HEMATOPOIESE DEFINITION: Ensemble de phénomènes cellulaires qui assurent la production continue et régulée des cellules matures et fonctionnelles du sang LOCALISATION DU TISSU HEMATOPOIETIQUE: Dans la moelle osseuse adulte. Mais variable au cours de la vie embryonnaire, fœtale, puis post natale. Thymus, ganglions, foie et rate participent à certaines étapes et/ou pour certaines lignées LYMPHOPOIESE ET MYELOPOIESE

POURQUOI S’INTERESSER A L’HEMATOPOIESE Tissu facile à obtenir et à traiter Modèle unique pour l’étude des phénomènes de régulation de l’autorenouvellement, de la prolifération et de la différentiation Existence de pathologies malignes (leucémies et lymphomes) permettant l’étude des mécanismes de cancérisation

TISSU HEMATOPOIETIQUE En constant renouvellement puisque les nombres de cellules matures du sang restent stables malgré une durée de vie limitée Différenciation/Maturation à partir de cellules plus primitives Prolifération très importante pour assurer cette énorme production quotidienne Adaptation continue et régulée aux besoins

Schéma de l’hématopoïèse Expression CD34 différenciation prolifération maturation amplification cellules souches progéniteurs précurseurs Autorenouvellement Totipotence quiescence

L’Hématopoïèse Cellules souches Progéniteurs Précurseurs Lignée Lymphoïde Progéniteurs Précurseurs Cellules Matures Granulocyte Lignée Myéloïde Monocyte Erythrocyte Megacaryocyte/Plaquettes Eosinophile

L’hématopoïèse à long terme dépend des cellules souches dont le maintien résulte d’équilibres complexes autorenouvellement différenciation quiescence prolifération homéostasie survie apoptose micro-environnement medullaire: cellules stromales, cytokines, molecules d’adhesion... Facteurs métaboliques: Oxygène?

CELLULES SOUCHES TOTIPOTENTES Peu nombreuses Majoritairement quiescentes NICHES DE CELLULES SOUCHES: microenvironnement médullaire particulier Identification difficile, surtout fonctionnelle et partiellement phénotypique Capacités de repopulation par expansion très importantes et prolongées

SRC (greffe à long terme) MRA, pré-CFC, LTC-IC CFC Plusieurs mois Détection des cellules. du donneur SRC (greffe à long terme) MRA, pré-CFC, LTC-IC CFC

CELLULES SOUCHES: PREUVES EXPERIMENTALES Expériences de Till et Mc Culloch Marqueur BCR/ABL dans la LMC Reconstitution hématopoiétique à long terme de souris irradiées Possibilité de greffes successives (avec ou sans marqueur) Allogreffe chez l’homme Individualisation de populations restreintes

PROGENITEURS HEMATOPOIETIQUES Perte progressive de la capacité d’autorenouvellement Perte progressive de la pluripotence Accroissement progressif du % de cellules en cycle Capacité à former des colonies in vitro en milieu de culture semi solide D’où les noms de CFC ou CFU suivis des types cellulaires générés: CFU-GEMM, CFU-E, CFU-GM, CFU-MKC, etc Temps mis à générer une colonie reflète leur niveau de primitivité Phénotypes différents de celui des cellules souches:marqueurs de différenciation

IMMUNOPHENOTYPAGE IMMUNOSELECTION Mise en évidence de profils antigéniques spécifiques par des AC monoclonaux Sélection avant ou après culture de sous- populations pour étude de leurs capacités fonctionnelles Analyse des voies de différenciation selon les conditions de culture

MECANISMES REGULATEURS DE L’HEMATOPOIESE Molécules solubles: Facteurs métaboliques, facteurs de croissance hématopoïétique, cytokines, chimiokines Molécules ancrées du stroma médullaire: à la matrice extracellulaire ou aux cellules Cellules de l’environnement médullaire: fibroblastes, endothelium, lymphocytes, monocytes Phénomènes autocrins et paracrins: entre cellules hématopoiétiques elles mêmes RESEAU COMPLEXE D’INTERACTIONS

FACTEURS METABOLIQUES Très divers Certains sont indispensables à toutes les lignées pour permettre la maturation cellulaire D’autres sont plus spécifiques d’une lignée Enfin certains vont influer sur l’expression de gènes impliqués dans la régulation de l’hématopoièse

Vitamine B12 Acide folique Oxygène FER Hormones Nutriments

Mecanismes d’interaction des cellules hématopoiétiques avec leur environnement CYTOKINES EN PARTICULIER Spécifiques Nécessitent la présence de récepteurs de surface Capables de transmettre un signal intracellulaire Relayé par des seconds messagers jusqu’à des effecteurs cytoplasmiques ou nucléaires

Cytokines, facteurs de croissance et chimiokines Molécules glycoprotéiques, solubles ou ancrées Production régulée locale ou à distance Par de multiples types cellulaires Agissant sur des récepteurs spécifiques Redondance et pléiotropie sont deux caractères majeurs de leur action

PEUT ON CLASSER LES CYTOKINES? Selon leurs récepteurs et leurs voies de signalisation: OUI Selon leur lignée et leur niveau d’action: OUI ET NON Selon leur source de production: OUI rarement ET NON le plus souvent Selon leur type d’activité:

PROPOSITION DE CLASSIFICATION DES CYTOKINES ACTIVATRICES/INHIBITRICES PRECOCES/INTERMEDIAIRES/TARDIVES LES CHIMIOKINES

L’Hématopoïèse TGF Beta SDF-1 TNF Alpha MIP-1 Alpha AcSDKP Lymphocyte Microenvironnement Cellule endothéliale Lymphocyte Macrophage ostéoblaste IL-3 Cellule souche SCF TGF Beta TNF Alpha MIP-1 Alpha AcSDKP Progéniteur précoce SDF-1 Erythrocyte Epo Basophile IL-3 IL-4 Eosinophile IL-5 Mégacaryocyte Tpo GM-CSF IL-3 CFU-GM Neutrophile Macrophage M-CSF G-CSF