C. Mort des Globules Rouges : Hémolyse physiologique

Gérard Charlotte
Pouëdras Marie
Hémato 15/04/11
Dr GUILLET Benoît
Physiologie du globule rouge
I. L'Hémoglobine
A. Introduction
Molécule essentielle pour la fonction du GR
Transport dans le GR permet :

protection contre l'oxydation

distribution efficace d' O2 aux tissus
Principale fonction : transport d'O2

capté au niveau des échanges alvéolo-capillaires

libéré aux tissus
Structure de l’Hb :

protéine polymérique de 64 kDa

composée de 4 molécules de globine, 4 molécules d’hème, 4 atomes de Fe
maximum (saturation maximale)
2+
(ferreux) + 4 O2 au
B. La synthèse
Structure protéique = globine, et héminique =hème
Synthèse de la globine :
Synthèse classique qu’une protéine : ADN => ARN=>protéine
Synchronisation des synthèses de l’hème et de la globuline : l'hème synthétisée stimule la synthèse des
chaînes de globine. Et vice versa, la synthèse de la globine entraîne une dépendance de la synthèse
d’hème.
Si défaut de synthèse de la globine => défaut de la synthèse de l’hème.
Association des molécules d'hème et de globuline
o
une chaîne alpha s’associe à une chaîne non alpha =>dimère (par exemple l'HbA : αβ)
o
association de deux dimères : α2β2
o
association de ces 2 dimères avec 4 molécules d'hèmes =>1 molécule d'Hb (HbA)
C. La molécule d'hème
Porphyrine contenant :

4 noyaux pyrrols à sommets azotés se faisant face

8 chaînes latérales : 2 propioniques (P ), 2 vinyl (V) et 4 méthyl (M). Les 2 chaînes propioniques
sont les plus importantes, elles permettent la liaison à la globine.

1 atome de fer ferreux Fe 2+ central, fixé à 4 atomes d'azote.
Le fer est au milieu de la molécule d'hème et il est lié :
- de façon directe à la globine au niveau du noyau imidazolique de l'histidine proximale
- de façon indirecte sur le N imidazolique de l'histidine distale de la globine, par l'intermédiaire de
l'O2.
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Si mutation histidine, alors pas de liaison avec le fer et défaut de liaison globine-hème.
=> anémie héréditaire (défaut d’Hb)
Si absence de fer => anémie par carence martiale.
D. La globine
1. Structure
Ensemble de 4 chaînes polypeptidiques:
Structure primaire:
- 4 types principaux : α (alpha), β (béta), γ (gamma), δ (delta)
- 2 types accessoires : ε (epsilon), ζ (zéta )
- chaîne alpha : 141 AA
- chaînes non alpha : 146 AA.
Structure secondaire :
8 segments hélicoïdaux nommés A à H
Structure tertiaire
-liaisons intra-chaînes permet une stabilité => structure globulaire (liaisons faibles)
-création d'une poche hydrophobe: liaison à l'hème.
Une anomalie de structure entraîne une hémoglobinopathie (comme c'est le cas dans la thalassémie)
Structure quaternaire: Molécule associant les deux dimères
- La chaîne α (alpha) et la chaîne non α (non alpha) sont liées par des liaisons fortes
- Les dimères sont liés par des liaisons faibles,
- Sur chaque globine, il y a une poche hydrophobe où se fixe l'hème. Au centre, se fixe la molécule de 2,3
DPG
-4 molécules de globine liées entre elles: pour HbA
Liaison forte entre α1β1 et α2β2 (peu de plasticité)
Liaison faible entre α1β2 et α2β1 ce qui permet contraction et relaxation des molécules d'où la
viscosité.
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2. Gènes de la globine
-gène α : 2 gènes identiques à proximité sur le chr 16
-gène γ, δ, β : sur le chr 11, ils se font suite et s'expriment successivement au cours du développement : si
diminution de l'activité de l'un, augmentation de l'activité des autres.
Entre γ1 et γ2: différence d'un acide aminé Ala 136 ou Gly 136
3. Évolution de la synthèse des chaînes de la globine en fonction de
l'âge
Donc:
- chaîne ε (epsilon) apparaît très tôt, puis disparaît avant la naissance. Caractérise l'hémoglobine
embryonnaire.
- chaîne γ (gamma) : apparition très importante au tout début de la vie fœtale puis disparaît pour
être presque inexistante à l'age adulte.
- chaîne α (alpha) : apparition très peu de temps après celle de gamma puis persiste de manière
importante.
- chaîne β (bêta): sur le Chr 11 apparaît donc en dernier : apparition au stade fœtal ou en période
néonatale, puis augmentation progressive.
- chaîne δ (delta): apparition presque en même temps que bêta mais n'augmente pas beaucoup chez
l'adulte.
=> Adulte : αβ (+++) et δ
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On voit que l'hémoglobine change selon l'âge.
- Au stade embryonnaire, on a l'hémoglobine Gowers avec les chaînes zêta et epsilon.
-
Au stade fœtal, on a l'hémoglobine F avec des chaînes alpha 2 et gamma 2. HbF a une affinité
pour l'O2 plus forte que HbA (pas toujours un avantage car délivre moins facilement l’oxygène).
En fin de gestation, on a une diminution de HbF (α2γ2) et apparition d'HbA (α2β2). Apparition
également des premières traces de HbA2 (α2δ2)
- A 6 mois, formule voisine de celle de l'adulte.
HbA : 97-99%; HbA2 : 1-3,5% et traces d'HbF
Présence également des produits de dégradation de l'Hb normale: HbA1c ( hémoglobine glyquée).
Identification des variétés d'hémoglobines normales
- par électrophorèse de l'hémoglobine. Cette technique permet de séparer facilement l'HbA de
l'HbA2 de l'HbF car ces molécules ont un Pi différent et donc une migration différente.
L'électrophorèse nous permet d'obtenir les profils des fœtus, nouveaux nés et adultes. Le fœtus a
beaucoup d'HbF, peu d'HbA et pas d'HbA2. Les nouveau-nés ont un peu des trois. Les adultes ont
beaucoup d'HbA, peu d'HbA2 et pas d'HbF.
fœtus
nv-né
adulte
HbA
HbF
HbA2
-
étude de la résistance à la dénaturation alcaline. Cette technique permet de doser l'HbF qui est très
résistante aux pH alcalins
-
Test de Kleihauer (biochimique ou immunochimique) consiste en une recherche des Globules
Rouges fœtaux dans le sang maternel. Sert donc à la recherche des incompatibilités foeto
maternelles érythrocytaires
E. Molécule complète d'Hb
4 chaînes de globine (dont 2 alpha et 2 bêta en ce qui concerne l'Hémoglobine A) dont chacune comprend
une molécule d'hème dont chacune comprend un atome de fer.
Liaison hème-globine:
- entre chaines latérales d'acide propionique de l'hème et globine
- entre fer de l'hème et globine (liaison directe et indirecte)
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F. Fonctions de l'Hb
1. fonction principale : transport d’O2
Au maximum 4 O2 par molécule d'hémoglobine, on parle alors d'oxyhémoglobine.
Courbe de saturation de l'hémoglobine en O2 en fonction de la PaO2 : allure sigmoïde.
La PaO2 reflète la concentration en O2 des tissus où passe le globule rouge. Cette pression est plus
importante au niveau des poumons (où l'hémoglobine va capter l'O2) qu'au niveau des tissus (où
l'hémoglobine va relâcher l'O2).
La myoglobine se sature très vite en O2 (pour des Pressions en O2 faibles) donc hyperaffinité. Elle
relargue donc peu l'O2 aux tissus.
Suite à certaines mutations, on peut avoir:
Hb à affinité accrue, ne libère pas l’O2 (même problème qu'avec la myoglobine : hypoxie tissulaire)
Hb à affinité diminuée : difficultés à capter l'O2 au niveau pulmonaire et anémie (distribue peu d’O2)
(c'est le cas dans les carences en Fer : mauvaise fixation O2)
- L'affinité dépend énormément de la capacité des dimères alpha-bêta à s'étirer ou se contracter. On parle
de « respiration de l'hémoglobine » :
L’Hémoglobine désoxygénée => dilatation. Du 2,3 DPG vient se fixer dans la poche hydrophobe ce qui
empêche la liaison avec l'O2 lors de faibles PaO2 (c'est ce qui se passe au niveau des tissus, une fois
l'oxygène délivré, le 2,3 DPG va remplir la poche)
Hb oxygénée =>contraction car la PaO2 augmente (au niveau pulmonaire) donc chasse du 2,3 DPG ce qui
permet aux hèmes de fixer l'oxygène.
-La capacité de l'hémoglobine à se contracter est due aux liaisons faibles entre les 2 dimères qui
permettent le glissement des chaines β1 sur α2 et β2 sur α1
2. Autres fonctions de l'Hb:
- transport de CO2,: environ 10% du CO2 d'origine pulmonaire
les 90% restant, sont sous forme de CO3H- plasmatique
- transport du NO
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II. Métabolisme de la vitamine B12, des folates et du
fer
A. Vitamine B12
- Appartient à la famille des corrinoïdes.
- N'est pas synthétisée chez l'homme.
Source : exclusivement par apport alimentaire
=> foie, viandes, laitages, oeufs, poissons
=> Absente des végétaux !
Besoins quotidiens : 2 à 5 µg/jour chez l'adulte
1. Absorption intestinale
- Au niveau de l'iléon distal.
- Nécessite la présence du facteur intrinsèque.
* Hydrolyse peptique acide dans l'estomac (MCI et pepsine) : VitB12 libérée de son
complexe protéique
* Liaison à deux types de protéine :
- Facteur intrinsèque (FI) : protéine sécrétée par les cellules pariétales de l'estomac (corps +
fundus) après stimulation par la gastrine.
- Transcobalamines I et III présentes dans les sécrétions (salive, suc gastrique, larmes)
=> protéases pancréatiques, libération de la vit B 12 qui se lie ensuite au FI.
* La liaison au FI est essentielle pour l'absorption intestinale de laVitB12
Déficit en FI : carence en VitB12 par gastrectomie totale, autoanticorps anti-FI (maladie de Biermer)
- Au niveau de l'iléon distal
* Reconnaissance du complexe VitB12-FI par récepteurs spécifiques des cellules iléales
* Dans cellules iléales : libération de la VitB12 => circulation portale.
Maladie congénitale d'immerslund : carence en Vit B 12 par déficit du récepteur iléal.
2. Transport
- Entrée dans la circulation portale
- Liaison à 3 transcobalamines différentes :
• Transcobalamines I et III synthétisées par PN neutrophiles = transport vers les organes de
réserve (Foie)
• Transcobalamine II : synthétisée par l'hépatocyte = transport vers les cellules utilisatrices
de VitB12 (moelle osseuse, foie, glandes endocrines)
- Excrétion dans la bile de la Vit B12 excédentaire => Elimination double urinaire + digestive
3. Réserves
- Réserves essentiellement hépatiques (mais aussi cœur, rate)
- Les besoins sont largement assurés
• Apports quotidiens importants
• Pertes faibles
• Réserves totales importantes (jusqu'à 4ans de stock !)
- Les besoins sont augmentés par :
• Grossesse
• Croissance
• Erythropoïèse accélérée
- Une carence en VitB12 aura un retentissement après plusieurs mois ou années (car réserves imp.)
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4. Rôle physiologique
- Implication dans 2 types de réaction métaboliques :
• Conversion du méthylmalonyl CoA => Succinyl CoA
Si déficit en B12:
Accumulation de méthylmalonyl CoA
Augmentation de l'Ac méthylmalonique (Sg et urines) => complications neurologiques.
• Conversion combinée de l'homocystéine en méthionine et du méthyl-THF en THF
Si déficit en B12:
Déficit en méthionine => anomalie de synthèse protéique
Déficit en THF => anomalie de synthèse d’ADN
NB : THF = tétrahydrofolate
- Le THF permet la synthèse des bases puriques et pyrimidiques
=> Synthèse d'ADN (pas de THF = pas d’ADN)
- La méthionine : AA => synthèse protéique
- La vitB12 est donc nécessaire à la multiplication cellulaire.
- La VitB12 est donc importante pour les tissus à renouvellement rapide (ex: hématopoïèse)
• Sa carence => blocage des mitoses cellulaires avec augmentation de leur volume
cytoplasmique
• Pour l'hématopoïèse : déficit de l'érythropoïèse avec progéniteurs des GR mégaloblastiques
(géants) et anémie.
B. Acide folique (Vitamine B9)
-
Acide folique = acide ptéroylmonoglutamique = folates
N'est pas synthétisée chez l'homme
Source : exclusivement par apport alimentaire
- légumes verts, fruits secs ou frais, abats, jaune d'oeuf, noix, amandes, châtaignes…
(végétaux)
- Besoins quotidiens : 200 à 400 µg/jour chez l'adulte
- Les réserves : 10 à 15 mg épuisables en 3 à 4 mois (Sous forme de N5 méthyl THF)
- Les formes naturelles (folates alimentaires) : polyglutamates
- Les formes actives : monoglutamates
L’acide dihydrofolique (DHF)
L’acide tétrahydrofolique (THF) et ses dérivés méthylés ou formylé portant
des radicaux monocarbonés en 5 et/ou en 10.
L’organisme doit transformer les polyglutamates en monoglutamates.
1. Absorption intestinale
- Dans la lumière intestinale avec les bactéries saprophytes, déconjugaison partielle des folates en
monoglutamates (par glutamylcarboxypeptidases)
- Lieu d'absorption : jéjunum proximal
- Par un système de transport actif, saturable, sensible au PH
- Modification intra-entérocytaire en N5 méthyl THF
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2. Transport
- Forme circulante : N5 méthyl THF
- Dans le plasma, deux formes :
• Liée : à l'albumine, I'alpha2macroglobuline et S-FBP (Soluble Folate Binding Proteins)
•Libre
3. Rôle physiologique
Conversion combinée de l'homocystéine en méthionine et du méthyl-THF en THF
Si déficit en folates :
Déficit en méthionine => anomalie de synthèse protéique
Déficit en THF => anomalie de synthèse ADN
Synthèse du thymidilate (dMTP) à partir du N5 N10 méthylène THF
Si déficit en folates :
Déficit en dMTP => blocage de synthèse de l'ADN
NB : THF = tétrahydrofolate
Interconversion serine - glycine produit le N5 N10 méthylène THF
Si déficit en folates :
Déficit en A/5 N10 méthylène THF => anomalie de synthèse d'ADN THF
Autres voies métaboliques impliquant les folates
- Synthèse des bases puriques
- Catabolisme de l'histidine
C. Métabolisme du Fer
Dans l'organisme, le Fer n'est pas présent à l'état libre car il induit la formation de radicaux libres
toxiques.
Le Fer est lié à deux catégories de protéines (qui conditionnent ses fonctions) :
- Protéines héminiques (Fer lié à une molécule d'hème) ;
• Hémoglobine (65% du Fer total) => Transport d'02
• Myoglobine (4% du Fer total) => Respiration musculaire
• Enzymes (0,3% du Fer total) => Réactions d'oxydo-réduction
- Protéines non héminiques : j^J\ p'"5"*"^
• Transferrine (0,1 % du Fer total) = LA prot. du transport extra-cellulaire du fer.
•Ferritine (30% du Fer total) => LA prot. du Stockage du Fer.
•Enzymes
L'organisme contient 3 à 5g de Fer au total
Les pertes en Fer :
- Les pertes obligatoires : 1 mg/jour chez l'adulte liées à
• Desquamation des cellules peau, digestives, urinaires
• Sueur
• Règles (perte de +1 mg/jour)
- Les pertes supplémentaires dans situations physiologiques :
• Enfance (croissance ++)
• Grossesse
• Lactation
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Les apports alimentaires en Fer :
- Fer héminique (origine uniquement animale) : biodisponibilité de 25%
- Fer non héminique (origine animale et végétale) : biodisponibilité de 5% et
influencée par d'autres constituants stimulateurs (vitamine C, protéines animales)
ou inhibiteurs (tannins, phosphates, phytates, fibres)
D. Absorption intestinale
Localisation : Duodénum proximal
La Fe réductase transforme le fer ferrique Fe3+ en fer ferreux Fe2+. Le Fe2+ est transporté par le
transporteur de surface DMT-1 permettant l’absorption du fer. Puis le Fe2+ est exporté dans le sang grâce
à la pompe à fer : la ferroportine.
Dès sa sortie, le Fe2+ est oxydé par la Fe-oxydase en Fe3+ dont le transport peut alors être assuré par la
transferrine.
E. Transport et cibles tissulaires
Dans le foie : récepteur inconnus. Stockage.
Dans la moelle osseuse (surtout les cellules erythroblastes) : le complexe Fe-transferrine est capté par
TFR1 puis endocyté. Le fer est alors séparé du récepteur et sert à faire de l’Hb.
Dans la rate : les macrophages capturent le fer (le gardent lors de l’inflammation)
L'hépcidine : protéine régulatrice du métabolisme du Fer.
Elle bloque la ferroportine.
F.Carence martiale (Fer) :
- Défaut de synthèse de l’hème
=> Défaut de synthèse de l’hème (et donc de l’Hb).
=> Asynchronisme de maturation nudéo-cytoplasmique dans les érythroblastes = diminution
de la taille du cytoplasme et de sa concentration en Hb
GR microcytaires (petite taille) et hypochromes (pâles).
III. Vie et mort du globule rouge
A. Naissance du GR: l’érythropoïèse
L'érythropoïèse a lieu dans la moelle osseuse
Il y a un synchronisme des synthèses de l'ADN et des protéines cytoplasmique : Hémoglobine (+++)
A l'arrêt de la synthèse d'ADN, l'Hémoglobine cytoplasmique vaut 32% du poids du GR
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B. Régulation de l'érythropoïèse:
Grâce surtout à l'érythropoïétine ou EPO :
-glycoprotéine
-synthèse : par les cellules rénales péri-tubulaires( +++) mais également par les cellules hépatiques
- Cette synthèse est régulée par l'oxygénation et la masse globulaire (= nombre total de GR dans le corps)

l'hypoxie tissulaire (dans le foie, mais surtout au niveau rénal) active sa synthèse tandis que
l'hyperoxygénation et l'augmentation de la masse globulaire circulante (polyglobulie) entraînent une
diminution voire un arrêt de la synthèse d'EPO.
L'EPO agit sur la différenciation en pro-érythroblaste et stimule fortement la synthèse d'hémoglobine.
Certaines insuffisances rénales chroniques peuvent donc entraîner une anémie.
L'érythropoïèse part d'une cellule souche qui va basculer vers la lignée érythrocytaire via le pro érythroblaste puis
le basophile I, le basophile II (où il y a une forte synthèse d'hémoglobine grâce au fer et à la vitamine B6) puis
diminution de la synthèse d'hémoglobine on passe alors au stade polychomatophile puis au stade acidophile et enfin
au stade réticulocyte (où il y aura une très forte maturation de l'ADN grâce aux folates et à la vitamine B12). Le
réticulocyte expulsera alors son noyau et deviendra une hématie
Anémie périphérique par hémolyse par exemple : synthèse plus forte d’EPO ce qui va stimuler en amont
l’érythropoïèse, et, par conséquent, augmenter les réticulocytes formés

débordement de réticulocytes dans la circulation
Si on a une anémie sans augmentation des réticulocytes sanguins, on aura donc affaire à une anémie de cause
centrale.
Durée de vie d’un GR : 120 jours
C. Mort des Globules Rouges : Hémolyse physiologique
Lieu : Moelle osseuse et foie (lieux principaux)
Si un GR éclate trop précocement, par exemple hémolyse intravasculaire => l’Hb se lie à l’haptoglobine

élimination rapide du complexe (Hb-Haptoglobine)
Destin des constituants du GR
o
Le fer : réutilisé pour l’hématopoïèse
o
La globine est dégradée en acides aminés
o
L’hème est dégradée en bilirubine (non conjuguée conjuguée) et pigments biliaires (selles et
urines)
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