Le globule rouge

Le globule rouge est une cellule anucléée qui a la forme d’un disque biconcave très flexible.

le rôle principal de GR est de délivrer l’ O2 des poumons aux tissus, et transporter en sens inverse le CO2.

Le globule rouge adulte ne renferme aucun organite cytoplasmique du type mitochondrie ou ribosome.

Il est incapable de synthétiser des lipides ou de nouvelles protéines. Cependant, tous les composants nécessaires à ces fonctions et sa survie sont présents.

I- Contenu du globule rouge

Outre sa membrane, le globule rouge est constitué principalement:

- eau, - hémoglobine, - enzymes, - ions (potassium, sodium, chlorure

et magnésium).

I-1 Membrane érythrocytaire

La membrane du globule rouge est constituée de

lipides40%, glucides 8% et de protéines 52%.

1- Les lipides : A- une double couche sous forme de phospholipides 54 % :

* sphingomyélines, phosphatidylcholines : sur la couche externe plasmatique.

* phosphatidylethanolamines, phosphatidylserines : sur la couche interne cytoplasmique.

B - Cholestérol non estérifié 43% : Sur les deux couches.

C- Glycolipides 03% : le principal est le globoside situé

sur la couche externe. Ces glycolipides constituent le support de l’activité antigénique des groupes sanguins.

2-Les glucides forment un film à la surface externe de la membrane.

3-Les protéines - Les protéines extrinsèques tapissent la

face interne de la bicouche lipidique. Elles forment le squelette de la membrane érythrocytaire : spectrine, actine, protéine 4.1.

- Protéines transmembranaires ou intégrales: bande 3, glycophorines.

- Protéine d’ancrage : Ankyrine - Autres protéines: protéine 4.2,

protéine Rh, l’adducine, dématine, myosine, tropomyosine, tropomoduline.

I-2 Hémoglobine

Chromoprotéines porphyriniques de coloration rouge renfermant du fer.

Des pigments de transport de l’oxygène permettent de surmonter la limitation imposée par la faible solubilité de oxygène dans l’eau.

L’hémoglobine est composé:

- d’une fraction protéique appelée globine,

- d’un groupement prosthétique, l’hème, constitué de protoporphyrine et de fer.

I-2-1 Structure d’hémoglobine

I-2-1 Structure de l’hème

Une ferro-protoporphyrine de type IX (tétrapyrolique centré par un atome de fer)

Quatre noyaux pyrroles unis par des ponts méthényles.

De huit chaînes latérales : 4 méthylènes (CH3); 2 Vinyles (CH=CH2), et 2 propionyles (CH2-CH2-COOH).

Structure de l’hème

L’atome de fer est sous forme (Fe++) dans la désoxyHb, l’HbO2 et l’HbCO. En revanche il est sous forme (Fe+++ ) dans la metHb et les hémichromes

I-2-2 Structure de globine

Les différentes type de chaînes rencontrés dans les hémoglobines humaines sont : les chaînes alpha (α), les chaînes (β), les chaînes gamma (γ), les chaînes delta(δ), les chaînes epsilon(ε), et les chaînes zêta(ζ)

Les chaînes polypeptidiques de l’hémoglobine diffèrent les unes des autres par leur séquence d’acides aminés

L’hémoglobine est un dimère de protomères αβ. Les deux protomères α1β1 et α2β2 de l’hémoglobine sont reliés symétriquement par un axe de rotation moléculaire.

I-2-3 Génétique et biosynthèse

A- Biosynthèse de l’hème - La synthèse de l’hème s’effectue

indépendamment de celle de la globine.

- L’hème ne vient que secondairement s’accrocher aux chaînes polypeptidiques néosynthétisées pour réaliser la sous-unité d’hémoglobine.

- certaines étapes de sa synthèse sont localisées dans les mitochondries, d’autres dans le cytosol.

B- Biosynthèse de globine Chez l’homme, les gènes de

l’hémoglobine se répartissent en 2 groupes distincts :

- Le groupe des gènes de type α - Le groupe des gènes de type β

Le groupe des gènes de type α

- Elle située sur la partie terminale du bras court du chromosome 16.- Elle comporte 3 gènes fonctionnels (ζ, α1, α2 ) et 3 pseudogènes (Ψζ, Ψα1, Ψα2).- Les gènes sont organisés de 5’ en 3’ selon leur ordre d’expression au cours du développement : Gène ζ embryonnaire α1et α2 foetaux/adultes

Le groupe des gènes de type β

- Elle est à l’extrémité distale du bras court du chromosome 11- Elle comporte 5 gènes fonctionnels (ε, Gγ, Aγ, β et δ) et un pseudogène (Ψβ).

I-2-4 Les différentes hémoglobines

Chez l’homme, plusieurs hémoglobines se succèdent au cours de la vie et, à tout moment. Ces hémoglobines se distinguent par la nature des sous-unités qui les constituent.

Ces modifications s’effectuent parallèlement au changement du lieu d’érythropoïèse (sac vitellin chez l’embryon, foie, rate et moelle osseuse chez le fœtus, moelle osseuse chez l’adulte normal).

Hémoglobines normales embryonnaires

Deux chaînes de la famille α coexistent : ζ, qui apparaît la première, puis α. De même, il existe deux chaînes de type β : ε et γ.

Ces diverses sous-unités permettent de réaliser les trois hémoglobines de l’embryon,

- Hb Gower 1 (ζ2,ε2) - Hb Gower 2 (α2- ε2) - Hb Portland (ζ2, γ2) - Hb fœtale (Hb F) (α2γ2). À partir du

37ème jour

Hémoglobines normales fœtales

L’Hb F (α2γ2) (90 %) est le constituant hémoglobinique principal de la vie fœtale.

l’hémoglobine adulte ou Hb A (α2β2), est également synthétisée, mais à un taux très faible (5 à 10 %).

Hémoglobines normales adultes

L’Hb A (α2β2) : 95 %. l’Hb A2 (α2δ2): 2,5 %. L’Hb F: inférieure à 1 %.

II- Métabolisme énergétique de GR

Le GR a besoin d’énergie: - maintenir le fer à l’état Fe2+, - maintenir l’action de la pompe Na-K, - maintenir l’état réduit des radicaux

SH des enzymes et protéines membranaires.

II-1 Métabolisme de glucose

Le glucose fourni par le plasma dans le GR est catabolisé de deux façons :

- Par glycolyse anaérobie grâce au cycle d’Embden Meyerhof (de 90 à 95 %).

- Par la voie des pentoses ou hexose phosphates (de 5 à 10 %).

la voie d’Embden Meyerhof

le glucose est dégradé jusqu’ à l’acide lactique par l’action : l’hexokinase, la phosphofructokinase et la pyruvate kinase.

Le catabolisme du glucose par cette voie fournit deux composés énergétiques:

- ATP (adénosine triphosphate), - NADH (nicotinamide adénine

dinucléotide hydrogéne).

ATP - le fonctionnement des pompes à sodium grâce. - l’entrée du cholestérol, des phospholipides et des

acides gras provenant du plasma. NADH - la réduction de la méthémoglobine en hémoglobine

fonctionnelle ( coenzyme d’une méthémoglobine réductase).

2,3-diphosphosphoglycérate - fixé au niveau de la cavité centrale de

l’hémoglobine, joue un rôle important dans la distribution de l’oxygène aux tissus.

II-2 Métabolisme du glutathion

Les agents oxydants entraine l’accumulation des peroxydes au sein de GR.

Les peroxydes sont responsables de la dénaturation des constituants de GR.

Le GR lutte contre les peroxydes grâce à un système réducteur très efficace comprenant:

- le glutathion réductase, - la glutathion peroxydase, - glucose 6 phosphate

déshydrogénase.

III- Fonction de GR

Le GR assure deux fonctions importantes :

- Transport de l’oxygène des poumons aux tissus

- Transport du Co2 des tissus aux poumons

III-1 Transport de l’oxygène

l’oxygène sanguin est combiné pour 98.5 % de sa totalité. La faible part restante joue un rôle capital et assure la pO2.

Une molécule d’oxygène se fixe par atome de fer et 1g d’Hb peut transporter au max 1.34ml d’O2 lorsque la saturation est totale.

La courbe de saturation de l’Hb en fonction de la pO2 présente une allure sigmoide

la pression de demi saturation (P50) : pression partielle en O2 à la quelle coexiste 50% de formes oxygénés et 50% de formes désoxgénées.

Pour une pO2 est voisine de 100 mmHg, correspond à la pression de l’alvéole pulmonaire, l’Hb est saturée presque complètement (97.5%).

Par contre au niveau des tissus ou la pO2 est voisine 35 mm Hg l’Hb saturée à 30 %.

III-2 Transport du CO2

Le gaz carbonique produit par la respiration cellulaire est transporté sous trois forme :

- A l’état dissous : 5% - Sous forme de bicarbonate (70%) : Le CO2 libéré par les tissus diffuse dans le

plasma et pénètre dans les GR :

CO2 + H2O HCO3- + H+

Le bicarbonate formé est libéré dans le plasma alors que les ions hydrogène sont retenus par l’hémoglobine désoxygénée.

Sous forme de carbaminohémoglobine (25%) : le CO2 se lie à L’Hb désoxygénée.

le CO2 se lie aux groupements aminés de globine pour former la carbaminohémoglobine. NH2 + CO2 NHCOO- + H +

IV- Catabolisme de l’hémoglobine

- A l’âge de 120 jours, les GR sont phagocytés par les cellules du système réticulohistiocytaire (macrophage, monocytes…).

- A l’état normal, cette phagocytose à lieu dans la rate, le foie et la moelle osseuse.

- La rate est l’emplacement principal de l’érythrophagocytose des GR.

Hémoglobine

Hème

Biliverdine

Bilirubine

GlobineFer

Bilirubine non conjuguée

Bili conjuguée

Bilirubine non conjuguée+ albumineVoie

biliaire

Foie

Sang

UrobilineStercobilinogène

ReinIntestin

Réabsorption

Macrophage

Hémolyse physiologiqueHémolyse physiologique

V- Méthodes d’étude de GR

V-1 NFS

La détermination de la NFS se fait :

- des méthodes automatisées, - méthodes manuelles.

1- Taux de GR

Homme : 4,5- 5,5 1012/l. Femme : 3,8- 5,0 1012/l.

2- Hémoglobine

Principe : réaction de DRABKIN K3Fe(CN)6

Hb (Fe2+) méthémoglobine (Fe3+) KCN

Méthémoglobine Cyanméthémoglobine

La Cyanméthémoglobine est dosée par spectophotométrie à une longueur d’onde de 540 nm.

Valeurs de référence

Homme : 13- 18 g/dl. Femme : 12- 16 g/dl. Enfant : 11,5- 14 g/dl.

3- Hématocrite

Principe Par méthode directe : par macro-méthode

avec des tubes de Wintrobe ou par micro-méthode avec tubes capillaires.

Par méthode indirecte : calcul à partir du volume moyen (VGM) et le chiffre de numération des érythrocytes.

Valeurs de référence

Homme : 41 - 53 % Femme : 36 - 46 %

4- Indices érythrocytaires

VGM: volume corpusculaire moyen

Le résultat est exprimé en μm3 ou en femtolitres (fl) (10-

15L)

Valeurs de référence: 80- 97 fl

TCMH: teneur corpusculaire moyenne en hémoglobine

- Le résultat est exprimé en picogramme (pg) (10-12 g)..

- Valeurs de référence: 26-34 pg.

- Le résultat s’exprime en % ou en g/100ml

- Valeurs de référence : 32-34 g/100ml

CCMH: corpusculaire moyenne de l’hémoglobine

IDR: Indice de distribution érythrocytaire

Il est obtenu par calcul mathématique : RDW= (Dérivation standard des GR/VGM) x

100.

- IDR: 12-14.

IDR augmenté : anisocytose.

Valeurs pathologiques

- Hb < 13 H anémie. < 12 F anémie.

- VGM : > 97 fl les GR sont macrocytaires. < 80 fl les GR sont microcytaires. - TCMH < 26 pg les GR sont hypochromes. - CCMH < 32 g/100ml les GR sont hypochrome.- IDR > 14 anisocytose.

V-2 Frottis sanguin

- Préparation d’un étalement mince d’une goutte de sang sur une lame de verre;

- coloration appropriée (May- Grünwald-Giemsa);

- observation au microscope avec

l’objectif à immersion.

Aspect d’ GR normal:- une cellule anucléée de diamètre

compris entre 7.2 et 7.5 µm;

- c’est un disque biconcave de forme arrondie avec une pâleur au centre occupant 1/3 du diamètre de la cellule.

A-1 Microcytose : VGM diminué

A- Anomalies de taille de GR

Anémie ferriprive

Thalassémie

Anémie sidéroblastique

A-2 Macrocytose : VGM augmenté

Déficit en Vitamines:

Vit B12 et acide folique

Syndrome myélodysplasique

A-3 Anisocytose : IDR augmenté

Variation de la taille des GR

B- Anomalies de la forme du GR

B-1 SphérocytePetits GR ne possédant pas de zone clair

- Nombreux dans la sphérocytose héréditaire.

- présente dans anémies hémolytiques auto-immune et dans l’absence d’antigène Rh.

B-2 Stomatocytes

Présence d’une dépression rectiligne au centre du GR

Stomatocytose héréditaire

B-3 Elliptocytes

GR elliptique

- Elliptocytose héréditaire taux sup à 20.

- Peu nombreux : thalassémie et anémie ferriprive.

B-4 Dacryocytes

GR en larme ou en poire.

- Fibrose médullaire

B-5 Drépanocytes

GR en forme de faucille

Drépanocytose homozygote

B-6 Hématies en cibles: codocytes

GR avec un contre coloré entouré d’une zone clair et dordée par une zone colorée

- Thalassémies.

- Hémoglobinose E.

- Hémoglobinose C.

B-7 Echinocytes

Echinocytes : GR avec des spicules courts et réguliers.

-Déficit en enzymes de la glycolyse (pyruvate kinase…),

B-8 acanthocytes

GR avec quelques spicules irréguilièrs.

- Abétalipoprotéinémie.

- Maladies neurodégénratives.

B-9 Schizocytes

GR fracturés.

- Syndrome hémolytique et urémique chez l’enfant.

- Prothèse valvulaire.

- Dialyse.

B-10 Hématies fantômes

Hématies dépourvues de leur contenu. - Ghosts: GR dépourvu totalement de leur

contenu. - Semi-ghosts: GR partiellement vidées.

-

- Déficit en G6PD.

- Hémoglobinopathies.

B- 11 Hématies mordues (bite cells)

GR amputés d’une portion semi-circulaire.

- Déficit en G6PD.

- Hémoglobine instable.

B- 12 poïkylocytose

Présence de GR de formes variées.

- Syndrome myélodysplasique.

- Les thalssémies.

B-13 Kératocytes

GR avec deux pointes ou deux spicules: aspet cornu ou une forme de casque.

- Anémies ferriprives.

- Coagulation intra-vasculaire. disséminée.

- Prothèse valvulaire cardiaque.

- Insuffisance rénale sévère.

C- Anomalies de la couleur de GR

C-1 Anisochromie: intensité variable de coloration de GR.

C-2 Hypochromie : présence des GR pâles.

C-3 Polychromatophilie: présence des GR de teinte bleu-gris et un peu plus grands que les GR (réticulocytes).

D- Inclusions érythrocytaires

D-1 Corps de JollyDes corpuscules sphérique coloré en rouge foncé (reste de chromatine nucléaire).

- Splénectomie.

- Anémie mégaloblastique.

- SMD.

D- 2 Ponctuations basophiles

Granulation arrondies de coloration bleu.

- Intoxication au Pb.

- hémoglobines instables.

- Anémie chronique régénérative.

D-2 Cristaux d’hémoglobine C

Cristaux réfringents dus à la condensation d’Hb C.

Hémoglobinose C

D-3 Cristaux de porphyrines

Des bâtonnets de taille variable +/- trapus et de couleur rouge foncé.

- Déficit des enzymes intervenant dans la synthèse de hème.

D-6 Corps de Pappenheimer

Petits granules colorés en bleu violet par MGG et bleu-vert par la coloration de Perls contenant le fer.

- Anémies sidéroblastiques.

V-3 Taux de réticulocytes

Principe Précipitation des ribosomes à l’aide de

colorants vitaux (Bleu de crésyl brillant) sous forme de substance granulofilamenteuse visible au microscope.

Les valeurs de référence - Normal de réticulocytes : 20 et 80 G/l - Rétic >120 G/l anémie régénérative.- Rétic <120 G/l anémie arégénérative.

V-4 Etude de l’hémoglobine

Electrophorèse d’hémoglobine - la séparation et l’analyse qualitative

des hémoglobines normales (A et A2).

- la détection des principales hémoglobines anormales : S ou D et C ou E.

Placées dans un champ électrique, les hémoglobines se déplacent en fonction:

- charge, - la taille de la molécule, - la force ionique, du pH, du

tampon et de la nature du support.

Electrophorèse sur milieu alcalin

Electrophorèse sur milieu acide

DOSAGE DE L’HEMOGLOBINE F : METHODE PAR DENATURATION AUX ALCALINS

Principe

- Basée sur la propriété de résistance de l’hémoglobine F à la dénaturation par une solution alcaline.

- L’Hgb F est augmenté chez l’adulte: la ß-thalassémie majeure ( 70 à 90%), la persistance héréditaire de L’Hgb F.

DOSAGE DE L’HEMOGLOBINE A2

Par des méthodes microchromatographies

TEST DE FALCIFORMATION DES HEMATIES

- La métabisulfite de sodium provoque la falciformation des hématies.

- L’hémoglobine S et d’autres hémoglobines comme L’hémoglobine C, ont une solubilité très diminuée lorsqu’elles sont désoxygénées. Les globules rouges qui les contiennent, changent de forme et prennent l’aspect de faucilles.

V-5 Exploration du bilan martial

Fer sérique Colorimétrie (manuelle ou automatisée) +++En milieu acide, le fer sérique est libéré de la Tf puis sous l’action d’un

agent réducteur (acide ascorbique, hydroxylamine, hydrazine…) il est réduit en Fe2+ qui forme avec le chromogène (ferrozine) un complexe coloré puis lecture de l’absorbance à 550nm.

Fe3+ lié à la TF Fe3+ + Tf pH<5

réducteurFe3+ Fe2+

Fe2++ chromogène produit coloré

Les valeurs de référence :

H = 0.60-1.60 mg/l (x 17.9=µmol/l) F = 0.37-1.45 mg/l

Dosage de la Tf le dosage préconisé pour la Tf est un

dosage par immunoprécipitation en milieu liquide (immuno-néphélémétrie, immuno-turbidimétrie) => formation d’un précipité en présence d’antisérum spécifique (Ac anti-TF)

la capacité totale de fixation de la Tf (CTF) C’ est laquantité maximale de fer que la

Tf peut transporter

CTF (µmol/l) = Tf (g/l) x 25 CTF (mg/l) = Tf (g/l) x 1.4

Coefficient de saturation de la Tf (CS) CS = Fer sérique x 100 CTF Les valeurs de référence :- Tf = 2-3.6 g/l- CTF= 1.7-5 mg/l- CS : H= 20-40% / F=15-35%

Dosage de la ferritine sérique : Techniques utilisées :*méthodes immuno-enzymatiques ou fluoro-

enzymo-immunométriques (MEIA)*méthodes immunométriques

chimiluminescentes en phase hétérogène*méthodes immuno-turbidimétriques.

Valeurs de référence : - H=30-300 µg/l - F=20-200 µg/l

V-6 Dosage des enzymes érythrocytaire

Dosage de l’activité enzymatique de G6PD Par méthode spectrophotométrique, en

suivant en ultraviolet l’augmentation de la densité optique qui s’accompagne la production de NADPH,H+ à partir du NADP+.

Glucose 6P G6 phsphoglugonate

NADP+ NADPH,H+

Pyruvate kinase La pyruvate kinase catalyse la phosphorylation

d’ADP en ATP par le phosphoénolpyruvate. Le pyruvate ainsi formé est tranformé en lactate par

la LDH qui oxyde en même temps le NADH en NAD.

PEP + ADP pyruvate + ATP

Pyruvate + NADPH,H+ lactate + NADP+

V-7 Etude de la fragilité osmotique

- Etude de R des GR à des solutions de pression osmotique décroissante.

- La valeurs normales :la concentration saline donnant l’hémolyse initiale : 0,40 à 0,445.

- La fragilité osmotique des GR est augmentée dans :

- shérocytose, - elliptocytose, - stomatocytse.

Elle est diminuée :

- splénectomie, - thalassémie.