anémie RégénérativeArrégénérative Excès de destructionDéfaut de production Hémolyse...

anémie

Régénérative Arrégénérative

Excès de destruction

Défaut de production

Hémolyse

Hémorragie

Insuffisance quantitative de l’érythropoïèse

Insuffisance qualitative de l’érythropoïèse

Aplasie

Envahissement

Insuffisance de synthèse de l’Hb

Carence en Fer

Anomalie stockage du Fer

Anomalie de la globine

Insuffisance de synthèse de l’ADN

Carence en Vit B12 et/ou en acide folique

myélodysplasie

Normocytaire

Normochrome

Microcytaire

Hypochrome

Macrocytaire

Normochrome

Préambule :

Métabolisme du Fer

Pascale CORNILLET-LEFEBVRE

Laboratoire d’Hématologie

CHU de REIMS

Cours DCEM1 2009-2010

1-Fonctions et anomalies

2-Besoins et apports alimentaires

3- Cycle journalier : en circuit fermé

4- Description des étapes du Cycle du Fer : mécanismes et acteurs

4-1 absorption intestinale/ transferrine

4-2 captation du Fer par la MO/ récepteur à la transferrine

4-3 boucle de l’érythropoïèse

4-4 captation du Fer par le foie/ ferritine/hémosidérine

4-5 élimination

Plan

5-Régulation de l’homéostasie du Fer

Senseurs et Cibles

Les acteurs

Mécanismes d’augmentation de l’absorption intestinale

Système IRE/IRP

Hepcidine

HFE

6- Conséquences d’une carence en Fer

7- Tests d’exploration

8 - Diagnostics étiologiques d’une carence en Fer

Plan (suite)

Fonctions et Anomalies du métabolisme du Fer

Anomalies :Anomalies :

• Carence :

Anémie

microcytaire ferriprive

• Surcharge

Hémochromatose

Fonctions :Fonctions :

• Transporteur d’Oxygène

• Transporteur d’électron

Fe++ Fe+++

Catalyseur des réactions

d’oxydo-réduction

Besoin en Fer :

Homme : 1 mg/j

Femme : 2 mg/j

Augmentation physiologique des besoins :

femme : menstruation : 8 à 20 mg/mois

femme enceinte : 3-6 mg/j (total = 500-900 mg)

femme allaitante : 3 mg/j

Nourisson : ( croissance et régime lacté)

Adolescent : + 0,5 mg/j (croissance)

Distribution du Fer dans l’organisme :

Troiscompartime

nts

Fer (Fe++)héminique

Fer (Fe+++) non héminique

3 à 4 g Tissus/cellules

lié Fonctionnel

HémoglobineMyoglobineEnzymes *

Enzymes **

65-70%5%0,5%

Erythroblastes GRMuscle

Transport Transferrine 0,1% Plasma

Réserve FerritineHémosidérrine

15%15%

Macrophages (Foie Rate MO)HépatocytesMuscles

FNL PlasmaTissus

* Ex: cytochrome, ** Ex : ribonucléotide réductase

Cycle journalier du Fer : « en circuit fermé »

1 mg/j

Boucle de l’érythropoïèse 25 mg/j

transferrine

ferritine

Cycle journalier du Fer : les acteurs et les mécanismes

Absorption intestinale (1)

Taux d’absorption = 10 % de la ration alimentaire

Mécanismes :

Absorption du Fer héminique

Absorption du Fer non héminique

Facteurs « alimentaires » influençant l’absorption

ration alimentaire : X2 (max)

Fer héminique = 20%Fer non héminique = 1-4%

favorisée par : vit CInhibée par: lait, thé (45-95%)

Foie de porc : 19 mg/100 mg

Levure de bière : 17,3

Cacao : 12,5

Lentilles : 8,6

Soja : 8,4

Jaune d’œuf : 7,2

Fruits secs : 4,5

Epinards : 3,1

Côtes de bœuf : 3,1

Vin : 0,3-0,5

Lait de vache : 0,04

Lait maternel : 0,05

Ap

port

alim

en

tair

e :

10-2

0

mg

/j

DMT1

Ferroportine

FERRITINE

Pôle entérocytaire

Pôle basal

Absorption intestinale (2)Fer alimentaire

Non héminique

Fe2+

Fe3+

PH acide

Lumière intestinale

DMT1 (Divalent Metal Transporteur)

DcytB = cytochrome B duodénal

Fe2+ Fe3+

DMT1

Ferroportine

Transferrine

FERRITINE

Pôle entérocytaire

Pôle basal

Tranfert de l’entérocytes vers la circulation sanguine

Fer alimentaire

Non héminique

Fe2+

Fe3+

PH acide

Lumière intestinale

DMT1 (Divalent Metal Transporteur)

DcytB = cytochrome B duodénal

Fe2+ Fe3+

TRANSFERRINE (Sidérophiline) : Structure

Béta 1 Glycoprotéine

Synthétisée par le foie

Protéine dimérique

Saturée au 1/3 de sa capacité

CS= Fe/TF = 33% (coefficient de saturation)

Principale forme plasmatique de transport du Fer

S1 S2

S1 S2

S1 S2

S1 S2

Fe+++

Fe+++

Fe+++ Fe+++

Apotransferrine

Les 4 formes moléculaires de la transferrine

TRANSFERRINE (Sidérophiline) : rôles majeurs

Transport sanguin du Fer

Capte le Fer :

• apporté par l’absorption intestinale• du SRH (via macrophages) après hémolyse physiologique des GR

Apport du Fer aux cellules :

• à la MO pour la synthèse de l’hème• aux réserves dans les cellules du SRH et dans les hépatocytes

Récepteur à la TRANSFERRINE : Structure et rôle

Structure : Glycoprotéine 760 AA

Forme intra membranaire :

Ubiquitaire (sauf GR matures)

RTf1 : érytroblastes, lymphocytes activés et cellules à division rapide

Rtf2 : hépatocytes

Forme soluble circulante

= forme tronquée liée à la TF

Proportionnelle à la quantité de RTF des érythroblastes

Rôle :

Captation du Fer par les cellules

2 monomères liés par des ponts S-S

Liaison de 2X [TF/Fe+++]

1-complexe Tf-Fe +++ circulant

2- captation de ce complexe par le récepteur à la transferrine TfR

3- internalisation dans un endosome

4- acidification de l’endosome (entrée d’H+ induite par une ATPase)

5- réduction en Fe++ par la

ferriréductase, libération et sortie du Fer++ (DMT1)

6- transfert mitochondrial (transporteurtransmemb = mitoferrine) pour incorporation dans l’hème grâce à l’hème synthétase

7- retour de l’endosome à la membrane plasmique et libération de l’Apo-Tf

Apport de Fer via la Transferrine aux erythroblastes médullaires

1

7

6

4

5

3

2

Fe3+

Système Réticulo-Histiocytaire Rate-Foie-MO Erythrophagocytose

MacrophagesProtéolyse de la globine

Libération de l’hèmeFer libéré par Hème oxydase

Cycle journalier du Fer : Boucle de l’érythropoïèse

Sang périphériqueGlobules rouges

Transferrine plasmatique

Hémolyse des GR vie = 120 j

Moelle osseuseErythroblaste

Macrophages

Ferroportine

céruléoplasmine

25 mg/j

Selon besoin

25 mg/j

Ferritine

Captation du complexe Tf-Fe +++ circulant par le récepteur à la transferrine RTf 2

Libération du fer et relargage de la transferrine par un mécanisme homologue à celui décrit dans les érythroblastes

Mise en réserve dans les hépatocytes et dans les macrophages hépatiques

Sous 2 formes :

FERRITINE et HEMOSIDERINE

Apport de Fer via la Transferrine au foie

glycoprotéine soluble , principale forme de stockage du Fer

FOIE (1/3) , RATE MO (macrophages) (1/3),MUSCLE (1/3)

macromolécule « cage » (24 sous-unités)

au centre 4500 atomes de Fer ferrique (Fe+++)

libération par système rédox Fe3+-> Fe2+

3 formes :

1-sans Fer, circulante (+/- hydrosoluble) :

apoferritine (reflet des réserves) : dosable

2-ferritine

3-dénaturées et agrégée en micelle = hémosidérine

fonction : réserve intratissulaire rapidement mobilisable

= transfert rapide à la transferrine (régulation)

FERRITINE

HEMOSIDERINE

Même localisation tissulaire que la ferritine

Forme dénaturée de Ferritine Digestion lysosomiale d’agrégats de ferritine)

Visible en microscopie par la coloration de Perls au bleu de Prusse sur ce frottis de moelle : mise en évidence de grains verts qui entourent plus ou moins les érythroblastes = sidéroblastes

Réserve difficilement mobilisable

Cycle journalier du Fer : Elimination

Pertes physiologiques journalière faible = 1 mg

urinaires : < 0,1 mg (+ si SN)

biliaires

desquamation (peau,phanères,muqueuse intestinale)=0,9 mg

Perte supplémentaire pour la femme

menstruation = 30 mg/cycle soit 1 mg/jNB : 1L de sang = 500 mg de Fer

Régulation de l’homéostasie du Fer : senseurs et cibles

2 senseurs :

Réserve en Fer

Taux d’érythropoïèse

2 cibles :

Taux d’absorption = 10 % (1 mg/j) X2 au maximum

« signal régulateur des réserves »

Relargage par le MacrophageÉquilibre Délivrance <-> Réserve

« signal régulateur érythroïde »

Système IRE/IRP

Transferrine

DMT1FerroportineHéphaestine/Céruloplasmine Hepcidine

Récepteur à la transferrine

HFE-B2m

Régulation de l’homéostasie du Fer : les acteurs

Mais restent des questions en suspens……..

Ce sont des facteurs humoraux ou membranaires :

DMT1 Ferroportine

Transferrine

=> CS

Ferritine

Pôle entérocytaire Pôle basal

Diminution des réserves et/ou augmentation de l’érythropoïèse=> AUGMENTATION de l’ABSORPTION

DMT1 Ferroportine

Transferrine

=> CS

Ferritine



Mécanisme(s) de régulation de sa synthèse :

inconnu

DMT1 Ferroportine

Transferrine

=> CS

Ferritine



Mécanisme(s) de régulation de leur synthèse :

IRE/IRP

Hepcidine

HFE

Diminution des réserves et/ou augmentation de l’érythropoïèse=> AUGMENTATION DU RELARGAGE PAR LES MACROPHAGES

Mécanisme(s) de régulation de leur synthèse :

IRE/IRP

Hepcidine

Système Réticulo-Histiocytaire Rate-Foie-MO Erythrophagocytose

MacrophagesProtéolyse de la globine

Libération de l’hèmeFer libéré par Hème oxydase

Ferroportine

céruléoplasmine

Ferritine

Régulation INTRACELLULAIRE de l’homéostasie du Fer

: système IRP/IRE

IRE = Iron Regulatory Elementséquence nucléique présente en 5 exemplaires en5’ ou en 3’ d’un gène sensible au Fersite de reconnaissance spécifique de IRP.

IRP = Iron Regulatory Proteinsprotéine à centre Soufre-FerFixe 4 atomes de Fer-S = aconitaseniche pour le Fer intracellulaire en présence de Fer la protéine est saturée en Fer et ne peut se fixer à l’IRE

en absence de Fer l’IRP peut se fixer à l’IRE

4Fe-S

IRE IRE

IRE

Blocage de la traduction de l’ARN m

= > expression régulée négativement

Stabilisation de l’ARNm et traduction favorisée

=> expression régulée positivement

IRE

Fixation IRP à l’IRE => Conséquences inverses sur l’expression du gène reconnu par IRP, selon que l’IRE se trouve en 5’ ou en 3’

5’

3’

SYSTEME IRE/IRP : Conclusions

Si déficit en FER : IRP est désaturée, se fixe sur les séquence IRE Si IRE est en 5’ => bloque la traduction

ex FERRITINE (stockage)Si IRE est en 3’ => bloque la dégradation de l’ARN

ex RECEPTEUR à la TRANSFERRINE (erythropoïèse)

ex DMT1 (absorption intestinale)ex FERROPORTINE (absorption

instestinale)

Si excès de Fer : mécanismes inverses

Le contenu cellulaire en Fer régule la conformation des protéines IRP

Régulation de l’homéostasie du Fer : Hepcidine

Hepcidine :•découverte après screening des gènes hyperexprimés lors d’une surcharge en Fer (2001) •synthétisée dans le foie•structure = polypeptide (25 AA)

•Rôle clé dans le métabolisme du Fer : bloque l’absorption du Fer alimentairebloque le relargage du Fer macrophagique

du foie

•Comment agit-elle ?•Quels sont les évènements qui favorisent son expression ?•Quel est le mécanisme de régulation de son expression ?

Entérocytes duodénaux

Fe++

Fe++

Ferroportine

macrophage

Haephaestine

Fe+++

Ferroportine

Céruloplasmine

TF-FE+++

ApoTF

Entérocytes duodénaux

Fe++

Fe++

Ferroportine

macrophage

Haephaestine

Ferroportine

Céruloplasmine

Foie

Hepcidine

L’Hepcidine inhibe l’absorption intestinale et le relargage du fer par les macrophages en inhibant la fonction d’export de la Ferroportine

Comment ?

L’Hepcidine se lie à la ferroportine, favorise son internalisation intralysosomiale => dégradation

Synthèse hépatique

Holotransferrine *

Senseur des réserves ou des besoins =

Fer circulant lié à la transferrine

Rôle dans la régulation de l’expression de l’Hepcidine

Récepteur à la Transferrine RTF-2 exprimés à la surface des hépatocytes

Expression indépendante de la [Fe] intracellulaire

Synthèse Hepcidine

Hépatocytes

RTF2

*Transferrine saturée en Fer

Régulation de l’homéostasie du Fer : HFE

HFE : Rôle majeur dans la régulation de l’absorption

HFE est une molécule HLA de classe I. Elle capture le Fer au niveau de l’entérocyte de la crypte via un complexe (transferine/ RTf1/b2m/HFE)la libération du Fer va agir sur l’expression des gènes sensibles au système IRP/IRE => modulation de l’expression de certains gènes et notamment de la ferroportine et de DMT1migration et différenciation des cellules de la crypte vers les villosités => diminution de l’absorption :

plus la captation du Fer est grande dans la crypte, moins grande sera l’absorption du Fer dans les villosités.

muté dans l’hémochromatose de type 1 (C282Y) => pas de liaison avec la B2m => pas de capture du Fer au niveau de la crypte => pas de régulation de l’absorption => surcharge en Fer

Régulation de l’absorption et du recyclage du fer par l’hepcidine, rôle de HFE(Dr Tertian/ erytropoïse et hémolyse/ internet)

4j

Mutation des transporteurs connus

à l’origine d’ une hémochromatose :

Mutation DMT1

Mutation Hephaestine

Mutation de la céruloplasmine

Mutation HFE

Mutation Ferroportine

Mutation Récepteur de la Transferrine 2

Mutation Hepcidine

etc….

Modèles animaux transgéniques

Amélioration de la compréhension du métabolisme du Fer

=> Thérapeutiques ciblées

Conséquences d’une carence en Fer

1 Diminution réserve tissulaire Dim FERITINE sérique

2 Augmentation TRANSFERRINEAugmenter l’ absorptionAugmenter la délivrance

Aug TRANSFERRINEAug CTF (capacité totale de fixation de la transferrine)

Dim CS < 16%

3 Dim des réserves médullaires Augmentation Récepteur à la transferrineDim sidéroblastose médullaire

4 Epuisement des réserves Dim FER SERRIQUE

5 Atteinte de l’ERYTHROPOIESE Dim Hb (ANEMIE)ANISOCYTOSEAug IDRMICROCYTOSE (VGM <80 fl)HYPOCHROMIE (TCMH <27 pg)Dim GR

6 Compensation de l’Hématopoïèse

Aug ERYTHROPOIETINEAug PLAQUETTESarrégénérative

Erythropoïèse : Contrôle du nombre des divisions

cellulaires

• Entre le Proerythroblaste et l’erythroblaste acidophile > ou = 4 divisions (8 à 32 cellules)

• À chaque division => diminution du volume globulaire (VGM)

• Deux critères qui contrôlent la division cellulaire :– la maturité du noyau = densité de la chromatine

• seuil d’ADN atteint => division cellulaire– la maturité du cytoplasme = CCMH (concentration en Hb)

• seuil d’Hb atteint => arrêt des divisions

• Anomalie Hémoglobine => • microcytose par augmentation des divisions

cellulaires– Carence en Fer (Hb) (carence martiale)– Anomalie répartition du Fer (syndrome inflammatoire)– Anomalie Globine (thalassémie)

Quels tests prescrire pour déceler une carence martiale ?

Tests actuellement utilisés en pratique médicale courante

Dosage de la Ferritine sérique :reflet fidèle et précis des réserves (1 mg de Ferritine = à 10 mg de Fer de

réserve) test le plus sensible et le plus spécifique peu de variabilité nycthémérale, inter-individuelle (par opposition au Fer)

dosage CRP utile pour déceler l’existence d’un syndrome inflammatoire

Détermination du Coefficient de Saturation de la Transferrine (dosage du Fer sérique et CTF de la transferrine)

reflet d’une erythropoïèse sidéropriveCS = Fer sérique X100/CTFCTF = capacité totale de fixation (dosage indirect ou direct =

transferrine)

ou

Exploration d’une carence en Fer : test d’avenir

TRANSFERRINE ALBUMINE

FERRITINE OROSOMUCOIDE

RTf soluble

Carence Martiale isolée

AUG ++ Nale DIM-- Nale AUG ++

Syndrome inflammatoire

DIM DIM- AUG AUG Nale ou DIM

Insuffisance hépatiqueet/ou dénutrition et/ou déperdition

DIM DIM-- Nale DIM Nale

Carence Martiale +Syndrome inflammatoire

Nale ouAUG +/-

DIM Nale ou AUG +

AUG AUG ++

Carence Martiale +Insuffisance Hépatiqueet/ou dénutrition et/ou déperdition

Nale ouAUG +/-

DIM-- DIM Nale AUG ++

Carence Martiale + Syndrome inflammInsuffisance Hépatique

Nale DIM Nale Nale ou +/- DIM

AUG+++

Diagnostic étiologique d’une carence martiale

1- Insuffisance ou défaut d’apport

nourisson (allaitement maternel, prématuré, gémellité)

anorexie

2- Augmentation des pertes :

saignements génitaux (règles normales = 12 à 15 mg de Fer/mois)

saignements digestifs

autres saignements (rares)

dons de sang chez la femme (400 ml = 200 mg de Fer)

hémolyses intravasculaires prolongées

3- Augmentation des besoins

grossesse (700 mg) / lactation (1 mg)/ adolescence

4- Malabsorption

gastrectomie/ antiulcéruex/lait+++/reflux biliaires/thé+++

anomalie du grêle proximal (atrophie villositaire, maladie coeliaque)

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