PHYSIOLOGIE DU GLOBULE ROUGE

GENERALITES Globule rouge = Hématie = Erythrocyte Cellule anucléée contenant une solution d’Hémoglobine (Hb) qui transporte l’oxygène des poumons vers les tissus Il provient des érythroblastes de la moelle osseuse et de la maturation finale du réticulocyte. Protection de l’Hb et de la membrane contre l’oxydation par un système enzymatique GR = Sac (membrane) + Hb + enzymes Durée de vie = 120 jours

La membrane du globule rouge Membrane associée à un cytosquelette Bicouche phospholipidiques avec enchassement de protéines

Lipides = 42% (phospholipides + cholestérol + acides gras) Glucides = 8% (partie oligosacharridiques des glycoprotéines et des glycolipides) Protéines = 50% Protéines du cytosquelette à la face interne (rigidité et déformabilité): Spectrine (alpha et béta) pour le maintien de la structure du GR Protéine 4.1 : liaison entre spectrine et actine Ankyrine = protéine d’ancrage, pour attacher le squelette membranaire au reste de la membrane Récepteurs, à la face externe(protéine bande 3, glycophorine A)

Propriétés physiques du GR Forme biconcave= forme apte à la déformabilité, les GR passent dans les capillaires de 3µm de diamètre Charge négative de la membrane = évite agglutination des hématies Entrée du glucose par diffusion passive Transport actif des cations Na+K+ par une pompe ATPase

Métabolismes et enzymes érythrocytaires Le GR produit de l’énergie pour 2 objectifs principaux: maintien de l’intégrité de la membrane et de l’équilibre ionique Maintien de l’Hb sous forme active (forme réduite avec un fer à l’état divalent, Fe2+) Métabolisme énergétique + système d’oxydoréduction

Glycolyse avec production de l’ATP et du NADH réduit et du lactate Cycle du 2,3 DPG (DiphosphoGlycérate) qui régule l’affinité de l’Hb pour l’oxygène Système d’oxydoréduction avec maintien du glutathion à l’état réduit (détoxification des péroxydes et protection contre oxydation) et réduction de la methémoglobine (forme oxydée Fe3+ de l’Hb)

STRUCTURE DE L’HEMOGLOBINE 2 parties: L’hème, groupement prosthétique, est composée de la protoporphyrine IX ( noyau tétrapyrrolique substitué) et un atome de fer (Fe 2+) capable de fixer l’oxygène moléculaire La globine est formée de 4 chaînes polypeptidiques , , ,  (22 pour l’Hb A) Hémoglobine adulte: HbA1 (α2 ß2) : 98% HbA2 (α2 δ2): 2% HbF (α2 γ2): traces Hémoglobine fœtale: HbF (α2 γ2) : 85% pendant la vie foetale et à la naissance

STRUCTURE DE L’HEMOGLOBINE Structure globulaire composée de : la poche de l’hème, existant sur les 4 chaînes, où se fixe l’O2, sur l’atome de Fe++ la cavité interne où se fixe le 2,3-DPG (diphosphoglycérate) , entre les chaînes ß, dans la forme désoxydée de “déoxyhémoglobine”

La chaîne alpha est synthétisée dès le 3ème mois de gestation Les chaines zéta, epsilon et gamma apparaissent dès le 3 mois de gestation et produisent les Hb embryonnaires A partir de 5-6 mois, la synthèse de la chaîne gamma est majoritaire, donnant L’Hb F (fœtale, α2 γ2) Au voisinage de la naissance, début de la synthèse de la chaîne béta (HbA1 pour Adulte, α2 ß2 ) et de la chaîne delta (HbA2, minoritaire, α2 δ2 ) Dès la naissance, arrêt de la synthèse de la chaîne gamma, disparition de l’HbF avant l’âge de 1 an

Rôle de l’Hémoglobine OxyHb : Transport de l’O2 au poumon et élimination du CO2 1 mole d’Hb fixe 4 moles d’O2 sur le fer : OxyHb Compétition entre l’O2 et le 2.3 DPG CarboxyHb : Fixation du CO Affinité du CO est 250 fois supérieure que celle de l’O2 - MetHb Oxydation de la fraction hème : Fe2+ devient Fe3+ MetHb est inapte au transport de l’O2

LES FACTEURS DE L’ERYTHROPOIESE Fer vitamine B12, folates érythropoïétine

1/120ème de la population érythrocytaire disparaît chaque jour. L’érythropoièse doit assurer la production d’environ 200 milliards de cellules par jour, assurant la synthèse quotidienne de 6 à 8 g d’hémoglobine. Elle est sous la dépendance: des besoins tissulaires en oxygène (hypoxie, stimulus physiologique) - de facteurs intrinsèques : érythropoiétine extrinsèques : fer, folates, vitamine B12

La formation des érythroblastes est caractérisée par : La synthèse de l’ADN nucléaire (jusqu’au stade acidophile qui ne peut plus se diviser) La synthèse d’hémoglobine (du proérythroblaste jusqu’aux réticulocytes) Phénomènes synchrones : à un stade d’évolution nucléaire correspond morphologiquement un stade de maturation cytoplasmique.

L’ERYTHROPOIETINE (Epo) Biochimie Glycoprotéine Synthétisée dans le rein par les cellules endothéliales péritubulaires (anémie des insuffisants rénaux). Synthèse régulée par l’hypoxie. Mode d’action Action sur CFU-E en les transformant en proérythroblastes Contrôle de la synthèse de l’hémoglobine dans les érythroblastes Libération prématurée des réticulocytes à partir du pool de réticulocytes en maturation.

L’ERYTHROPOIETINE (Epo) Variations pathologiques Insuffisance rénale  Diminution de la synthèse d’Epo  Anémie Tumeurs rénales  augmentation de la synthèse d’Epo  Polyglobulie Polyglobulie primitive ou Maladie de Vaquez  Epo normale ou abaissée. Utilisation de l’Epo en clinique EPREX° : Epo recombinante Utilisée par exemple dans les anémies des insuffisants rénaux, dans certains syndromes myélodysplasiques

Répartition du fer dans l’organisme LE FER Indispensable à la formation de l’hémoglobine Répartition du fer dans l’organisme Quantité totale dans l’organisme : 3 à 5 g (homme de 60 kg) Fer héminique - Hémoglobine : 2 à 2.5 g - Myoglobine, enzymes héminiques. Fer non héminique - Transferine : 3 à 4 mg - Réserves (ferritine, hémosidérine)

Les apports Apports alimentaires : 10 à 15 mg/j dont 10 à 15% seront absorbés Surtout présent dans viande rouge, lentilles, épinards, chocolats, fruits secs, alcool et vin rouge. L’absorption Dans le duodénum et la partie haute de l’iléon. Les sels ferreux sont les mieux absorbés L’acidité gastrique favorise le passage du fer vers une forme bivalente plus absorbable . La pepsine et la vitamine C favorise l’absorption du fer. Régulation en fonction des besoins (carence  taux élevé d’absorption).

Les besoins 1 à 2 mg/j chez l’homme 2 à 4 mg/j chez la femme Augmentation physiologique des besoins pendant la grossesse (augmentation du nb de GR et réserves hépatiques fœtales), pendant la croissance, pendant l’adolescence (règles). Le transport Lié à la transferrine. Chez le sujet normal, transferrine saturée au 1/3 de sa capacité. Quantité de fer transferrinique est faible : 4 à 5 mg La transferrine fournit le fer aux érythroblastes La transferrine récupère le fer fixé après l’hémolyse dans le système réticulaire : recyclage du fer.

Les réserves 2 protéines : - Ferritine (fer sous forme ferrique) - Hémosidérine (dans les macrophages et cellules hépatiques, fer sous forme ferrique, forme de stockage à libération lente). 1/3 hépatique, 1/3 médullaire et splénique, 1/3 musculaire. Echange permanent entre le fer plasmatique et les réserves. Les pertes Elles sont très faibles. Pertes basales : urinaire, digestive, cutanée soit environ 1mg/j. Les règles entrainent une perte d’environ 15 à 40 mg par mois. Les règles abondantes sont une cause de carence martiale.

Cycle du fer

Explorations du métabolisme du fer Dosage du fer sérique : Valeurs usuelles : 13-24 mol/l Hyposidérémie H < 13 mol/l F < 10 mol/l Hyposidérémie : carences, pertes excessives et inflammation Hypersidérémie : hémolyse, alcoolisme et hémochromatose  Dosage de la ferritine sérique N : 15 à 200 g/l Son taux varie en fonction des réserves. Meilleur indicateur de la carence martiale Diminution : carence en fer Augmentation : surcharge en fer, état inflammatoire

Dosage de la transferrine : - Capacité totale de fixation de la transferrine (CTF) N : 45 à 70 mol/l Marqueur plus précoce de la carence martiale que l’hyposidérémie. Augmentation : carences, hémorragies Diminution : états inflammatoires - Coefficient de saturation de la transferrine (CS) De 20 à 40 % Son augmentation est un marqueur précoce de la surcharge en fer (hémochromatose…)

Diagnostic biologique d’une anémie par carence en fer (cf cours sémiologie d’une anémie)  NFS : Anémie hypochrome microcytaire +/- thrombocytose Réticulocytes : arégénérative  Bilan ferrique : 1°) Diminution de la ferritine 2°) Diminution du fer sérique 3°) Augmentation de la CTF / Diminution du CS  Pas de myélogramme Diagnostic étiologique  Hémorragies digestives, utérines  troubles de l’absorption, insuffisance d’apport

VITAMINE B12 ET FOLATES Assurent, comme co-enzymes, des fonctions métaboliques importantes dans la synthèse des bases puriques et pyrimidiques (ADN et ARN). Appelés encore facteurs anti-pernicieux. Carence  anémie avec hématopoièse de type mégaloblastique (ralentissement des divisions nucléaires et donc augmentation du volume cellulaire).

CYCLE DES FOLATES

La Vitamine B12 Apport alimentaire : viande, foie, poisson. Besoins quotidiens : 2 à 5 g Réserves tissulaires : 3 à 5 mg (surtout le foie), une carence s’installe en 3 à 4 ans. Absorption : Vit B12 libérée des protéines alimentaires par l’acidité gastrique : se fixe au Facteur Intrinsèque dans le suc gastrique absorbée au niveau de l’iléon. Transport plasmatique par fixation aux transcobalamines libération dans les tissus et aux érythroblastes.

La Vitamine B12 Elimination : Pertes urinaires et biliaires sont minimes. Mécanisme d ‘action: Action sur la synthèse de la méthionine. Variations pathologiques Carences : Anomalie de sécrétion FI, gastrectomie (malabsorption gastrique) ; malabsorption intestinale. Rarement due à un déficit d’apport alimentaire Augmentation : syndromes myéloprolifératifs.

Présents surtout dans les légumes verts. Les folates Acide folique et ses dérivés (acide dihydrofolique ou tétrahydrofolique) Présents surtout dans les légumes verts. Besoins quotidiens sont de 50 à 100 g. Absorption dans la partie haute du jéjunum. Les réserves : faibles de 10 à 15 mg, surtout hépatique Carence d’apport (malnutrition, éthylisme, malabsorption). Carence induite par médicaments antifoliques (MTX). Une carence peut s’installer en 3 à 4 mois.

Diagnostic étiologique Diagnostic biologique d’une anémie par carence en Vit B12 et folates (cf cours sémiologie d’une anémie) NFS + réticulocytes : Anémie normochrome macrocytaire arégénérative +/- neutropénie +/- thrombopénie.  Myélogramme : dysérythropoièse avec mégaloblastose, métamyélocytes géants et polynucléaires hypersegmentés. Diagnostic étiologique Dosage des folates sériques et érythrocytaires Maladie de Biermer Dosage vitamine B12 (immunoenzymologie) Recherche d’anticorps anti-FI, Bilan d’auto-immunité

HEMOGLOBINE ET HEMOLYSE

L’HEMOLYSE Destruction des hématies aboutissant à la libération de l’Hb Hémolyse physiologique : destruction des GR parvenues au terme de leur vie Hémolyse pathologique : raccourcissement de la durée de vie des GR

ICTERE GR REIN Hb Si ++ Protéines sériques de transport Méthémoglobine biliverdine fer bilirubine libre AA globine Macrophage Sang bilirubine conjuguée Urobilinogènes Urobiline CEH Foie Stercobilinogène Stercobiline Urine Tube digestif Selles Hémoglobinémie REIN Hémoglobinurie Urines rouge Porto Si ++ Protéines sériques de transport + haptoglobine + albumine Hapto-Hb méthémalbumine ICTERE

Etiologies des anémies hémolytiques Corpusculaire Anomalies de la membrane (microsphérocytose héréditaire…) Anomalies de l’Hb ou de sa synthèse (Syndromes thalassémiques, drépanocytose….) Anomalies enzymatiques conduisant à des anomalies de la glycolyse intra-érythrocytaire Déficit en G6-PD → anomalie de formation de NADPH+ (shunt des pentoses) Déficit en pyruvate kinase → anomalie de formation de l’ATP ( voie d’EM) Extracorpusculaire Immunologiques Toxiques, infectieuses Mécaniques (valvulopathie, CEC, microangiopathies…)

Explorations de l’hémolyse Tests d’orientation Hémogramme Diminution Hb Augmentation réticulocytes (régénération) Morphologie des GR Schyzocytes, poïkylocytose…. Catabolisme de l’Hb Augmentation de la bilirubine libre et totale Augmentation du fer sérique (hémolyse importante) Diminution de l’haptoglobine (hémolyse importante) Hémoglobinurie, hémosidérinurie, hémoglobinémie plasmatique (peu utilisés)

Tests à visée étiologique Test de coombs direct Positif dans les anémies hémolytiques auto-immunes Explorations de la membrane érythrocytaire La résistance globulaire Résistance des GR à des solutions de pression osmotique décroissante Fragilité osmotique est augmentée dans la sphérocytose héréditaire L’auto-hémolyse % d’hémolyse après incubation 48H à 37°C avec ou sans addition de glucose Augmentée sans glucose et corrigée avec glucose dans la sphérocytose héréditaire Explorations des enzymes érythrocytaires Dosage de la G6-PD, Pyruvate Kinase Augmentée et non corrigée par le glucose dans le déficit en pyruvate kinase

Direct Coombs’ Test Patient’s RBCs 37OC Antihuman globulin Antibody Complement

Exploration de l’Hb L’électrophorèse de l’Hb avec détermination de la proportion des différentes formes de l’Hb. A réaliser en l’absence de carence martiale Thalassémie hétérozygote (polyglobulie microcytaire hypochrome sans carence martiale) → HbA2 > 5% Drépanocytose Mise en évidence d’une HbS + HbF Test de stabilité de l’Hb Hb 2H à 50°C → si précipité, présence d’une Hb instable Test de Kleihauer Hémolyse des GR ne contenant pas d’HbF après alcalinisation Indications: Prélèvement de sang foetal (sang fœtale ou sang de la mère?) Prévention de la « maladie Rhésus »