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Physiologie - La circulation placentaire – L’hématopoïèse embryonnaire PHYSIOLOGIE FOETO-PLACENTAIRE Cours 2 - La circulation placentaire – L’hématopoïèse embryonnaire Pr Sophie BAUMANN I. Circulation placentaire A. Placentation: vers une optimisation des échanges B. Circulation utéro-placentaire C. Circulation foeto-placentaire II. Hématopoïèse embryonnaire A. Généralités B. Les différents sites de l’hématopoïèse 1. La vésicule vitelline 2. Le foie 3. La rate 4. La moelle osseuse C. Les différentes lignées hématopoïétiques Ce document est un support de cours datant de l’année 2013-2014 disponible sur www.tsp7.net 1 Physiologie - La circulation placentaire – L’hématopoïèse embryonnaire I. CIRCULATION PLACENTAIRE Rappel : le placenta humain est un organe : • Villeux : constitué de villosités placentaires ou choriales (contiennent la circulation embryonnaires ou foetale et forment le placenta) ; • Chorio-allantoïdien : organe d’échanges entre la mère et le fœtus; • Hémochorial : le chorion, d’origine fœtale, baigne dans le sang maternel. (Aucun contact direct entre le sang maternel et sang fœtal) A. Optimisation des échanges – Les villosités placentaires sont formées à partir du cytotrophoblaste, du syncytiotrophoblaste et du mésenchyme extra-embryonnaire. • Villosités primaires : vers le 15ème jour • Villosités secondaires : 18ème jour • Villosités tertiaires (ou définitives *) : 21ème jour *Bien sur elles continuent à subir une maturation (jusqu’à la fin de la grossesse) surtout jusqu’au 4ème mois – Maturation des villosités tertiaires : Vers 12 SA (aménorrhée) ** 2 à 3 capillaires par villosité Mésenchyme ++ Cytotrophoblaste continu Syncytiotrophoblaste + Fin de grossesse Augmentation du nombre de capillaires : 6 à 8 par villosités Le mésenchyme diminue Cytotrophoblaste discontinu qui persiste en quelques cellules isolées Diminution du syncytiotrophoblaste La surface d’échange est augmentée ** Aménorrhée : absence de règles Différences : Arborescence plus développée au niveau des villosités libres, donc la surface des échanges est augmentée, réseaux capillaire plus développé et quasi disparition du ST, du mésenchyme et seul une partie du CT reste sous forme de cellules discontinues. Au cours des 1ères semaines de la grossesse, des cellules cytotrophoblastiques pénètrent dans la lumière des artères spiralées (rappel : artère de la mère riche en oxygène et nutriments) de la caduque basilaire. (elles modifient la plasticité des artères) Ce document est un support de cours datant de l’année 2013-2014 disponible sur www.tsp7.net 2 Physiologie - La circulation placentaire – L’hématopoïèse embryonnaire Ces cellules détruisent et remplacent l’endothélium des vaisseaux maternels, envahissent la media, détruisant le tissu élastique et musculaire. (augmentation de la lumière des artères diminution de leurs résistances, cela permet donc un apport plus important au niveau du placenta) À la fin du 1er trimestre, l’invasion artérielle atteint la jonction de la caduque basilaire avec le myomètre. Après une pause de quelques semaines, l’invasion s’étend vers 16-18 semaines à la portion des artères spiralées du myo mètre et progresse jusqu’au niveau des artères radiaires. (toute la longueur des artères spiralées) L’invasion trophoblastique modifie les propriétés élastiques des artères spiralées de l’endomètre, assurant une vascularisation adaptée à la croissance rapide de l’unité fœto-placentaire. Examen : Doppler avec les ultrasons : évalue la qualité de cette invasion trophoblastique. Il va apprécier la qualité du flux sanguin dans les vaisseaux et est réalisé, le plus souvent, aux niveaux des artères utérines. Les artères spiralées ont bien perdues toute leur élasticité (le pic pour la systole est suivis par un plateau ,diastole, et il y a une continuité entre les 2). Artère spiralée à gardé sa tonicité souvent à cause d’une mauvaise invasion trophoblastique (après le pic systolique il n’y a plus pas de continuité avec la diastole). Conséquences : - Problème de croissance intra-utérin - Pré-éclampsie : proteinurie maternelle, HTA, (svt interruption de la grossesse avec une césarienne) – Des problèmes en début de grossesse peuvent donner des problème en fin de grossesse. B. La circulation utéro-placentaire Autour de 12 semaines post-conception, la circulation placentaire maternelle s’établit véritablement. Le sang maternel entre dans l’utérus via les artères utérines et les artères ovariennes, qui se divisent en artères radiées puis en artères spiralées. Les artères spiralées apportent le sang maternel dans l’espace intervilleux du placenta. Ce document est un support de cours datant de l’année 2013-2014 disponible sur www.tsp7.net 3 Physiologie - La circulation placentaire – L’hématopoïèse embryonnaire (Les artères ovariennes aussi donnent des artères spiralées) (Les artères ovariennes aussi donnent des artères spiralées). Les cotylédons sont approvisionnés par 80 à 100 artères spiralées qui percent la déciduale et irriguent les espaces intervilleux. Les espaces intervilleux contiennent environ 150 ml de sang, qui est renouvelé 3 à 4 fois par minute. = flottantes Inter cotylédonaire ! (Seuls les nombres sur le schéma sont à apprendre, et aussi le débit écrit en rouge) (Le sang maternel va vraiment jaillir dans cet espace intervilleux où baignent les villosités choriales. Les échanges se font au niveau des villosités flottantes et il va y avoir captation par les capillaires fœtaux d’O2 et de nutriments et rejet des déchets par les veines utéro-placentaires) Ce document est un support de cours datant de l’année 2013-2014 disponible sur www.tsp7.net 4 Physiologie - La circulation placentaire – L’hématopoïèse embryonnaire (Il faut retenir la pression dans la chambre intervilleuse, dans les artères spiralées et dans les capillaires villositaires et le débit sanguin dans la chambre intervilleuse) et surtout que la pression des capillaires villositaires est plus important que celle de la chambre intervilleuse (sinon les échanges seraient impossibles) Les mécanismes de brassage dans la chambre intervilleuse sont encore inconnus. Le drainage du sang vers la circulation maternelle systémique s’effectue via des plexus veineux myométriaux organisés en un système anastomique. Le débit sanguin utéro-placentaire représente 10 % du débit cardiaque maternel (soit 700 ml/min). Le débit sanguin utéro-placentaire ne possède pas de mécanisme d’autorégulation (pas de vasoconstriction ni de dilatation). Il est influencé par divers facteurs : pression artérielle maternelle, volémie maternel (par exemple : hémorragie maternelle), contraction utérine (pendant le travail, hypertonie utérine : pathologique), médicaments, toxiques (exemple : nicotine entraînant une vasoconstriction) … Toute chute du débit dans la circulation utérine peut entraîner une hypoxie fœtale. C. La circulation fœto-placentaire La circulation embryo-maternelle s’établit dès le 21-23ème jour après la fécondation. (Cœur qui bat au 21ème jour) Chez l’embryon humain, entre les 21ème et 60 ème jours de conception, les éléments mis en jeu dans la circulation embryo-placentaire sont : • Le réseau vasculaire des villosités placentaires, • Les vaisseaux sanguins extra-embryonnaires (contenus dans la vésicule vitelline), • Les vaisseaux sanguins intra-embryonnaires reliés directement au cœur primitif. Ce document est un support de cours datant de l’année 2013-2014 disponible sur www.tsp7.net 5 Physiologie - La circulation placentaire – L’hématopoïèse embryonnaire Les capillaires des villosités sont reliés aux vaisseaux ombilicaux. Le sang fœtal arrive par les deux artères ombilicales dans les villosités et repart par une veine ombilicale unique. Le sang part des villosités choriales par les deux veines embryonnaires (ombilicales) pour rejoindre les vaisseaux sanguins intra-embryonnaires jusqu’au coeur primitif et se jette ensuite dans les vaisseaux extra-embryonnaires dans la vésicule vitelline et repart dans le placenta. La pression dans les vaisseaux fœtaux et leurs ramifications villositaires est toujours supérieure à celle qui règne dans la chambre intervilleuse. C’est un système vasculaire clos : le sang fœtal n’est JAMAIS en contact avec le sang maternel (sauf en conditions pathologiques). La circulation fœto-placentaire se caractérise par la présence : • D’une circulation extracorporelle (placenta) • De 3 anastomoses vasculaires ou shunts : – Du ductus venosus (ou Canal d’Aranthius) permet de court-circuiter le foie – Du foramen ovale (ou trou de Botal) permet le passage directement de l’oreillette droite à l’oreillette gauche – Du canal artériel (ou ductus arteriosus) permet la communication entre l’artère pulmonaire et l’aorte Ces shunts permettent de satisfaire 3 impératifs de la circulation fœtale : • Privilégier le cerveau et le cœur • Court-circuiter les poumons • Assurer un débit sanguin maximal au niveau du placenta Ce document est un support de cours datant de l’année 2013-2014 disponible sur www.tsp7.net 6 Physiologie - La circulation placentaire – L’hématopoïèse embryonnaire Le sang va arriver du placenta par la veine ombilicale. Un peu de sang ira vers le foie, mais la grande majorité va directement rejoindre la veine cave inférieure par le canal d’Aranthius (1er shunt).Le sang va ensuite arriver dans l’ OD, et directement passer dans l’OG par trou de Botal (2e shunt). Puis de l’OG au VG, il va être éjecté par l’aorte. Le sang va, par la suite, irriguer la coeur, le cerveau et les membres supérieurs et va redescendre par la veine cave supérieure. il va repasser dans l’OD ( sang peu oxygéné) et un fois dans le VD va être éjecté dans l'artère pulmonaire. Le canal artériel (3e shunt) permet que 80% du sang rejoigne l’aorte et que 20% irrigue les poumons. Ce sang va pour finir descendre par l’aorte abdominal et va ainsi pouvoir oxygéner le bas du corps puis va rejoindre les 2 artères ombilicales et la placenta. (Les pourcentages ne sont pas à apprendre, la prof a dit que ce schéma servait seulement à comprendre) Au niveau hémodynamique, les deux ventricules fœtaux traitent chacun 50 % du débit cardiaque. Ce document est un support de cours datant de l’année 2013-2014 disponible sur www.tsp7.net 7 Physiologie - La circulation placentaire – L’hématopoïèse embryonnaire Le ventricule gauche éjecte 50 % du débit cardiaque total : • 10 % de ce sang va vers les coronaires, • 40 % vers le cerveau, • 50 % vers l’aorte descendante. Au niveau de l’artère pulmonaire (ventricule droit), 20 % du débit cardiaque droit gagne les poumons, les 80 % restants rejoignent l’aorte thoracique, via le canal artériel. À la naissance, en résumé, le changement de circulation sanguine entraîne la disparition du canal d’Aranthius, la fermeture du trou de Botal et une sténose du canal artériel. Lors du clampage du cordon et du premier cri du nouveau-né, il y a : • Interruption de la circulation placentaire -> diminution brutale de la pression dans l’O.D. avec fermeture du trou de Botal • Dépliement des alvéoles par le premier cri -> baisse des résistances à l’écoulement sanguin dans les poumons, avec fermeture du canal artériel. • Fermeture du canal artériel déclenchée par l’augmentation de la Pa02 → déséquilibre entre pression OD et OG par augmentation du débit sanguin pulmonaire (déjà favorisée par la chute résistance pulmonaire) et de la pression dans l’O.G. En conséquence, la pression gauche devient supérieure à la pression droite entraînant la fermeture du fora men ovale. Chute de la pression dans l’oreillette droite (le clapet qui flotte dans l’oreillette gauche se colle sur le fo ramen ovale). Le canal artériel peut se fermer 24 à 48h après la naissance, les deux autres avant 1h après la naissance (pour la culture G !). II. HÉMATOPOÏÈSE EMBRYONNAIRE ET FŒTALE A. Généralités L’hématopoïèse est l’ensemble des phénomènes qui concourent à la synthèse et au remplacement continu et régulé des différentes cellules sanguines (hématies, leucocytes, plaquettes). L’hématopoïèse embryo-fœtale se distingue de celle de l’adulte par plusieurs caractéristiques : • Différents organes sont successivement le support de l’hématopoïèse pendant la vie intra-utérine (après la naissance, uniquement dans la moelle osseuse); • • Le phénotype des cellules érythroïdes n’est pas constant au cours du temps (Il n’est pas pareil au stade em bryonnaire et au stade fœtal) Le nombre de progéniteurs hématopoïétiques circulant dans le sang est très élevé pendant toute la vie in tra-utérine. /!\ Chez l’adulte il n’y a quasi aucune cellule souche qui circulent dans le sang, alors quelles circulent chez le fœtus. V.V Moelle osseuse Foie Rate Ce document est un support de cours datant de l’année 2013-2014 disponible sur www.tsp7.net 8 Physiologie - La circulation placentaire – L’hématopoïèse embryonnaire (Les dates présentes ici ne sont pas les mêmes que celles énoncées dans le cours, donc d’après la prof ils ne faut pas prendre en compte celles de ce schéma.) Dans l’ordre : V.V (dés les 1er mois) Foie (intervient le plus dans l’hématopoïèse pendant la vie intra-utérine notamment pour les hématies) Rate Moelle osseuse (à partir du 4 mois, restera le seul site après la naissance, surtout les os plats et longs) L’hématopoïèse débute dès le 1er mois. B. Les différents sites de l’hématopoïèse 1. La vésicule vitelline La vésicule vitelline est le 1er « organe » hématopoïétique. Les premières structures hématopoïétiques apparaissent vers J17 sous forme d’îlots angioformateurs appelés îlots de Wolff et Pander. Les îlots de Wolff et Pander sont nombreux et situés dans la paroi de la vésicule ombilicale, autour de l'allantoïde (dans le pédicule embryonnaire) et dans le mésoblaste du chorion. Chaque îlot se forme par regroupement de cellules mésenchymateuses. La vésicule vitelline ne produit que des hématies. Ébauche de paroi vasculaire Hémocytoblastes Dans leur partie centrale, les cellules s’isolent, s’arrondissent et se multiplient au sein d’un exsudat (qui correspond à du plasma primitif) pour former les premières cellules sanguines embryonnaires : les hémocytoblastes (ce sont des cellules de type erythroïde) L’hématopoïèse vitelline est essentiellement orientée vers la différentiation érythroïde. Les hémocytoblastes, qui apparaissent vers la 3 ème semaine, vont former par multiplication puis maturation les érythrocytes primitifs qui correspondent à de grandes hématies nucléés ( -> synthèse d’une hémoglobine embryonnaire différente de celle de l’adulte.) caractérisées par leur Hémoglobine Foetale. Au cours de la grossesse les hématies vont contenir de plus en plus dl’HbF et d’Hb adulte. Vers la 8ème semaine, les îlots commencent à régresser et des cellules souches primitives migrent vers le foie, la rate et la moelle osseuse. Entre la 12ème et la 15ème semaine, la première génération des cellules hématopoïétiques disparaît de la circu lation. 2. Le foie Le foie est le siège d’une érythropoïèse active à partir de la 9ème semaine (produit uniquement des hématies). L’hématopoïèse hépatique est orientée vers la formation d’hématies qui diffèrent des érythrocytes vitellins par leur taille plus petite, leur absence de noyau et le type d’hémoglobine qu’elles contiennent (HbF surtout, mais aussi HbA.) L’hématopoïèse hépatique augmente d’activité jusqu’à la fin du 4ème mois, puis régresse pour s’arrêter au 9ème mois. Ce document est un support de cours datant de l’année 2013-2014 disponible sur www.tsp7.net 9 Physiologie - La circulation placentaire – L’hématopoïèse embryonnaire 3. La rate (= hématopoïèse splénique) L’hématopoïèse splénique débute vers 15-16 semaines. Elle produit des cellules de toutes les lignées sanguines. Elle s’arrête au début du 8ème mois. 4. La moelle osseuse La moelle osseuse constitue l’ultime site de production. L’hématopoïèse médullaire débute entre 12 et 15 semaines, et est à l’origine de toutes les lignées sanguines. La production d’hémoglobine définitive A2 débute entre 32 et 36 semaines, tandis que l’hémoglobine A n’apparaît qu’après la naissance. Après la naissance, la moelle osseuse est le seul lieu de l’hématopoïèse. C. Les différentes lignées hématopoïétiques Toutes les cellules sanguines (hématies, leucocytes et plaquettes) sont produites à partir d’une même cellule in différenciée dite cellule souche primitive ou cellule souche totipotente. Les cellules souches sont morphologiquement non identifiables (elles ressemblent à des lymphocytes).Elles ont deux propriétés essentielles : la capacité d’auto-renouvellement et la capacité de différentiation. L’auto-renouvellement est la capacité de multiplication sans différenciation (reproduction à l’identique), permettant ainsi de maintenir intact un pool de cellules souches primitives et donc le potentiel de l’hématopoïèse. La différenciation est la possibilité de se diviser en s’engageant de façon irréversible vers une ou plusieurs lignées en réponse à un signal exogène. La cellule souche perd alors sa totipotence pour devenir une cellule souche engagée (= progéniteur) Lors d’une hématopoïèse normale il existe un équilibre entre la production des cellules souches par auto-renou vellement et la perte des cellules souches par engagement vers les lignées cellulaires (différenciation). La cellule souche totipotente, sous l’influence de facteurs stimulants (notamment les interleukines), va s’engager dans la différentiation d’une lignée cellulaire. Elle devient alors un progéniteur (= cellule souche différenciée). La première différenciation d’une cellule souche totipotente se fait soit vers la lignée lymphoïde (CFU-L) soit vers la lignée myéloïde (CFU-GEMM). Chaque nom de progéniteur est défini par l’association du préfixe CFU (Colony Forming Unit), suivis des lettres qui caractérisent la lignée dans laquelle il va s’engager : L -> lymphocytes G -> granulocytes E -> érythrocytes M -> monocytes MK -> mégacaryocytes ( à l’origine des plaquettes) Ce document est un support de cours datant de l’année 2013-2014 disponible sur www.tsp7.net 10 Physiologie - La circulation placentaire – L’hématopoïèse embryonnaire (Les CFU sont encore des cellules souches) La cellule souche lymphoïde (CFU-L) possède la potentialité de différentiation vers les deux types de lymphocytes (T et B). La cellule souche myéloïde (CFU-GEMM) va se différentier et donner naissance à des progéniteurs encore plus engagés. Les progéniteurs perdent progressivement leur capacité d’auto-renouvellement au fur et à mesure de leur avancement dans la différentiation. Ils restent morphologiquement peu identifiables. Les précurseurs hématopoïétiques, issus de la différentiation des progéniteurs, sont les 1ères cellules morphologiquement identifiables de chaque lignée. Ce ne sont plus des cellules souches; elles ont perdu leur capacité d’auto renouvellement. Les précurseurs ont pour buts la maturation et la multiplication cellulaire. La maturation des précurseurs aboutit aux cellules terminales fonctionnelles qui passent dans le sang. Parallèlement à la maturation, chaque stade cytologique correspond à une division cellulaire. Ainsi, se produit une multiplication des cellules, de sorte qu’un précurseur peut donner naissance jusqu’à 32 cellules filles (variable selon la lignée). (Les plaquettes sont des parties de cytoplasme) Les progéniteurs sont encore des cellules souches, les précurseurs ne sont pas des cellules souches, elles sont morphologiquement identifiable. Ce document est un support de cours datant de l’année 2013-2014 disponible sur www.tsp7.net 11 Physiologie - La circulation placentaire – L’hématopoïèse embryonnaire Avertissement: ce est un de cours l’année de 2013-2014. le cours dispensé en amphithéâtre fait foi pour le concours. Cedocument document estsupport un support dedatant coursdedatant l’annéeSeul 2013-2014 disponible sur www.tsp7.net 12
