– UE : 7 – Sciences biologique 2016-2017 physiologie du globule rouge

2016-2017
physiologie du globule rouge
Hématologie :
– UE : 7 – Sciences biologique
Annexe sur Moodle complet
Semaine : n° 3 (du 19/09/16 au
23/09/16)
Date : 21/09/2016
Heure : de 9h00 à
10h00
Binôme : n°55
Professeur : Pr Tagzirt
Correcteur : n°58
Remarques du professeur


Pour faire les QCM pendant le cours, téléchargez la fiche réponse sur
https://poinsart.com/ftp/ste/votar/votar.pdf
Les TP d'hématologie commenceront tous à 13h30
PLAN DU COURS
I) Introduction.
II) Membrane érythocytaire.
A) La bicouche phospholipidique.
B) protéine transmembranaire
C) Cytosquelette protéique.
D) Protéines du cytosquelette
E) Protéine fonctionnelle
III) Équipement enzymatique et métabolisme énergétique du GR.
IV) L'hémoglobine
A) Exploration /caractérisation de l'anémie :
B) Anomalie qualitative et quantitative.
C) Conformation de l'Hb.
D) L'hémoglobine : méthode d'étude.
1) L'hémoglobinopathie :
2) Technique électrophorétiques.
V) Pathologie constitutionnelle du GR.
A) Pendant l'érythropoïèse
B) Hémoglobinopathie.
C) Erythroenzymopathie
VI) Hémolyse physiologique.
A) Généralité
B)Localisation de l'hémolyse physiologique
VII ) Formation de la bilirubine (macrophage)
VIII) Hyperbilirubinémie
A) AIctères à bilirubine non conjuguée (ou libre).
B) Ictères à bilirubine conjuguée
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QCM : relative au folate et à leur métabolise.
A- L'alimentation végétarienne peut induire une carence en folate.
B- Les polyglutamates sont les formes alimentaires et tissulaires.
C- Une carence en folates pendant la grossesse peut être à l'origine d'un défaut de fermeture du tube neural.
D- Les carences en folates sont responsables d'anémie mégaloblastiques par érythropoièse inefficace
(dysérythropoièse).
La seule réponse fausse est la A.
I)
Introduction.
Le globule rouge a une forme assez ronde et va présenter une dépression centrale
qui est dû à la forme biconcave (il a la forme d'un disque).
La teinte avant coloration au MGG est rouge. Le pigment est l'hémoglobine qui est
une substance vitale pour l'organisme et qui va participer aux échanges gazeux de
l'organisme.
Il présente un diamètre de 7 à 8 μm.
La dépression centrale joue un rôle dans la déformabilité de ces cellules. Il aura un
cytosquelette et une charge enzymatique (donc beaucoup de protéines et d'enzymes).
Le volume globulaire moyen (VGM) est le volume occupé par une seule cellule, il
est de 80 – 100 fl (fintolitre : 10-12).
Sur un frottis sanguin, après coloration au MGG, il va être plutôt rose saumon car ils vont être saturés en
hémoglobine.
C'est une cellule très importante avec un pigment vitale pour l'organisme mais qui ne présente pas de noyau
(anuclée).
Normalement, il n'y a pas d’inclusion intra-cytoplasmique. Sinon c'est une anomalie érythrocytaire vue au frottis.
Au niveau des constituants, on a une membrane érythrocytaire (constitué d'une bicouche phospholipidique), un
équipement enzymatique et un métabolisme énergétique qui vont allonger la durée de vie à 120 jours.
Il possède :
 De l'hémoglobine
 De l'eau, des ions, du glucose ou encore de l'ATP/ADP.
II) Membrane érythocytaire.
La membrane érythrocytaire est constituée d'une double couche de phospholipide où il y aura des protéines :
 Ancrées comme membranaire,
 Transmembranaire
 Ou juste avec un domaine cytosolique.
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Elles vont permettre de maintenir l'architecture de cette membrane car elles seront liées au cytosquelette.
La dépression centrale sur un frottis sanguin sera quand même visible car le GR ne sera pas uniformément coloré.
Il sera rose saumon mais il y aura une pâleur centrale. Le centre sera donc moins coloré.
La membrane va permettre la déformabilité et l'intégrité structurale tout au long de sa vie (120 jours).
A) La bicouche phospholipidique.



Répartition asymétrique.
Feuillet Externe : Phosphatidyl Choline + Sphingomyéline
Feuillet interne : Phosphatidyl Sérine + Phosphatidyl Inositol + Phosphatidyl Ethanolamine.
B) protéine transmembranaire
Protéine de bande 3 : transporteur anions HCO3-/Cl- : on la retrouve dans la sphérocytose héréditaire si anomalie
→ les globules rouges seront totalement sphérique sans dépression centrale. On aura une anémie hémolytique.
C) Cytosquelette protéique.
Le cytosquelette joue un rôle important dans la déformabilité du globule rouge. Lorsqu’on regarde en ME, ce
cytosquelette forme une sorte de grillage, les interactions vont correspondre à des points de connexion/jonction de
ce cytosquelette de type protéine-protéine.
S’il y a des mutations ou anomalies au niveau de ces protéines = anémie hémolytique.
Complexe vertical : ankyrine, bande 3 (si anormale : anémie hémolytique), bande 4.2
Complexe horizontal : spectrine (alpha et béta), protéine 4.1, actine, tropomoduline, tropomyosine, adducines.
(seront en lien direct ou indirect avec le complexe vertical).
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D) Protéines du cytosquelette
L'actine :
 Forme polymérisé F.
Spectrine :
 Hétérodimère
 Deux sous unité alpha et béta.
 Association en tétramères flexibles.
 Nombreuses interactions moléculaires.
 Actine ; ankyrine ; les segments hydrophobes phospholipides, protéine 4.1.
La spectrine est un hétérodimère constitué de 2 SU alfa et béta.
Cet hétérodimère est en association avec des structures beaucoup plus flexibles et sert de point d’ancrage avec
l'actine, l'ankyrine ou des phospholipides.
Protéine bande 3 : avec la glycophorine ABC (pour les groupes sanguins)
Protéines transmembranaires :
 Protéine 3
 Glycoprotéines A, B et C.
 Glycoprotéine A : Ag des groupes sanguins M et N.
Protéine d'ancrage :
 Ankyrine.
E) Protéine fonctionnelle
On a des transporteurs membranaires qui sont très actifs tel que :
 Pompe ATPase Na+/K+ MG++ dépendante.
→ Elle fait 70% des échanges entre le GR et l'extérieur de la cellule.
 Pompe ATPase Ca++, Mg++ dépendante
Il y a aussi (non précisé dans le cours) :
 Echangeur Cl-/HCO3- ou bande 3
 Cotransport K-Cl
 Canaux ioniques : canal K Ca2+ dépendant.
 Diffusion facilitée.
* Transport glucidique : GLU 1 et 5 : apport de substrats énergétiques.
* Transport de nucléosides : NT1
Des mutations de GLUT-1 et GLUT- 5 entrainent une diminution de la durée de vie du GR.
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III) Équipement enzymatique et métabolisme énergétique du GR.
Le globule rouge est une cellule anucléée mais ce n'est pas un sac simplement déformable.
 Il a des besoins énergétiques faibles.
 C'est une cellule très différenciée.
 Rôle des enzymes est d'assurer les fonctions vitales du GR.
Elle a besoin d'un apport énergétique en NADPH, ADP, ATP : ce qui maintient la forme biconcave du GR et va
lutter contre les agents anti-oxydants grâce au glutathion réduit et la méthémoglobine-réductase.
La voie principale de production énergétique est la voie d'anaérobie d'Embden-Meyerhoff qui
va produire 2ATP et une molécule de NADH. → utilisé dans 90% des cas
Dans certaines circonstances, on peut avoir une autre voie qui va permettre la production de
NADPH qui est le shunt des pentoses ou voie oxydative des héxose monophosphates. (10% du
métabolisme énergétique).
Lors de la libération d'O2 au niveau des tissus périphérique : voie de 2,3- diphosphoglycérate ou
shunt de Rapoport Luebering. Elle joue un rôle dans les conditions d'hypoxie, elle va se fixer
sur le centre de l’hémoglobine, il va y avoir une baisse d'affinité de l'oxygène pour
l'hémoglobine. Il y aura relargage d'O2 dans les tissus.
Deux réductases qui vont jouer un rôle oxydant :
 La méthémoglobine réductase fonctionne grâce à la transformation de NAD en NADH
 La glutathion réductase
→ Rôle dans les voies de la glycolyse érythrocytaire.
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IV) L'hémoglobine
L'hémoglobine représente 95% des protéines du GR et joue un rôle dans le transport de O2.
C'est un constituant vital, essentiel du GR.
Les valeurs normales :
Homme : 130 à 170 g/L
Femme : 120 à 160 g/L
Cette valeur va permettre de définir l'anémie. En dessous de ces valeurs on parlera d'anémie. Ce n'est donc pas le
nombre de globule rouge qui définit l'anémie.
A) Exploration /caractérisation de l'anémie :


Le VGM est entre 80 et 100 fl.
Le TCMH/CCMH : teneur ou concentration corpusculaire moyenne en Hb. (voir séance de TP et ED).
L'hémoglobine présente un poids moléculaires faible de 64,5 Kda. (CAD faible)
Elle est présente sous forme de tétramère soit 4 sous unités qui sont constituées chacunes :
 De 4 hèmes
 Et de 4 globines qui vont être identiques 2 à 2.
L'hème est un pigment ferroporphyrinique qui va présenter donc un atome de fer.
 Porphyrine de l'hème = protoporphyrine IX
On aura chez l'adulte :
Deux chaines de globine alpha et deux chaines de globine non-alpha.
L'hème va présenter en son centre le fer en état Fe2+. C'est sous cette forme que O2 va se lier à l'hème. Les
chaînes de globine vont empêcher l'hème de s'auto-oxyder.
L'association de l'oxygène pour les molécules d'hème se fait de manière coopérative.
Il existe deux types de globines : A et B qui sont différentes de quelques acides aminés. Au cours de la vie vont se
succéder différents types de globine : alpha, Beta, gamma, delta …
Pourquoi ? Tout simplement parce qu'au niveau des chromosomes 16 et 11 , différents promoteurs vont se
succéder ; et différents locus vont synthétiser des différents types de globine.
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Globine
Caractéristique
L'hémoglobine A
Alpha 2 et Beta 2
Vie adulte (c'est la principale)
L'hémoglobine A2
Alpha 2 et Delta 2
Vie Adulte, Néonat, fœtus (en
faible quantité)
L'hémoglobine F
Alpha 2 et Gamma 2
Vie foetal qui disparaît,
normalement, après la naissance
pour se transformer en A/A1 ou
en A2. Cette hémoglobine F peut
persister mais à l'ordre de 1%.
Elle présente une affinité pour
l’oxygène + importante que
l'hémoglobine A/A1 et A2.
B) Anomalie qualitative et quantitative.
Quantitative : défaut de production ou de synthèse d'hémoglobine = thalassémies alpha ou bêta.
Qualitative : défaut de structure de la globine = hémoglobinoses.
Exemple : drépanocytose (synthèse de chaîne bêta anormale.) de ce fait : synthèse de la Hb S
C) Conformation de l'Hb.
Il y a 2 conformation de l'Hb.
 Forte affinité pour O2 (Etat R pour relâché) : c'est l'oxyHb
→ Au niveau pulmonaire (car PaO2 élevé)
 Faible affinité pour O2 (Etat T pour tendu) : c'est la DésoxyHb
→ Au niveau tissulaire (permet de relâcher O2)
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Augmentation de l'affinité :
Diminution de l’affinité de O2 :
Hypothermie
Fièvre
Alcalose
Acidose
Diminution du 2,3 DPG :
en cas d'augmentation = relargage
Diminution du au CO2
2,3 DPG : → Produit en grande quantité en cas d'hypoxie, il pénètre dans la cavité centrale de l'Hb, et entraîne
une diminution de son affinité pour l'oxygène.
Transition entre ces 2 formes :
La première molécule d'O2 qui se fixe sur désoxyHb se lie faiblement à l'hème mais cette liaison entraîne un
changement de conformation (sous forme de tétramère) communiqué au ss unités voisines facilitant la fixation de
l'oxygène.
D) L'hémoglobine : méthode d'étude.
1)
L'hémoglobinopathie :
→ Quantitative :
 thalassémie.
 Baisse de synthèse de chaîne de globine.
→ Qualitative
 drépanocytose (production d'une Hb anormale : HbS)
2)




Technique électrophorétiques.
acétate de cellulose à pH alcalin.
Agarose en pH acide.
Isoéléctrofocalisation : permet d'observer de manière plus fine, on utilise :
 un gel de polyacrylamide.
 un gradient de pH.
Pour quantifier les taux Hb de manière beaucoup plus fine/précise (au % près) : on utilise la
Chromatographie liquide à haute pression. (HPLC)
A l'âge adulte :
HbA1: 95-98%
8/12
HbA2 : 2-3%
F : 1%
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Exemple d'étude :
Premier profil :
Chez le patient sain, il a une HbA1 majoritaire avec peu de F et A2.
A côté, il y a un sujet sain mais qui correspond à un enfant (présence HbF en grande quantité).
Deuxième profil : Le sujet présente HbA et HbS (HbS= dépanocytose).
V) Pathologie constitutionnelle du GR.
A) Érythropoïèse
Formation des GR (formation et assemblage de 3 principaux constituants : Membrane.
Enzymes/hémoglobine.) => Perturbation d'un des 3 constituants : Pathologie corpusculaire.



Anomalie membrane : sphérocytose héréditaire.
Anomalie enzymatique : déficit en G6PD ou PK.
Anomalie Hb qui peut être quantitative ou qualitative (voir ci-dessous)
Pathologie de membrane :
ex : sphérocytose héréditaire = pathologie de membrane la + fréquente dans les populations blanches d'Europe
du Nord : déficit touchant une ou plusieurs protéines du complexe vertical du cytosquelette.
B) Hémoglobinopathie.
 Anomalie quantitative de l'Hb.
Alpha et bêta thalassémie : diminution de synthèse d'une chaîne normale alpha, fréquente dans Sud-Est asiatique
et Afrique et béta pour le bassin méditerranéen.
 Anomalie qualitative.
Dépranocytose : HbS.
Quand un patient présente certains symptômes, il est toujours très important de connaître les origines de ce patient
pour essayer de déceler les pathologies.
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C) Erythroenzymopathie :
→ Touchent l'équipement enzymatique du GR.
Les principales :
Nom de l'enzyme
Chromosome touché
Fréquence
Symptôme majeur
Pyruvate kinase
1
+++
Hémolyse chronique
G-6-phosphate
déshydrogénase
X
+++
Crise d'hémolyse si prise
de médicaments ou
autres agents oxydants
VI) Hémolyse physiologique.
A) Généralité
Durée de vie de 120 jours. Tout au long de sa vie, il va subir une senescence (vieillissement progressif).
 progressive: stress oxydant.
 Physique : circulant dans les vaisseaux, il sera agressé par le flux sanguin ou par contact avec
endothélium.
 Perte du contenu enzymatique : pas de noyau donc pas capable de renouveler son stock enzymatique =
déficit énergétique.
Déficit énergétique.
 Altération de la membrane érythrocytaire.
 Perte de plasticité de la cellule.
B) Localisation de l'hémolyse physiologique
→ Localisation (physiologique) : elle est extravasculaire (en dehors du vaisseau)
 moelle osseuse +++
 Rate.
→ Phagocytose par les macrophages. (dérive des monocytes sanguin et participe activement a l'hémolyse
physiologique)
 catabolisme de l'hémoglobine.
 Dégradation de l'hème en bilirubine.
 Transport sanguin de la bilirubine par le sérum albumine (bilirubine libre).
 Captation hépatique (pôle sinusoïdal) et glucuronoconjugaison (pôle biliaire).
 Excrétion biliaire de bilirubine conjuguée (hydrosoluble).
 Recyclage du Fer (érythropoïèse + réserves). Pat macrophage.
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Au bout de 120 jours, le GR va être capté par le macrophage. L'Hb est constituée des chaines de globine, d'un
noyau proto-porphyrique et de fer.
Ce fer fait partie d'un cycle fermé qui va être recyclé et qui va être pris en charge par la transferrine et réutiliser au
cours de l'érythropoïèse.
Les chaines d'Hb vont être dégradé et les différents AA vont être réutilisé au niveau d'un pool d'AA pour la
production d'autres protéines.
La proto-porphyrine va subir de nombreuses transformations :
 Transformation en bilirubine par une bilirubine réductase
 Cette bilirubine va être transformer dans le plasma
 Va subir au niveau du foie des processus de glucuruno-conjuguaison.
 Et sécrété au niveau de l'intestion grêle, pris en charge par des bactéries intestinales pour être sécrété et
réabsorbé au niveau du rein
 Et se transformer en stercobilibine.
VII) Formation de la bilirubine (macrophage)
En cas d'un coup au genou par exemple :
Les bleus proviennent de la dégradation de l'hémoglobine qui est un pigment rouge au départ. On aura une tâche
rouge. Au bout de quelques semaines, la rougeur va devenir brune, ce qui est du à la libération du fer.
Après libération du fer, la choléglobine va se transformer en verdoglobine puis en biliverdine (la blessure sera
verte) qui sous l'effet de la biliverdine réductase va devenir de la bilirubine libre (non liposolube) et le bleu va
devenir jaune.
La bilirubine libre sera transportée dans le plasma par l'albumine.
C'est une hémolyse physiologique : processus normalement régulé.
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VIII) Hyperbilirubinémie
Hyperbilirubinémies, qui sont des hémolyses excessives
=> Ictères (« jaunisse »).
2 grandes classes d'ictères :
A) Ictères à bilirubine non conjuguée (ou libre).
→ Hyper-hémolyses : anémie hémolytiques. (se voit au niveau des yeux et de la peau).
 Mécanisme corpusculaire. (un mécanisme qui va attaquer les constituants des GR).
 Mécanisme extra corpusculaire. (non lié directement aux constituants du GR)
ex : production d'anticorps qui vont se lier aux protéines de la membrane du globule rouge et entrainer l'
hémolyse.
→ Défaut de glucurono-conjugaison.
 Ictère physiologique du nouveau-né. : bénin (immaturité hépatique)
 Déficit génétique en glucuronyltransférase : grave.
B) Ictères à bilirubine conjuguée
→ Ictères à bilirubine conjuguée : Cholestase
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