fin de la phase d’amplification se trouvent donc à la
surface des plaquettes activées des facteurs de coagulation
activés en concentration importante (Fig. 6).
3
13-021-B-10 ¶ Hémophilie : physiopathologie et bases moléculaires
Domaine
catalytique
du FVII
VIIa
EGF2
EGF2
FT1
FT1
EGF1
EGF1
FT2
FT2
Gla
Gla
B
A
Figure 5. Phase d’initiation de la coagulation.
A. Le facteur tissulaire (FT) est une protéine transmembranaire. La partie extracellulaire comporte deux sous-unités FT1 et FT2 qui interagissent avec le facteur
VII (FVII) de la coagulation. Le FVII est une proenzyme, comprenant un domaine Gla, deux sous-unités epidermal growth factor (EGF)-like (EGF1 et EGF2) puis
un domaine catalytique.
B. L’interaction avec le FT induit une modification conformationnelle du FVII qui démasque son site catalytique. Il en résulte un complexe [FT-FVIIa] qui activera
le FX.
Facteur tissulaire (FT)
VII
FT-VIIa
VII
XI
FT-VIIa
XIa
IX
IX
IXa
VIII
X
VIIIa IXa
Xa
X
Va Xa
V
Fibrinogène
II
Fibrinogène
IIa
II
IIa
XIIIa
Fibrine
Fibrine
B
A
Figure 6. Phase d’amplification de la coagulation.
A. Le complexe [FT-FVIIa] peut activer le FX et le FIX. Le FIXa active lui aussi le FX. Le FXa active la prothrombine (FII) en thrombine (FIIa). La thrombine génère
les premières traces de fibrine, trame du caillot. Cette réaction se déroule à la surface des plaquettes.
B. La thrombine transforme le dimère FVIII en hétérotrimère FVIIIa. Le complexe [FVIIIa-FIXa] ou ténase intrinsèque induit une activation importante du FX. En
outre la thrombine active le FV en FVa et le FXI en FXIa. À la fin de cette phase se concentrent à la surface des plaquettes plusieurs facteurs activés dont le FXa,
le FIIa, le FIXa, le FVIIIa et le FVa.
Phase de propagation
À la surface des plaquettes, le complexe ténase génère des
quantités importantes de FXa. L’activation du FX en FXa par le
complexe ténase est 50 fois supérieure à celle du FX par le
complexe [FT-FVIIa]. Le complexe prothrombinase clive la
prothrombine en thrombine, mais après la phase d’amplification, la présence à la surface des plaquettes de concentrations
élevées de facteurs activés permet la génération « explosive » de
quantités importantes de thrombine (thrombin burst) qui aura de
multiples effets : activation en boucle du facteur XI (FXI), du
FVIII et du FV, activation des plaquettes et surtout protéolyse du
4
fibrinogène en monomères de fibrine (Fig. 7). La polymérisation
spontanée de ces monomères crée la trame du réseau de fibrine
qui structure le caillot. Ce caillot est consolidé par l’action du
FXIII, lui-même activé par la thrombine.
Génétique
Facteur VIII
Le gène du FVIII est situé sur le bras long du chromosome X
(Xq28). Il s’agit d’un long gène de 186 kb comportant 26 exons
et codant un acide ribonucléique messager (ARNm) de 9 kb [10,
Hématologie
Hémophilie : physiopathologie et bases moléculaires ¶ 13-021-B-10
proximité du télomère, soit en position distale (88 % des cas),
soit en position plus proximale (12 % des cas). Ceci aboutit à
une impossibilité de transcription du gène et à un déficit très
sévère en FVIII. Une autre forme d’inversion a été décrite,
portant sur l’intron 1, liée à une recombinaison avec une zone
télomérique. Elle est à l’origine de 3 % à 5 % des déficits sévères
en FVIII [18].
Va
IX
IXa
II
IIa
Xa
VIIIa
X
Figure 7. Phase de propagation de la coagulation. Le complexe ténase
intrinsèque a généré à la surface des plaquettes des quantités importantes
de facteurs activés dont surtout le FXa. Ceci déclenche une génération
« explosive » de thrombine qui permet la création d’un caillot fibrinocruorique.
11]. Parmi ceux-ci, 24 exons font entre 69 et 262 paires de base,
alors que l’exon 14 est composé de 3 106 paires de bases et que
l’exon 26 en comporte 1 958. Cependant, une grande partie de
l’exon 26 est dans l’extrémité 3', non transcrite, ce qui fait de
l’exon 14 la plus grande séquence exonique. Ceci est important
pour la physiologie et surtout les applications thérapeutiques,
en particulier la production de FVIII recombinant : l’exon
14 code le domaine B du FVIII, qui n’intervient pas dans sa
fonction. Un gène délété de cette longue chaîne qu’est l’exon
14 pourra donc coder un FVIII fonctionnel. La Figure 3 montre
le positionnement des 26 exons et les domaines correspondants
de la protéine FVIII [12].
Facteur IX
Le gène codant le FIX est lui aussi situé sur le bras long du
chromosome X (Xq29). Il est plus petit que le gène du FVIII
puisqu’il comporte 34 kb, avec neuf exons [13, 14]. Il code un
ARNm de 2,8 kb. Le second exon code le domaine Gla, le 4e et
le 5e les domaines EGF, le 6e le peptide d’activation et les 7e et
8e le domaine catalytique. Il existe une homologie de séquence
avec le FVII, le FX et la protéine C qui fait évoquer un ancêtre
commun [15].
Pathologie moléculaire
Facteur VIII
De nombreuses anomalies dans la séquence nucléotidique ont
été décrites à l’origine de déficits congénitaux en FVIII. Les
mutations causales sont recensées dans une base de données
internationale nommée « Hemophilia A Mutation, Search, Test
and Resource site » (HAMSTeRS) accessible par internet (http://
europium.csc.mrc.ac.uk). Ces anomalies génétiques entraînent
un déficit plus ou moins sévère en FVIII, qui va de la simple
diminution du taux de FVIII par diminution de sécrétion ou
présence de FVIII instable jusqu’à l’absence totale de FVIII
fonctionnel (absence de FVIII ou FVIII tronqué). La présence ou
non d’une molécule de FVIII circulant décelable par son
antigénicité permet de différencier les déficits dits cross-reacting
material positive (CRM+) et les déficits cross reacting material
negative (CRM–).
Inversions
La plus fréquente, puisqu’elle représente près de 50 % des cas
de déficit sévère, est une inversion sur l’intron 22 du gène du
FVIII [16, 17]. Elle résulte d’une recombinaison de séquences
homologues, dont l’une est située sur l’intron 22 et l’autre à
Hématologie
Délétions
Les délétions sont arbitrairement séparées en larges ou
partielles. Les délétions larges sont responsables de déficits
sévères en FVIII. Les conséquences des délétions de fragments
plus petits sont variables. Une délétion, même minime, d’un
nombre de nucléotides non multiple de 3 engendre un décalage
du cadre de lecture (mutation frameshift) à l’origine d’une
protéine aberrante, voire de l’apparition d’un codon stop
prématuré, responsable d’un déficit très sévère. À l’inverse, la
délétion en phase d’un ou de plusieurs codons triplets pourra
n’entraîner qu’un déficit partiel. À côté de ces délétions, on
relève aussi, parmi les réarrangements importants du gène, de
rares insertions ou des duplications.
Mutations ponctuelles
De nombreuses mutations ponctuelles ont été décrites. Un
tiers de ces mutations ponctuelles surviennent dans des zones
à haut risque de mutations (hot spot), au niveau d’un doublet
CpG, du fait de l’instabilité des cytosines méthylées. L’erreur est
moins efficacement corrigée par les processus normaux de
réparation de l’ADN. Les conséquences des mutations ponctuelles sont variables selon leur localisation. Les mutations nonsens sont habituellement sévères, alors que les mutations fauxsens peuvent avoir différents degrés de sévérité mais sont le plus
souvent modérées. Les mutations impliquant les sites d’épissage
de l’ARN revêtent des aspects de sévérité variable selon la
position de la mutation par rapport à la jonction exon-intron.
Facteur IX
Les déficits congénitaux en FIX relèvent dans plus de 95 %
des cas de mutations ponctuelles. Les lésions moléculaires du
gène FIX sont très nombreuses et hétérogènes. Dans de nombreux cas, chaque famille possède sa propre mutation.
Les mutations sont colligées dans une base de données accessible par internet (http://www.kcl.ac.uk/ip/petergreen/haemBdata
base.html) qui, dans sa dernière édition (version 13), comportait
2 891 entrées patients, 211 délétions courtes (moins de
30 nucléotides) et/ou insertions, 91 larges délétions et
962 mutations ponctuelles. Ici encore, on trouve des anomalies
récurrentes sur les doublets CpG. Les mutations non-sens ou
décalantes induisent en général des déficits sévères, CRM–. Les
mutations faux-sens représentent deux tiers des mutations
décrites. La responsabilité de ces mutations faux-sens est parfois
difficile à établir.
Certaines mutations dans la zone du promoteur induisent un
déficit particulier par son profil évolutif : sévère dans l’enfance, ce
déficit se corrige partiellement ou totalement à la puberté. La
forme typique est la mutation Leyden, responsable de l’hémophilie B du même nom. Elle induit une modification des sites de
liaison des facteurs de transcription et une réduction de celle-ci.
Après la puberté, le déficit de transcription est corrigé par les
androgènes, qui seraient capables de réactiver le promoteur
muté [19, 20].
Conséquences du déficit en facteur
antihémophilique sur l’hémostase
Les deux facteurs antihémophiliques, FVIII et FIX, sont très
différents. Le FIX a une activité enzymatique, forte lorsqu’il est
dans sa forme active FIXa ; il est vitamine K-dépendant et n’a
aucune homologie avec le FVIII. Le FVIII n’a pas d’activité
enzymatique, c’est un cofacteur, non vitamine K-dépendant,
labile. Néanmoins, le déficit congénital en l’un de ces deux
facteurs crée la même pathologie, l’hémophilie. Les manifestations cliniques de ces deux déficits sont similaires. Ceci conduit
à étudier les conséquences d’une anomalie du complexe antihémophilique sur la coagulation.
5
13-021-B-10 ¶ Hémophilie : physiopathologie et bases moléculaires
Différents modèles ont été proposés [8, 21]. L’un consiste à
étudier dans des plasmas normaux ou issus de patients hémophiles la cinétique d’activation de la coagulation in vitro,
d’après la cinétique d’apparition de métabolites liés à la
génération de thrombine : les complexes thrombine-antithrombine (TAT) et le fibrinopeptide A. Dans le plasma issu
d’hémophilies A, de la thrombine est générée, mais avec retard
et en quantité moindre. Le retard dans la génération de thrombine indique un ralentissement de la coagulation. Ce ralentissement est corrigé par l’ajout de FVIII recombinant. Il existe
aussi chez l’hémophile un ralentissement de la génération du
facteur V activé, alors que l’activation des plaquettes est ralentie
mais non réduite. Ainsi, dans le plasma déficient en FVIII,
l’activation de la coagulation se fait, mais de façon retardée,
alors que l’activation plaquettaire est pratiquement normale.
L’activation plaquettaire est largement indépendante de la
ténase intrinsèque. Ceci confirme les anciennes observations
faites chez l’hémophile à partir du temps de saignement [22] : la
formation initiale du caillot plaquettaire est normale, permettant à l’hémophile d’avoir un temps de saignement normal ; en
revanche, le caillot hémostatique secondaire, composé normalement en périphérie du caillot plaquettaire et en son centre
d’un caillot riche en fibrine, est anormal chez l’hémophile, ne
contenant que peu de fibrine. Ces données ont été confirmées
dans un autre modèle [21] étudiant en vidéomicroscopie la
croissance du caillot à la surface d’une couche monocellulaire
de fibroblastes en culture. L’activation de la coagulation est
déclenchée par le FT exprimé à la surface des fibroblastes. Cette
technique permet de visualiser l’existence de deux phases dans
la croissance du caillot : une phase d’initiation, localisée
directement à la surface activatrice et à proximité, et une phase
d’expansion, qui se fait à partir de ce caillot et diffuse dans le
plasma. Dans le plasma d’hémophile, cette deuxième phase est
très altérée ; la croissance du caillot représente environ 30 % de
celle mesurée dans un plasma normal.
“
À retenir
FVIII et FIX : deux facteurs que tout oppose
• Le facteur IX est une proenzyme qui devient une
enzyme, le FIXa, après activation. Il est de faible poids
moléculaire (57 kDa), vitamine K-dépendant, de petite
taille (415 acides aminés), en concentration plasmatique
importante (3 à 5 mg/l). Sa synthèse est sous la
dépendance d’un gène de petite taille : 34 kb, neuf exons.
Les mutations causales sont très diverses, pratiquement
propres à chaque patient.
• Le FVIII est une coenzyme du FIXa, sans activité
catalytique. Il est de grande taille (2 332 acides aminés),
de poids moléculaire élevé (330 kDa). Il n’est pas vitamine
K-dépendant ; sa concentration plasmatique est faible
(0,10 à 0,20 mg/l). Sa synthèse est sous la dépendance
d’un gène de grande taille : 186 kb, 26 exons. Plus de la
moitié des hémophiles sévères portent la même mutation.
... mais le déficit de l’un ou l’autre engendre la
même maladie.
Ces données permettent de mieux approcher le déroulement
du processus d’hémostase chez l’hémophile [23]. L’adhésion
plaquettaire se fait normalement sur le site de la lésion vasculaire, où la présence de FT exprimé à la surface des cellules
permet l’initiation de la coagulation, générant des traces de
thrombine et de FXa. En présence de quantités réduites de FVIII
ou de FIX, la phase d’initiation est modérément ralentie [7]. Les
plaquettes n’exprimant pas de FT, les faibles quantités de
thrombine et de FXa produites le sont à la surface d’autres
cellules : fibroblastes, monocytes, cellules périvasculaires, voire
cellules endothéliales. En revanche, en l’absence d’une ténase
6
intrinsèque fonctionnelle, du fait soit d’un déficit de l’enzyme
FIXa, soit d’un déficit du cofacteur, le FVIIIa ne permet pas
l’activation de FX à la surface des plaquettes. En outre, l’activation du FX par le FVIIa est bloquée par le TFPI, tandis que
l’antithrombine circulante inhibe les FXa et FIIa non liés à des
phospholipides. Enfin, l’adhésion des plaquettes au niveau de la
lésion tend à occulter les sites d’expression du FT [24], empêchant la migration du FXa et des autres facteurs vers la lumière
vasculaire où il pourrait, grâce au FT natif circulant (blood-borne
TF), participer à la propagation du caillot. En l’absence d’un
complexe antihémophilique fonctionnel, il ne peut pas y avoir
cette « explosion de thrombine » nécessaire à la phase de
propagation et indispensable pour conférer une structure stable
au caillot. L’hémophilie apparaît ainsi essentiellement comme
un défaut de la génération de thrombine à la surface des
plaquettes [23], conduisant à la génération plus lente d’un caillot
de structure altérée.
■ Hémophilie
Complications hémorragiques
de l’hémophilie
L’étude des conséquences du déficit en FVIII ou en FIX sur la
coagulation permet de mieux appréhender les complications
cliniques rencontrées dans les déficits congénitaux correspondants : hémophilie A et hémophilie B. Toutes les complications
non iatrogènes de l’hémophilie sont liées aux hémorragies et à
leurs conséquences, immédiates ou retardées du fait de leur
répétition.
Ces hémorragies ont des caractères communs : elles touchent
peu la peau et les muqueuses, probablement du fait que
l’hémostase physiologique de ce type de saignements fait appel
essentiellement aux plaquettes, dont nous avons vu la faible
implication dans le désordre hémostatique induit par les déficits
en FVIII ou IX. Il n’y a donc pas de purpura pétéchial ni
d’ecchymoses spontanées, pas de saignement prolongé pour les
petites coupures ou les piqûres, peu d’épistaxis ou d’hémorragies
muqueuses en dehors des hématuries.
Les saignements sont le plus souvent des hémorragies provoquées, touchant préférentiellement l’appareil locomoteur,
essentiellement à partir du moment où il est très sollicité, c’està-dire à l’apprentissage de la marche. Les symptômes hémorragiques sont donc en général peu marqués, voire absents dans la
période périnatale et jusqu’à la fin de la première année. Les
caractéristiques du syndrome hémorragique s’accordent bien
avec la physiologie de la coagulation chez l’hémophile : c’est à
la suite d’une brèche vasculaire, généralement provoquée, que
le saignement survient, du fait du retard à la formation du
caillot et surtout de sa fragilité liée à l’altération de sa structure.
Certaines complications dominent le tableau clinique et le
pronostic : les hémarthroses et les hématomes.
Physiopathologie de l’atteinte articulaire
(Fig. 8)
L’atteinte articulaire constitue à la fois la caractéristique
clinique de l’hémophilie et l’élément clé du pronostic fonctionnel. Les hémarthroses, qui peuvent être révélatrices de la
maladie, surviennent le plus souvent à l’apprentissage de la
marche. Les constatations cliniques déjà anciennes distinguent
trois tableaux. L’hémarthrose aiguë, régressive sous traitement, ne
laisse aucune séquelle cliniquement décelable. Les hémarthroses
subaiguës surviennent après répétition des épisodes d’hémarthroses sur une même articulation. À cette phase, l’articulation ne
récupère pas totalement ; des signes cliniques d’atteinte articulaire sont décelables entre les saignements, avec diminution de
mobilité et gonflement articulaire dans lequel peuvent intervenir un épanchement liquidien articulaire chronique, une
hypertrophie synoviale et des atteintes ligamentaires. Enfin
survient le stade de l’arthropathie chronique, avec déformations
articulaires évoluant vers la destruction articulaire. Anatomiquement, deux éléments sont constitutifs et caractéristiques :
Hématologie
Hémophilie : physiopathologie et bases moléculaires ¶ 13-021-B-10
Saignement intra-articulaire
Arrêt de la synthèse de
matrice cartilagineuse
Dépôt de fer
Inflammation
de la synoviale
c-myc, mdm2
VEGF
Blocage apoptose
Synoviocyte/prolifération
Nécrose des chondrocytes
Néovascularisation
Altération de la
structure des os
Pannus synovial
hypervascularisé
Destruction
du cartilage
Figure 8. Physiopathologie de l’arthropathie hémophilique. La répétition des saignements articulaires induit un dépôt de fer, responsable d’une synovite
hypervascularisée. Le fer pourrait aussi favoriser l’activation d’oncogènes (c-myc et mdm2) qui, par prolifération et/ou blocage de l’apoptose des synoviocytes,
participeraient au processus pathologique. La conséquence de ces hémarthroses répétées est le développement d’un pannus synovial hypervascularisé, source
de récidive de saignements intra-articulaires et d’altération de la structure osseuse. En parallèle, les saignements intra-articulaires ont une toxicité propre sur
les chondrocytes, qui aboutit à la destruction du cartilage. VEGF : vascular endothelial growth factor.
“
À retenir
L’hémophilie : une maladie hémorragique dont
les saignements sont peu visibles
• L’hémophilie est une maladie hémorragique, mais les
hémorragies les plus fréquentes sont en général non
extériorisées. Les principales localisations des hémorragies
sont en effet :
C les hémarthroses, responsables d’arthropathies
chroniques invalidantes ;
C les hématomes musculaires ou sous-cutanés dont la
gravité potentielle est liée à la taille et la localisation ;
C les hématomes rétropéritonéaux, les hématomes
intracérébraux ;
C les complications immunologiques : anaphylaxie et
surtout apparition d’inhibiteurs.
• Les hémorragies digestives ou urinaires sont rares. Les
saignements cutanés sont habituellement consécutifs à
des coupures ou effractions.
l’atteinte synoviale avec synovite hypertrophique, constituant
un pannus hypervascularisé favorisant la répétition des saignements et la destruction cartilagineuse. En pratique, si la
physiopathologie de l’atteinte articulaire chez l’hémophile est
de mieux en mieux connue, de nombreuses questions restent
non élucidées.
Pourquoi l’articulation hémophilique
saigne-t-elle ?
S’il est aisé de comprendre pourquoi une articulation dans
laquelle s’est développé un pannus synovial hypervascularisé
subit des saignements répétés, la raison pour laquelle les
saignements surviennent préférentiellement dans l’articulation,
même saine, n’est pas totalement expliquée. L’âge de survenue
des premières hémarthroses, qui correspond à l’apprentissage de
la marche le plus souvent, et les localisations – genoux et
Hématologie
chevilles – peuvent s’expliquer par les contraintes et microtraumatismes que subissent ces articulations à cette période.
Cependant, la constatation dans les formes sévères d’hémarthroses survenues avant l’apprentissage de la marche, ou localisées
au coude, amène à chercher des explications physiopathologiques complémentaires.
Facteurs anatomiques
L’anatomie de la synoviale normale apporte de premiers
éléments de compréhension. La membrane synoviale comprend
deux couches distinctes [25] : une couche fine et une couche
profonde. La couche fine, contiguë à la cavité synoviale, est
composée d’une à quatre assises de cellules. Ces cellules,
appelées synoviocytes, sont de deux types : synoviocytes de type
A, macrophagiques, dérivant des monocytes sanguins, et
synoviocytes de type B, riches en ergastoplasme granuleux,
responsables de la synthèse des constituants du liquide synovial,
dont l’acide hyaluronique. La couche fine repose directement
sur la couche profonde, faite surtout de tissu fibreux, de cellules
de type fibroblastique, de cellules macrophagiques et d’adipocytes. Dans cette couche profonde, fusionnée à la capsule, les
capillaires se concentrent en un espace très étroit situé 6 à
11 mm sous la surface. Ce nœud capillaire, essentiel pour les
échanges liquidiens, est à l’origine des premiers saignements. Il
est intéressant de relever qu’il n’y a pas de terminaison nerveuse
dans la membrane synoviale.
Facteurs physiologiques
La physiologie articulaire apporte d’autres éléments de
réponse. Il a été montré [26, 27] que le liquide synovial contenait
des microparticules ayant une activité procoagulante, d’origine
monocytaire ou granulocytaire. Ces microparticules sont
pauvres en annexine V, mais riches en FT, et sont capables de
générer de la thrombine selon un mécanisme dépendant du
FVII. Dans l’articulation normale, le complexe FT-FVIIa active la
coagulation, probablement par un mécanisme dépendant de la
ténase intrinsèque. L’absence chez l’hémophile de FVIII ou de
FIX ne permet pas la formation intra-articulaire de cette ténase.
La faible quantité de thrombine générée ne permet pas
l’hémostase, ce qui favorise la poursuite du saignement
intra-articulaire.
7
13-021-B-10 ¶ Hémophilie : physiopathologie et bases moléculaires
Conséquences de la répétition des saignements
sur le cartilage : rôle du fer
On sait depuis longtemps que la répétition des saignements
sur une même articulation entraîne des anomalies synoviales et
cartilagineuses [28-30]. Dans un modèle d’hémarthroses expérimentales répétées, il a été démontré que 6 mois après l’arrêt des
hémarthroses, les cellules de la zone synoviale fine et les
macrophages de la zone profonde contiennent encore de
l’hémosidérine [31], ce qui témoigne des capacités très limitées
de la synoviale à éliminer le fer. La présence de dépôts d’hémosidérine dans la synoviale de l’articulation hémophile a fait
suspecter le rôle pathogène du fer dans la genèse de l’arthropathie [32]. Le fer d’origine érythrocytaire est épuré de la cavité
articulaire par les macrophages synoviaux, son accumulation
donnant à la synoviale une teinte brune caractéristique. Le rôle
délétère du fer pourrait être dû à plusieurs facteurs : le fer serait
responsable d’une inflammation de la membrane synoviale qui
entraîne son hypertrophie et crée une néovascularisation. Il a
été montré [33] que les zones de dépôts de fer sont le siège d’une
production accrue de cytokines pro-inflammatoires : interleukines (IL)1, IL6 et tumor necrosis factor (TNF). Il est peu probable
que ce soit l’hémosidérine elle-même qui induise la production
de cytokines. Celle-ci serait liée à la phagocytose de l’hémosidérine par les cellules synoviales et les macrophages. Il faut
malgré tout souligner que l’articulation hémophilique est peu
inflammatoire, comparée à celle de la polyarthrite rhumatoïde,
considérée parfois comme un modèle de l’arthropathie hémophilique. Récemment, une autre hypothèse a été avancée sur le
rôle du fer, impliquant deux oncogènes : c-myc [34] et
mdm2 [35] : il a été montré que le fer induit une prolifération de
cellules fibroblastiques en culture, associée à une augmentation
d’expression du proto-oncogène c-myc. L’oncogène mdm2
intervient dans la régulation de la protéine suppresseur de
tumeur p53, qu’il inactive. Le fer induit une augmentation
d’expression de mdm2 d’environ 8 fois dans les cellules synoviales humaines en culture. En outre, une expression augmentée
de mdm2 est observée après une hémarthrose chez la souris
hémophile A. L’oncogène mdm2 pourrait donc intervenir dans
la genèse de l’arthropathie hémophile en bloquant l’apoptose
des cellules synoviales et/ou en bloquant leur prolifération.
Destruction du cartilage dans l’articulation
hémophile
Si la synovite et l’hypertrophie synoviale engendrées ou au
moins favorisées par les dépôts de fer jouent un rôle indiscutable dans l’aggravation de l’arthropathie hémophilique, elles
n’expliquent probablement pas l’atteinte cartilagineuse constatée après saignements intra-articulaires. De nombreux arguments expérimentaux montrent que le saignement articulaire
lui-même est responsable d’une atteinte cartilagineuse avant
même l’apparition d’une synovite. Le cartilage humain est
constitué d’un nombre assez faible de chondrocytes au milieu
d’une abondante matrice extracellulaire faite principalement de
collagène et de protéoglycanes. La solidité, voire la viabilité du
cartilage nécessite un équilibre permanent entre synthèse et
destruction de cette matrice. Lorsque des cellules cartilagineuses
en culture sont mises en présence de sang pendant 4 jours, il
apparaît une inhibition dose-dépendante de la synthèse de
protéoglycanes, témoignant d’un arrêt de la synthèse de la
matrice cartilagineuse. Cet effet est irréversible et suivi d’une
mort cellulaire des chondrocytes [36]. Ceci est lié à la présence
de cellules mononucléées et de globules rouges et pourrait être
dû à la toxicité de métabolites oxygénés et d’autres médiateurs.
L’effet délétère du sang sur le cartilage est retrouvé pour des
durées plus courtes d’exposition [37] : ainsi, après 2 jours
d’exposition en sang fortement dilué (1 volume pour 10), il est
possible de mettre en évidence une réduction de la synthèse de
protéoglycanes. Cet effet serait donc largement indépendant du
temps d’exposition. Ceci est retrouvé en expérimentation
animale, mais avec une différence importante : l’injection intraarticulaire de sang autologue induit rapidement une diminution
de synthèse de protéoglycanes, mais 10 semaines après la
dernière injection, le cartilage retrouve son intégrité, ce qui
8
tendrait à prouver que les dégâts articulaires irréversibles
seraient dus à des facteurs additionnels. Parmi ceux-ci, deux
éléments complémentaires issus de l’expérimentation animale
(chien) valent d’être soulignés. D’une part, la réparation
cartilagineuse s’effectue mieux chez le chien âgé [38] : en d’autres
termes, le cartilage articulaire du jeune chien est beaucoup plus
sensible à la présence de sang que celui du chien adulte. D’autre
part, toujours chez le chien, la mise en charge d’une articulation dans laquelle du sang a été injecté induit une inflammation synoviale et réduit considérablement sa capacité de
réparation cartilagineuse [39]. Ceci tendrait à prouver qu’après
saignement intra-articulaire, la dégénérescence cartilagineuse est
aggravée par la mise en charge de l’articulation.
Toutes ces données ne sont pour le moment pas applicables
à l’arthropathie hémophile chez l’homme. Néanmoins, elles
vont dans le sens de certaines constatations cliniques : plus
grande sensibilité du cartilage chez le jeune enfant, possibilité
d’atteinte articulaire avec dégénérescence cartilagineuse alors
même que peu d’hémarthroses cliniques ont été constatées
– ceci est particulièrement vrai pour la cheville, soumise à des
contraintes mécaniques majeures. Elles constituent un argument
pour la prévention très précoce de l’arthropathie hémophilique.
Hypertrophie synoviale, néovascularisation
et lésions osseuses
Les premières hémarthroses sont souvent modérées et peu
douloureuses. L’examen histologique de la synoviale 4 jours
après une simple hémarthrose montre déjà de petites aires de
formations villeuses et un petit infiltrat périvasculaire, sans
fibrose [40]. Ces lésions aiguës sont réversibles. La répétition des
hémarthroses et l’accumulation conséquente d’hémosidérine
induisent une hypertrophie synoviale chronique avec de grosses
villosités, le développement d’une fibrose et une néovascularisation, peut-être liée à l’action du vascular endothelial growth
factor (VEGF) [30]. La néovascularisation agit comme une fistule
artérioveineuse sur la plaque épiphysaire de croissance, induisant une hypertrophie épiphysaire responsable d’une accélération de l’ossification, mais aussi d’altérations de structure de
l’os. Les lésions osseuses constituent un stade évolutif sévère de
l’arthropathie hémophilique, avec ostéopénie et apparition de
kystes sous-chondraux remplis de liquide hématique, dont la
survenue est favorisée par la surcharge. Malgré toutes ces
données, le mécanisme des lésions osseuses reste incomplètement compris. La polyarthrite rhumatoïde a été prise comme
modèle de l’arthropathie hémophilique [30] en raison de grandes
similarités cliniques, biochimiques et histologiques. De grandes
différences existent pourtant. L’articulation de l’hémophile est
peu inflammatoire comparée à celle de la polyarthrite rhumatoïde, alors que le rôle des suffusions hémorragiques est
certainement minime dans la polyarthrite rhumatoïde. Néanmoins, certains parallèles sont intéressants : ainsi, par assimilation avec les lésions de la polyarthrite rhumatoïde a été suspecté
le rôle du récepteur receptor activator of nuclear factor kappa B
(RANK) et de son ligand RANKL, qui active les récepteurs
ostéoclastiques. L’ostéoprotégérine (OPG) est une substance
soluble produite par les ostéoblastes, capable elle aussi de se
fixer sur RANKL, ce qui aboutit à l’arrêt de l’ostéoclastogenèse.
Le ratio OPG/RANKL peut être modulé par l’IL1, l’IL6 ou le
TNF-a présents en quantité dans le liquide synovial [40]. Enfin,
la participation d’enzymes hydrolytiques telles que la cathepsine
D et les phosphatases acides, présentes elles aussi dans la cavité
articulaire de l’hémophile, a été suspectée dans les destructions
tissulaires synoviales, cartilagineuses et osseuses.
Physiopathologie des hématomes
et de leurs complications
Les hématomes constituent l’autre grande complication de
l’hémophilie. Leur mode de survenue et leur histoire clinique
s’expliquent assez bien par les données physiopathologiques
présentées ci-dessus : ces hématomes ne sont pas spontanés
mais succèdent à un traumatisme, parfois minime. L’impossibilité de générer rapidement une quantité suffisante de thrombine
empêche la réalisation du processus d’hémostase normal. La
Hématologie
Hémophilie : physiopathologie et bases moléculaires ¶ 13-021-B-10
conséquence est donc la prolongation du saignement : l’hémophilie n’induit généralement pas, à la différence des pathologies
plaquettaires graves, de saignement spontané ou d’hémorragie
massive. La constitution de l’hématome se fait progressivement
et son diagnostic est souvent retardé, parfois à l’occasion d’une
complication locale.
La gravité de l’hématome peut venir de sa taille ou de sa
localisation.
Hématomes de grande taille
La taille de l’hématome dépend souvent de la région anatomique dans laquelle il se développe : ainsi, un hématome souscutané atteint rarement une taille importante puisqu’il est
diagnostiqué et traité rapidement. De plus, lorsqu’il se développe dans un espace limité, par exemple entre la peau et une
surface osseuse dure, sa mise en tension progressive favorise,
indépendamment des gestes thérapeutiques, la réduction du
saignement. À l’inverse, un hématome du psoas ou d’une loge
musculaire large (fessier, crural, mollet) peut atteindre une taille
importante car le saignement se produit dans un espace extensible, qui tolère de fortes augmentations de volume avant de
donner des signes cliniques. En outre, et c’est particulièrement
le cas pour les hématomes du psoas, les signes cliniques peuvent
être trompeurs, ajoutant au retard diagnostique. C’est la raison
pour laquelle le diagnostic n’est souvent fait qu’au stade de
complication : atteinte neurologique par compression ou
anémie sévère. En outre, il faut savoir que même sous traitement substitutif, la résorption des hématomes est extrêmement
longue, nécessitant la prolongation de ce traitement.
Hématomes de localisation dangereuse
Certains hématomes peuvent être dangereux par leur localisation et engager le pronostic vital : il en va ainsi des hématomes (et hémorragies) du système nerveux central, en général
post-traumatiques, en particulier chez l’enfant. Les hémorragies
intracrâniennes représentaient 25 % des causes de décès chez
l’hémophile avant l’épidémie de sida [41]. Les autres localisations
à risque vital sont le cou, le plancher de la bouche, voire la
langue.
La localisation d’un hématome à proximité d’une racine ou
d’une terminaison nerveuse ou d’un paquet vasculaire peut
compromettre le pronostic fonctionnel. Il en va ainsi des
hématomes péri- ou rétro-orbitaires, avec risque de cécité ; des
hématomes périrachidiens, avec risque de paraplégie ; des
hématomes du creux axillaire, exposant le plexus brachial ; de
la fesse ou du creux poplité, avec une possible atteinte sciatique.
Les hématomes de la loge antérieure de l’avant-bras sont
dangereux aussi, soit du fait d’une atteinte du nerf médian ou
cubital, soit parce qu’ils peuvent constituer un syndrome de
Volkmann avec rétraction tendineuse particulièrement gênante
et de traitement difficile.
Hématomes avec séquelles évolutives :
pseudotumeurs hémophiliques
Les pseudotumeurs sont des complications assez spécifiques
de l’hémophilie, rencontrées chez 1 % à 2 % des patients [42, 43].
Elles peuvent siéger dans les os longs ou, assez fréquemment,
dans la région pelvienne, en particulier le long des crêtes
iliaques. Elles se constituent à la suite d’hématomes musculaires
qui ne se résorbent pas ou incomplètement. Il se crée alors
autour de l’hématome une coque fibreuse, adhérant aux tissus
environnants. Le centre de la pseudotumeur comporte du sang,
ou un liquide hématique fait de débris nécrotiques et de
caillots. La répétition des hémorragies, voire le saignement
continu à l’intérieur de ces pseudotumeurs en fait la gravité
évolutive, car elles sont en croissance permanente, envahissant
les tissus adjacents et érodant les structures osseuses. Certains se
fistulisent à la peau et s’infectent. Le traitement, le plus souvent
chirurgical, est difficile, souvent incomplet et délabrant.
Autres complications hémorragiques
Les autres complications hémorragiques rencontrées dans
l’hémophilie n’ont rien de caractéristique quant à leur physiopathologie. Les plus fréquentes sont les hématuries, dont le
Hématologie
bilan étiologique est souvent négatif. Elles peuvent se compliquer de colique néphrétique, surtout si elles sont traitées par du
facteur antihémophilique, qui favorise la génération de caillots.
Ces traitements sont donc contre-indiqués.
Les hémorragies digestives sont le plus souvent liées à une
cause organique et nécessitent un bilan étiologique.
■ Physiopathologie
des complications iatrogènes
Nous n’abordons pas ici les complications liées aux agents
transmissibles : virus de l’immunodéficience humaine (VIH),
virus des hépatites et parvovirus essentiellement. Les autres
complications iatrogènes liées au produit se résument à l’anaphylaxie et au développement d’inhibiteurs.
Anaphylaxie
Des réactions anaphylactiques ont été décrites dès l’utilisation
de produits antihémophiliques, tant chez l’hémophile A que
chez l’hémophile B. Mais si la littérature comporte encore des
rapports et données sur l’anaphylaxie au FIX, il semble que ces
réactions aient pratiquement disparu pour le FVIII. La physiopathologie en est probablement différente.
Dans l’hémophilie A
Les premières descriptions d’anaphylaxie dans l’hémophilie A
ont été faites après injection de cryoprécipité [44]. Leur fréquence
était alors estimée à 19 % [45, 46]. Ces produits contenaient en
fait de nombreuses protéines et il est probable que les réactions
constatées ne relevaient pas d’une intolérance au FVIII luimême. Avec l’apparition de produits hautement purifiés, puis
recombinants, les réactions anaphylactiques sont devenues très
rares, mais restent décrites, qu’ils s’agisse de concentrés immunopurifiés [47] ou de recombinants issus de cellules CHO [48] ou
BHK [49], voire de réaction à ces trois types de produits [50]. Les
allergènes en cause sont, dans tous ces cas, hypothétiques [45] :
protéines de souris, car l’immunopurification utilise des anticorps de souris anti-VIII, ou albumine, qui servait à stabiliser le
FVIII, ou FVIII lui-même. De même, il n’existe aucun élément
suffisamment solide pour impliquer une réaction d’hypersensibilité médiée par IgE, IgG2 ou IgG4 [45].
Dans l’hémophilie B
Les réactions anaphylactiques chez l’hémophile B sont rares,
assez curieusement de description plus récentes [51], mais restent
d’actualité. Elles sont souvent associées au développement
d’anticorps inhibiteurs [45], complication rare de l’hémophilie B
puisqu’elle touche 1 % à 2 % des patients seulement, contre
15 % à 25 % dans l’hémophilie A. La raison de l’« apparition »
de réactions anaphylactiques chez l’hémophile B n’est pas
connue : sont-elles passées inaperçues auparavant, ou bien la
meilleure disponibilité de FIX a-t-elle permis d’exposer plus de
patients à ce risque ? Le fait que ces réactions puissent se voir
avec le FIX recombinant pourrait aussi s’expliquer par une
immunogénicité accrue du FIX recombinant, en raison de
différences de glycosylation ou d’autres modifications posttraductionnelles. Une donnée importante ressort de la littérature : la nature de la mutation causale influe fortement sur le
risque de réaction anaphylactique. En particulier, il semble que
les réactions anaphylactiques soient beaucoup plus fréquemment associées aux délétions larges, dans lesquelles le risque
atteindrait 26 % [52]. Dans ces cas, il est possible que l’absence
d’expression de la protéine, même partielle, puisse prédisposer
à l’anaphylaxie. Une autre explication pourrait être que la
délétion entraîne l’absence d’un autre gène proche. L’effet de ce
gène codélété serait d’augmenter la réponse immune anaphylactique [52]. Une autre hypothèse avancée pour expliquer ces
réactions anaphylactiques serait la plus grande distribution
extravasculaire du FIX, liée à sa petite taille. La encore, la nature
de l’anticorps causal n’est pas connue. Elle n’est peut-être pas
univoque : IgG1 [53] ou IgE [54].
9
13-021-B-10 ¶ Hémophilie : physiopathologie et bases moléculaires
Histoire familiale
Ethnie
Mutations FVIII
HLA; IL10; TNF-α
Génétique
Âge à la première injection
Mode d'administration
Chirurgie
Inflammation
Anticorps
inhibiteurs
anti-VIII
Modalités
du traitement
Glycosylation
Polymorphismes
Facteur von Willebrand
Procédé d'inactivation
Contaminants
Thérapeutique
Figure 9. Facteurs de risque de l’apparition d’inhibiteurs anti-VIII. Deux
types de facteurs paraissent influencer la prévalence des inhibiteurs antiVIII : des facteurs de susceptibilité individuelle, essentiellement d’origine
génétique, et des facteurs liés aux choix thérapeutiques : âge au premier
traitement, modalités d’administration du produit, pathologies associées
lors de l’administration et type de produit, recombinant ou plasmatique.
HLA : human leukocyte antigen ; IL : interleukine ; TNF : tumor necrosis
factor (TNF).
Anticorps inhibiteurs
La complication iatrogène la plus redoutée actuellement est
l’apparition chez l’hémophile traité par facteur antihémophilique d’un anticorps qui inhibe l’activité procoagulante du
facteur antihémophilique, le rendant inefficace (Fig. 9). Sa
présence chez un hémophile nécessite le recours à des thérapeutiques lourdes, de maniement difficile, et coûteuses. Cette
complication se voit principalement au cours de l’hémophilie A,
pathologie où elle a été le plus étudiée. Les anticorps sont
considérés comme des alloanticorps, très différents des autoanticorps, anti-FVIII essentiellement, responsables de l’hémophilie
acquise, qui ne sont pas étudiés ici. Nous envisageons surtout
les anticorps anti-FVIII, beaucoup plus fréquents que les
anti-FIX.
L’hémophilie n’est pas le seul domaine où une activité catalytique d’anticorps a été retrouvée : cette propriété peut exister
dans l’asthme, le lupus érythémateux disséminé, ou la maladie
de Hashimoto [55].
Des anticorps anti-FVIII non inhibiteurs peuvent être retrouvés chez l’hémophile [65]. Ils peuvent être dirigés contre des
épitopes dits « non fonctionnels » des domaines A1 ou C1, voire
B [66]. Ils pourraient être responsables d’une augmentation de la
clairance du FVIII en formant des complexes immuns phagocytés par le système réticuloendothélial [67] . Un autre mode
d’action possible de ces anticorps serait de favoriser l’interaction
avec la LRP, protéine apparentée aux récepteurs des lipoprotéines de faible densité, puisque les domaines A2, A1 et C2 sont
les domaines d’interaction avec la LRP. Ceci reste une
hypothèse.
À ce jour, la signification et les conséquences cliniques des
anticorps non inhibiteurs restent inconnues.
Mécanisme d’apparition des anticorps anti-FVIII
L’apparition d’anticorps inhibiteurs est la conséquence d’une
réponse immune impliquant trois types cellulaires : les cellules
présentatrices de l’antigène (CPA), les lymphocytes T CD4+ et
les lymphocytes B [55, 68, 69]. La synthèse des anticorps nécessite
l’action initiale des CPA qui, après endocytose, interagissent
avec une cellule T CD4+. Cette interaction comporte la présentation de l’antigène grâce aux molécules du complexe majeur
d’histocompatibilité, reconnues par le récepteur T CD4+. En
même temps surviennent deux interactions essentielles : l’une
entre un récepteur B7 de la CPA et un récepteur CD28 du
lymphocyte T CD4+ , l’autre entre un CD40 de la CPA et le
CD40-ligand (CD154) de la cellule CD4+. L’activation T qui en
résulte induit une expansion clonale importante des CD4+ mais
aussi une production de cytokines par les cellules T CD4+ :
interféron gamma, TNF, IL2 secrétés par la sous-classe Th1,
tandis que la sous-classe Th2 sécrète l’IL4 et l’IL10. Ces cytokines et les interactions CD40/CD40-ligand induisent une activation des lymphocytes B, qui synthétisent les anticorps antiFVIII. Des données récentes suggèrent que le vWF réduit
l’endocytose du FVIII par les CPA, ce qui pourrait réduire
l’immunogénicité du FVIII [70].
Facteurs de risque d’apparition des anti-FVIII
Mode d’action des alloanticorps anti-FVIII
Les anticorps anti-FVIII ne reconnaissent pas un épitope
spécifique, mais sont le plus souvent dirigés contre les domaines
A2 ou C2 [55, 56]. Ceux dirigés contre le domaine C2 ont été les
plus étudiés : ils empêchent la liaison du FVIII aux phospholipides par encombrement stérique [57]. Certains anticorps dirigés
contre le domaine C2 empêchent la liaison au vWF. Théoriquement, ceci n’a pas d’effet inhibiteur, mais en empêchant la
protection du FVIII par le vWF, ces anticorps rendent le FVIII
plus sensible aux protéases qui l’inactivent, en particulier la
PCa, le FXa et le FIXa. Des anticorps dirigés contre le domaine
a3 ont aussi la capacité d’empêcher la fixation du vWF au
FVIII [58].
Les anticorps anti-FVIII peuvent, par encombrement stérique,
empêcher l’interaction du FVIII avec le FIXa : c’est le cas de
certains anticorps anti-A2 ou anti-A3 qui bloquent l’interaction
entre le FVIIIa et le domaine EGF-like du FIXa, bloquant ainsi
la constitution de la ténase intrinsèque [59]. Certains autres
anticorps pourraient aussi empêcher l’activation du FVIII en
bloquant le site de liaison avec la thrombine [60] ou avec le
FXa [61].
Certains anticorps auraient une activité catalytique [62-64]. Il a
été montré que l’incubation de FVIII avec des IgG purifiées ou
des anticorps anti-FVIII issus de patients hémophiles avec
inhibiteur induit une dégradation du FVIII. Ces mêmes IgG ne
dégradent ni le FIX, ni l’albumine. En revanche, les IgG
humaines non issues de patients hémophiles avec inhibiteurs
n’ont pas cette activité protéolytique sur le FVIII. Une activité
catalytique serait retrouvée chez 50 % des patients hémophiles
avec inhibiteurs alors qu’elle n’est présente ni chez les sujets
sains, ni chez les patients hémophiles sans inhibiteurs [63].
10
La prévalence des inhibiteurs anti-FVIII chez l’hémophile est
estimée diversement : 4 % à 20 % selon les travaux. Cette
diversité tient en partie aux caractéristiques des patients étudiés
– les hémophiles sévères ayant un risque 4 fois plus élevé que
les hémophiles modérés – mais aussi à l’évolution de l’inhibiteur : les inhibiteurs sont transitoires dans la moitié des cas. Les
5 % à 10 % d’inhibiteurs persistants constituent un problème
thérapeutique difficile. C’est la raison pour laquelle les facteurs
de risque de leur apparition ont été particulièrement étudiés.
Deux groupes de facteurs peuvent être distingués : un risque
individuel, lié aux caractéristiques génétiques de l’hémophile, et
un risque lié aux modalités thérapeutiques.
Facteurs génétiques de risque
Il a été constaté très tôt que l’existence d’antécédents
familiaux d’inhibiteurs multiplie par 2 le risque de développer
un inhibiteur [71, 72] . En outre, le risque est d’autant plus
important que la parenté est proche, ceci étant particulièrement
net chez les jumeaux monozygotes. Plusieurs facteurs ont été
mis en évidence. Le plus important est le type d’anomalie
causale. Les formes avec délétion étendue ou mutation nonsens sont les plus exposées, avec 40 % à 60 % d’inhibiteurs, puis
vient l’inversion de l’intron 22, où la fréquence des inhibiteurs
est de 25 % à 30 %, puis viennent les petites délétions, les
mutations faux-sens et les anomalies d’épissage (database
HAMSTeRS). Le lien entre développement d’inhibiteurs et le
système HLA a aussi été étudié, en particulier pour les antigènes
de classe II. Ces études sont rendues difficiles par la variabilité
des fréquences alléliques dans les populations et la diversité des
mutations causales. Quelques travaux incluant des patients
ayant tous la même anomalie génétique, l’inversion de
Hématologie
Hémophilie : physiopathologie et bases moléculaires ¶ 13-021-B-10
l’intron 22 [73, 74], ont permis d’éviter certains biais. Ces études
mettent en évidence une augmentation de fréquence de certains
haplotypes HLA, mais les différences ne sont que rarement
significatives.
Un élément très intrigant et retrouvé de façon constante est
l’influence de l’origine ethnique. La fréquence des inhibiteurs
dans les populations noires américaines est le double de celle
observée dans les populations caucasiennes [75]. La fréquence est
également augmentée, à un moindre degré, dans les populations
latino-américaines [76] . La seule explication proposée est la
présence de variations génétiques et de polymorphismes du
FVIII [77].
Deux autres facteurs de risque génétiques ont été décrits. Le
polymorphisme –388G>A sur le gène du TNF-a est plus fréquemment associé au développement d’inhibiteurs, mais
l’augmentation de fréquence est faible et les intervalles de
confiance très larges [78]. Une constatation identique a été faite
avec un allèle situé dans la région du promoteur du gène de
l’interleukine 10 [79].
Risques liés aux modalités thérapeutiques
Le type de traitement utilisé et ses modalités d’application
pourraient entraîner des risques différents. Dans les modalités
d’application, les deux facteurs qui paraissent ressortir le plus
souvent sont l’âge précoce de début des injections et le traitement « à la demande ».
Âge de première exposition. Une étude rétrospective dans
une cohorte de jeunes hémophiles espagnols [80] a mis en
évidence une incidence d’inhibiteurs d’autant plus élevée que le
traitement a été commencé tôt : 41 % d’inhibiteurs en cas de
début avant 6 mois, 29 % entre 6 et 12 mois, 12 % entre 12 et
18 mois. Une étude rétrospective néerlandaise a corroboré ces
observations, avec des incidences assez proches [81]. Ces faits
n’ont pas été confirmés par deux plus larges études rétrospectives, menées chez des hémophiles britanniques [82] et canadiens [83], ni par une étude cas-témoin italienne [84]. Un élément
doit être pris en considération pour analyser ces résultats : un
enfant a d’autant plus de probabilité d’être traité tôt qu’il a une
anomalie génétique induisant un phénotype sévère (grande
délétion, mutation non-sens, inversion de l’intron 22). Nous
avons vu que ces anomalies prédisposent au développement
d’inhibiteurs. La prévalence pourrait donc être liée à la mutation causale plutôt qu’à l’âge de première exposition.
Prophylaxie versus traitement à la demande. Deux des
études citées précédemment évoquent un rôle protecteur de la
prophylaxie [83, 84]. La prophylaxie commencée tôt réduirait le
risque d’inhibiteur de 60 % [83], voire 80 % [84]. Elle induirait
une sorte de tolérance immune en délivrant très tôt des doses
importantes de FVIII et empêcherait le développement
d’inhibiteurs.
Autres facteurs thérapeutiques. L’une des circonstances
d’immunisation est l’apport massif de facteurs antihémophiliques, tel qu’il est réalisé lors des interventions chirurgicales ou
en cas d’hémorragie grave engageant le pronostic vital. Ceci a
été particulièrement bien mis en évidence chez les hémophiles
modérés [85, 86]. Les raisons peuvent être la présence de cofacteurs stimulant l’immunité, comme l’inflammation ou l’infection, ou l’existence de grandes lésions tissulaires qui pourraient
aussi libérer des substances immunogènes. La pratique de la
perfusion continue de FVIII a aussi été incriminée [86], du fait
d’une possible altération du FVIII dans le liquide de perfusion,
ou du risque plus grand de diffusion sous-cutanée, voie réputée
la plus immunogène pour la plupart des antigènes.
Risque lié au type de produits
La question de l’influence du type de produits – plasmatique
ou recombinant – sur le risque de développer un inhibiteur a
été posée dès l’apparition des recombinants sur le marché. En
l’absence d’étude contrôlée prospective, il n’y a pas, à l’heure
actuelle, de réponse définitive. Des éléments de réponse peuvent
venir de travaux fondamentaux ou du croisement de données
Hématologie
rétrospectives issues d’études observationnelles. Un groupe
d’experts réunis à l’Agence française de sécurité sanitaire des
produits de santé (AFSSAPS) a tenté de faire le point sur cette
question. Une argumentation détaillée et une large bibliographie figurent dans le rapport disponible sur le site de l’AFSSAPS
(www.afssaps.sante.fr). Seuls sont abordés ici les aspects
fondamentaux.
Les facteurs VIII d’origine plasmatique ne sont pas identiques
aux recombinants. Il est donc possible qu’ils aient une immunogénicité différente. Les principales différences au niveau du
produit fini portent sur le niveau de la glycosylation, la diversité
polymorphique du FVIII plasmatique, la présence ou non de
vWF, et les altérations moléculaires pouvant être générées par
les méthodes d’inactivation virale.
Influence de la glycosylation. Le niveau et les sites de
glycosylation peuvent avoir une influence sur l’immunogénicité.
Or il est bien établi que les protéines recombinantes comportent
des degrés de glycosylation différents des molécules naturelles.
Ceci a été vérifié pour les concentrés de FVIII [87]. Les sites de
glycosylation du FVIII sont situés sur le domaine B. Il n’existe
cependant aucune donnée expérimentale confirmant l’influence
de la glycosylation sur l’immunogénicité des différentes préparations de FVIII.
Polymorphismes du FVIII. Le FVIII humain est réputé peu
polymorphe, mais l’on sait maintenant que des polymorphismes existent, en particulier dans les domaines A2 et C2 [77], les
plus immunogènes. On peut donc envisager que dans les
concentrés issus du plasma existent des formes moléculaires
différentes de FVIII, ce qui n’est pas le cas pour les recombinants. Les recombinants pourraient, théoriquement, en amenant une quantité suffisante d’une seule forme moléculaire,
atteindre plus facilement le seuil nécessaire à l’activation du
système immunitaire. Là encore, il s’agit de spéculations
théoriques.
Rôle de vWF. L’existence de vWF dans les préparations de
FVIII plasmatique pourrait avoir des conséquences à la fois sur
l’effet biologique de l’inhibiteur et sur l’immunogénicité du
produit. Il semble en effet que le vWF présent dans les concentrés plasmatiques puisse avoir un certain effet protecteur sur la
neutralisation du FVIII par les anticorps inhibiteurs. Ces
constatations anciennes [88] ont été confirmées récemment [89,
90]. Les conséquences cliniques sont difficiles à évaluer. Il est
peu probable que ces propriétés soient de nature à influer sur
l’immunogénicité. En revanche, des données d’expérimentation
animale suggèrent une plus forte immunogénicité des composés
ne contenant pas de vWF, qu’il s’agisse de FVIII d’origine
plasmatique déplété en vWF ou de FVIII recombinant [91]. En
outre, les épitopes reconnus par les anticorps inhibiteurs sont
différents selon que le produit contienne ou non du vWF. Une
des explications possibles serait l’effet du vWF sur la réponse
immune. Il a été montré que le vWF réduit l’endocytose du
FVIII par les CPA [70]. L’endocytose étant la première étape dans
le déroulement de la réponse immunitaire anti-FVIII, cette
propriété pourrait réduire l’immunogénicité des concentrés de
FVIII comportant du vWF.
Modification d’antigénicité par les procédés d’inactivation
virale. Les procédés d’inactivation virale auxquels sont soumis
les dérivés plasmatiques peuvent entraîner des modifications de
l’antigénicité. On en connaît deux exemples. Le premier
concerne des patients belges et néerlandais qui ont reçu, en
1990, un dérivé FVIII plasmatique pasteurisé à 60 °C. Un
inhibiteur est apparu chez 19 patients, dont 15 avaient plus de
200 jours d’exposition à l’antigène. Après changement de
produit, l’inhibiteur a disparu chez 18 patients, ce qui confirme
le rôle du nouveau produit dans l’immunisation [92, 93]. Le
second exemple a été l’apparition d’inhibiteurs chez 8 hémophiles belges parmi 140 multitransfusés [94] et 12 hémophiles
allemands parmi 109 antérieurement traités, tous après introduction d’un même concentré de FVIII purifié par chromatographie échangeuse d’ions, puis traité par double inactivation :
solvant-détergent puis pasteurisation. Il est intéressant de
11
13-021-B-10 ¶ Hémophilie : physiopathologie et bases moléculaires
relever que dans les deux cas, l’anticorps était dirigé uniquement contre la chaîne légère du FVIII (domaine A3-C1-C2). En
outre, l’anticorps d’un patient fort répondeur était neutralisé in
vitro à plus de 95 % par le domaine C2. Dans les deux cas,
l’inhibiteur a disparu après l’arrêt du concentré incriminé et son
remplacement par un autre produit [94, 95].
Contaminants des produits. Les procédés d’extraction des
dérivés plasmatiques ont évolué pour permettre l’obtention de
produits très hautement purifiés et sécurisés. En fonction des
périodes, voire des lieux de production dans les différents pays
où ils sont préparés, les dérivés plasmatiques contiennent des
contaminants divers en quantité variable. Certains de ces
contaminants peuvent avoir une influence sur la réponse
immune. Le contaminant le plus souvent cité est le transforming
growth factor b (TGF-b) [96, 97], qui pourrait moduler la réponse
immune en diminuant la réponse lymphocytaire T aux mitogènes et en augmentant l’apoptose de sous-classes cellulaires T. En
fait, le rôle du TGF-b a été mis en doute du fait des très faibles
concentrations de cytokine dans les dérivés plasmatiques [98].
Le rôle d’autres contaminants possibles tels que le fibrinogène
ou la fibronectine a été évoqué, mais sans arguments précis.
Pour les produits recombinants, un contaminant a été
particulièrement suspecté de modifier la réponse immune : les
anticorps d’origine murine, présents sur les colonnes utilisées
pour purifier le composé initial par chromatographie d’affinité.
Ici encore, il n’existe aucun argument expérimental à l’appui de
cette hypothèse.
Anticorps inhibiteurs du FIX
.
Si le développement d’anti-IX est possible dans l’hémophilie
B, la plupart des études cliniques montrent une prévalence
faible, chiffrée entre 1 % et 3 % [99]. Seule une étude suédoise a
montré une prévalence d’anti-IX plus élevée, estimée à
23 % [100]. L’une des raisons avancées pour cette faible prévalence est la moindre fréquence des mutations non-sens dans
l’hémophilie B, mutations qui, tout comme les grandes délétions, induisent l’absence de traces de FIX circulant.
D’autres facteurs ont été évoqués. On constate en effet que
dans les formes liées à une mutation non-sens, la prévalence
d’inhibiteurs est moindre dans l’hémophilie B : 6 % contre
30 % dans l’hémophilie A. D’autre part, la grande homologie du
FIX avec les autres facteurs vitamine K-dépendants et la plus
large distribution extravasculaire du FIX, du fait de son faible
poids moléculaire, pourraient aussi être des facteurs de protection contre la réponse immune. L’origine ethnique ou le type
de produit, plasmatique ou recombinant, ne semblent pas
modifier la prévalence des anti-IX chez l’hémophile B. Enfin,
cliniquement, la réponse immune anti-IX s’accompagne fréquemment de réactions allergiques sévères, témoignant probablement d’une réponse immune particulière.
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Toute référence à cet article doit porter la mention : Schved J.-F. Hémophilie : physiopathologie et bases moléculaires. EMC (Elsevier Masson SAS, Paris),
Hématologie, 13-021-B-10, 2008.
Disponibles sur www.em-consulte.com
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