AHU, Pôle Biologie, Laboratoire d’Hémostase Cours PCEM2 Hémostase Intro repas de famille 21/03/2012 François Grand AHU, Pôle Biologie, Laboratoire d’Hémostase frgrand@chu-angers.fr

Objectifs d’apprentissage A la fin des six heures de cours, vous devrez être capable de : - Décrire de manière synthétique les phases successives de l'hémostase physiologique. Reproduire un schéma de l’hémostase primaire, de la coagulation et de la fibrinolyse - Connaître les grands tests d’exploration biologique en hémostase. - Reconnaître quelques situations pathologiques en rapport avec ces schémas.

La coagulation plasmatique Cours PCEM2 La coagulation plasmatique Intro repas de famille 21/03/2012 François Grand AHU, Pôle Biologie, Laboratoire d’Hémostase frgrand@chu-angers.fr

8eme Enfant : Léopold : nombreuses hémorragies Décès à 31 ans : hémorragie cérébrale Fils de Léopold : hémorragie cérébrale ! Maladie des rois : l’hémophilie « Hémophilie »

Famille du Tsar de Russie aussi touchée (révolution communiste) Prédisposition familiale, touchant les males déjà décrit au 19 e (et dans l’antiquité) = GENETIQUE

I Schéma de la coagulation Cours PCEM2 I Schéma de la coagulation

Objectifs d’apprentissage Après ce premier chapitre, vous serez capable de : Définir la place de la coagulation au sein de l’hémostase et identifier son but. Énumérer les acteurs principaux de la coagulation et leurs modes d’action. Décrire les principales étapes de la coagulation et les reproduire sous forme d’un schéma complet. Reproduire un schéma de coagulation simple à garder dans la poche de blouse (et dans le cerveau)

1 La coagulation au sein de l’hémostase HEMOSTASE : ensemble des mécanismes destinés à limiter les pertes sanguines au niveau d’une brèche vasculaire. Brèche vasculaire Vasoconstriction Formation d’un clou plaquettaire (HEMOSTASE PRIMAIRE) = rupture de la continuité de la couche endothéliale = exposition du sous endothélium au sang Phénomène mécanique : vasoconstriction + Adhésion / activation / agrégation des plaquettes pour former le clou plaquettaire = thrombus blanc (hémostase primaire) Réactions enzymatiques en cascade Aboutissant à la formation un réseau de fibrine : « filet » (coagulation) = Thrombus fait de plaquettes agrégées et de fibrine : le caillot fibrinoplaquettaire Formation d’un réseau de fibrine (COAGULATION PLASMATIQUE) Dissolution du caillot de fibrine (FIBRINOLYSE)

1 La coagulation au sein de l’hémostase HEMOSTASE PRIMAIRE, COAGULATION PLASMATIQUE Deux phénomènes en réalité: Simultanés et interdépendants, Localisés et régulés : éviter d’obstruer tout le vaisseau. Mécanisme mis en jeu dépendent de l’importance de la lésion : renforcée par la coagulation poru des lesions de gros vaisseaux

2 Les intervenants Quels sont les acteurs de la coagulation?

2 Les intervenants Les protéines de la coagulation: Les 12 facteurs de la coagulation Le facteur tissulaire Les inhibiteurs physiologiques

2 Les intervenants Les 12 facteurs de coagulation : présentation La plupart sont désignés par un chiffre romain: ex: Facteur II (FII) Sauf : prékallikréine, kininogène de haut poids moléculaire (KHPM) S’ils sont activés, ils portent le suffixe « a » : ex: Facteur Xa (FXa) Certains facteurs sont plus connus sous le nom de : - Fibrinogène (Facteur I) - Prothrombine (Facteur II) - Thrombine (Facteur IIa)

2 Les intervenants Les 12 facteurs de coagulation : différentes catégories - Les zymogènes - Les cofacteurs - Le substrat final (le fibrinogène) Précurseurs d’une enzyme La plupart des des facteurs ont ce rôle de protéolyse Facteur XIII, un peu à part

Les 12 facteurs de coagulation : différentes catégories 2 Les intervenants Les 12 facteurs de coagulation : différentes catégories Les zymogènes (proenzymes) - Zymogènes de sérine protéases La majorité des facteurs (II, VII, IX, X, XI, XII, prékallicréine) ex : X (zymogène)Xa (serine protéase) Sérine protéase = enzyme protéolytique Précurseurs d’une enzyme La plupart des des facteurs ont ce rôle de protéolyse Facteur XIII, un peu à part

2 Les intervenants Les 12 facteurs de coagulation : différentes catégories Remarque : une exception : Zymogène de transglutaminase Concerne le facteur XIII Transglutaminase : enzyme qui établit des liaisons covalentes entre deux protéines. Précurseurs d’une enzyme La plupart des des facteurs ont ce rôle de protéolyse Facteur XIII, un peu à part

2 Les intervenants Les 12 facteurs de coagulation : différentes catégories Les cofacteurs - Facteur V, VIII +++ (et KHPM). - N’ont pas d’activité enzymatique. - Nécessitent une activation pour être cofacteur (Va, VIIIa). - Sans eux, les réactions enzymatiques sont très lentes. Permettent d’accélérer le travail

(très) schématique du Fg 2 Les intervenants Les 12 facteurs de coagulation : Le fibrinogène (Fg), substrat final - Protéine soluble - Transformé en fibrine (insoluble) par la thrombine (facteur IIa) Rem: le Fg a déjà joué un rôle dans l’hémostase primaire Point final de la réaction : la fibrine : le réseau Représentation (très) schématique du Fg

2 Les intervenants Les 12 facteurs de coagulation : conditions d’activation Comment sont activés les zymogènes ? Activation par protéolyse par une enzyme Nécessite la fixation de l’enzyme (une protéase) et du substrat (le zymogène) à une surface membranaire (plaquettes) riche en phospholipides chargés négativement. - La présence d’un cofacteur accélère considérablement la réaction ? II --------- > IIa Zymogène (Proenzyme) Enzyme - L’enzyme est elle-même une sérine protéase (réaction en chaine)

- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 2 Les intervenants Les 12 facteurs de coagulation : conditions d’activation II Xa IIa Point final de la réaction : la fibrine : le réseau Ca2+ Ca2+ AMINOPHOSPHOLIPIDES - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

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2 Les intervenants Les protéines de la coagulation: Les 12 facteurs de la coagulation Le facteur tissulaire Les inhibiteurs physiologiques

Le facteur tissulaire 2 Les intervenants Protéine membranaire (non plasmatique) Synthétisé par les cellules périvasculaires : fibroblastes (adventice des vaisseaux) Mais séparé du sang par cellules endothéliales Enveloppe hémostatique autour des vaisseaux.

2 Les intervenants Le facteur tissulaire Le « démarreur », Remarque: autres celluels peuvent expriemr le FT seulement si activés: monocytes, cellules endothéliales Le « démarreur », Le « détonateur » Facteur tissulaire VIIa

2 Les intervenants Les protéines de la coagulation: Les 12 facteurs de la coagulation Le facteur tissulaire Les inhibiteurs physiologiques

2 Les intervenants Les inhibiteurs physiologiques - L’antithrombine - Le système Protéine C/ Protéine S - Le TFPI (Tissue Factor Pathway inhibitor) => Régulateurs naturels de la coagulation (A suivre dans un prochain chapitre) Permettent d’accélérer le travail

3 Les différentes étapes Initiation et formation de thrombine Amplification du processus Phase contact Formation du caillot de fibrine

3 Les différentes étapes INITIATION 1) Facteur tissulaire (FT) mis en contact avec le sang circulant - Fixe le facteur VII (FVII) - Autoactivation immédiate du VII : VIIa - Formation d’un complexe FT-VIIa VIIa

VII FT

VIIa FT

VIIa FT

Le début d’une réaction en cascade 3 Les différentes étapes Le début d’une réaction en cascade

3 Les différentes étapes INITIATION 2) Le complexe FT-VIIa active le facteur X fixé sur les surfaces membranaires

VIIa FT X

VIIa FT Xa

= le complexe prothrombinase 3 Les différentes étapes INITIATION 3) Le facteur Xa est inclus dans un complexe : FXa + FVa + Phospholipides + Calcium = le complexe prothrombinase Ce complexe active le facteur II (prothrombine) en thrombine Formation d’une petite quantité de thrombine (IIa)

VIIa FT Ca2+ PL Xa V Complexe prothrombinase II

Complexe prothrombinase VIIa FT Ca2+ PL Xa V Complexe prothrombinase Thrombine IIa

INITIATION 3 Les différentes étapes « Voie du facteur tissulaire » anciennement appelée « voie exogène » ou « voie extrinsèque » Quelques points de précisions: La thrombine produite est en quantité trop réduite Le facteur IXa (activé par le FT/VIIa) active également le facteur X Pas assez de fibrine pour former un caillot suffisemment solide

VIIa FT IXa VIII Xa V Thrombine IIa

3 Les différentes étapes Initiation et formation de thrombine Amplification du processus Phase contact Formation du caillot de fibrine

3 Les différentes étapes AMPLIFICATION Phénomène d’autoamplification : Une petite quantité de thrombine active sa propre production.

3 Les différentes étapes AMPLIFICATION A) La thrombine active les plaquettes - Permet le recrutement et l’agrégation de plaquettes. - Renforce le clou plaquettaire (hémostase primaire). - Permet l’exposition de phospholipides membranaires nécessaires pour la fixation de facteurs et les réactions enzymatiques de la coagulation.

VIIa FT IXa VIIIa Plaquettes Xa V Thrombine IIa Plaquettes

IX VIII X V 3 Les différentes étapes AMPLIFICATION B) La thrombine active les cofacteurs Permet l’activation des facteurs VIII et V - Le FVa forme un complexe avec le FXa - Le FVIIIa forme un complexe avec le FIXa IX VIII X V Complexe ténase Complexe prothrombinase

3 Les différentes étapes AMPLIFICATION => Accélération des réactions enzymatiques : IXa/VIIIa accélère la formation du Xa Xa/Va accélère la formation du IIa (thrombine)

VIIa IXa Xa Thrombine Fibrinogène FT IXa VIIIa Xa V Thrombine IIa Fibrinogène

VIIa IXa Xa Thrombine Fibrinogène FT IXa VIIIa Xa Va Thrombine IIa Fibrinogène

VIIa IXa Xa Thrombine Fibrinogène FT IXa VIIIa Xa Va Thrombine IIa Fibrinogène

3 Les différentes étapes AMPLIFICATION C) La thrombine active le facteur XI Le facteur XIa active le facteur IX Renforce les réactions en chaîne décrites précédemment.

XIa VIIa IXa Xa Thrombine Fibrinogène FT IXa VIII Xa V Thrombine IIa Fibrinogène

3 Les différentes étapes Initiation et formation de thrombine Amplification du processus Phase contact Formation du caillot de fibrine

3 Les différentes étapes PHASE CONTACT Voie « endogène » Autre voie d’activation du facteur XI et d’initiation de la coagulation Voie accessoire : rôle mineur dans l’initiation de la coagulation

3 Les différentes étapes PHASE CONTACT « Contact » car contact de protéines plasmatique avec le sous-endothélium Acteurs : - Facteur XII - Prékallikréine - KHPM (cofacteur)

3 Les différentes étapes PHASE CONTACT En quelques mots : Prékallikréine transformée en kallikréine La kallikréine active le FXII Le FXIIa active le FXI, l’action est accélérée par le cofacteur KHPM En pratique: - un déficit en facteur XII n’a pas de conséquence hémorragique - KHPM, Kallikréine : hémostase très spécialisée, peu explorée en pratique !

XIIa XIa VIIa IXa Xa Thrombine Fibrinogène FT IXa VIII Xa V Thrombine IIa Fibrinogène

3 Les différentes étapes Initiation et formation de thrombine Amplification du processus Phase contact Formation du caillot de fibrine

3 Les différentes étapes FORMATION DU CAILLOT DE FIBRINE Génération explosive de thrombine : => Transforme le fibrinogène en fibrine Le but : former un réseau de fibrine au sein du clou plaquettaire

XIIa XIa VIIa IXa Xa Thrombine Fibrine FT IXa VIIIa Xa Va Thrombine IIa Fibrine

3 Les différentes étapes FORMATION DU CAILLOT DE FIBRINE Comment cela se passe en quelques mots : 1 - Protéolyse du fibrinogène : Formation de fibrinopeptides A et B et de monomères de fibrine

+ 3 Les différentes étapes Fibrinogène Monomères de fibrine Thrombine IIa Fibrinogène Monomères de fibrine Fibrinopeptides A et B

3 Les différentes étapes FORMATION DU CAILLOT DE FIBRINE 2 - Polymérisation de la fibrine : Les monomères de fibrine s’apparient spontanément pour former un polymère de fibrine soluble.

3 Les différentes étapes Polymères de fibrine Monomères de fibrine

3 Les différentes étapes FORMATION DU CAILLOT DE FIBRINE 3 - Stabilisation de la fibrine Stabilisation de la fibrine par le facteur XIIIa Crée des liaisons covalentes (transglutaminase) Stabilise le caillot : formation d’un réseau de fibrine très solide

Polymères de fibrine stabilisé 3 Les différentes étapes Facteur XIIIa Polymères de fibrine stabilisé

XIIa XIa VIIa IXa Xa Thrombine Fibrine FT IXa VIIIa Xa Va Thrombine IIa Fibrine XIIIa

PK Le schéma « usine à gaz » XII XI Kallikréine XIIa VII IX FT XIa X KHPM XI Kallikréine XIIa VII IX FT XIa X IXa VIIa FT VIIIa Complexe ténase Xa Complexe prothrombinase Va II Thrombine IIa XIIIa Fibrinogène Monomères de fibrine Polymères de Fibrine

Schéma « pratique » dans la poche de sa blouse… XII Schéma « pratique » dans la poche de sa blouse… XI VII FT IX VIII X V Thrombine Fibrinogène Fibrine

Pour en revenir à nos britanniques … Comment expliquer ces troubles ? DISCUSSION Qu’auriez vous pensé si vous étiez médecin à l’époque ? Causes d’un saignements: acteurs mis en jeu, composants du sang …(plaquettes, vaisseaux, plasma, facteurs de coag )

XIIa XIa VIIa IXa Xa Thrombine Fibrine FT IXa VIIIa Xa Va Thrombine IIa Fibrine XIIIa

XIIa XIa VIIa IXa Xa Thrombine Fibrine FT IXa HEMOPHILIE VIIIa Xa Va Thrombine IIa Fibrine XIIIa

La coagulation plasmatique Les points à retenir La coagulation plasmatique Forme un polymère de fibrine qui renforce le clou plaquettaire (formé par l’hémostase primaire). Activation par la voie du facteur tissulaire. Formation d’une petite quantité de thrombine et phénomène d’amplification. Phase contact = voie endogène = voie accessoire. La thrombine (IIa) transforme le fibrinogène en fibrine.

La coagulation plasmatique Les points à retenir La coagulation plasmatique Voie facteur tissulaire : VII Voie phase contact : XII -> XI -> IX, VIII Voie finale commune : X, V -> II -> Fg Déficit en facteur = possible tendance hémorragique Hémophilie A = déficit en F VIII. Hémophilie B = déficit en F IX.

II Synthèse des protéines de la coagulation Cours PCEM2 II Synthèse des protéines de la coagulation

Objectifs d’apprentissage Après ce chapitre, vous serez capable de : Définir le rôle de l’hépatocyte dans la coagulation Définir le rôle de la vitamine K dans la coagulation Identifier les conséquences cliniques et thérapeutiques de ces connaissances physiologiques.

1 Le foie Les protéines plasmatiques de la coagulation sont toutes produites par l’hépatocyte (sauf TFPI) Rôle clé du foie dans le maintien de l’hémostase Rem : le FVIII est également produit par la rate et le poumon Précurseurs d’une enzyme La plupart des des facteurs ont ce rôle de protéolyse Facteur XIII, un peu à part

1 Le foie Conséquences cliniques: L’insuffisance hépatocellulaire (IHC) déficit de synthèse de protéines de coagulation risque hémorragique Précurseurs d’une enzyme La plupart des des facteurs ont ce rôle de protéolyse Facteur XIII, un peu à part

2 La vitamine K Vitamine liposoluble : apportée par l’alimentation : légumes verts (choux) … synthétisée par la flore bactérienne intestinale Absorption intestinale Atteint le foie : subit une oxydo-réduction la forme réduite de la vitamine K sert de cofacteur à une réaction de carboxylation. Précurseurs d’une enzyme La plupart des des facteurs ont ce rôle de protéolyse Facteur XIII, un peu à part

2 La vitamine K La carboxylase permet la modification post-traductionnelle de protéines de la coagulation synthétisées par le foie. Modifications indispensables pour être actives biologiquement. Peuvent alors se fixer à phospholipides membranaires. Précurseurs d’une enzyme La plupart des des facteurs ont ce rôle de protéolyse Facteur XIII, un peu à part II X Ca2+ Ca2+

Moyen mnémotechnique … Protéines « vitamine K-dépendantes » A connaître par cœur ! - Facteur X - Facteur IX - Facteur VII - Facteur II mais aussi… - Protéine C - Protéine S 1972 : 10 – 9 – 7 - 2 Précurseurs d’une enzyme La plupart des des facteurs ont ce rôle de protéolyse Facteur XIII, un peu à part

2 La vitamine K Conséquences cliniques: Précurseurs d’une enzyme La plupart des des facteurs ont ce rôle de protéolyse Facteur XIII, un peu à part

2 La vitamine K Conséquences cliniques: Les antagonistes de la vitamine K = anti-vitamines K = AVK Bloquent le cycle d’oxydoréduction de la vitamine K Empêchent la carboxylation des facteurs vitamine K dépendants Ces facteurs ne peuvent plus se fixer au phospholipides Ne sont plus fonctionnels Effet anticoagulant Ex: traitement de phlébite (Thrombose veineuse profonde) Précurseurs d’une enzyme La plupart des des facteurs ont ce rôle de protéolyse Facteur XIII, un peu à part

La coagulation plasmatique Les points à retenir La coagulation plasmatique Insuffisance hépatocellulaire = déficit de synthèse en protéines de coagulation = risque hémorragique. Traitement par AVK : diminution des facteurs X, IX, VII et II AVK : ne touche pas le facteur V. AVK = fluidification du sang mais risque hémorragique.

III Contrôle de la coagulation Cours PCEM2 III Contrôle de la coagulation

Objectifs d’apprentissage Après ce chapitre, vous serez capable de : Énumérer les principaux inhibiteurs de la coagulation. Décrire leurs actions au sein du schéma de la coagulation. Identifier l’intérêt clinique pratique de ces connaissances. Décrire l’action de l’héparine.

- Le système Protéine C/ Protéine S. L’extension de la coagulation est limitée par des inhibiteurs physiologiques. - L’antithrombine. - Le système Protéine C/ Protéine S. - Le TFPI (Tissue Factor Pathway inhibitor). Précurseurs d’une enzyme La plupart des des facteurs ont ce rôle de protéolyse Facteur XIII, un peu à part

1 L’antithrombine Protéine synthétisée par le foie Deux sites de liaison : Facteurs de coagulation Héparane-sulfates Elimination du complexe par le foie

1 L’antithrombine 1) L’AT se lie à des facteurs de coagulation Inhibe les facteurs à distance de l’amas plaquettaire => Sérine protéase - Thrombine (« anti-thrombine ») : anti-IIa +++ - Facteur Xa : anti Xa - mais aussi: IXa XIa XIIa Complexe AT-facteur formé = irréversible Elimination du complexe par le foie

CIBLES DE L’ANTITHROMBINE XIIa CIBLES DE L’ANTITHROMBINE = les ENZYMES XIa VII FT IXa VIIIa Xa Va Thrombine Fibrinogène Fibrine

1 L’antithrombine 2) L’AT se lie à des héparane-sulfates Polysaccharides présents sur la paroi vasculaire L’AT se fixe sur une séquence pentasaccharidique Changement de conformation de l’AT L’action inhibitrice de l’AT sur les facteurs devient puissante et immédiate Les facteurs echappent à l’action de l’AT si liés à PL

1 L’antithrombine ENDOTHELIUM Caillot Xa AT ENDOTHELIUM Héparane sulfate Précurseurs d’une enzyme La plupart des des facteurs ont ce rôle de protéolyse Facteur XIII, un peu à part AT ENDOTHELIUM

1 L’antithrombine ENDOTHELIUM Caillot Xa Foie AT ENDOTHELIUM Précurseurs d’une enzyme La plupart des des facteurs ont ce rôle de protéolyse Facteur XIII, un peu à part AT Xa Foie ENDOTHELIUM

1 L’antithrombine Xa AT Séquence pentasaccharidique ENDOTHELIUM Précurseurs d’une enzyme La plupart des des facteurs ont ce rôle de protéolyse Facteur XIII, un peu à part ENDOTHELIUM

1 L’antithrombine Xa IIa Site de liaison au FIIa AT AT ENDOTHELIUM Précurseurs d’une enzyme La plupart des des facteurs ont ce rôle de protéolyse Facteur XIII, un peu à part ENDOTHELIUM

1 L’antithrombine Les facteurs echappent à l’action de l’AT si liés à PL

1 L’antithrombine Application pratique : les héparines Constituées de chaines de polysaccharides Analogues des héparane-sulfates Liaison à l’AT : => Changement de conformation Accélère l’inactivation des facteurs Effet anticoagulant Les facteurs echappent à l’action de l’AT si liés à PL

1 L’antithrombine Xa IIa Xa AT AT AT HNF Héparine non fractionnée HBPM Précurseurs d’une enzyme La plupart des des facteurs ont ce rôle de protéolyse Facteur XIII, un peu à part HNF Héparine non fractionnée HBPM Héparine de bas poids moléculaire => Anti IIa et anti Xa => Anti Xa

2 Le système protéine C / protéine S 1) Activation de la protéine C - La thrombine se fixe à la thrombomoduline (récepteur membranaire) - La thrombine devient activateur de la protéine C. - La protéine C se fixe au récepteur EPCR - La protéine C est activée (Protéine C activée = PCa) par le complexe thrombine-thrombomoduline Elimination du complexe par le foie

2 Le système protéine C / protéine S IIa a Thrombomoduline Elimination du complexe par le foie EPCR ENDOTHELIUM

2 Le système protéine C / protéine S 2) Action de la protéine C activée La PCa inactive les cofacteurs :Va et VIIIa - Inactivation par protéolyse. - Donc ralentissement de la synthèse de thrombine. La protéine S est cofacteur de la protéine C. Action de ces protéines à la surface des phospholipides membranaires a Elimination du complexe par le foie

a CIBLES DE LA PROTEINE C = les cofacteurs XII XI FT VII IX VIIIa X Va Thrombine Fibrinogène Fibrine

La coagulation plasmatique Les points à retenir La coagulation plasmatique L’antithrombine (AT) inhibe de façon irréversible certains facteurs de coagulation : anticoagulant Effet anti-IIa (anti«thrombine »), anti Xa Fixation de l’AT aux héparane sulfates : accélération de l’action de l’AT Héparines = analogues des héparane sulfates = anticoagulants La PC activée travaille avec la protéine S pour inhiber les cofacteurs Va et VIIIa Déficit en AT, PC, PS : tendance à la thrombose